1 UNIVERSIDAD TECNOLOGICA EQUNOCCIALINGENIERIA DE PETRLEOS INGENIERIA DE YACIMIENTOS TEMA:EJERCICIOSRESUELTOSDELCAPITULODEYACIMIENTOS DEGASDELLIBRODEINGENIERIAAPLICADADE YACIMIENTOS PETROLIFEROS. Craft PROFESOR: ING. VINICIO MELO ALUMNO:AUGUSTO RIOFRO 2 1.1a) A partir de la lista de elementos de la tabla 1.4, determinar los pesos moleculares de los seis primeros compuestos de la seriedehidrocarburosparafnicos:metano,CH4;etano,C2H6;propano,C3H8;butano,C4H10;pentano,C5H12,yhexano, C6H14. b)Cul es el peso molecular de acetileno cuya frmula es C2H2? COMPUESTO PESO MOLECULAR C2H22(12,010)+2(1,008)= 26,036lb-mol 1.2.Lossiguientesdatosexperimentalesseobtuvieronenlade-terminaci6ndelaconstantedelgas.Unrecipientedevidrio evacuado-existevacoensuinterior-pes50,000g.Cuandosellenaconnitrgenopuroa14,40Ipcay60F,pesa51,160g,y cuando se llena con agua destilada a 60 F pesa 1050,000 g. Determinar la constante del gas a partir de estos datos. Res.: 10,73. PESO(recipiente)=50,000g PESO(recipiente+N2)=51,160gPESO(N2)=1,16gPESO(recipiente+H2O=1050,000gPESO(H2O)=1000g COMPUESTO PESO MOLECULAR CH41(12,010)+4(1,008)=16,042lb-mol C2H62(12,010)+6(1,008)=30,068lb-mol C3H83(12,010)+8(1,008)=44,0942lb-mol C4H104(12,010)+10(1,008)=58,120lb-mol C5H125(12,010)+12(1,008)=72,146lb-mol C6H146(12,010)+14(1,008)=86,172lb-mol 3

4

5 1.3. Calcular el volumen que un mol-libra de gas ideal ocupara a: a) 14,7 Ipca y 60 F; b) 14,7 y 32 F ;cj 14,7 Ipca ms 10 oz y 80F, y d) 15,025 Ipca y 60F. Res.: 379,4; 359,0; 377,9; 371,2. 1mol-lb

a) 14,7lpca y 60F

b) 14,7lpca y 32F

c) 14,7lpca + 10oz y 80F

d) 15,025lpca y 60F 6

1.4. Un tanque de 1000 p3 contiene aire a 25 Ipca y140 F. Calcular y presentar en forma tabular para comparacin, el peso mo-lecular, gravedad especifica, moles-libra en el tanque, libras en el tanque, molculas en el tanque, PCS a 14,7 Ipca y 60 F, PCS a 14,7 Ipca y 32 F, PCS a 14,7 lpca+10 oz y 80 F, y PCS a 15,025 Ipca y 60 F, de los siguientes compuestos: aire, dixido de carbono, metano y propano. VOLUMEN ElementoM lb-molGEmoles-libraMASA lbMOLECULAS P=14,7lpca y T=32F P=14,7lpca y T=60F P=15,325pca y T=80F P=15,025lpca y T=60F Aire28,9713,88112,481,06E+271473,811394,41468,111441,93 CO2441,523,88170,831,06E+271473,811394,41468,111441,93 Metano160,553,8862,121,06E+271473,811394,41468,111441,93 Propano441,523,88170,831,06E+271473,811394,41468,111441,93 V= 1000 ft P= 25lpca T=140F 7 1.5 a) Definir cuatro formas en que puede especificarse una cantidad de un gas puro. Libras, molculas, moles, pies cbicos b) Cules son las tres formas en que un mol de gas puro puede definirse? 1 mol de gas, 379.3 ft3, 1.027*1026 molculas. 1.6 Un tanque de 500ft3 contiene 10 lb de metano y 20 lb de etano a 90 F. a) Cuntos moles hay en el tanque? moles H nC nCHlbmolH lbClbmollbCH292 . 1 667 . 0 625 . 0667 . 0301* 20625 . 0161* 106 2 46 24= + = +==

