ejercicios fenomenos

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Fenómenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto Nombre: Luis Escorza 1 CAPITULO 1 COMPORTAMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE LOS FLUIDOS CALCULO DE LAS PROPIEDADES DEL GAS Para un reservorio se han determinado los siguientes datos: Temperatura = 173 °F API= 27 = 0.71 Relación Gas petróleo (RGP) = 570 SCF/STB 1. Usando las correlaciones correspondientes a las propiedades del gas calcule a una presión de 3257 PSIA. a) El factor de volumen del gas b) La viscosidad del gas c) La densidad del gas Nota: Para la resolución de estos ejercicios se utilizó las gráficas del folleto de fenómenos del transporte I. Solución a) Para calcular el factor volumétrico del gas (Bg) Para calcular el factor volumétrico del gas se necesita calcular el factor de compresibilidad. (Z) Calcular el factor de Compresibilidad = 392.45 ° − − − − − − − −> . 1.16 = 668.75 − − − − − − − −> . 1.16 = = 3257 668.75 = 4.87 = = 633 392.45 = 1.61 = 0.85 − − − − − − − −> . 1.17 calcular el factor volumétrico del gas (Bg) = 0.0283 ×

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  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 1

    CAPITULO 1

    COMPORTAMIENTO Y CARACTERIZACIN DE LOS FLUIDOS

    CALCULO DE LAS PROPIEDADES DEL GAS Para un reservorio se han determinado los siguientes datos: Temperatura = 173 F API= 27 = 0.71

    Relacin Gas petrleo (RGP) = 570 SCF/STB

    1. Usando las correlaciones correspondientes a las propiedades del gas calcule a una presin de 3257 PSIA. a) El factor de volumen del gas b) La viscosidad del gas c) La densidad del gas

    Nota: Para la resolucin de estos ejercicios se utiliz las grficas del folleto de fenmenos del transporte I.

    Solucin

    a) Para calcular el factor volumtrico del gas (Bg)

    Para calcular el factor volumtrico del gas se necesita calcular el factor de compresibilidad. (Z)

    Calcular el factor de Compresibilidad

    = 392.45 > . 1.16 = 668.75 > . 1.16

    =

    =

    3257

    668.75= 4.87

    =

    =

    633

    392.45= 1.61

    = 0.85 > . 1.17

    calcular el factor volumtrico del gas (Bg)

    = 0.0283

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 2

    = 0.02830.85 633

    3257

    = 0.0046

    b) Calcular la viscosidad del gas

    =

    1 1

    = 0.0118 > . 1.20

    1= 1.18 > . 1.21

    = 1.88 0.0188

    = 0.022

    c) Calcular la densidad

    = 2.70

    = 2.70 3257 0.71

    0.85 633

    = 11.60

    3

    CALCULO DE LAS PROPIEDADES DEL PETRLEO

    Para un reservorio se han determinado los siguientes datos: Temperatura = 173 F API= 27 = 0.71

    Relacin Gas petrleo (RGP) = 570 SCF/STB

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 3

    2. Usando las correlaciones correspondientes a las propiedades del petrleo. A una presin de 3257 PSIA. a) Determine la presin de burbuja b) La relacin de solubilidad c) El factor de volumen del petrleo d) La viscosidad del petrleo

    Solucin

    a) Calculo de la presin de burbuja

    = 3062.2 > . 1.7

    b) Calculo de la relacin de solubilidad < 30

    = [ 100.0125()

    18 100.00091()]

    1/0.83

    = 0.71 [3257 100.0125(27)

    18 100.00091(173)]

    1/0.83

    = 613.966

    c) Calculo del factor volumtrico del petrleo (Bo)

    o Calculo de la gravedad especifica del petrleo

    =141.5

    131.5 +

    =141.5

    131.5 + 27

    = 0.893

    o Calculo del factor volumtrico del petrleo (Bo)

    = 0.972 + 0.000147 1.175

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 4

    = [

    ]

    0.5

    + 1.25

    = [

    ]

    0.5

    + 1.25

    = 613.966 [0.71

    0.893]

    0.5

    + 1.25 173

    = 763.78

    = 0.972 + 0.000147 763.781.175

    = 1.331

    Calculo de la viscosidad

    =

    = 0.3633 > . 1.13

    = 0.5769 > . 1.13

    = 4.81 > . 1.8

    = 0.3633 4.810.5769

    = 0.9

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 5

    CAPITULO 2

    FUNDAMENTO DE FLUJO A TRAVES DE LA TUBERIA

    3. Calcular la cada de friccin por presin de un aceite de = 0.0456 / y gravedad especifica de 0.892 a una temperatura 20 C que circula por una tubera horizontal de acero de 8 pulgadas y 400m de longitud con un caudal de 2.84 pies3 /seg.

