Crudos Pesados
Páginas: 25 (6060 palabras)
Publicado: 30 de enero de 2013
CAPITULO II
PROPIEDADES TERMICAS DE ROCAS Y FLUIDOS
Ciertas propiedades térmicas de las rocas y fluidos se requieren a la hora de hacer cálculos para estudiar la inyección de vapor y/o agua caliente, o la combustión en sitio, en un yacimiento. A pesar que estas propiedades se consideran constantes para muchos de estos cálculos, realmente la mayoría de ellas varía con la temperatura.
Entrelas propiedades térmicas de las rocas se incluyen: el calor específico, la conductividad térmica y la capacidad calorífica tanto para rocas secas como para rocas saturadas con agua, petróleo y/o gas. Las propiedades térmicas más importantes de los fluidos desde el punto de vista de recuperación térmica son: la viscosidad, la densidad, el calor específico y la conductividad térmica, esta última enmenor grado.
El objetivo de este capítulo, es discutir estas propiedades y el efecto de la temperatura sobre ellas. También se listan valores y correlaciones de uso común para su estimación.
2.1.- VISCOSIDAD DE LOS LIQUIDOS
La viscosidad se define como la resistencia interna de los líquidos al flujo y es afectada por tres factores fundamentales: la temperatura, el gas que contenga ensolución y la presión. La viscosidad tiene importancia primordial en los procesos de recuperación térmica, ya que ella determina la movilidad del fluido.
La viscosidad es probablemente la propiedad de los líquidos que ha sido más investigada y sobre este tópico se han publicado cientos de artículos. No obstante, al día de hoy no hay una sola teoría que permita calcular la viscosidad de un líquido acualquier presión y temperatura. Por el contrario, hay cientos de “teorías
26 de viscosidad”, cada una con una fórmula empírica. No hay ni siquiera acuerdo entre investigadores sobre si la viscosidad se debe a fuerzas atractivas o a fuerzas repelentes. Si bien es cierto que en la viscosidad estyán envueltas fuerzas interatómicas, se desconoce la naturaleza de estas fuerzas. Estudiaremos, porconsiderarlo de interés, dos métodos para predecir la viscosidad:
2.1.1.- METODO DE SAUDER
El trabajo de Sauder fue publicado en 1.938 en el Journal of American Chemical Society. Sauder presentó la siguiente ecuación:
log10 µ = 10 mρ −2,9 − 1
(2.1)
donde:
µ = viscosidad, en cp ρ = densidad del líquido a la temperatura de interés, en gr/cm3
m = constante = I/M M = peso molecular dellíquido I = constante, calculada a partir de unas constantes que reflejan la Estructura atómica, de acuerdo a la siguiente tabla: H C O OH Doble enlace Anillo de 6 C R ↑ R← C→R ↓ R 2,7 50,2 29,7 57,1 -15,5 -21,0
13,0 R = grupo de alquilos
EJEMPLO 2.1
27
Estimar la viscosidad del heptano normal a 20 C, sabiendo que la densidad del heptano normal a esta temperatura es 0,68376 gr/cm3.Comparar con el valor experimental de la viscosidad del heptano normal a esta temperatura, la cual es de 0,418 cp. SOLUCION: Heptano normal = C7H16 Entonces I = 7xC + 16xH = 7x50,2 + 16x2,7 = 394,6 M = 7x12 + 16x1 = 100 De donde resulta y, en consecuencia y por tanto, y finalmente, m = I/M = 3,946 m ρ -2,9 = 3,946x 0,68376 – 2,9 = -0,202
log10 µ = 10 −0, 202 -1 = -0,3719
µ = 0,425 cp
lo cual,al compararlo con el valor experimental da un error de 1,7%.
2.1.2- METODO DE THOMAS
Publicado en 1.946 en el Journal of American Chemical Society y es válido si
T ≤ 0,7 Tc
Usa la siguiente ecuación:
µ = 0,1167 ρ 0,5 10 a
donde:
(2.2)
µ = viscosidad, en cp ρ = densidad del líquido a la temperatura de interés, en gr/cm3
a=
B(1 − Tr ) Tr
T Tc
T r=
T = temperaturaabsoluta, K
Tc = temperatura crítica, K
28
B = constante calculada según la tabla siguiente:
H C O Doble enlace EJEMPLO 2.2
0,249 -0,462 0,054 0,478
Calcular la viscosidad del Heptano normal a 20 C usando el método de Thomas y comparar con el valor experimental.
SOLUCION: Para el Heptano normal la temperatura crítica, Tc , es de 267,13 C ó 540,1 K. Entonces, Por otro lado, De...