b)Cul es la presin en el tanque lpca? lpcr? lpcr Plpca PnRT PV55 . 0 7 . 14 25 . 1525 . 15500) 460 90 ( * 732 . 10 * 292 . 1= ==+== 8 c) Cul es el peso molecular de la mezcla? 22 . 23 48 . 15 744 . 748 . 15 30 * 516 . 0292 . 1667 . 0744 . 7 16 * 484 . 0292 . 1625 . 02 12 2 6 21 1 4= = + = += = = = == = = = =Mmezcla M MM H CM CH__ d) Cul es la gravedad especfica de la mezcla? 8 . 097 . 2822 . 23= =MM=airemezclaGE 1.7 Calcular el peso molecular del aire si contiene 78.06% nitrgeno, 21% oxgeno y 0.94% argn; por volumen.Sugerencia: Calclese en base de un mol de aire. Obsrvese que en los gases el porcentaje molar y el porcentaje por volumen son los mismos. 96 . 28 3755 . 0 72 . 6 8568 . 213755 . 0 948 . 39 * 0094 . 072 . 6 32 * 21 . 08568 . 21 28 * 7806 . 03 2 1321= + + = + += == == =_ _ ____

1.8Determinarelpesomolecularygravedadespecficadeungascompuestoportresvolmenesigualesdemetano,etanoy propano. 9 036 . 197 . 283030 667 . 14 10 333 . 5667 . 14 44 * 333 . 010 30 * 333 . 0333 . 5 16 * 333 . 03 2 1321= == + + = + += == == =GE_ _ ____ 1.9Unbloquedehielosecode10lb(CO2solidificado)secolocaenuntanquede50ft3quecontieneaireacondiciones atmosfricas de 14.7 lpca y 75 F. Cul ser la presin final del tanque cerrado cuando todo el hielo seco se ha evaporado y el gas enfriado a 45 F?

lpca PnnmollbmollbCOT69 . 3850) 460 45 ( * 732 . 10 * 357 . 0357 . 0 13 . 0 227 . 013 . 0) 460 75 ( * 732 . 1050 * 7 . 14227 . 0441* 102=+== + ==+= 10 1.10Unaparatosoldadordeunequipodeperforacinconsumeacetileno(C2H2)obtenidoen cilindrosdeacerode 20 lbdegas, cuyo costo es $4.50 sin incluir el cilindro.Si un soldador usa 200 ft3 por da medidos en base a una presin manomtrica de 16 oz y temperatura de 85 F. Cul es el costo diario de acetileno?Cul es el costo por MPC a 14.7 lpca y 60 F? 1.11 a) Un tanque de almacenamiento de 55000 bl tiene un dimetro py un altura de 35 p. Cuando se colocan bombas de succin de 20000 bl por da de capacidad, el nivel de petrleo en el tanque est a 25 ft del fondo. El respirador y vlvulas de seguridad se has obstruido de manera que comienza a formarse vaco en el tanque. Si el techo del tanque soporta oz por pl2 Cunto tiempo transcurrir antes de que se desplome? Presin baromtrica: 29 pl de Hg. Ignrese el hecho de que el techo tenga forma cnica, y la posibilidad de que contenga goteras o escapes. Sugerencia:Calcleseelvolumeninicialdelaireeneltanqueyelvolumenalapresindecolapso.Ladiferenciaentredos volmenesseempleaparacalculareltiempodecolapso.Debidoaquelosvaloresqueentranenlosclculossongrandesy similares entre s, las operaciones con regla de clculo pueden dar una diferencia errnea. ( )15 . 3 $769 . 050 . 4 $* 54 . 054 . 0460 85 * 732 . 10200 * 7 . 15769 . 0261* 20==+==nlbmollb41 . 15 $769 . 050 . 4 $* 63 . 263 . 2) 460 60 ( * 732 . 101000 * 7 . 14==+= n11 min 9 . 3min 14401* 2000045 . 5545 . 55 69 . 16870 14 . 1692669 . 16870347 . 143 . 14 * 14 . 16926347 . 14 3 . 14 047 . 0161*lg 433 . 147607 . 14*11000*10001*154 . 2* lg 1 . 2914 . 1692661458 . 51* 18 . 950334) 25 35 ( * ) 110 ( *42332 2= == == == + === == =dadablbltbl VVozlbpozlpcammHglpcamHgmmHgcmHgmHgplHgcmHgHg pado Volcondensblf tblf th DVVolaireTt t b)Calcular la fuerza total sobre el techo al tiempo del colapso. 19633550112* 1104* 347 . 14 * =||.|

