propiedades de la rocas y fluidos

PROPIEDADES TÉRMICAS DE ROCA Y FLUIDOS

JORGE PALMA BUSTAMANTE

2

PROPIEDADES TÉRMICAS DE ROCA Y FLUIDO
En cálculos de combustión en el yacimiento o de inyección de vapor y/o agua
caliente, se requieren conocer ciertas propiedades térmicas de las rocas y
fluidos involucrados. Aunque en muchos cálculos estas propiedades se
consideran constantes, la realidad es que ellas dependen de latemperatura en
la mayoría de los casos.

Entre las propiedades térmicas de las rocas se incluyen: el calor específico, la
conductividad térmica, la capacidad calorífica de rocas secas y saturadas con
agua, petróleo y/o gas.

Las propiedades térmicas más importantes de Ios fluidos desde el punto de
vista de recuperación térmica son: la viscosidad, la densidad, el calor específico
y laconductividad térmica, esta última en menor grado.

3

VISCOSIDAD DEL CRUDO
La viscosidad de líquidos, en particular
petróleos, y su variación con temperatura,
es de importancia primordial en procesos
de recuperación térmica, así, la viscosidad
determina la movilidad.
En general, la viscosidad del petróleo
disminuye con aumento de temperatura.
La reducción es mayor cuanto más viscoso
seael petróleo considerado.
En operaciones de recuperación térmica,
existen tres métodos de uso común para
correlacionar viscosidad y temperatura de
petróleos crudos.

4

ECUACIÓN DE ANDRADE
Basado en la linealidad observada entre la viscosidad y el recíproco de
temperatura, Andrade propuso la siguiente ecuación:

  Ae
ó

B
T*

ln   ln A  B / T *

Donde, μ es la viscosidaddinámica, en centipoises, y T* es la temperatura
absoluta, R (= °F + 460) ó K (= °C + 273.1), A y B son constantes.

5

ECUACIÓN DE ANDRADE
Dados dos valores de viscosidad, μ1 y μ2 a dos temperaturas T1 y T2, las
constantes A y B pueden ser determinadas, las cuales sustituidas en la
ecuaciones anteriores resultan en una ecuación de viscosidad en función de
temperatura para el petróleoconsiderado. La ecuación obtenida permite estimar
µ en función de T en el rango de temperaturas entre el punto normal de
ebullición y el punto de congelamiento del petróleo considerado.
Si más de dos valores de µ-T son dados, las constantes A y B pueden ser
calculadas mediante ajuste de mínimos cuadrados.
Un gráfico de μ vs. 1/T*, sería una línea recta en coordenadas semilogarítmicas.

6EJERCICIO
La viscosidad de un petróleo es de 1700 cP. a 60 °F y de 180 cP. a 200 °F . Estimar la
viscosidad del mismo a 400 °F.

B
Ln (  )  Ln A 
T
B
( 460  60)
B
Ln (180)  Ln A 
( 460  200)
B
ln A  Ln(180) 
660
B
B
Ln(1700)  Ln(180) 

660
520
Ln (1700)  Ln A 

7

EJERCICIO
Efectuando operaciones se tiene que:
b = 5504.5

Sustituyendo el valor de b en (3 )
Ln a = -3.1472

Luego ,
Ln u = -3.1472 + 5504.5/T*

Luego, la viscosidad a 400 °F (= 860 R) es:
Ln μ = - 3.1472 + 5504.5/(860)
μ = 25.878 cP.

8

TÉCNICA DE UN SÓLO PUNTO
A menudo es necesario estimar la viscosidad de un petróleo a una alta
temperatura teniendo sólamente un valor de viscosidad a baja temperatura. Una
de las pocas técnicas disponibles bajo estas condiciones esla de Lewis y Squires,
la cual envuelve el uso de una gráfica, denominada correlación generalizada de
viscosidad-temperatura. La gráfica, se basa en datos de diferentes líquidos
orgánicos incluyendo agua, y su desviación en la predicción de μ vs T es
generalmente menor del 20%.
EJEMPLO
Las flechas en la Figura, ilustran un ejemplo de cálculo, donde se conoce
μ = 4.38 cP a 72 °F y se requiereconocer μ a 255 ºF.

GRÁFICA PARA VISCOSIDAD

10

EJERCICIO
Se ubica el punto correspondiente a 4.38 cP en la escala de la viscosidad y se
procede horizontalmente hacia la curva. Luego se procede verticalmente
hacia abajo hasta la línea base, se mide una distancia que represente la
diferencia entre 255 ºF y 72 ºF en grados centígrados, esto es:

(255  72) x

5
 101.6C
9...