Propriedades dos fluidos (continuao)Propriedades das misturas lquidas de hidrocarbonetos*

Propriedades das misturas lquidas de hidrocarbonetosAs misturas de hidrocarbonetos, alm de serem bastante variadas, podem sofrer grandes modificaes ao serem submetidas a diferentes condies de T e p. Ocorrem mudanas de estado fsico de parte da mistura, alteraes na composio, variaes de viscosidade, variaes de densidade, e etc.Os fluidos ao serem produzidos so submetidos a diferentes condies de p e T no seu trajeto que comea no interior da rocha-reservatrio e termina no tanque, na superfcie. A certa altura do caminho, os fluidos so submetidos ao processamento primrio, em que o gs natural separado do leoOs fluidos produzidos sofrem alteraes considerveis durante os processos produtivos e os fluidos que permanecem no reservatrio tambm, uma vez que as condies no reservatrio se alteram em decorrncia da produo (a presso vai caindo medida que vai ocorrendo a retirada de massado interior do mesmo)Informaes sobre essas alteraes so importantes para prever e acompanhar o comportamento de um reservatrio durante a sua vida produtiva.A partir dessas informaes pode-se prever no que resultaro na superfcie (em termos de volumes de leo e/ou gs) os fluidos produzidos de um reservatrio. Para isso necessrio coletar amostras dos fluidos nas condies do reservatrio e submet-las s anlises PVT, obtendo-se entre outros parmetros: p de bolha (ou de saturao), fator volume-formao de gs, fator volume-formao de leo, razo de solubilidae e as viscosidades dos fluidosEnsaio PVT: processo de liberao de gs natural dissolvido no leo (p sendo reduzida)

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Caracterizao de fraes indefinidas do petrleoQuando se analisa a composio de uma mistura de hidrocarbonetos muitas vezes, devido a limitaes de equipamentos e processos, identificam-se compostos at uma certa massa molecular, ficando os demais indefinidosComponentes no identificados so agrupados como pseudocomponentes. Por ex: supondo-se em uma mistura se consiga identificar at o hexano, os demais elementos seriam agrupados em um pseudocomponente (heptano), ouseja, heptano e compostos mais pesados.As propriedades dos pseudocomponentes devem ser estimadas utilizando correlaes que envolvem dados j conhecidos.

Propriedades pseudocrticas: Se a composio de um fluido no conhecida, as suas propriedades crticas podem ser estimadas atravs de correlaes. Figura 1.29(estimativa de p e T pseudocrticas para um leo subsaturado em funo da densidade a 60oF. A Fig 1.30 (estimativa das propriedades crticas (ou pseudo) das fraes C7+ de um leo em funo da massa molar e da densidade 60oC/ 60oC do C7+Massa especfica e volume especficoClculo da massa especfica nas condies padro: Quando se conhece a composio da mistura lquida, o seu volume especfico nas condies standard pode ser obtido tomando-se como base 1mol dessa mistura

Propriedades das misturas lquidas de hidrocarbonetos (continuao)*

Propriedades das misturas lquidas de hidrocarbonetos (continuao)Obs: quando a mistura contm metano e/ou etano, deve-se calcular inicialmente a massa especfica do sistema considerando somente os componentes C3+ , e em seguida estimar a massa especfica do sistema total atravs da Fig 1.31.Clculo da massa especfica numa presso maior ou igual presso de bolha: aps o clculo da massa especfica da mistura nas condies padro, as correes para considerar os efeitos da p e T do reservatrio podem ser obtidas pela Fig. 1.32 e 1.33Quando no se dispe da composio da mistura lquida, mas somente da densidade do gs liberado e da densidade (ou do grau API) do leo nas condies padro, ou seja, do leo morto, pode-se empregar a correlao da Fig. 1.34 para se estimar a massa especfica aparente (a 60oC e 14,7 psia) do gs quando liquefeito e dissolvido no leo.Densidade: a densidade de uma mistura lquida definida como a razo entre a massa especfica da mistura e a massa especfica da gua, ambas medidas na mesma condio de p e T preestabelecidas do = o /w, onde o e w so as massas especficas , respectivamente, do leo e da guaA temperatura escolhida para se medir a massa especfica da gua,usada na definio de densidade como referncia , constitui a chamada condio-padro de T. A escolha da T padro de 4oC, por ex, permite que a densidade de um lquido ou mistura lquida seja numericamente igual a sua massa especfica, j que a massa de 1 g de gua ocupa 1 cm3 a 4oC, ou seja, nessa condio a massaespecfica da gua 1. Por outro lado, a escolha da T na qual se mede a massaespecfica do lquido (no caso o leo), define a chamada densidade legal. No Brasil, a densidade legal medida a 20oC.*