\|= ==f tplf t F A P FAFPt c)Si el tanque hubiese contenido ms petrleo, en qu forma sera afectado el tiempo de colapso? Explicar.Si existiera mayor cantidad de petrleo el tiempo de colapso sera menor. 12 1.12 Cul es el peso molecular de un gas que contiene 50% de C1, 30% de C2, y 20% de C3? Porcentaje por peso. Sugerencia: Calclese en base de un mezcla de 100 lb8 . 21 4 . 4 54 . 6 912 . 104 . 4 44 * 1 . 054 . 6 30 * 218 . 0912 . 10 16 * 682 . 01 . 0585 . 446 . 0442020 100 * 2 . 0218 . 0585 . 41303030 100 * 3 . 0682 . 0585 . 4125 . 3165050 100 * 5 . 03 2 13213 32 21 1= + + = M + M + M= = M= = M= = M= = = = == = = = == = = = =___lblbn lb lb Clblbn lb lb Clblbn lb lb C 1.13 Qu volumen ocupar 100 lb de un gas cuya gravedad especfica es 0.75 a los 100 F y 100 lpca? 33 . 276100) 460 100 ( * 723 . 10 *7275 . 211007275 . 21 75 . 0 * 97 . 28f t Vgas=+== = M 13 1.14 Un tanque de 10 ft3 contiene etano a 25 lpca y un baln de 2 ft en dimetro lleno con metano a 35 lpca. Despreciando el volumen del caucho y asumiendo condiciones isotrmicas, Cul es la presin final en el tanque si se revienta el baln?

( )19 . 2910* 732 . 10 *2 . 272 . 27 66 . 13 54 . 1366 . 13* 732 . 10) 1 ( * *34* 3554 . 13* 732 . 10) 1 ( * *3410 * 256 2 436 234= == + = += ===TTPT T TH nC nCHT TH nCT TnCHtt 14 1.15a)Quporcentajeporpesodemetanotieneungascuyagravedadespecficaes0.65yestcompuestosolodemetanoy etano? Cul es el porcentaje por volumen?

( ) ( )( ) ( ) ( )% 7 . 79 797 . 030 1630 8305 . 18* 1 *1 1* *8305 . 18 65 . 0 * 97 . 2897 . 281 11 11 2 2 12 1= = = == + = = += += = M=_ __ __ _ _ __ _Meta MmetMeta MmezclaMmezcla Meta MmetMmezcla Meta MmetMgasgasGE

b) Explicar por qu el porcentaje por volumen es mayor que el porcentaje por peso El porcentaje por volumen es mayor ya que se toma en cuenta la relacin de moles. 1.16 Un tanque de 1500 ft3 contiene metano a 30 lpca y80 F y se le agregan: 1.80 moles de etano a 14.4 lpca y 60 F; 25 lb de butano a 75 F; 4.65*1025 molculas de propano a 30 F; y 500 PCS (14.7 lpca y 60 F) de nitrgeno. Si la temperatura final de la mezcla es 60 F, cul ser la presin final del tanque? 15 ( )4 . 481500) 460 60 ( * 732 . 10 * 009 . 13009 . 13 431 . 0 317 . 1 701 . 1 8 . 1 76 . 7431 . 05825317 . 1460 60 * 732 . 10500 * 7 . 14701 . 110 733 . 21* 10 65 . 476 . 7) 460 80 ( * 732 . 101500 * 302626=+== + + + + == ==+===+=PnnnmolnT b)culeselsignificadodelastemperaturasdadas,conlosmolesdeetano,laslibrasdebutano,ylosmolesdepropano? Explicar. Mientras la temperatura aumenta el gas se expande por lo tanto va a existir mayor cantidad de moles. 1.17 Un tanque de 50 ft3 contiene gas a 50 lpcay 50 F. Se conecta a otro tanque que contiene gas a 25 lpca y 50 F. Cuando se abre la comunicacin, la presinse estabiliza a 25 lpca a 50 F. Cul es el volumen del segundo tanque? 752550 * 5 . 37* *22 2= ==VV P V Pm m 16 Cul es el peso de una molcula de pentano? 262610 3 . 2610 733 . 272* 1 =molecula 1.18 Se obtuvo gas a 5.5 centavos por MPC a las condiciones de contrato de 14.4 lpca y 80 F. Cul es el precio equivalente a una temperatura de 60 F ypresin de 15.025 lpca?

