DENSIDAD Y VISCOSIDAD DE LOS LÍQUIDOS Y GASES

DEFINICION DE DENSIDAD

En física y química, la densidad es una magnitud referida a la cantidad de masa en un determinado volumen de una sustancia. Usualmente se simboliza mediante la letra rho ρ del alfabeto griego.

TIPOS DE DENSIDAD

1. Densidad Absoluta

2. Densidad Relativa

3. Densidad Media y Puntual

4. Densidad Aparente

DENSIDAD ABSOLUTA

La densidad o densidad absoluta es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de una sustancia. Su unidad en el Sistema Internacional es kilogramo por metro cúbico (kg/m³), aunque frecuentemente también es expresada en g/cm³.

DENSIDAD RELATIVA

La densidad relativa de un fluido se define como la relación de la densidad de dicha sustancia entre la densidad de un fluido patrón o referencia. Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura de 0 °C.

DENSIDAD MEDIA Y PUNTUAL

Para un sistema homogéneo, la expresión masa/volumen puede aplicarse en cualquier región del sistema obteniendo siempre el mismo resultado. Sin embargo, un sistema heterogéneo no presenta la misma densidad en partes diferentes. En este caso, hay que medir la "densidad media", dividiendo la masa del objeto por su volumen o la "densidad puntual" que será distinta en cada punto, posición o porción "infinitesimal“ del sistema, y que vendrá definida por:

DENSIDAD APARENTE Y REAL

La densidad aparente es una magnitud aplicada en materiales de constitución heterogénea, y entre ellos, los porosos como el suelo, los cuales forman cuerpos heterogéneos con intersticios de aire u otra sustancia, de forma que la densidad total de un volumen del material es menor que la densidad del material poroso si se compactase.

MEDICION DE DENSIDAD

La densidad puede obtenerse de forma indirecta y de forma directa. Para la obtención indirecta de la densidad, se miden la masa y el volumen por separado y posteriormente se calcula la densidad. La masa se mide habitualmente con una balanza, mientras que el volumen puede medirse determinando la forma del objeto y midiendo las dimensiones apropiadas o mediante el desplazamiento de un líquido, entre otros métodos.Otra posibilidad para determinar las densidades de líquidos y gases es utilizar un instrumento digital basado en el principio del tubo en U oscilante. Cuyo frecuencia de resonancia está determinada por los materiales contenidos, como la masa del diapasón es determinante para la altura del sonido.

UNIDADES DE DENSIDADLas unidades de medida más usadas son:En el Sistema Internacional de Unidades (SI):kilogramo por metro cúbico (kg/m³).gramo por centímetro cúbico (g/cm³).kilogramo por litro (kg/L) o kilogramo por decímetro cúbico. La densidad del agua es aproximadamente 1 kg/L (1000 g/dm³ = 1 g/cm³ = 1 g/mL).gramo por mililitro (g/mL), que equivale a (g/cm³).

En el Sistema anglosajón de unidades:onza por pulgada cúbica (oz/in³)libra por pulgada cúbica (lb/in³)libra por pie cúbico (lb/ft³)libra por yarda cúbica (lb/yd³)libra por galón (lb/gal)libra por bushel americano (lb/bu)slug por pie cúbico.

VISCOSIDADLa viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales, es debida a las fuerzas de cohesión moleculares. Todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal.

La viscosidad solo se manifiesta en líquidos en movimiento, se ha definido la viscosidad como la relación existente entre el esfuerzo cortante y el gradiente de velocidad. Esta viscosidad recibe el nombre de viscosidad absoluta o viscosidad dinámica.

MEDIDAS DE LA VISCOSIDAD

La viscosidad de un fluido puede medirse por un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad:

• Coeficiente de viscosidad dinámico. En unidades en el SI: [µ] = [Pa·s] = [kg·m−1·s−1].

• Coeficiente de viscosidad cinemático. En unidades en el SI: [ν] = [m².s−1].