    Datos = 0.0456 / Temperatura = 20C= 68 F API= 27 = 0.89

    Solucin

    = 62.4 0.892 = 55.66 . /3

    = 8 = 0.667

    = 2

    4=

    (0.667)2

    4= 0.3491 2

    =

    =

    2.84 /

    0.3491 2= 8.136

    =

    = 55.66 .

    3

    0.667 8.136

    0.0456

    = 6623.92 > Flujo turbulento

    = 0.056 + 0.5 0.32 = 0.056 + 0.5 (6623.92)0.32

    = 0.085

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 6

    =

    2

    2

    (

    )

    =

    0.085 55.66 .

    3 (8.136

    )

    2

    2 32.2 2

    0.667

    (

    )

    = 7.29

    /2

    () = (

    )

    () =7.29

    /2 1312

    144 2

    1

    = 66.426 /2

    4. Calcular la cada de presin por friccin en un tramo de tubera lisa de 4000 pies y 4plg. De dimetro, donde fluye aceite de densidad relativa = . y una = . / la velocidad media es de 7.14 pies/ seg.

    Datos L= 4000 pies = 4 plg = 0.72 = 0.06369 /

    Solucin

    = 62.4 0.72 = 44.928 . /3

    = 4 = 0.337

    =

    = 44.928 .

    3

    0.337 7.14

    0.06369 /

    = 1697.36 > Flujo laminar

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 7

    =64

    =

    64

    1697.36= 0.0377

    =

    2

    2

    (

    )

    =

    0.0377 44.928 .

    3 (7.14

    )

    2

    2 32.2 2

    0.337

    (

    )

    = 3.978

    /2

    () = (

    )

    () =3.978

    /2 4000

    144 2

    1

    = 110.52 /2

    CAPITULO 3

    FLUJO MULTIFASICO DE TUBERIAS HORIZONTALES

    5. Se bombea petrleo de 34 API y gas con una densidad especifica de 0.75 con

    una temperatura de 50 C con un oleoducto de 4 plg de dimetro. El caudal circulante es de 2000 b/d de petrleo con una relacin gas petrleo de 6.45 PCN/BN y 1000 B/D de agua la presin receptora debe mantenerse en 80 psi.

    a. Determine la presin en la cabeza si el oleoducto es horizontal y tiene 5 km de longitud.

    b. Calcular las perdidas por presin. Datos: T= 50C =122F Qo= 2000 B/D

    = 4 plg = 0.72

    Qw= 1000 B/D P= 80 PSI

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 8

    Solucin

    Calculo del caudal del Gas

    =

    =

    = 6.45

    2000

    = 12900

    = 12.9

    Utilizaremos el software DPDL:

    1. Ingresamos los valores en block de notas (IN)

    Datos ingresados:

    INPUT FLOW VARIABLES ECOPRINT ------------------------------ QO (STBO/D) = 2000.0 QW (STBW/D) = 1000.0 QG (MSCF/D) = 12.9

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 9

    LENGTH (FT) = 1000.0 DIA (IN) = 2.00 ANG (DEG) = 0.00 ROUGHNESS(FT)= 0.000000 API (DEG) = 34.0 SGPG (AIR=1) = 0.750 TEMP (DEG F) = 122.000 PRESS (PSIG) = 65.300 CALCULATION = 2

    2. Utilizamos las siguientes correlaciones correspondientes SELECTED CALCULATION OPTIONS CODES ECOPRINT -------------------------------------------- PRESSURE DROP METHOD = 12 SOLUTION GAS-OIL RATIO = 3 OIL FORMATION VOLUME FACTOR = 2 LIQUID VISCOSITY = 2 Z FACTOR = 0 3. Abrimos el block de notas donde estn los resultados