( )centavoscentavosnn96 . 5484 . 25 . 5* 692 . 2692 . 2) 460 60 ( * 732 . 10025 . 15 * 1000484 . 2460 80 * 732 . 104 . 14 * 1000==+==+= 1.19 Cul es el peso aproximado, en toneladas, de un MM PC de gas natural? ton lb mnmGEmol25 49630 67 . 2635 * 97 . 28 * 65 . 0 ;97 . 2867 . 263541 . 3791* 1000000= = = = MM== 17 1.20 Un cilindro est provisto de u pistn sin escapes y calibrado en tal forma que el volumen dentro del cilindro puede leerse en una escala sea cual fuere la posicin del pistn. El cilindro se sumerge en un bao de temperatura constante, mantenida a 160 F, temperaturadelyacimientodegasSabine.Elcilindrosellenacon45000cm3degasmedidosa14.7lpcay60F.Elvolumense reduce en los pasos indicados abajo, y una vez alcanzada la temperatura de equilibrio, las presiones correspondientes se leen con un medidor de pesos muertos. V, cm3 2529964453265180156.5142.2 p, lpca30075015002500400050006000 a) Calcular y presentar en forma tabularlos volmenes ideales de 45000 cm3 a 160 F y los factores de desviacin del gas a cada presin. ViVrzn==+= 004183 . 0) 460 60 ( * 732 . 107 . 14 * 5879 . 1 V, ft30,09280,03710,01860,01110,00700,00560,0046 z1,240,9170,8610,840,9130,9921,082 b) Calcular el factor volumtrico del gas a cada presin, en ft3 de espacio del yacimiento por PCN de gas ytambin en PCN por ft3 de espacio en el yacimiento. ((

=((

=3337 . 350282692 . 0f tPCSPzTBPCSf tPzTg|| 18 Bg (ft3/PCS)0,0720,0210,010,0060,0040,0030,003 Bg (PCS/ft3)13,8146,6899,34169,8250287,6316,5 c) Dibujar en un mismo papel factor de desviacin y los factores volumtricos del gas calculados en b) como funcin de presin. c) Expresar el factor volumtrico del gas a 2500 lpca y 160 F en ft3/PCS; PCS/ft3; bl/PCS; y PCS/bl.