*Propriedades das misturas lquidas de hidrocarbonetos (continuao)*A ANP estabelece que a condio bsica de T para a medida de densidade de lquidos seja de 20oC. Com isso a definio passa a ser dada por:

Em unidades americanas a temperatura padro de 60F, tanto para o lquido considerado como para a gua, usada como referncia. Nesse caso a densidade calculada por:

*Propriedades das misturas lquidas de hidrocarbonetos (continuao)A densidade de um lquido ou de uma mistura lquida pode tambm ser expressa em graus API (oAPI), bastante usada na indstria do petrleo:

De acordo com a definio de grau API (oAPI), a gua, cuja densidade igual a 1, apresenta um oAPI = 10. Os leos presentes em reservatrios de petrleo geralmente so menos densos que a gua, com grau API variando entre 20 e 35, mas podem ocorrer casos em que o leo mais denso que a gua. Na Venezuela e no Canad,, por ex, podem ser encontrados reservatrios de leo com graus API to baixos quanto 8.

**Propriedades das misturas lquidas de hidrocarbonetos (continuao)Compressibilidade isotrmica: A compressibilidade de um leo deve preferencialmente ser obtida a partir de anlise PVT em laboratrio. Na ausncia desse tipo de dado, no entanto, a correlaoda Fig 1.35 pode ser empregada para a estimativa do coeficiente de compressibilidade de um leo em funo da sua densidade na presso de bolha.

A correlao de Trube (Fig. 1.36) tambm pode ser usada para a estimativa da compressibilidade de um leo subsaturado. A partir dessa figura, a compressibilidade do leo : co= cpr/ppc, onde cpr a compressibilidade pseudo-reduzida.

***Propriedades das misturas lquidas de hidrocarbonetos (continuao)Fator volume-formao do leo: a mistura lquida nas condies de reservatrio leo com uma certa quantidade de gs dissolvido. Uma certa quantidade de uma mistura de hidrocarbonetos, nas condies de reservatrio e no estado lquido, ao ser levada para as condies de superfcie: uma parte dela permanecer no estado lquido (leo) e a outra parte se vaporizar (gs natural)

Processo de liberao do gs de uma mistura inicialmente lquida

****Propriedades das misturas lquidas de hidrocarbonetos (continuao)estgio 1: p = 246 atm : a mistura est toda na fase lquidaestgio 2: reduo para p=176 atm (pequeno aumento de volume devido compressibilidade do lquido, sem ocorrer vaporizao de nenhum componenteA partir do estgio 2 (presso de bolha ou de saturao), qualquer reduo de presso , por menor que seja, acarretar o incio da vaporizao (estgio 3);A continuada queda de presso vai causando o encolhimento progressivo do lquido devido transferncia de massa, acentuadamente de fraes leves, para a fase gasosa.Para a presso de 84 atm, o lquido ocupa um volume de 1,20 m3 e o gs 0,850 m3 (estgio 3)Continuando o processo at as condies padro, o lquido vai ocupar um volume de 1 m3 e a reduo de vol lquido est presente na forma de 16,057 m3 de gs (estgio 4)Fator volume-formao do leo (Bo ): a razo entre o volume que a fase lquida (leo mais gs dissolvido) ocupa em condies p e T quaisquer e o volume do que permanece como fase lquida quando a mistura alcana as condies padro. Essa parte que permanece lquida chama-se leo.

*****Propriedades das misturas lquidas de hidrocarbonetos (continuao)O Bo expressa qual o volume da mistura p e T qualquer deve ser retirado do reservatrio para se obter uma unidade de volume de leo nas condies-padro.No exemplo dado, necessrio 1,33 m3 de lquido nas condies de 176 atm e 71oC para se obter 1 m3 std de leo. Quando a p = 84 atm, bastaro 1,20 m3 de mistura lquida, ou seja, o Bo vale 1,33 m3/m3 std a 176 atm e 71oC e 1,20 m3/m3 std a 84 atm e 71oCFator volume-formao do leo na forma grfica

Acima da p de bolha (pb) praticamente linear. Isso se deve ao fato de que acima da pb a variao de volume do fluido com a presso deve-se somente compressibilidade do lquido existente no reservatrio, j que no h liberao de gs A Abaixo da p de bolha o Bo decresce continuamente com o decrescimo da p. Isso se deve ao fato de que., medida que a p reduzida, a partir do ponto de bolha, quantidades adicionais de gs so liberadas da soluo, resultando em menores volumes remanescentes de leo no interior do reservatrio

*Propriedades das misturas lquidas de hidrocarbonetos (continuao)Razo de solubilidade: parmetro que exprime a quantidade de gs presente no lquido