PROPIEDADES TERMICAS DE ROCAS Y FLUIDOS
Ciertas propiedades térmicas de las rocas y fluidos se requieren a la hora de hacer cálculos para estudiar la inyección de vapor y/o agua caliente, o la combustión en sitio, en un yacimiento. A pesar que estas propiedades se consideran constantes para muchos de estos cálculos, realmente la mayoría de ellas varía con la temperatura.
Entrelas propiedades térmicas de las rocas se incluyen: el calor específico, la conductividad térmica y la capacidad calorífica tanto para rocas secas como para rocas saturadas con agua, petróleo y/o gas. Las propiedades térmicas más importantes de los fluidos desde el punto de vista de recuperación térmica son: la viscosidad, la densidad, el calor específico y la conductividad térmica, esta última enmenor grado.
El objetivo de este capítulo, es discutir estas propiedades y el efecto de la temperatura sobre ellas. También se listan valores y correlaciones de uso común para su estimación.
2.1.- VISCOSIDAD DE LOS LIQUIDOS
La viscosidad se define como la resistencia interna de los líquidos al flujo y es afectada por tres factores fundamentales: la temperatura, el gas que contenga ensolución y la presión. La viscosidad tiene importancia primordial en los procesos de recuperación térmica, ya que ella determina la movilidad del fluido.
La viscosidad es probablemente la propiedad de los líquidos que ha sido más investigada y sobre este tópico se han publicado cientos de artículos. No obstante, al día de hoy no hay una sola teoría que permita calcular la viscosidad de un líquido acualquier presión y temperatura. Por el contrario, hay cientos de “teorías
26 de viscosidad”, cada una con una fórmula empírica. No hay ni siquiera acuerdo entre investigadores sobre si la viscosidad se debe a fuerzas atractivas o a fuerzas repelentes. Si bien es cierto que en la viscosidad estyán envueltas fuerzas interatómicas, se desconoce la naturaleza de estas fuerzas. Estudiaremos, porconsiderarlo de interés, dos métodos para predecir la viscosidad:
2.1.1.- METODO DE SAUDER
El trabajo de Sauder fue publicado en 1.938 en el Journal of American Chemical Society. Sauder presentó la siguiente ecuación:
log10 µ = 10 mρ −2,9 − 1
(2.1)
donde:
µ = viscosidad, en cp ρ = densidad del líquido a la temperatura de interés, en gr/cm3
m = constante = I/M M = peso molecular dellíquido I = constante, calculada a partir de unas constantes que reflejan la Estructura atómica, de acuerdo a la siguiente tabla: H C O OH Doble enlace Anillo de 6 C R ↑ R← C→R ↓ R 2,7 50,2 29,7 57,1 -15,5 -21,0
13,0 R = grupo de alquilos
EJEMPLO 2.1
27
Estimar la viscosidad del heptano normal a 20 C, sabiendo que la densidad del heptano normal a esta temperatura es 0,68376 gr/cm3.Comparar con el valor experimental de la viscosidad del heptano normal a esta temperatura, la cual es de 0,418 cp. SOLUCION: Heptano normal = C7H16 Entonces I = 7xC + 16xH = 7x50,2 + 16x2,7 = 394,6 M = 7x12 + 16x1 = 100 De donde resulta y, en consecuencia y por tanto, y finalmente, m = I/M = 3,946 m ρ -2,9 = 3,946x 0,68376 – 2,9 = -0,202
log10 µ = 10 −0, 202 -1 = -0,3719
µ = 0,425 cp
lo cual,al compararlo con el valor experimental da un error de 1,7%.
2.1.2- METODO DE THOMAS
Publicado en 1.946 en el Journal of American Chemical Society y es válido si
T ≤ 0,7 Tc
Usa la siguiente ecuación:
µ = 0,1167 ρ 0,5 10 a
donde:
(2.2)
µ = viscosidad, en cp ρ = densidad del líquido a la temperatura de interés, en gr/cm3
a=
B(1 − Tr ) Tr
T Tc
T r=
T = temperaturaabsoluta, K
Tc = temperatura crítica, K
28
B = constante calculada según la tabla siguiente:
H C O Doble enlace EJEMPLO 2.2
0,249 -0,462 0,054 0,478
Calcular la viscosidad del Heptano normal a 20 C usando el método de Thomas y comparar con el valor experimental.
SOLUCION: Para el Heptano normal la temperatura crítica, Tc , es de 267,13 C ó 540,1 K. Entonces, Por otro lado, De...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.