trabajo de explotacion..!!! propiedades termicas de rocas y fluidos.!!!!!

7/31/2019 Trabajo de Explotacion..!!! Propiedades Termicas de Rocas y Fluidos.!!!!!

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Propiedades trmicas de rocas y fluidos

Ciertas propiedades trmicas de las rocas y fluidos se requieren a la hora

de hacer clculos para estudiar la inyeccin de vapor y/o agua caliente, o la

combustin en sitio, en un yacimiento. A pesar que estas propiedades se

consideran constantes para muchos de estos clculos, realmente la mayora de

ellas vara con la temperatura.

Entre las propiedades trmicas de las rocas se incluyen: el calor especfico,

la conductividad trmica y la capacidad calorfica tanto para rocas secas como

para rocas saturadas con agua, petrleo y/o gas. Las propiedades trmicas ms

importantes de los fluidos desde el punto de vista de recuperacin trmica son: la

viscosidad, la densidad, el calor especfico y la conductividad trmica, esta ltima

en menor grado.

Viscosidad de los lquidos

La viscosidad se define como la resistencia interna de los lquidos al flujo y

es afectada por tres factores fundamentales: La temperatura, el gas que contenga

en solucin y la presin.

La viscosidad tiene importancia primordial en los procesos de recuperacin

trmica, ya que ella determina la movilidad del fluido. La viscosidad es

probablemente la propiedad de los lquidos que ha sido ms investigada y sobre

este tpico se han publicado cientos de artculos. No obstante, al da de hoy no

hay una sola teora que permita calcular la viscosidad de un lquido a cualquier

presin y temperatura. Por el contrario, hay cientos de teora de viscosidad, cada

una con una frmula emprica.


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No hay ni siquiera acuerdos entre investigadores sobre si la viscosidad se debe a

fuerzas atractivas o a fuerzas repelentes. Si bien es cierto que en la viscosidad

estn envueltas fuerzas interatmicas, se desconoce la naturaleza de estas

fuerzas.

La viscosidad del agua

No es muy diferente a la de otros lquidos y exhibe la misma tendencia de

otros lquidos de disminuir al aumentar la temperatura. Por otro lado, esta

propiedad del agua aumenta con el incremento de presin, de forma similar a la de

la mayora de los lquidos.

La densidad del petrleo

Escila entre 0,8 y 0,9 gr/ml, esto quiere decir, que cada mililitro de petrleo

tiene una masa comprendida entre 0,8 y 0,9 gramos.

La densidad del agua

Es muy baja si se compara con la de otras sustancias habituales. Adems,

exhibe una evolucin atpica en el sentido de que aumenta con la temperatura

hasta presentar un mximo a 3, 98 C, a partir de la cual la densidad disminuye

con nuevos aumentos de temperatura.

Calor especifico

Se define como calor especifico de una sustancia, a la cantidad de calor

requerida para aumentar en un grado la temperatura de la unidad de masa de la

sustancia, especficamente de 60 F 61 F. En general, depende de la

temperatura aunque no muy marcadamente.


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Calor especifico del agua

se define como la cantidad de energa necesaria para elevar la temperatura,

en un grado Celsius, a un gramo de agua en condiciones estndar y es de

1 cal/Cg, que es igual a 4,1840 J/Kg.

Capacidad calorfica de una roca saturada

Una propiedad trmica de gran inters en el diseo de procesos trmicos

con propsitos de recuperacin secundaria, es la capacidad trmica de las rocas

saturadas con uno o varios fluidos, ya que de su valor depende cuanto calor se

debe suministrar para elevar la temperatura de la roca y los fluidos que ella

contiene, en un determinado incremento.

Conductividad trmica

La conductividad trmica Kh es una propiedad del material que indica la de

calor transferido, por unidad de rea transversal normal a un gradiente unitario de

temperatura, bajo condiciones de estado estacionario y en la ausencia de

cualquier movimiento de fluido o partculas. En general, la conductividad trmica

vara con la presin y temperatura. Se expresa por la Ley de Fourier, la cual

establece que:

= -Kh

DONDE:

=Tasa de transferencia de calor en BTU/PIE3.

Kh= conductividad trmica en BTU/h-pie-f.

Gradiente de temperatura en f/p.
http://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Julio_%28unidad%29http://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Julio_%28unidad%29http://es.wikipedia.org/wiki/Gramohttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsiushttp://es.wikipedia.org/wiki/Calor%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Grado_Celsius


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La conductividad trmica de rocas

La conductividad trmica de un medio poroso depende de factores, algunos

de los cuales son: densidad, porosidad, temperatura, saturacin de fluidos, tipos

de fluidos y movimiento de los fluidos en la roca. Es una propiedad difcil de mediry se ha observado que disminuye con temperatura, mientras que aumenta con

saturacin de agua, densidad de la roca, presin y conductividad trmica del fluido

saturado.

Estudiaremos, por considerarlo de inters, dos mtodos para predecir la

viscosidad.

Mtodo de sauder

El trabajo e sauder fue publicado en 1938 en el joumal of americanchemical; la

cual presento la siguiente ecuacin:

Donde:


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Estimar la viscosidad del heptano normal a 20C, sabiendo que la densidad

del heptano normal a esta temperatura es 0.8376 gr/cm3.

