Laboratorio de Yacimiento (063-3121)

Propiedades del Crudo

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS CRUDO Objetivo: Determinar las propiedades importantes del Crudo, tales como la Densidad, Gravedad API, Viscosidad Cinemática y Viscosidad Dinámica; utilizando diferentes métodos. Corroborar la dependencia de las mismas con respecto a la temperatura.

Equipos: Balanza Analítica, Balanza de Peso Simple, Baño Termostático, Baño para Viscosidad Cinemática, Cronómetro. MATERIALES Y SUSTANCIAS

CARACTERÍSTICAS

Beaker (Vaso de Precipitado) Cilindro Graduado Picnómetro Calibrado Tubos Capilares de Vidrio Calibrados Hidrómetro Pesa de Balanza Piceta Termómetro Matraz de Erlenmeyer Muestra de Crudo Alcohol Kerosén

50 y 100 ml 500 ml 25 y 50 ml N° 100 al 600 Para Condensados a Pesados 10 a 100 g 500 a 1000 ml -10 a 110 °C 125 ml 1 ml

TÉRMINOS BÁSICOS Nota: Las siguientes definiciones sólo servirán como guía de los conceptos que deberán manejarse antes de la práctica. Los mismos deberán ser ampliados y estudiados a mayor profundidad. DENSIDAD: Relación entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa a determinadas condiciones de presión y temperatura. 𝝆=

𝒎 𝒗

Laboratorio de Yacimiento (063-3121)

Propiedades del Crudo

DENSIDAD RELATIVA: Relación entre la densidad de un cuerpo con respecto a la de otro que se considera como referencia o patrón, medidas a las mismas condiciones de P y T. 𝝆𝒓 =

𝝆𝒄 𝝆𝒑

GRAVEDAD ESPECÍFICA: Densidad Relativa de los Fluidos referida al agua como patrón para los líquidos y al aire como patrón para los gases. 𝝆

𝑮𝑬𝒍 = 𝝆 𝒍

𝒘

;

𝝆

𝑮𝑬𝒈 = 𝝆𝒈 𝒂

GRAVEDAD API: Escala Arbitraria adoptada por el Instituto Americano del Petróleo para expresar la Gravedad Específica del Petróleo y sus derivados. La Gravedad API es medida a condiciones estándar (14,7 lpca y 60 °F) o corregida a esas condiciones mediante tablas estándares o correlaciones basadas en las mismas. °𝑨𝑷𝑰 =

𝟏𝟒𝟏, 𝟓 − 𝟏𝟑𝟏, 𝟓 𝑮𝑬

CLASIFICACIÓN DE LOS CRUDOS SEGÚN SU °API @ 14,7 lpca y 60 °F (Completar) Clasificación

°API

Extrapesado Pesado Mediano Liviano Condensado

VISCOSIDAD: Resistencia u oposición de un fluido a moverse debida a las fuerzas de interacción molecular (cohesión). VISCOSIDAD DINÁMICA: Medida de la oposición de las moléculas de un fluido a moverse cuando sobre ellas se aplica un esfuerzo de corte. Se define según la Ley de Newton como:

Laboratorio de Yacimiento (063-3121)

𝝁=

Propiedades del Crudo

𝑬𝒔𝒇𝒖𝒆𝒓𝒛𝒐 𝒅𝒆 𝑪𝒐𝒓𝒕𝒆 𝝉 = 𝑽𝒆𝒍𝒐𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆 𝑫𝒆𝒇𝒐𝒓𝒎𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒗

𝒅𝒚

FLUIDOS NEWTONIANOS: Son los fluidos en los cuales el comportamiento de la Viscosidad se ajusta a la Ley de Viscosidad de Newton, es decir, la viscosidad es constante y directamente proporcional al esfuerzo de corte. Tienen la ecuación siguiente: 𝝉=𝝁

