UNIDAD II: COMPORTAMIENTO DE FASES Y SEPARACIN GAS LQUIDO2.1.- COMPORTAMIENTO DE FASE CUALITATIVO DE HIDROCARBUROSEl estudio de fases en sistemas de hidrocarburos se inici en los aos treinta, cuando se despert el inters por las mezclas de hidrocarburos y comenz el diseo de procesos a presiones de 500 lpcm o ms. En general, el petrleo y el gas son mezclas de hidrocarburos de una composicin qumica compleja, que se encuentran en un yacimiento a determinadas condiciones de presin y temperatura. Estas condiciones son variables. Puede hablarse de presiones entre 100 200 lpca hasta 8000 10000 lpca y ms an, y de temperaturas entre 80 100 F a 400 500 F. SISTEMAS DE UN SOLO COMPONENTESistemas de un solo componente. Un sistema compuesto por un solo componente (una sustancia pura) puede presentarse como vapor, lquido o slido, dependiendo de las condiciones de presin y temperatura. La Figura 1, ilustra un diagrama tpico de presin-temperatura, P-T, para un sistema de hidrocarburos de un solo componente. A la izquierda de la lnea DHF, el sistema es slido y a la derecha de la lnea FHC, el sistema es todo gas o vapor. En la parte comprendida por DHC, el sistema es todo lquido. A las condiciones de presin y temperatura que caen exactamente sobre las lneas, ocurren sistemas de equilibrio. Por ejemplo, los puntos de lnea FH representan condiciones de sistemas slido-gas (vapor) en equilibrio; los puntos sobre la lnea DH representan condiciones de sistemas slido-lquido en equilibrio y finalmente, los puntos cobre la lnea HC representan condiciones del sistema lquido-gas (vapor) en equilibrio. A estas condiciones de equilibrio, existen dos fases en el sistema. El punto C es el punto crtico. Por encima de la presin y temperatura crticas slo existe una fase y en esta zona se habla de un "fluido". Tal como antes se mencion, las propiedades intensivas del vapor y lquido son idnticas en este punto.

SISTEMAS DE DOS COMPONENTES (BINARIOS)Cuando se agrega un segundo componente a un sistema, su comportamiento se hace ms complejo, debido a la introduccin de una nueva variable: la composicin. El efecto de esta nueva variable puede observarse comparando los diagramas para uno y dos componentes, para el caso de diagramas PT. En un sistema binario o de ms componentes y para una composicin dada, las lneas de puntos de burbujeo y de roco ya no coinciden, sino que forman una lnea envolvente en el diagrama de fases. Adems, para cada composicin diferente del sistema se obtiene un diagrama de fases diferentes. La Figura 4 ilustra el diagrama P-T para el sistema etano-heptano normal.

SISTEMAS MULTICOMPONENTESLos sistemas de hidrocarburos que se presentan naturalmente en yacimientos de petrleo y gas, estn compuestos de una gran variedad de componentes, que incluyen no slo hidrocarburos de la serie parafnica, sino Prof. Annys Mrquez UNIDAD III: COMPORTAMIENTO DE FASES EN SISTEMAS DE HIDROC. 12 muchos otros componentes de otras series. El comportamiento de estos sistemas en la regin de vapor-lquido, es muy similar a los sistemas binarios. El comportamiento de fases de sistemas multicomponentes de hidrocarburos, depende de la composicin y de las propiedades de los componentes individuales. Las caractersticas de los diagramas P-V y P-T, son similares a los de los sistemas de dos componentes.

2.2.- COMPORTAMIENTO DE FASE CUALITATIVO CON EQUILIBRIO LQUIDO-VAPOREl clculo de las fases tiene mltiples aplicaciones en la industria petrolera. Por ejemplo, en el diseo de separadores (gas-petrleo), donde se requiere que haya una eficiente separacin de tal forma que se obtengan las cantidades de petrleo y gas estimadas en l. El clculo de la composicin de las fases se utiliza tambin para el anlisis del balance de materiales para yacimientos y en diseos de plantas de gasolina natural. Para evaluar el funcionamiento de un sistema de separacin en etapas, es necesario efectuar clculos de equilibrio vapor-lquido y de balance de materiales en cada etapa de separacin. Esto permite conocer las cantidades de gas y de lquido separadas en cada etapa, as como los parmetros necesarios para seleccionar las presiones de separacin ptimas para los fines que se pretendan. El rea limitada por la lnea envolvente de los puntos de roco y burbujeo, en un diagrama de fases presin temperatura define las condiciones, para que la fase gaseosa y la fase lquida se presenten en equilibrio. Es lgico que las cantidades y composiciones de la mezcla sean diferentes en distintos puntos dentro de la regin de dos fases, todo esto permite realizar una caracterizacin exhaustiva de la mezcla de fluido petrolero, con lo que provoca una mayor eficiencia del proceso realizado.Al discutir la forma tpica de las curvas de constantes de equilibrio en papel doblemente logartmico, Figura 8, se concluy que la presin de convergencia es un parmetro relacionado con la composicin del sistema. Aunque existen evidencias en el sentido de que no es suficiente slo la presin de convergencia para representar adecuadamente la composicin de un sistema, la GPSA ha mantenido esta correlacin por varias razones: (1) es una forma fcil y rpida para uso de los ingenieros, (2) dentro de sus lmites, son suficientemente exactas para muchos de los clculos en la prctica y (3) la forma grfica de las constantes, ha adquirido mucha popularidad en la industria y se prefieren a otros mtodos de nomogramas.La Presin de Convergencia, Pk, puede definirse como la presin a la cual todos los valores de K aparentemente convergen a la unidad (1,0) a la temperatura del sistema. En otras palabras, es la presin para un sistema a una temperatura dada, cuando ya no es posible la separacin del vapor y lquido. Los valores de Ki realmente son continuos y convergen en el valor unitario (1,0), slo cuando la temperatura del sistema es la temperatura critica, ya que en el punto crtico, el lquido y el vapor son idnticos y todos los valores de Ki = 1,0. Cuando la temperatura del sistema es la temperatura crtica, la presin de convergencia es igual a la presin crtica. Sin embargo, a temperatura diferente a la crtica, la porcin de alta presin de la curva log K como funcin de log P, por encima de la presin del punto de burbujeo o punto de roco no tiene significado fsico ya que el sistema existe como una sola fase y los valores de Ki no tienen sentido. Para sistemas binarios, a una temperatura entre las temperaturas crticas de los componentes puros, la presin de convergencia es slo funcin de temperatura.

