EEEssstttuuudddiiiooosss yyy SSSeeerrrvvviiiccciiiooosss PPPeeetttrrrooollleeerrrooosssNOTA TECNICA No6Hoja 1 de 5ANOMALIA...
Estudios y Servicios PetrolerosNT/ 6Hoja 2 de 5ANOMALIAS EN LA VISCOSIDADIsacc Newton fue el primero en estudiar racionalm...
Estudios y Servicios PetrolerosNT/ 6Hoja 3 de 5El recorrido del crudo parafinoso cuando desciende la temperatura (por ejem...
Estudios y Servicios PetrolerosNT/ 6Hoja 4 de 5La base experimental de datos (las tablas se conforman con valores experime...
Estudios y Servicios PetrolerosNT/ 6Hoja 5 de 5Las tablas asumen que Alfa a la temperatura base es una constante a través ...
Próxima SlideShare
Cargando en…5
×

Anamalias de crudos parafinosos

605 visualizaciones

Publicado el

PROBLEMAS EN EL TRANSPORTE DE CRUDOS PESADOS

Publicado en: Tecnología
0 comentarios
0 recomendaciones
Estadísticas
Notas
  • Sé el primero en comentar

  • Sé el primero en recomendar esto

Sin descargas
Visualizaciones
Visualizaciones totales
605
En SlideShare
0
De insertados
0
Número de insertados
4
Acciones
Compartido
0
Descargas
4
Comentarios
0
Recomendaciones
0
Insertados 0
No insertados

No hay notas en la diapositiva.