    NODE PRESSURE LENGTH VSL VSG FPAT DENLIQ VISCLIQ HOLDUP [psia] [ft] [ft/s] [ft/s] [lbm/cf] [cp] ---------------------------------------------------------------------------- 0 80.0 0. 0.00 0.00 0.00 0.000 0.000 1 81.7 40. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 2 83.5 80. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 3 85.2 120. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 4 87.0 160. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 5 88.7 200. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 6 90.4 240. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 7 92.2 280. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 8 93.9 320. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 9 95.7 360. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 10 97.4 400. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 11 99.1 440. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 12 100.9 480. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 13 102.6 520. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 14 104.4 560. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 15 106.1 600. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 16 107.8 640. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 17 109.6 680. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 18 111.3 720. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 19 113.0 760. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 20 114.8 800. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 10

    21 116.5 840. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 22 118.3 880. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 23 120.0 920. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 24 121.7 960. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 25 123.5 1000. 9.14 0.00 LIQ 34.82 2.451 1.000 ----------------------------------------------------------------------------

    Respuestas

    1. La presin de cabeza es igual a 123.5 PSI 2. La prdida de presin es 43.5 PSI

    TOTAL PRESSURE DROP -------------------- PRESURE DROP (PSI) = 43.5 TOTAL LENGTH (FT) = 1000.0

    6. Determinar la presin del separador del pozo con la siguiente informacin.

    Dimetro de la tubera= 6 pulgadas Longitud de la tubera= 2000 ft Caudal de petrleo= 15000 B/D ( 0% petrleo) GLR= 2000 ft3N/BN Presin en el cabezal= 800 psi

    SOLUCION

    Primer Paso Encontramos la longitud equivalente a los 800 psi de presin en la cabeza del pozo, realizando una interseccin con la lnea correspondiente a nuestra relacin Gas-Liquido. Segundo Paso Procedemos a leer el valor de la longitud, que en nuestro caso es de 5400 ft, y restamos el valor de la longitud de la tubera en superficie, en nuestro caso 2400 ft. Tercer Paso Realizamos la interseccin correspondiente con el valor de nuestra relacin Gas-Liquido, en nuestro caso 2000 ft3N/BN. Cuarto Paso Por ltimo volemos a realizar otra interseccin con la escala de presin, ubicada en la parte superior de la grfica, obteniendo as nuestro valor de presin del separador en nuestro caso de 510 PSI.

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 11

    CAPITULO 4

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 12

    FLUJO MULTIFASICO EN TUBERIAS VERTICALES

    7. La presin de fondo fluyente de un reservorio es de 200 PSI a una temperatura de 220 F, con un grado Api de 28 y una relacin gas petrleo de 30 PCN/BN. Se tiene un caudal del lquido de 5000 B/D y de agua de 2000 B/D. La tubera de lnea de flujo tiene una rugosidad de 4x10-4 ft con un dimetro de 4 plg. La densidad del gas es obtenida con los datos de la siguiente tabla.

    Componentes Fraccin molar (Xi)

    CH4 0.50

    C2H6 0.16

    nC4H10 0.067

    C7+ 0.0079

    a. Determine la presin en la cabeza si la profundidad del pozo es de

    6000 pies b. Calcular las perdidas por presin.

    SOLUCION

    1. Calcular la densidad especifica del gas

    Componentes Fraccin molar (Xi) Peso Molecular ( M)

    Xi.Mi

    CH4 0.50 16 8.05

    C2H6 0.16 30 4.65

    nC4H10 0.067 58 3.90

    C7+ 0.0079 280 2.23

    = 18.83

    =18.83 /

    28.97 /

    = 0.65

    =

    = 5000

    2000

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 13

    = 3000

    Utilizaremos el software DPDL:

    2. Ingresamos los valores en block de notas (IN)

    Datos ingresados: INPUT FLOW VARIABLES ECOPRINT ------------------------------ QO (STBO/D) = 3000.0 QW (STBW/D) = 2000.0 QG (MSCF/D) = 90.0 LENGTH (FT) = 6000.0 DIA (IN) = 4.00 ANG (DEG) = 90.00 ROUGHNESS(FT)= 0.000400 API (DEG) = 28.0 SGPG (AIR=1) = 0.650 TEMP (DEG F) = 220.000 PRESS (PSIG) = 1984.300 CALCULATION = 1

    4. Utilizamos las siguientes correlaciones correspondientes SELECTED CALCULATION OPTIONS CODES ECOPRINT -------------------------------------------- PRESSURE DROP METHOD = 12 SOLUTION GAS-OIL RATIO = 2 OIL FORMATION VOLUME FACTOR = 2 LIQUID VISCOSITY = 2 Z FACTOR = 0

