Laboratorio de Yacimiento Propiedades de los fluidos: Soluciones salinas

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Universidad de Oriente

Núcleo de Monagas

Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas

Departamento de Ingeniería de Petróleo

Laboratorio de Yacimiento

Propiedades de los fluidos: Soluciones salinas

Abril, 2022

Introducción

Cuando se perfora un yacimiento el agua de formación es uno de los tres fluidos que se pueden encontrar dentro junto al petróleo y el gas, y este fluido posee una alta concentración de salinidad, incluso puede ser más salada que el agua de mar.

El principio de esta práctica de laboratorio es conocer como posiblemente sería el comportamiento de las aguas de formación a través de una solución preparada con cierta concentración de sal, en donde observaremos las propiedades de las mismas como: densidad, gravedad específica, resistividad y conductividad, empleando diversos métodos que permiten su estudio como el método del picnómetro, la balanza hidrostática, el areómetro, entre otros, para así tener la posibilidad de comprobar la dependencia de las propiedades con respecto a la temperatura así como también evaluar y comparar que método tiene mayor precisión a través de un análisis.

Así mismo para un completo entendimiento acerca de las propiedades salinas se presentaran definiciones referentes a la práctica de laboratorio, sobre las propiedades, los equipos y materiales utilizados.

Objetivos

• Reconocer los diferentes métodos utilizados para las mediciones de las propiedades de las soluciones salinas.
• Determinar experimentalmente el valor de cada una de las propiedades de las soluciones salinas.
• Comprobar la dependencia que tienen las propiedades con la temperatura.

Marco teórico

Agua de formación

El agua producida es un subproducto que sale a la superficie durante la exploración y producción de petróleo y gas. A veces se denomina agua de formación, salmuera o agua salada. Suele ser salobre y procede de formaciones subterráneas, bien de zonas adyacentes al petróleo y al gas, bien de la misma zona que los hidrocarburos. 

Salinidad

Conceptualmente, la salinidad es la cantidad de sal disuelta en el agua. Las sales son compuestos como cloruro de sodio, sulfato de magnesio, nitrato de potasio y bicarbonato de sodio que se disuelven en iones. 

Propiedades de las soluciones salinas

• Densidad

Es una magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el SI es el kilogramo por metro cubico (kg/m3).

Es la propiedad que nos indica la cantidad de masa en la que se encuentra una unidad de volumen de una sustancia (gaseosa, liquida o solida). La densidad entonces, es la división entre la masa que tiene una sustancia y el volumen que está ocupando y se representa con la letra griega rho (.[pic 2]

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• Gravedad especifica

La gravedad específica, también llamada densidad relativa, es el cociente entre la densidad de una sustancia o un material y la densidad de otro material de referencia en las mismas condiciones experimentales de temperatura y presión. Se suele representar con el símbolo SG (las siglas de gravedad específica en inglés, specific gravity) 

En el caso de sólido y líquidos, siempre que no se indique una temperatura específica, se asume que dicha SG está establecida en función de la densidad del agua a 4°C.

• Resistividad

La resistividad es la capacidad de un material para resistir la conducción eléctrica y se mide en se mide en ohm-m. La resistividad depende de la sal disuelta en los fluidos presentes en los poros de las rocas.

• Conductividad

Es una medida de la habilidad que tiene una solución para conducir la corriente eléctrica. La conductividad es una expresión numérica de la capacidad de una solución para transportar una corriente eléctrica esta capacidad depende de la presencia de ion y de su concentración total, de su movilidad, valencia y concentraciones relativas, así como de la temperatura de la medición. 

La unidad de medida en el Sistema Internacional de Unidades es siemens por metro (S/m). En aguas con un bajo contenido de electrolitos, la conductividad suele expresarse en μS/cm. Un siemens (S) corresponde a 1×106 microsiemens (μS).

Equipos utilizados

• Balanza analítica

La balanza analítica es un instrumento utilizado en el laboratorio, que sirve para medir la masa. Su característica más importante es que poseen muy poco margen de error, lo que las hace ideales para utilizarla en mediciones muy precisas. Las balanzas analíticas generalmente son digitales, y algunas pueden desplegar la información en distintos sistemas de unidades.

• Baño termostático

El baño termostático es un instrumento de laboratorio que consiste en un depósito lleno de un líquido que puede calentarse hasta determinadas temperaturas. Los baños termostáticos se utilizan para calentar determinadas sustancias, generalmente como un paso intermedio y necesario de un ensayo mayor.

Las cubas suelen estar construidas con acero inoxidable y el baño termostático está equipado con un sistema de control externo que permite al operario programar diferentes ciclos y automatizar el proceso.

• Conductímetro digital

Un medidor de conductividad o conductímetro cumple la función de medir la cantidad de corriente eléctrica o conductancia en una solución. Por ejemplo, el conductímetro es el instrumento utilizado con la finalidad de conocer la conductividad, (carga eléctrica) en un cuerpo de agua de origen natural.

El aparato mide la resistencia, y dependiendo del electrodo, realiza las operaciones necesarias y muestra la conductividad en la pantalla.

• Refractómetro

Un refractómetro es un instrumento de laboratorio que sirve para medir la densidad de los líquidos, gases y sólidos desde el principio de la refracción de la luz originada en la capa límite entre el prisma y la muestra.

Su objetivo es analizar distintas sustancias presentes en una materia e identificar cada componente para evaluar su grado de pureza. El primero que existió fue el refractómetro de Abbe, surgido a principios del siglo XX y que, actualmente, se sigue utilizando.

• Tensiómetro

Se trata de un aparato fácil de usar, pequeño, portátil y duradero que permite la medición de la tensión superficial en continuo con gran precisión y receptibilidad, pudiéndose transferir todos los datos a un ordenador para su visualización y tratamiento. Mide la tensión superficial delos líquidos en base al método de la máxima presión de burbuja. El control de la tensión superficial permite optimizar procesos productivos tanto económicamente como garantizando localidad del producto final obtenido. Asimismo permite minimizar el impacto medioambiental al ajustar la duración del proceso productivo.

• Equipo de titulación

Es un método de análisis químico cuantitativo en el laboratorio, que se utiliza para determinar la concentración desconocida de un reactivo conocido. Debido a que las medidas de volumen juegan un papel fundamental en las titulaciones, se le conoce también como análisis volumétrico.

• Manta de calentamiento

La manta de calentamiento es un equipo de laboratorio, que se usa para suministrar una temperatura estable de forma uniforme y segura a los diversos recipientes cuya base sea redondeada, como los balones volumétricos. Este equipo de laboratorio, es elaborado en acero inoxidable y acero CR y además está provista de un recubrimiento de pintura electrostática

Materiales y sustancias

• Beaker (Vaso de precipitado)

Es un recipiente de vidrio borosilicatado transparente de boca ancha y forma cilíndrica. Si bien se puede utilizar para medir el volumen de líquidos en el laboratorio, generalmente se prefieren instrumentos de laboratorio de mayor precisión. Es muy utilizado sin embargo como recipiente para calentar y mezclar sustancias y como su nombre indica, para formar precipitados, así como también para contener distintos tipos de líquidos, obtener precipitados a partir de la reacción entre determinadas sustancias, recoger los distintos líquidos utilizados para luego desecharlos correctamente y para calentar, disolver, o para preparar reacciones químicas.

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