CAP 4Prop. Del Gas Seco

PROPIEDADES DE LOS GASES SECOS

FACTOR VOLUMÉTRICO DE FORMACIÓN DEL GAS

sc

TPg V

VB , scfft

PZT

Bg3,02827.0

scfbblP

ZTBg ,005035.0

3.37.35 ftscfZT

PEg bblscf

ZT

PEg .6.198

Factor de expansión del gas

SoluciónSe debe calcular las propiedades Tpc y Ppc de la fase gaseosa: Tpc = 427 °RPpc = 650 psia

EjemploUn pozo de gas esta produciendo a una tasa de 15.000 ft3/día a unas condiciones de 1000 psia y 100 F. La gravedad específica del gas es 0.903. Calcular el flujo de gas a scf/día.

Calcular Tpr Ppr y Z.

Tpr = 1.3

Ppr = 1.54

Z = 0.748

Calcular el factor volumétrico de formación del gas:

scfftP

ZTBg

3,02827.0

scfftBg301184.0

1000)460100)(748.0(

02827.0

Calcular la tasa de flujo del gas:

díaftftscfEg /15000*44.84 33

díascfEg /592.266,1

3.37.35 ftscfZTP

Eg

344.84

560748.0000,1

37.35 ftscfEg

Calcular el factor de expansión del gas aplicando la ecuación:

COEFICIENTE DE COMPRESIBILIDAD ISOTERMICA

Tg P

V

VC

1

T

M

Mg P

V

VC

1

Tg P

v

vC

1

Fracción de cambio del volumen con respecto a la presión cuando la temperatura permanece constante.

COEFICIENTE DE COMPRESIBILIDAD ISOTERMICA DE UN GAS IDEAL

2

1

P

nRT

VCg

PP

nRT

nRT

PCg

12

COEFICIENTE DE COMPRESIBILIDAD ISOTERMICA DE UN GAS REAL

)(Pz

nRTV

Tg P

V

VC

1

Tg P

z

zPC

11

COMPRESIBILIDAD PSEUDOREDUCIDA

prpc PPP

Combinando las ecuaciones, resulta lo siguiente:

COMPRESIBILIDAD PSEUDOREDUCIDA

prTprprpcg P

z

zPPC

11

prTprpcprPcg P

z

zPPPC

11

prTprprpcgpr P

z

zPPCC

11

Adimensional

COEFICIENTE DE COMPRESIBILIDAD ISOTERMICA DE UN GAS REAL

VISCOSIDAD DEL GAS

VISCOSIDAD DE UNA MEZCLA DE GAS

La siguiente expresión puede ser usada para calcular la viscosidad de una mezcla de gases, cuando la composición de la mezcla es conocida.

VISCOSIDAD DE UNA MEZCLA DE GAS

VISCOSIDAD DEL GAS

ccg

centipoise

densidad

DinámicaidadVisCinemáticaidadVis

g

cos,cos

MÉTODO CARR – KOBAYASHI –

BURROWS

SHCONcorregirsin 22211

VISCOSIDAD DEL GAS

Paso 1: Calcular la presión pseudo-crítica, temperatura pseudo–crítica, y peso molecular aparente a partir de la gravedad específica o composición del gas natural. Las correcciones a estas propiedades pseudo-críticas por la presencia de gases no hidrocarburos (CO2, N2, H2S) deben

efectuarse si estos gases están presentes en concentraciones mayores del 5% en mol.

VISCOSIDAD DEL GAS

Paso 2: Obtener la viscosidad del gas natural a una atmósfera y a la temperatura de interés.

Esta viscosidad, denotada por 1, debe corregirse

por la presencia de componentes no hidrocarburos. Las fracciones no-hidrocarburos tienden a incrementar la viscosidad de la fase gaseosa. El efecto de los componentes no-hidrocarburos sobre la viscosidad del gas natural puede expresarse matemáticamente por la siguiente relación:

VISCOSIDAD DEL GAS

SHCONcorregirsin 22211

Donde:

1 = viscosidad del gas corregida a una atmósfera de presión y

temperatura del yacimiento, cp.

