Mecanica

Comportamiento de Fases en sistemas de
Hidrocarburos

Cualquier materia presente en el universo puede estar en el sistema de tres fases: sólido, líquido o gaseoso. Por ejemplo: hielo, agua liquida y vapor de agua, son tres fases, cada una físicamente distinta y homogénea, claramente separadas. El término fase representa cualquier parte del sistema, homogénea y físicamente distinta. Elhidrocarburo en el yacimiento y en los pozos es un fluido que está en dos fases en líquido, en gaseoso o en ambos.
Por ende, para descubrir el tipo de yacimiento de hidrocarburo hay que determinar el estado que se encuentra la mezcla en el yacimiento, utilizando criterios termodinámicos de fases. En estos criterios influye la presión y la temperatura, sometiendo a una sustancia a que este presentecomo una fase liquida o gaseosa.

Cuatros fases físicos controlan el comportamiento de fases de mezclas de hidrocarburos: presión, atracción molecular, energía cinética (movimiento molecular asociado con temperatura) y repulsión molecular. Los hidrocarburos aumentan su densidad cuando la presión y la atracción molecular mantienen una fuerza mayor a las moléculas juntas entre si. Las fuerzas deatracción molecular son directamente proporcionales a la masa de las moléculas e inversamente proporcionales a la distancia entre las mismas.

Las moléculas se dispersan debido a la energía cinética y a la repulsión molecular cuando la temperatura es mayor produciendo disminución de la densidad, como es el caso cuando un liquido se gasifica o un gas se expande. Los hidrocarburos presentan uncomportamiento regular que es de pasar de fase liquida a gaseosa o viceversa, esto de acuerdo al aumento o disminución de la presión y la temperatura.

A través de un diagrama de presión-temperatura se puede observar el comportamiento de la mezcla de hidrocarburos al cambiar su fase de líquido a gas, dicho diagrama resulta al unir una curva de puntos de burbujeo con la de puntos de rocío. El sistemamezcla de hidrocarburos cuando se encuentra en los puntos de burbujeo está en fase liquida en equilibrio con una cantidad infinitesimal (burbuja) de gas, mientras que en el punto de rocío el sistema se encuentra en fase gaseosa en equilibrio con una cantidad infinitesimal (gota) de liquido.
Dichas curvas se unen en un punto denominado punto crítico donde las propiedades intensivas que sonaquellas que no dependen de la masa, densidad, viscosidad, etc. del gas y líquido son iguales.
El domo de fases se divide en tres regiones la del liquido (monofásico) que se encuentra fuera del domo y a la izquierda de la temperatura critica, la de dos fases (bifásico) que se encuentra dentro del domo y donde se encuentran en equilibrio el gas y el liquido, allí se encuentran unas líneas deisocalidad que unen puntos de igual porcentaje volumétrico de liquido en la mezcla liquido-gas, y la de gas (monofásico) se encuentra en la parte derecha de la temperatura critica también afuera del domo.
Todas las curvas del domo convergen en el punto crítico, de izquierda a derecha va disminuyendo respectivamente su porcentaje volumétrico donde el 100% de liquido es de las curvas de burbujeo y la de0% de liquido es de las curvas de rocío. La máxima temperatura a cualquier presión se encuentra en fase gaseosa y se denomina temperatura cricondentermica y la máxima presión se denomina presión cricondenbarica las dos a la cual existe equilibrio entre vapor y líquido.

Gracias a este diagrama de presión-temperatura se pueden clasificar los distintos tipos de yacimientos desde un punto de vistatécnico de acuerdo con la localización de la temperatura y presión inicial del yacimiento con respecto a la región de dos fases (gas y petróleo).

Toda acumulación de hidrocarburos tiene su propio diagrama de fases que dependen solo de la composición de la acumulación, pero todas en este diagrama presenta una condensación retrograda que es causada por las fuerzas que actúan sobre las moléculas...