FLUIDO NEWTONIANOUn fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse constante en el tiempo. Los fluidos newtonianos son uno de los fluidos más sencillos de describir. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su velocidad de deformación es lineal. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposición al pegamento, la miel o los geles y sangre que son ejemplos de fluido no newtoniano.

Determinación de fluido bajo presión y temperatura

• Las propiedades físicas de los fluidos son parámetros que caracterizan a un fluido y lo hacen diferente de otro. En la Industria Petrolera los fluidos que se manejan son: El gas, aceite y agua.

De acuerdo con estas características podemos determinar el comportamiento del fluido bajo condiciones de presión y temperatura.

Correlaciones Empíricas

El modo más común de estimar la permeabilidad es mediante algún predictor de la permeabilidad, típicamente en forma de una ecuación empírica.

Esto normalmente requiere de un conjunto de datos para la calibración, el cual está constituido por uno o más pozos clave donde la información completa en términos de datos de registros y núcleos esté disponible. Este conjunto de calibración es utilizado para construir el predictor y probar la fiabilidad de los resultados.

Correlaciones Empíricas

Los tres tipos de predictores de la permeabilidad más comunes son: las relaciones porosidad permeabilidad, las regresiones lineales múltiples y las ecuaciones empíricas.

El objetivo de todas estas técnicas es la estimación de la permeabilidad absoluta en condiciones in situ ya que los parámetros que se usan provienen de mediciones de registros de pozo.

Relaciones Porosidad Permeabilidad

• El predictor de la permeabilidad más usado es la relación de porosidad-permeabilidad. Ha sido ampliamente reconocido que la mayoría de las rocas de los yacimientos muestran en una escala semilogarítmica una relación razonablemente lineal entre estas dos propiedades, lo cual permite la estimación de la permeabilidad cuando está disponible el perfil de la porosidad.

• Las rocas de los yacimientos muestran un amplio espectro de relaciones de porosidad- permeabilidad. En algunas formaciones, como por ejemplo en rocas clásticas homogéneas, estas relaciones muestran muy baja dispersión por lo que la regresión lineal puede ser utilizada razonablemente para propósitos de predicción Mientras que en otros casos, como es frecuente para las formaciones carbonatadas, esta relación es muy dispersa por lo que no es recomendable la regresión como método de predicción.

Análisis Composicional de los Fluidos

• Cualquiera de una variedad de técnicas analíticas aplicadas para determinar la composición del petróleo crudo, mediante su desglose en sus componentes químicos básicos. Los componentes de hidrocarburos se identifican, por lo general, por medio de fracciones con números de carbono: C1, C2, C3, etc., hasta Cn, donde el número de carbono limitante, n, está definido por la técnica analítica en particular.

Análisis Composicional de los Fluidos

Estas técnicas analíticas incluyen, pero no están limitadas a, cromatografía de gases o de líquidos, destilaciones criogénicas e instantáneas, destilaciones por punto de ebullición verdadero, caracterizaciones estructurales de fluidos tales como análisis de hidrocarburos aromáticos polinucleares, análisis SARA, pruebas sónicas y otros métodos de ensayo de petróleo crudo. También se pueden identificar otros componentes que no son hidrocarburos, tales como nitrógeno, metales pesados, azufre y sales.

Análisis PVT

• Existen 3 tipos de ensayos de laboratorio utilizados para el estudio de muestras de hidrocarburos:

1. Ensayos primarios en campo.2. Ensayos de rutina en laboratorio.3. Ensayos especiales de laboratorio PVT.

Ensayos primarios en campo:- Simples en campo- Se mide gravedad especifica

(G)- Se mide relación gas petróleo

de los hidrocarburos producidos. Ensayos de Rutina en Laboratorio

PVT:- Sirven para caracterizar los

fluidos del reservorio.- Se realizan en laboratorio de

forma rutinaria.- Análisis composicional del

sistema.- Expansión de una composición

constante.- Liberación diferencial.- Ensayos de separación.- Declinación a volumen

constante.