𝒅𝒗 𝒅𝒚

Los Fluidos que no cumplen con esta ecuación se les denomina fluidos No-Newtonianos y sus ecuaciones pueden ser: 𝝉=𝝁

𝒅𝒗 𝒅𝒚

(Plástico Ideal)

+ 𝝉𝟎

𝒅𝒗 𝒏

(Dilatante o Pseudo-Plástico)

𝝉 = 𝝁 𝒅𝒚

𝒅𝒗 𝒏

𝝉 = 𝝁 𝒅𝒚

(Plástico Real)

+ 𝝉𝟎

VISCOSIDAD CINEMÁTICA: Esta Viscosidad no es más que la relación entre la Viscosidad Dinámica y la Densidad de un Fluido y se expresa en términos cinemáticas incluyendo la variable tiempo en la determinación de la misma. 𝒗=

𝝁 𝝆

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. DENSIDAD Y GRAVEDAD API 1.1.

MÉTODO DEL PICNÓMETRO

a) Realizar el mismo procedimiento del Informe 1 (Propiedades de las Soluciones Salinas) empleando Crudo en Sustitución de la Solución Salina. b) Lavar el Picnómetro con Kerosén o Gasolina, luego con Alcohol y ponerlo a secar en el horno.

Laboratorio de Yacimiento (063-3121)

Propiedades del Crudo

c) Realizar los siguientes Cálculos:

1.2.

MÉTODO DEL HIDRÓMETRO

a) Realizar el mismo procedimiento del Informe 1 (Propiedades de las Soluciones Salinas) para determinar la densidad con el Areómetro, sustituyendo éste por un Termohidrómetro de Gravedad Específica. b) Reportar el valor de la Gravedad Específica y la Temperatura.

A partir de la Gravedad API sin corregir y la temperatura se determina la Gravedad API corregida o verdadera a 60 °F, mediante la correlación siguiente: 4

4

°𝐴𝑃𝐼 @ 60 °𝐹 =

𝑎𝑖𝑗 ∙ 𝑉𝑗 ∙ 𝑈𝑖 𝑖=1 𝑗 =1

donde: °API(@ 60 °F) = Gravedad API corregida a 60 °F aij = Coeficientes de la Ecuación Cúbica en Función de la Temperatura y de la Gravedad API Vj = Polinomio j de grado 3 en Función de la Gravedad API Ui = Polinomio i de grado 3 en Función de la Temperatura (°F)

a11= 10,5 a12= 29,7 a13= 39,8 a14= 50,0

a21= 10,0 a22= 29,0 a23= 39,0 a24= 49,0

a31= 9,0 a32= 27,7 a33= 37,5 a34= 47,2

a41= 8,1 a42= 26,5 a42= 36,0 a44= 45,4

U1(T)=((T-60)(T-80)(T-100))/-15000 U2(T)=((T-50)(T-80)(T-100))/8000 U3(T)=((T-50)(T-60)(T-100))/-12000 U4(T)=((T-50)(T-60)(T-80))/40000 V1=((APISC – 29)(APISC – 39)(APISC – 49))/-21489 V2=((APISC – 10)(APISC – 39)(APISC – 49))/3800 V3=((APISC – 10)(APISC – 29)(APISC – 49))/-2900 V4=((APISC – 10)(APISC – 29)(APISC – 39))/7800 En esta correlación la Temperatura debe estar en un rango entre 50 y 100 ºF y la Gravedad API sin corregir entre 10 y 49. Fuera de estos rangos no es aplicable.

Laboratorio de Yacimiento (063-3121)

1.3.

Propiedades del Crudo

MÉTODO DE LA BALANZA HIDROSTÁTICA

a) Realizar el mismo procedimiento del Informe 1 (Propiedades de las Soluciones Salinas) sustituyendo la medida de la masa dentro de la Solución Salina, por la medida dentro de muestra de Crudo asignada.