2.3.- PRONSTICOS DEL COMPORTAMIENTO DE FASEEl comportamiento y el manejo del gas natural, tanto en el yacimiento como en los pozos, influyen en la eficiencia de la produccin y en el aprovechamiento ptimo de las posibilidades de la mayor extraccin de lquidos del gas natural.

Cuando el gas se mantiene en la misma fase tanto en el yacimiento como en superficie es del tipo seco, pero cuando en superficie entra en la regin bifsica (lquido + vapor) es del tipo hmedo. Tambin existe la clasificacin magro y rico, estos trminos son usados en superficie para denotar el contenido de lquidos de un gas (Relacin de volumen de lquidos de posible extraccin de un determinado volumen de gas producido), esto es: el contenido de lquidos de un gas es magro si acusa entre 6 y 24 metros cbicos de lquidos por milln de metros cbicos de gas, rico si contiene de 25 a 80 metros cbicos y muy rico cuando rinde ms de 80 metros cbicos.

Del comportamiento del gas en superficie se puede decir que, los lquidos como pentanos, hexanos y heptanos, que puede contener el gas son extrados por medio de instalaciones de separacin, absorcin, refrigeracin y plantas diseadas especficamente para tales fines. Asimismo, componentes del gas, como el metano, el etano, el propano y los butanos pueden ser licuados mediante tratamientos apropiados. La gasolina natural o cruda y el condensado se aprovechan tambin para mejorar mezclas y obtener mayor rendimiento de productos.

EL GAS EN EL YACIMIENTO

Inicialmente el gas se encuentra en el yacimiento a cierta temperatura y presin (T0 y P0). La importancia de la temperatura y presin del gas en el yacimiento radica en que los lquidos que se condensen en el yacimiento humedecern o mojarn la roca y ese volumen ser difcil de extraerse, ocasionando as una prdida econmica.

La presin inicial acta como un agente propulsor del flujo de gas del yacimiento al pozo y del fondo de ste hasta la superficie, donde ser trasladado a las instalaciones conexas de tratamiento y manejo.

Comportamiento de la presin servir para determinar su declinacin y acercamiento a la presin de roco, que es donde se empieza a manifestar la condensacin de los lquidos en el yacimiento.

Asimismo, los pronsticos de la declinacin de la presin en relacin al volumen acumulado de gas producido servirn para determinar la presin que no puede auspiciar cierto volumen de flujo durante la vida productiva del yacimiento.2.4.- EQUIPOS DE SEPARACIN

En un diseo de separacin de aceite-gas es importante conocer las condiciones del proceso, las cuales nos van a permitir poder separar la mezcla bifsica y proponer bases de diseo.

Descripcin del equipo de separacinTiempo de retencin. Es el tiempo en donde el lquido y el gas alcanzan el equilibrio con la presin del separador, se le conoce tambin como el tiempo promedio que una molcula de lquido es retenida en el tanque asumiendo flujo tapn.

2.5.- TIPOS DE SEPARADORES Separador Horizontal.El fluido entra al separador y choca con el deflector interno causando la separacin, a esto se llama separacin inicial del liquido y vapor, la fuerza de gravedad causa que el lquido se vaya hacia el fondo y el gas hacia el domo del recipiente. La recoleccin de lquido en el fondo probee un tiempo de retencin del cual ayuda a que los gases y lquidos encuentren el equilibrio a una presin. Separador Vertical.Tiene la misma descripcin que el separador horizontal, pero ste se utiliza cuando en la produccin de hidrocarburos lquidos hay una cantidad mayor de gas que de aceite.

BIBLIOGRAFA:file:///C:/Users/carlos/Desktop/capitulo6.pdfhttp://industria-petrolera.lacomunidadpetrolera.com/2009/06/gas-natural-comportamiento-y-manejo.html