Processo de liberao do gs de uma mistura inicialmente lquidaDo volume lquido (estgio 1) vo resultar na superfcie 16,057 m3std de gs e 1,00m3 std de leo. Portanto a razo de solubilidade nas condies iniciais de 16,057m3 std/ m3 std. Para a p = 176 atm, dessa mistura lquida vo resultar nas condies-padro omesmo vol deleo e o mesmo vol de gs da situao inicial. Portanto a razo de solubilidade a mesma das condies iniciais

*Propriedades das misturas lquidas de hidrocarbonetos (continuao)Razo de solubilidade:No processo de liberao, nas condies iniciais de 246 atm e 71oC a mistura est totalmente no estado lquido. No estgio seguinte, apesar da presso ter cado, essa queda no foi suficiente para provocar liberao de gs, que ainda continua totalmente dissolvido no leo.(estgios 1 e 2)A partir da presso de bolha vai ocorrendo a vaporizao do gs dissolvido (estgio 2). Tomando-se, por ex, a presso de 84 atm (estgio 3), observa-se que uma parte dos hidrocarbonetos se vaporizou, porm uma parte continua ainda dissolvida no leo. Isso significa que se um certo volume dessa mistura for levado para a superfcie, ainda vai-se observar uma certa quantidade de gs saindo de soluo at restar somente leo.Por definio: razo de solubilidade (Rs) de uma mistura lquida de hidrocarbonetos, a uma certa condio de presso e temperatura, a relao entre o volume de gs que est dissolvido, expresso em condies-standard, e o volume de leo que ser obtido da mistura, tambm expresso em condies standard.

**Propriedades das misturas lquidas de hidrocarbonetos (continuao)Razo de solubilidade:Quando o lquido que est a 84 atm for levado para as condies-padro vo resultar 1,00 m3 std de leo e 9,545 m3 std de gs. A razo de solubilidade ser 9,545 m3 std/ m3 std.Verifica-se que para qualquer p a quantidade de gs que est dissolvido igual ao gs que estava dissolvido nas condies iniciais menos o gs que j saiu de soluo devido queda de pressoAssim como o fator volume-formaao do leo, a razo de solubilidade pode ser mostrada na forma de grfico. Observa-se que acima da presso de bolha (entre pi e pb ) a razo de solubilidade constante e igual a inicial, j que durante a fase em que o reservatrio permanece subsaturado nenhum gs sai de soluo

***Correlaes para Bo, pb e Rs

Vrias correlaes foram desenvolvidas para o clculo do fator volume-formao do leo, da razo de solubilidade e at da presso de bolha de uma mistura de hidrocarbonetos, a partir de alguns parmetros conhecidos.1.Fator volume-formao de leo: Fig 1.45 (fator volume-formao de leo na presso de bolha (Bob), em funo da razo gs/leo de produo que nesse caso igual a razo de solubilidade; da densidade do gs produzido; do grau API do leo, da T e p do reservatrio. O oAPI do leo usado nessa e nas duas figuras seguintes refere-se ao chamado leo no tanque, ou seja, leo produzido, nas condies-padrao de T e p2.Presso de bolha: A presso de bolha do fluido de um reservatrio tambm pode ser estimada atravs de uma correlao, usando-se a Fig. 1.47, em funo da razo gs/leo (razo de solubilidade), da densidade de gs produzido, do grau API do leo e da T do reservatrio3. Razo de solubilidade:pod e ser calculada a partir da densidade do gs, do grau API do leo, da p e T. No sistema americano de unidades:

****Correlaes para Bo, pb e Rs

3. Razo de solubilidade:pod e ser calculada a partir da densidade do gs, do grau API do leo, da p e T.No sistema americano :

E no sistema Petrobras dada pela equao:

*****Liberaes flash e diferencial

O modo como a liberao do gs de uma mistura lquida processada afeta significativamente as relaes PVT e por consequncia os dados de fator volume-formao de leo e razo de solubilidade. Existem dois tipos bsicos de liberao de gs: Flash e DiferencialA) Liberao Flash:

O gs que vai saindo de soluo medida que a p vai caindo mantido em contato com o lquido do qual saiu, onde observa-se vrios estgios com uma clula PVT. Esta consiste de um cilindro contendo Hg, onde colocado o lquido a ser analisado. A p no interior da clula , ou seja, a que submedido o fluido reduzida retirando-se parte do Hg.