()N2 = Corrección de la viscosidad debido a presencia de N2.

()CO2 = Corrección de la viscosidad debido a presencia de CO2.

()H2S = Corrección de la viscosidad debido a presencia de H2S.

()sin corregir = viscosidad del gas sin corregir, cp.

VISCOSIDAD DEL GAS

Paso 3. Calcular la presión y temperatura pseudo-reducida

Paso 4. A partir de la presión y temperatura

pseudo-reducida, obtener la razón de viscosidad (g/1). El término g representa la viscosidad del

gas a las condiciones requeridas

VISCOSIDAD DEL GAS

Paso 5. La viscosidad del gas, g, a la presión

y temperatura de interés es calculada multiplicando la viscosidad a una atmósfera y a la temperatura del sistema, 1, por la razón de

viscosidad.

VISCOSIDAD DEL GASVISCOSIDAD DEL GAS

Ejemplo. Dada la siguiente composición del gas, calcular la viscosidad del gas a 3,000 psia y 150 °F.

Composición yi

C1 0.850

C2 0.055

C3 0.035

C4 0.010

VISCOSIDAD DEL GAS

Solución:Paso 1. A partir de la composición del gas, calcular Ma y g; Tpc y Ppc.

Composición yi MMiiyi Mi

C1 0.850 16.04 13.634

C2 0.055 30.07 1.654

C3 0.035 44.09 1.543

C4 0.010 58.12 0.5812

Ma = 17.412

VISCOSIDAD DEL GAS

Gravedad específica, g:

Tpc = 352 R

Ppc = 678 Psia

6.09.28

412.17g

VISCOSIDAD DEL GAS

Paso 2. Calcular la viscosidad del gas natural a una atmósfera y 150 °F.

Paso 3. Calcular Ppr y Tpr

cp0119.01

42.4678

000,3prP73.1

352

610prT


Paso 4. Estimar la razón de viscosidad

Paso 5. Calcular la viscosidad del gas natural g

6.11

g

cpgg 01904.00119.06.11

1

VISCOSIDAD DEL GASVISCOSIDAD DEL GASEjemplo. Dada la siguiente composición del gas, calcular la viscosidad a 200 °F y 3,500 psia

Componente yi

N2 0.05

CO2 0.05

H2S 0.02

C1 0.80

C2 0.05

C3 0.03

VISCOSIDAD DEL GAS

Solución: ComponentComponent yyii MMii yyiiMMii

NN22 0.050.05 28.0228.02 1.40101.4010

COCO22 0.050.05 44.0144.01 2.20052.2005

HH22SS 0.020.02 34.0834.08 0.68160.6816

CC11 0.800.80 16.0716.07 12.856012.8560

CC22 0.050.05 30.0730.07 1.50351.5035

CC33 0.030.03 44.0944.09 1.32271.3227

MMaa = 19.97= 19.97

VISCOSIDAD DEL GAS

Paso 1. Calcular Tpc y Ppc

Tpc = 368 °R

Ppc = 665 psia

689.097.28

97.19g

VISCOSIDAD DEL GAS

Paso 2. Corregir las propiedades pseudo-críticas calculadas para tener en cuenta la presencia de los componentes no-hidrocarburos

12

35612368' pcT

psiaPpc 643

1202.0102.0368

356665'


Paso 3. Estimar la viscosidad del gas a 1 atmósfera y 200 °F

cp0123.01

Paso 4. Estimar ()N2, ()CO2, y ()H2S

cpN 00042.02 cpCO 00026.0

2

cpSH 00005.02

VISCOSIDAD DEL GAS

Paso 5. Calcular la viscosidad del gas corregida a la presión atmosférica y temperatura del sistema.

cp01303.000005.000026.000042.00123.01

Paso 6. Calcular Ppr y Tpr.