Análisis PVT

• Consiste en un conjunto de pruebas realizadas en el laboratorio para determinar las propiedades y su variación con la presión de los fluidos en un yacimiento, con la finalidad de conocer el comportamiento del mismo.

• Se relacionan tres parámetros básicos en estudio: Presión, Volumen y Temperatura, los cuales son los principales en el comportamiento de la producción de un yacimiento de petróleo.

Análisis PVT• Consiste en simular en el laboratorio el agotamiento de

presión en un yacimiento volumétrico e isométrico midiendo exactamente los volúmenes de gas y liquido separados en cada decremento de presión. Durante las pruebas el volumen y la temperatura se mantienen constantes.

• En estas pruebas los resultados pueden aproximarse de manera muy simplificada y es en escala a laboratorio por lo que es muy importante saber la representatividad de los estudios de laboratorio para los diferentes tipos de fluidos y yacimientos.

Objetivos:• Simular correctamente el comportamiento de un yacimiento

durante la producción del fluido, desde el yacimiento hasta los separadores, donde es fundamental que la muestra sea representativa del fluido original en el yacimiento.

• Determinar ciertos parámetros del yacimiento y condiciones actuales del pozo para predecir futuros comportamientos.

• Permite estimar nuevas reservas y diseñar la completación del pozo mas adecuada a las necesidades del mismo.

• Permite saber si existe suficientes hidrocarburos que justifiquen los cortes de perforación de nuevos pozos o desarrollo de nuevos campo.

Factores en cuenta en el análisis PVT

• Tipos de Liberación Gas Petróleo: Simula los tipos de separación de gas – liquido que ocurren durante la producción del gas condensado desde el yacimiento hasta los separadores.

• Liberación Diferencial: Se carga una celda a una presión igual a la del burbujeo. Medición de gas.

• Liberación Instantánea: Gas permanece en contacto con el petróleo y permanece constante durante el agotamiento de presión. Se simula el comportamiento del fluido en los separadores. Análisis con celdas.

Densidad de los líquidos

La densidad de los líquidos es la relación que existe entre la masa y volumen de un líquido.

La densidad es una magnitud intensiva ya que no dependen de la cantidad de sustancia o del tamaño de un sistema, por lo que cuyo valor permanece inalterable, por este motivo no son propiedades aditivas.

Para expresar la densidad se utiliza la siguiente formula.

ᵨ=m/v

Donde;m= masa del líquido.V= volumen del liquidoᵨ= densidad.

Dependiendo de la presión inicial, los yacimientos de aceite pueden ser divididos en:

Bajo saturado: Cuando la presión inicial del yacimiento es mayor que la presión del punto de burbuja del fluido del yacimiento.

Saturado: Cuando la presión inicial del yacimiento esta por debajo de la presión del punto de burbuja del fluido del yacimiento.

Densidad Aceite

Katz propuso un método para determinar la densidad del aceite, a condiciones de presión y temperatura a partir de la relación de solubilidad, el factor de volumen del aceite, la densidad relativa del aceite y la densidad relativa del gas disuelto:

VISCOSIDAD DEL ACEITE SATURADO

Se define como la viscosidad en cualquier presión menor o igual a la

de saturación

VISCOSIDAD DEL ACEITE SATURADO

VISCOSIDAD DEL ACEITE BAJO SATURADO

Se define como la viscosidad de aceite en la presión por encima del punto de burbuja y temperatura del yacimiento.

VISCOSIDAD DEL ACEITE BAJO SATURADO

EN DONDE:

Viscosidad del aceite. Presión de saturación del aceite. Viscosidad del aceite a Pb. Presión

Viscosidad del Gas

¿Qué es?

• Se denota como μg. Es una propiedad importante para determinar la resistencia al flujo que presenta el gas durante su producción y transporte.

• Generalmente, la viscosidad del gas aumenta con los incrementos de presión. A presiones bajas la viscosidad del gas (al contrario que los líquidos) se incrementa con la temperatura.

• Sus unidades son los centipoises, cp.

Correlación de Lee

Viscosidad del Aceite

¿Qué es?

GRACIAS POR SU ATENCION