0,006 (ft3/PCS) 169,8 (PCS/ft3) 0,001 (bl/PCS) 952,5 (PCS/bl) 050100150200250300350300 750 1500 2500 4000 5000 6000PRESIONz y BgzBg (ft3/PCS)Bg (PCS/ft3)19 1.21 Si la gravedad del gas Sabine es 0.65, calcular los factores de desviacin desde cero hasta 6000 lpca a 160F, en incrementos de 1000 lb, usando la correlacin de gravedad especfica de gases de la figura 1.2. PRESION0100020003000400050006000 ppr01,362,724,0815,446,88,16 tpr2,892,892,892,892,892,892,89 z10,910,860,840,870,961,13 b)Usando las presiones y temperaturas crticas de la tabla 1.5, calcular y dibujar los factores de desviacin del gas del yacimiento Sabine a diferentes presiones y 160 F. El anlisis del gas es el siguiente. Compuesto Fraccin molar Peso molecPcTc PsrTsr C10,87516,04673,1343,214,0350589300,3 C20,08330,04708,3549,92,493358,7945,64 C30,02144,09617,46660,925912,9713,99 iC40,00658,12529,1734,60,34873,1754,408 nC40,00858,12550,1765,70,46504,4016,126 iC50,00372,15483,5829,60,21651,4512,489 nC50,00272,115489,8846,20,14420,981,692 C60,00186,17440,1914,20,08620,440,914 C70,001114,2258,2363,20,11420,2580,363 671,4375,9 Presin 0100020003000400050006000 Pr01,4892,97814,4675,9567,4458,934 Tr1,6471,6471,64661,6471,6471,651,647 z10,90,830,830,890,971,06 Usar el peso molecular y la presin y temperaturas crticas del octano para los heptanos y compuestos ms pesados. Dibujar los datos del problema 21 a) y problema 22 a) en un mismo papel para comparacin. 20 b)Por debajo de qu presin a 160 F puede usarse la ley de los gases perfectos para el gas del campo Sabine con el fin de mantener errores dentro de 2%? Z Vs presin 0,70,80,911,11,20 1000 2000 3000 4000 5000 6000PresinZz ej 21z ej 2221

Para mantener un error dentro del 0.02% debe estar debajo de una presin de 180 lpca. c) Contendr el yacimiento ms PCS de un gas real que de un gas ideal a condiciones similares? Explicar Un yacimiento de gas real va a contener ms PCS porque es menos compresible. 1.22Elvolumendeunacelda-recipientedeprueba-dealtapresines0.330ft3ycontienegasa2500lpcay130F,yaestas condiciones su factor de desviacin es 0.75. Cuando se extraen 43.6 PCS de la celda medidos a 14.7 lpca y 60 F, por medio de un medidor de prueba de agua, la presin cae a 1000 lpca, y la temperatura permanece en 130 F. Cul es el factor dedesviacin del gas a 1000 lpca y 130 F?

( )885 . 0460 130 * 732 . 10 * 0589 . 0330 . 0 * 10000589 . 0 . 0 1148 . 0 1737 . 01148 . 0) 460 60 ( * 732 . 107 . 14 * 6 . 431737 . 0) 460 130 ( * 732 . 10 * 75 . 02500 * 330 . 0=+== ==+==+=znnnT PTZError% 1606200,99860 1706200,99850,01001 1806200,99850,01001 1906200,99840,02003 22 1.23a)Calcularelvolumentotaldelacapadegasdeunyacimientode940acresdeextensinsuperficialesdecir,elreaencerrada por la lnea de nivel de espesor cero. Las reas encerradas por las lneas isopacas 4, 8, 12, 16, 20 pies son 752, 526, 316, 142 y 57 acres, respectivamente. El espesor mximo dentro de la lnea isopaca de 20 pies es 23 pies.

rea producrearaznEspesorEcuacinV Ao940-A17520,804trap3384 A25260,704trap2556 A33160,604trap1684 A41420,454pir893,11 A5570,404pir385,29 A6003pir57,00 8959 a)Demostrar cuando la razn de las reas encerradas por dos curvas de nivel sucesivas es 0.50 e error introducido empleando la frmula trapezoidal es 2 por ciento mayor que empleando la frmula piramidal. Area producrearazonEspesorvtrapV pir Ao940-A14700,50428202766,24 A22350,50414101383,12 A31180,504705691,56 A458,80,504352,5345,78 A529,40,504176,3172,89 A614,70,5366,0964,83 55305424,42 % 92 . 1553042 . 5424 5530% == Eb)Qu error se introduce si se usa la frmula trapezoidal en lugar de la piramidal cuando la relacin de las reas de 0.333? 23 Area producrearazonEspesorvtrapV pir Ao940-A13130,33425062393,94 A21040,334834,5797,18 A334,70,334277,9265,46 A411,60,33492,5488,40 A53,850,33430,8229,44 A61,280,3337,6967,35 37493581,78 % 5 . 4 100 *374978 . 3581 3749% == E