44.5643

3500prP 85.1

356

660prT

VISCOSIDAD DEL GAS

Paso 7. Estimar la razón de viscosidad g/1

Paso 8. Calcular la viscosidad del gas natural a 3500 psia y 200 °F

55.11

g

cpg 0202.001303.055.1

VALOR CALORIFICO

El valor calorífico de un gas es la cantidad de calor producido cuando el gas es quemado complemente para producir dióxido de carbono y agua. El valor calorífico usualmente es expresado en Btu/scf. La industria del petróleo utiliza cuatro adjetivos para describir el valor calorífico: Húmedo, seco, bruto y neto.

VALOR CALORIFICO

Valor calorífico bruto es el calor producido en una combustión completa bajo presión constante con los productos de combustión enfriados a condiciones estándar y el agua llevada a la condición de líquido.

Esta cantidad también es llamada valor calorífico total.

El valor calorífico neto esta definido similarmente, excepto que el agua de combustión permanece como vapor a condiciones estándar. La diferencia entre el valor calorífico neto y bruto es el calor de vaporización del agua de combustión.

VALOR CALORIFICO

El valor calorífico frecuentemente usado en la industria del petróleo es el valor calorífico bruto. Los valores caloríficos bruto y neto se dan en la tabla de constantes físicas de los componentes del gas natural en términos de Btu por pie cúbico de gas ideal a condiciones estándar. Los valores en estas tablas se dan en base seca. El valor calorífico de un gas ideal se calcula así:

j

cjjidealc LyL

VALOR CALORIFICO

La ecuación anterior puede ser usada para calcular el valor calorífico bruto o neto. En cualquier caso los valores se deben convertir desde el estado de gas ideal al estado de gas real a condiciones estándar. Esto se hace dividiendo el valor ideal por el factor de compresibilidad del gas a condiciones estándar.

Z

LL idealc

c

VALOR CALORIFICO

El factor de compresibilidad a condiciones estándar se puede calcular utilizando los valores tabulados en la tabla de propiedades físicas donde Z esta definido por:

2

11

jjj ZyZ

VALOR CALORIFICO

Ejemplo. Calcular el valor calorífico bruto de un gas de separador con la siguiente composición.

Componente Composición Fracción molar

Dióxido de carbono 0.0167 Nitrógeno 0.0032 Metano 0.7102 Etano 0.1574 Propano 0.0751 i-Butano 0.0089 n-Butano 0.0194 i-Pentano 0.0034 n-Pentano 0.0027 Hexano 0.0027 Heptano más 0.0003 1.0000 Propiedades del heptano más Peso molecular = 103 lb/lbmol

VALOR CALORIFICO

Solución: En primer lugar calcular el valor calorífico bruto del gas ideal y el factor de compresibilidad del gas a condiciones estándar.

j

cjjidealc LyL

VALOR CALORIFICO

C o m p o n e n te F r a c c ió n M o la r

y j

V a lo r c a lo r íf ic o

b r u to * B tu /s c f

L c j

y j L c j

F a c to r d e c o m p r e s ib i l id a d C o n d ic io n e s e s tá n d a r

Z j jj Zy 1

C O 2 0 .0 1 6 7 0 .0 0 .0 0 .9 9 4 3 0 .0 0 1 2 6 N 2 0 .0 0 3 2 0 .0 0 .0 0 .9 9 9 7 0 .0 0 0 0 6 C 1 0 .7 1 0 2 1 ,0 1 0 .0 7 1 7 .3 0 .9 9 8 0 0 .0 3 1 7 6 C 2 0 .1 5 7 4 1 ,7 6 9 .6 2 7 8 .5 0 .9 9 1 9 0 .0 1 4 1 7 C 3 0 .0 7 5 1 2 ,5 1 6 .1 1 8 9 .0 0 .9 8 2 5 0 .0 0 9 9 3 i -C 4 0 .0 0 8 9 3 ,2 5 1 .9 2 8 .9 0 .9 7 1 1 0 .0 0 1 5 1 n -C 4 0 .0 1 9 4 3 ,2 6 2 .3 6 3 .3 0 .9 6 6 7 0 .0 0 3 5 4 i -C 5 0 .0 0 3 4 4 ,0 0 0 .9 1 3 .6 0 .9 4 8 0 0 .0 0 0 7 8 n -C 5 0 .0 0 2 7 4 ,0 0 8 .9 1 0 .8 0 .9 4 2 0 0 .0 0 0 6 5 C 6 0 .0 0 2 7 4 ,7 5 5 .9 1 2 .8 0 .9 1 0 0 0 .0 0 0 8 1 C 7 + 0 .0 0 0 3 5 ,5 0 2 .5 1 .7 0 .8 5 2 0 0 .0 0 0 1 2 1 .0 0 0 0 1 ,3 1 5 .9 B tu /s c f 0 .0 6 4 5 9