Comparar con el valor experimental de la viscosidad del heptano normal a

esta temperatura, la cual es de 0.418


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Mtodo de Thomas

Este mtodo fue publicado en 1946 en journal of americanchemicalsociety y es

valido si T/Tc 0,07.

Usa la siguiente ecuacin:

B = constante calculada segn la tabla siguiente:


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En operaciones de recuperacin trmica, existen tres mtodos de uso comn para

correlacionar viscosidad y temperatura de petrleos crudos.

Mtodo de Andrade

Basndose en la relacin lineal observada entre la viscosidad y el reciproco de

temperatura, Andrade propuso la siguiente ecuacin:

Donde:

Dados los valores de viscosidad a dos temperaturas t1 y t2,

las constante a y b pueden ser determinadas, las cuales sustituidas en la ecuacin

2.3 o 2.4 resulta en una ecuacin de la viscosidad en funcin de la temperatura

para el petrleo considerado. La ecuacin obtenida permite estimar la viscosidad

en funcin de T en el rango de temperaturas entre el punto normal de ebullicin y


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el punto de congelamiento del petrleo considerado. Si hay disponibles mas de

dos juegos de valores de . Las constantes de a y b pueden ser calculadas

mediante ajustes por mnimos cuadrados. Un grafico de VISCOSIDAD VS.

1/TSeria una lnea recta en coordenadas semilogartmicas.

A continuacin se presenta el siguiente ejemplo para ilustrar el uso de la

ecuacin de Andrade.

La viscosidad de un petrleo es 1700 cp.a 60 F y de 180 cp. a 200 F.

estimar la viscosidad del mismo a 400 F.

Solucin

Ecuacin de Andrade

De la ecuacin dos tenemos:


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Sustituyendo (3) en (1) y efectuando operaciones se tiene que:

b= 5.504,5

Sustituyendo el valor de b en la ecuacin n 3 tenemos:

Entonces:

De donde la viscosidad a 400 F (860 R) es:

Es decir:


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Tcnica de un solo punto:

A menudo es necesario estimar la viscosidad del petrleo a una alta

temperatura teniendo solamente un valor de viscosidad a baja temperatura. Una

de las pocas tcnicas disponible bajo estas condiciones es la de Lewis y squires,

la cual envuelve el uno de la grafica presentada a continuacin.


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Denominada correlacin generalizada de viscosidad temperatura.

Esta grafica se basa en datos de diferentes lquidos orgnicos incluyendo

agua, y su desviacin en la prediccin de viscosidad vs. T es generalmente menor

de 20%.

Ejemplo

Las flechas en la figura anterior ilustran un ejemplo de clculo, donde se

conoce:

=4,38 cp a 72 F y se requiere conocer a 255 F

Solucin:

Se ubica el punto correspondiente a 4,38 cp en la escala de la viscosidad y

seprocede horizontalmente hacia la curva. Luego se procede verticalmente hacia

abajo hasta la lnea base, se mide una distancia que represente la diferencia entre

255 F y 72 F en grados centgrados, esto es:

(Ntese que cada divisin mayor en la lnea base representa 100 C).

Luego se procede verticalmente hacia arriba hasta la curva y se lee la viscosidad

correspondiente. Esta result ser 0,67 cp. El valor experimental a 255 F result ser

0,836 cp lo cual representa un error de -20%.


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Carta ASTM D 341-43 de viscosidad-temperatura:

La carta ASTM D 341-43 es aplicable para productos lquidos de petrleo

crudo.Esta carta se basa en la ecuacin doblemente exponencial de Walther.

La cual proviene de:

Y


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Conociendo los valores de v a las temperaturas t1 y t2 se puede determinar el

valor de la constante n obteniendo as una expresin matemtica para predecir v

en funcin de T si se disponen de un conjunto de valores de -T el valor de la

constante n puede ser calculada mediante ajustes por mnimos cuadrados.

Basada en la ecuacin anterior, la carta astm de viscosidad temperatura

da una lnea recta, la cual puede extrapolarse para obtener viscosidades a altas

temperaturas. Asi, si se prefiere se puede utilizar la carta en vez de la ecuacion

siempre y cuando se disponga de dos valores de vs T. la figura anterior ilustra

las viscosidades de algunos petrleos en esta carta.

La viscosidad cinemtica en centistokes, se relaciona a

(viscosidad dinmica) en cp por medio de la siguiente ecuacin:

A continuacin se presenta un ejemplo ilustrativo utilizando la ecuacin de

Walter.


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REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA

DEFENSAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL BOLIVARIANANCLEO ANZOTEGUI SEDE: SAN TOM

Profesor: Realizado Por:Nstor Gonzlez Castro Kervis C.I: 19.438.404

Llovera Liseth C.I: 19.362.286

Martnez Yuleikis C.I:19.940.972

Rojas Johanny C.I: 19.786.566

Snchez Flix C.I: 19.437.964

Soffia Emires C.I: 18.158.907

San Tom, Junio 2012

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