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 14

    5. Abrimos el block de notas donde estn los resultados

    NODE PRESSURE LENGTH VSL VSG FPAT DENLIQ VISCLIQ HOLDUP [psia] [ft] [ft/s] [ft/s] [lbm/cf] [cp] ---------------------------------------------------------------------------- 0 1999.0 0. 0.00 0.00 0.00 0.000 0.000 1 1945.5 240. 3.94 0.00 LIQ 31.51 2.096 1.000 2 1891.9 480. 3.94 0.00 LIQ 31.51 2.068 1.000 3 1838.4 720. 3.94 0.00 LIQ 31.51 2.042 1.000 4 1784.9 960. 3.94 0.00 LIQ 31.50 2.015 1.000 5 1731.3 1200. 3.94 0.00 LIQ 31.50 1.990 1.000 6 1677.8 1440. 3.95 0.00 LIQ 31.49 1.965 1.000 7 1624.3 1680. 3.95 0.00 LIQ 31.49 1.940 1.000 8 1570.7 1920. 3.95 0.00 LIQ 31.48 1.916 1.000 9 1517.2 2160. 3.95 0.00 LIQ 31.48 1.893 1.000 10 1463.7 2400. 3.95 0.00 LIQ 31.47 1.870 1.000 11 1410.1 2640. 3.95 0.00 LIQ 31.47 1.848 1.000 12 1356.7 2880. 3.95 0.00 LIQ 31.46 1.827 1.000 13 1303.3 3120. 3.95 0.00 LIQ 31.46 1.806 1.000 14 1249.8 3360. 3.95 0.00 LIQ 31.45 1.785 1.000 15 1196.4 3600. 3.95 0.00 LIQ 31.45 1.766 1.000 16 1143.0 3840. 3.95 0.00 LIQ 31.44 1.747 1.000 17 1089.6 4080. 3.95 0.00 LIQ 31.43 1.728 1.000 18 1036.1 4320. 3.95 0.00 LIQ 31.42 1.710 1.000 19 982.7 4560. 3.95 0.00 LIQ 31.42 1.693 1.000 20 929.4 4800. 3.96 0.00 LIQ 31.41 1.677 1.000 21 876.1 5040. 3.96 0.00 LIQ 31.40 1.661 1.000 22 822.7 5280. 3.96 0.00 LIQ 31.39 1.646 1.000 23 769.4 5520. 3.96 0.00 LIQ 31.38 1.632 1.000 24 716.1 5760. 3.96 0.00 LIQ 31.36 1.618 1.000 25 662.9 6000. 3.96 0.00 LIQ 31.35 1.605 1.000 ----------------------------------------------------------------------------

    Respuestas

    3. La presin de cabeza es igual a 662.9 PSI 4. La prdida de presin es 1336.1PSI

    TOTAL PRESSURE DROP -------------------- PRESURE DROP (PSI) = 1336.1 TOTAL LENGTH (FT) = 6000.0

    8. Determinar la presin del cabezal del pozo con la siguiente informacin.

    Dimetro de la tubera= 1.610 pulgadas Profundidad = 6000 ft

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 15

    Caudal de petrleo= 500 B/D (50% petrleo) GOR= 800 ft3N/BN Presin del fondo fluyente= 2600 psi

    =800

    2= 400

    SOLUCION Primer Paso Encontramos la profundidad equivalente a los 2600 psi de presin en fondo del pozo, realizando una interseccin con la lnea correspondiente a nuestra relacin Gas-Petrleo. Segundo Paso Procedemos a leer el valor de la profundidad, que en el ejercicio es de 11200 ft, y restamos el valor de la profundidad a la que se encuentra la tuberia, en nuestro caso 6200 ft. TERCER PASO Ingresamos con el valor de la nueva profundidad y realizamos nuevamente la interseccin correspondiente con el valor de nuestra relacin Gas-Petrleo, en nuestro caso 400 ft3N/BN. Cuarto Paso Por ltimo realizamos otra interseccin con la escala de presin, ubicada en la parte superior de la grfica, obteniendo as nuestro valor de presin del cabezal del pozo en nuestro caso de 1300 PSI.

  • Fenmenos del Transporte Ing. Gustavo Pinto

    Nombre: Luis Escorza 16