* Sacado de la tabla de propiedades físicas

VALOR CALORIFICO

2

11

jjj ZyZ 9958.006459.01 2 Z

Segundo, calcule el valor calorífico bruto del gas como gas real :

Z

LL idealc

c scfBtuscfBtu

Lc /321,19958.0

/9.315,1

VALOR CALORIFICO

El valor calorífico neto (seco) se puede convertir a valor calorífico neto(húmedo) por:

)(sec)( 0175.01 ochúmedoc LL

Donde: 0.0175 es la fracción molar del vapor de agua en el gas cuando está saturado a condiciones estándar.

VALOR CALORIFICO

El valor calorífico bruto (seco) se puede convertir a valor calorífico bruto (húmedo) por

9.00175.01 )(sec)( ochúmedoc LL

Donde 0.9 corresponde al calor (Btu/scf) liberado durante la condensación del vapor de agua que estuvo en el gas antes de la combustión.

CONTENIDO DE LÍQUIDOS DEL GAS

Frecuentemente, es factible desde el punto de vista económico, procesar el gas de superficie para remover y licuar los hidrocarburos intermedios. Estos líquidos frecuentemente se llaman productos de planta. Las cantidades de productos líquidos que se pueden obtener usualmente se determinan en galones de líquido por mil pies cúbicos de gas procesado, gal/Mscf, o GPM.


La composición del gas debe ser conocida con el fin de realizar estos cálculos. Las unidades de la fracción molar son lb-mol del componente j por lb-mol de gas. La fracción molar se puede convertir en gal/Mscf de la siguiente manera:

jmollb

jlbM

Mscf

scf

scf

gasmollb

gasmollb

jmollbyGPM jjj

1000

7.380

liqftcu

gal

jlb

liqftcu

oj

481.7

Mscf

galMy

oj

jj

65.19


Mscf

galMyGPMó

oj

jjj

3151.0

Donde oj es la gravedad específica del componente

como un líquido a condiciones estándar. Estos datos están disponibles en las tablas de propiedades físicas, tabla 3.2.


Componente Composición Fracción molar

yi

Peso Molecular

Mj

Gravedad Específica del

líquido

oj

Contenido de Líquido

oj

jj My

3151.0

CO2 0.0167 N2 0.0032 C1 0.7102 C2 0.1574 30.07 0.3562 4.187 C3 0.0751 44.10 0.5070 2.058

i-C4 0.0089 58.12 0.5629 0.290 n-C4 0.0194 58.12 0.5840 0.608 i-C5 0.0034 72.15 0.6247 0.124 n-C5 0.0027 72.15 0.6311 0.097 C6 0.0027 86.18 0.6638 0.110 C7+ 0.0003 103.00 0.7000 0.014

1.0000 7.488 GPM

Determinar la máxima cantidad de líquido que se puede producir a partir de un gas cuya composición se da a continuación:


El recobro completo de estos productos no es factible. Para una planta relativamente simple se utiliza la siguiente regla del dedo gordo para el recobro de líquido: Etano: de 5 a 25 % de recobroPropano: de 80 a 90 % de recobro Butanos: 95 % o más Componentes más pesados: 100%

CAP 4Prop. Del Gas Seco

Documents

Transcript of CAP 4Prop. Del Gas Seco