Gas Natural

PROPIEDADES DEL GAS NATURAL

o Compresibilidad del Gas NaturaL:

-Ecuación General.

, esta ecuación expresa disminución del volumen con aumento de Presión a Temperatura constante.

-Para un Gas Ideal.

• Se parte de la Ecuación de Estado,

• Se despeja el Volumen,

• Se calcula la derivada del volumen con respecto a la presión,

• Se sustituye en la Ecuación General,

.

( )

-Para un Gas Real

• Se parte de la Ecuación de Estado para gases reales.

• Se despeja el Volumen,

• Se sustituye en la Ecuación General,

.

Métodos para el cálculo de la compresibilidad del Gas:

1. Correlación de Trube:

Trube baso propuesta en la ley de los estados correspondientes, la cual es sencillamente una relación entre las propiedades a las que se encuentra la sustancia (T,P, etc.) y sus propiedades críticas (Tc, Pc, Vc, Zc); estas relaciones se conocen como propiedades reducidas (por ejemplo la temperatura reducida será Tr=T/Tc, presión reducida Pr=P/Pc). Los estados correspondientes se utilizan para conocer parámetros no medibles, por ejemplo el factor de compresibilidad (Z) el cual se estima mediante gráficas que se encuentran en función de las propiedades reducidas de la sustancia.

Ecuación General

Además definió una Compresibilidad Pseudo-reducida ( , la cual viene dada por:

Donde es la Presión Pseudo-critica corregida.

La se obtiene a partir de la , usando las siguientes figuras.

2. Método de Mattar, Brar y Asís:

Donde la viene expresado por:

Donde:

0.6134

0.6134

Además definió la Densidad Reducida como:

o Factor Volumétrico del Gas (Bg):

Es un parámetro que relaciona el volumen que ocupado por un gas a condiciones de presión y temperatura de yacimiento con el volumen que ocupado por la misma masa de gas en superficie a condiciones estándar o normales (14,7 psia y 60ºF).

Bg vs Presión

Mediante el siguiente grafico se puede observar claramente el comportamiento del factor volumétrico de formación del gas a medida que disminuye la presión. La presión inicial debe ser igual o menor a la presión de burbujeo para que se pueda producir gas en el yacimiento, en la grafica vemos que inicialmente el volumen de gas que se produce a medida que disminuye la presión aumenta de manera muy pobre debido a que las burbujas que se forman del gas que se libera ocupan un volumen muy pequeño y están aisladas por lo cual no pueden liberarse fácilmente; posteriormente se observa que el volumen de gas aumenta de manera brusca a medida que disminuye la presión, esto ocurre porque las burbujas de gas comienzan a unirse y por ende el volumen de gas liberado aumenta con respecto al volumen liquido y esto facilita la liberación rápida del gas a medida que disminuye la presión hasta que llega un punto en que todo volumen de gas es liberado a una determinada presión.

Ecuación General.

Al aplicarse la ley de los gases reales:

Método para el cálculo de Bg:

1. Correlación de Calhoun: Calhoun propuso el cálculo del factor volumétrico del gas a través de una correlación grafica en función de la temperatura, presión y la gravedad especifica; dicha gravedad específica se encuentra a 0.6, 0.7, 0.8 y 0,9. La grafica para esta correlación es la siguiente:

o Valor Calorífico de los Gases:

Es la energía que se desprende en la combustión completa de la unidad de masa o de volumen del combustible. De manera sencilla se puede decir que es la capacidad que presenta el gas para liberar calor. Este viene expresado de manera general por la siguiente ecuación:

Es importante diferenciar entre el valor calorífico Total y el Neto, los cuales son los dos tipos de valor calorífico conocidos

• Valor Calorífico Neto (VCN): este se refiere al valor calorífico cuando el agua resultante de la combustión se supone en estado de vapor con los demás productos de la combustión. Viene dado por la siguiente expresión;

• Valor Calorífico Total (VCT), este se refiere al valor calorífico cuando el agua resultante de la combustión se supone en estado líquido (condensada) en los productos de combustión. Viene dado por la siguiente expresión;

Por tanto la diferencia entre VCN y VCT resulta muy fácil de apreciar, pues en el primero el agua resultante de la combustión esta en vapor y el segundo en estado liquido.