******Liberao flash A liberao flash apresenta as seguintes caractersicas:A composio total do sistema permanece constante (nenhum gs removido da clula onde feita a liberao); o equilbrio termodinmico entre a s fases alcanado; o processo termina quando se chega capacidade mxima da clulaO experimento inicia-se na presso de bolha do lquido em estudo, mas pode ser realizado partindo-se de uma presso maior que a presso de bolha. Em cada estgio de presso, medido o volume total de hidrocarbonetos (lquido + gs) existente no interior da clula. Assim, de uma liberao flash normalmente so obtidos a p de bolha e o coeficiente de compressibilidade isotrmica do lquido acima da presso de bolha.A p de bolha determinada analisando-se o comportamento da variao de volume de lquido na cmara (clula PVT) em funo da p. O coef. de compressibilidade calculado usando os dados de variao de volume em funo da p, acima da p de bolha. O coef. de compressibilidade isotrmica e o fator volume-formao esto relacionados atravs da compressibilidade , de modo que a liberao flash permite calcular tambm o fator volume-formao do leo acima da p de bolhaDeve-se mencionar que a liberao flash no permite a determinao do fator volume-formao do leo abaixo da p de bolha e do fator volume-formao de gs, pois o gs liberado permanece em contato com o lquido no interior da clula ao longo de vrios estgios.

*******Liberao diferencial

Nesse tipo de liberao, medida que o gs vai sendo liberado de soluo retirado do contato com o lquido do qual saiu. As caractersticas so: a composio total da mistura que permanece na clula vai se alterando; no se estabelece equilbrio termodinmico entre as fases; o processo pode ser levado at se alcanar a presso atmosfrica.De uma liberao diferencial so obtidos o volume de lquido no interior da clula e o volume de gs liberado em cada estgio de p. Com isso podem ser determinados o encolhimento do lquido e a quantidade de gs dissolvido em funo da presso, bem como as propriedades do gs liberado em cada estgio de p. Finalmente so determinados a Rs, Bo e Bg

*Relatrio contendo dados PVT de uma liberao diferencial

Presso (psia)Bod (bbl/STB)Rsd (SCF/STB)40001,273454030001,253447921001,193032815001,15762369001,12191423001,08535214,7(60oF)1,0000014,7(200oF)1,06440

Comparao entre os dois mtodos de liberao*Os dois mtodos de liberao fornecem resultados diferentes. A quantidade de gs que se vaporiza na liberao diferencial menor que na liberao flash,portanto o volume residual de lquido, ou seja, de leo maior. Como consequncia o fator volume-formao menorComparao entre os resultados de Bo das liberaes flash e diferencial

*Comparao entre os dois mtodos de liberao*Como mais componentes permanecem formando o volume residual de lquido, ou seja, de leo, a razo de solubilidade tambm menor na liberao diferencial.Comparao entre os resultados de Rs das liberaes flash e diferencial

**Uso de dados PVT para estudos de reservatrios*Questo: Que tipo de experimento fornece valores mais prximos da realidade para as propriedades dos fluidos? liberao flash ou liberao diferencial?R: combinao dos dois processos representa de forma mais apropriada o processo que ocorre em um campo produtor de petrleoAdmite-se que a liberao diferencial representa com melhor aproximao o processo de separao que ocorre no interior do reservatrio entre o leo e o gs, j que por causa das suas diferentes velocidades de fluxo, esses dois fluidos no permanecem em contato e em equilbrio assim que o gs liberado de soluoPor outro lado, durante o percurso do fluido desde o fundo at os tanques de armazenamento, o processo de separao mais difcil de ser classificadoAdmite-se que durante o percurso como um todo, o gs permanea em contato e em equilbrio com o lquido e,desta forma, a separao a separao se aproxima de uma liberao flash no isotrmico.Um dos aspectos mais relevantes desse processo de liberao o que ocorre no separador ou separadores de superfcie. No interior de um separador, a liberao do gs de soluo do lquido pode ser considerada expanso flash. Se mais de um separador usado, o processo volta a aproximar-se do experimento de liberao diferencial

***Uso de dados PVT para estudos de reservatrios*Questo: Que tipo de experimento fornece valores mais prximos da realidade para as propriedades dos fluidos? liberao flash ou liberao diferencial?R: combinao dos dois processos representa de forma mais apropriada o processo que ocorre em um campo produtor de petrleoAdmite-se que a liberao diferencial representa com melhor aproximao o processo de separao que ocorre no interior do reservatrio entre o leo e o gs, j que por causa das suas diferentes velocidades de fluxo, esses dois fluidos no permanecem em contato e em equilbrio assim que o gs liberado de soluoPor outro lado, durante o percurso do fluido desde o fundo at os tanques de armazenamento, o processo de separao mais difcil de ser classificadoAdmite-se que durante o percurso como um todo, o gs permanea em contato e em equilbrio com o lquido e,desta forma, a separao a separao se aproxima de uma liberao flash no isotrmico.Um dos aspectos mais relevantes desse processo de liberao o que ocorre no separador ou separadores de superfcie. No interior de um separador, a liberao do gs de soluo do lquido pode ser considerada expanso flash. Se mais de um separador usado, o processo volta a aproximar-se do experimento de liberao diferencial

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