2. VISCOSIDAD 2.1.

VISCOSIDAD CINEMÁTICA

a) Verter 50 ml de la Muestra de Crudo Asignada en un Beaker de 100 ml y medir su temperatura. b) Tomar el Tubo Capilar de menor diámetro, anotar su número de identificación. c) Introducir el Tubo Capilar en el Soporte para el Baño de Viscosidad Cinemática. d) Cargar el capilar sumergiendo el tubo por el lado del bulbo de carga (extremo más angosto con un bulbo cerca del extremo) en la muestra de Crudo y haciendo succión por el otro extremo con una manguera conectada a la bomba de vacío. Cargar hasta llenar completamente el bulbo y que nivel del Crudo llegue hasta el aforo inmediato al bulbo. Al llegar a tal nivel, retirar la manguera de succión y tapar, rápidamente, con el dedo índice el orificio opuesto a la carga para evitar que el Crudo cargado se salga del capilar. Verificar el nivel de Carga, retirar el capilar del crudo e invertir la posición, de modo que el bulbo cargado quede hacia arriba. Limpiar el exterior del capilar. Engrasar con Crudo un Tapón de Goma para Capilar. Hacer tapón ahora por el extremo de carga con el dedo índice de la mano desocupada. Quitar el dedo índice que hacía tapón por el otro extremo e introducir, rápidamente, el tapón en ese mismo extremo, cuidando que el crudo no baje por el capilar, desde el bulbo de carga hacia los bulbos de medición (c y j). e) Introducir el Capilar en el Baño de Viscosidad Cinemática, el cual se deberá encontrar a Temperatura Ambiente. f) Esperar 20 min para que se equilibren la temperatura del Baño y la temperatura de la Muestra de Crudo. g) Retirar el Tapón de Gomas de Tubo y dejar que el Crudo ascienda por los bulbos pequeños. h) Registrar el tiempo que tarda el crudo en fluir desde la marca de regulación inferior hasta la marca de regulación intermedia (Bulbo C) y el tiempo que tarda en fluir desde la marca de regulación intermedia y la marca de regulación superior (Bulbo J). i) Retirar el Tubo Capilar del Baño y lavarlo con Kerosén y luego con agua y detergente. Llevarlo al Horno. j) Colocar la temperatura del Baño en 50 °C.

Laboratorio de Yacimiento (063-3121)

Propiedades del Crudo

k) Cargar el segundo Tubo Capilar, según explicación dada y repetir el procedimiento esperando esta vez 10 min. para que se estabilicen las temperaturas. l) Realizar los siguientes Cálculos: 𝑣𝑐 = 𝐾𝑐 ∙ 𝑡𝑐 𝑣𝑗 = 𝐾𝑗 ∙ 𝑡𝑗 𝑣𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =

𝑣𝑐 + 𝑣𝑗 2

donde: vc = Viscosidad Cinemática en el Bulbo C, cSt vj = Viscosidad Cinemática en el Bulbo J, cSt Kc = Constante de Calibración del Bulbo C, cSt/s Kj = Constante de Calibración del Bulbo J, cSt/s tc = Tiempo de Flujo en el Bulbo C, cSt/s tj = Tiempo de Flujo en el Bulbo J, cSt/s

Realizar una gráfica de Viscosidad Promedio en función de la Temperatura. Ajustar la Gráfica a la tendencia real, según el comportamiento de la Viscosidad. Constantes de calibración para determinar la viscosidad cinemática con tubos capilares para Líquidos Opacos.

Constantes (cSt/s) Bulbo C Nº de Tubo 100 150 200 300 350 400 450

40 ºC 0,01587 0,03416 0,1170 0,.2802 0,5150 1,206 2,297

Bulbo J 100 ºC 0,01598 0,03440 0,1178 0,2822 0,5186 1,214 2,314

40 ºC 0,01240 0,026460 0,08780 0,2048 0,3855 0,9076 1,769

100 ºC 0,01250 0,02661 0,08851 0,2064 0,3886 0,9149 1,783