Cabe destacar que en caso de estar en presencia de mezcla el VC queda expresado por:

o Contenido Liquido de un Gas:

También conocido como riqueza de un gas se refiere a la cantidad en volumen de propano y en componentes más pesados que se puedan obtener de un volumen dado de gas. Estos componentes se le deben remover al gas porque son muy valiosos y no se pueden usar como metano. Generalmente el contenido líquido de un gas viene dado por galones por mil pies cúbicos (GPM) y la riqueza de un gas se conoce como su GPM.

Este se calcula conociendo el número de pies cúbicos normales (PCN) de un compuesto dado en estado gaseoso, requeridos para producir un galón líquido.

o Densidad de Sistemas de Hidrocarburos en Estado Líquido:

Existen diversos métodos para la determinación de estado propiedad, entre ellos:

1. Método de Refracción Molecular de Eykman:

• Si se desconoce la composición de la mezcla y en condiciones normales es un líquido, se fija la densidad de esas condiciones y se determina el EMR con el cual se calcula M.

• Se obtienen las condiciones críticas, según el método de EMR para determinar Z.

• Se determina el coeficiente a dimensional de Eykman (ξ) de la figura 1-15.

• Se determinan las condiciones reducidas.

• Finalmente se determina el coeficiente de la figura 1-16 de donde se consigue la densidad liquida.

2. Método Gráfico de la GPSA:

Este método se representa por la figura 17, con la cual al conocer la masa molecular se obtiene la densidad a la temperatura deseada, y a través de las curvas de la parte inferior se corrige por presión.

o Viscosidad Del Gas (µg):

Es la relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad del esfuerzo cortante, que se aplica a una porción de fluido para que adquiera movimiento (viscosidad dinámica).

Hay distintos tipos de viscosidad, siendo las de mayor estudio la dinámica y la cinemática, conservando ésta última la resistencia que se genera al fluir un fluido bajo el efecto de la gravedad.

La viscosidad de los gases tendrán los siguientes comportamientos:

• A bajas presiones (menor a 1500 lpc) y un aumento de la temperatura aumentará la viscosidad del gas por el incremento de la energía dinámica.

• A altas presiones (mayor a 1500 lpc) y un aumento de la temperatura disminuye la viscosidad por efecto de la expansión térmica.

• A cualquier temperatura, a presión constante la viscosidad disminuye por efecto de la atracción y repulsión intermolecular.

Métodos Para Determinar La Viscosidad:

1. Correlación de la GPSA: Nos refleja la viscosidad del gas en función de La gravedad del gas, de la presión y la temperatura. Como por ejemplo, para un gas de gravedad 0.7 a 750 lpca y 2200f, la viscosidad será de 0.0158cps esto se muestra en la figura a continuación:

2. Correlación de Calhoun: Nos muestra que la viscosidad del gas (para varias gravedades específicas) está en función de la presión y temperatura. Para otra gravedad la viscosidad puede ser interpolada.

3. Correlación de Lee, González y Eakin:

• Partiendo de la ecuación principal

• Siendo conocido la Temperatura y Peso Molecular, se calcula;

K=

X=2.57+ +0.0095M

Finalmente con los parámetros ya calculados, se obtiene la Viscosidad del Gas.

o Gravedad especifica:

La gravedad específica se define como la razón de la densidad del gas a la densidad de una sustancia base, en las mismas condiciones de presión y temperatura. Para el caso de los gases se toma el aire como sustancia base:

Donde:

g =

o Densidad:

La densidad de un gas se define como el peso por unidad de volumen del mismo, de acuerdo con esto podemos obtener lo siguiente:

o Fracción Molar:

La composición de una mezcla de gases se expresa generalmente, en porcentajes o fracción por mol, por volumen o por peso. Si una mezcla de gases se compone de 1, 2, 3,…i,…n componentes, el porcentaje por mol, por volumen, o por peso es la razón del número de moles, ni , del volumen Vi , o

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