Anamalias de crudos parafinosos

  1. 1. EEEssstttuuudddiiiooosss yyy SSSeeerrrvvviiiccciiiooosss PPPeeetttrrrooollleeerrrooosssNOTA TECNICA No6Hoja 1 de 5ANOMALIAS EN PETROLEOS PARAFINOSOS(Esta nota pertenece a los apuntes del curso sobre parafinas que ofrece GPA)En la presente definiremos PETROLEOS PARAFINOSOS a aquellos que separancomponentes sólidos a temperaturas ambientes locales, de almacenaje y/o transporte.En condiciones de una tercera fase separada (sólida) de las dos tradicionales coexistentes(líquido – vapor) se producen anomalías en el comportamiento del petróleo.En esta nota se revisan dos propiedades de los petróleos en las que se manifiestan talesanomalías, la viscosidad y la densidad (o gravedad especifica).¿PORQUE SE PRODUCE LA TERCERA FASE?Los crudos son, básicamente soluciones verdaderas de compuestos de alto peso molecular encompuestos de bajo peso molecular.En realidad, también pueden existir en el crudo soluciones no verdaderas del tipo coloidal cuando elmismo contiene resinas y asfaltenos (petróleos negros) pero su tratamiento esta fuera del presenteanálisis.Los petróleos parafinosos a los que acá nos referimos contienen muy escasas o nulasconcentraciones de compuestos de naturaleza asfáltica.La base parafínica de los crudos se refiere a una forma de clasificar los crudos pero esto no serelaciona con el hecho que el crudo sea parafinoso tal como lo definimos anteriormente.La parafinosidad del crudo la aportan los hidrocarburos lineales de C18 a C50 que pueden estarpresentes en el crudo en concentraciones desde 5 hasta 50 %.Las energías cinética y potencial de las moléculas de crudo dependen de la temperatura delmismo.Por encima de la temperatura de enturbiamiento (C.P.) que es la temperatura de comienzo deprecipitación (separación) de las parafinas, todas las moléculas están continuamente en un estado demovimiento térmico desordenado.Por encima del C.P. las moléculas de parafina pueden agregarse pero los agregados se rompeninmediatamente debido al alto movimiento térmico. Con la reducción de la temperatura, la energíacinética disminuye y en el entorno del C.P. se produce la agregación molecular formándose un núcleoestable de crecimiento. El núcleo crece a expensas de las partículas sólidas de parafina adyacentes.La formación de fases sólidas (deposición de parafinas) ocurre si el crudo esta contenido entanques, si es bombeado por oleoducto y aun en reservorio siempre que el fluido alcance unatemperatura inferior al C.P.
  2. 2. Estudios y Servicios PetrolerosNT/ 6Hoja 2 de 5ANOMALIAS EN LA VISCOSIDADIsacc Newton fue el primero en estudiar racionalmente el fenómeno de la viscosidad.Estableció que la resistencia al movimiento entre dos capas de un líquido que se deslizan entre sidepende de la relación entre el esfuerzo de corte (EC) y la velocidad de corte (VC), se relacionanmediante.EC = µ x VCA la constante de proporcionalidad Newton la llamo viscosidad dinámica o absoluta.Si la variación de EC con VC es lineal, el fluido se denomina Newtoniano, si no lo es se lollama No Newtoniano.Mecánicamente podría decirse que al producirse deformaciones se crean inmediatamentetensiones que pueden o no ser proporcionales a la velocidad de deformación.El agua, los condensados y los petróleos por encima del C.P. visualmente se comportan comofluidos Newtonianos.Los conceptos previos se refieren al régimen laminar de flujo, en flujo turbulento elcomportamiento es más complejo.En el campo no newtoniano (estudiado por la reologia) la viscosidad absoluta varia con lavelocidad de corte y/o con el tiempo de aplicación del corte, en ese campo nos referimos en términosde “viscosidad aparente” (µa).EC = µa x VCLos fluidos que varían sus µa con la VC pueden ser:- Pseudoplásticos ( µa disminuye con la VC )- Dilatantes ( µa aumenta con la VC )- Plástico de Bingham (el fluido ofrece una resistencia inicial al movimiento – tensión defluencia, para luego comportarse como newtoniano).Si la pseudoplasticidad aumenta con el tiempo el fluido se denomina tixotrópico, si ladilatancia aumenta con el tiempo el fluido es reopético.Si hay una recuperación total o parcial de las tensiones de fluencia el fluido es viscoelástico.Los lodos de perforación base agua son plásticos de Bingham, muchos petróleos parafinososson pseudoplásticos y los geles de factura son viscoelasticos.Por encima del C.P. un crudo parafinoso usualmente se comporta como fluido newtoniano. Por debajodel C.P. y hasta el entorno del punto de escurrimiento (P.P.) comienza el comportamiento nonewtoniano, es decir, las anomalías de viscosidad.
  3. 3. Estudios y Servicios PetrolerosNT/ 6Hoja 3 de 5El recorrido del crudo parafinoso cuando desciende la temperatura (por ejemplo entrereservorios y superficie) es:Reologicamente: Newtoniano -------- Pseudoplastico o tixotrópico ---------- Plástico de BinghamEste comportamiento se corresponde con la transición:Liquido ------------- Cristalización en matriz liquida ------------- gelificaciónde las parafinasUn plástico de Bingham resiste al flujo como un sólido de Hooke hasta que fuerza de cesión(yield strenght) es superada. El YS depende no solo de la temperatura sino también de la velocidad decorte de la cual el crudo ha sido sometido en el momento previo s la detención del flujo.La gelificación del crudo se produce en el entorno del P.P. y es el crecimiento en redes( clusters ) de los cristales de parafinas.En resumen:El comportamiento no newtoniano es característico en petróleos parafinosos a temperaturacercanas o inferiores al C.P. del crudo. Esta anomalía se origina en el crecimiento en redesde componentes del crudo que pierden su solubilidad por temperatura.Muchos simuladores asumen que el petróleo es newtoniano en un amplio rango detemperaturas, esto puede no ser exacto y debe tenerse en cuenta en petróleos parafinososcuando se manejan a bajas temperaturas.ANOMALIAS DE DENSIDADLas tablas que se utilizan a diario para corregir densidad o sus propiedades asociadas, todasellas vinculadas con las variaciones de la temperatura no son de uso universal.Además de las limitaciones intrínsecas derivadas de la conformación de las tablas, existen casos queno han sido contemplados en la preparación de las mismas, uno de esos casos es el de los petróleosparafinosos.Las tablas que actualmente utilizamos para corregir densidades (y volúmenes) por temperatura, estáninsertas en las normas ASTM 1250 – 80, IP 200-52 y API St 2540. Los rangos de aplicación de lastablas son:oC oAPI Densidad a (coef. expansión térmica @ 60 oF)---------- --------------- ---------------------- ----------------------------------------------------0-149 0-40 1.075 – 0.825 270 - 510 x10-60-121 40-50 0.825 – 0.779 510 - 530 x10-60-93 50-85 0.779 – 0.653 530 - 930 x10-6
  4. 4. Estudios y Servicios PetrolerosNT/ 6Hoja 4 de 5La base experimental de datos (las tablas se conforman con valores experimentales yextrapolados), se constituyo con muestras del API-NBS de los siguientes hidrocarburos:Categoría Node Node Rango de Rango deMuestras Observaciones Densidad Temperatura--------------- --------------- -------------------- ----------------- ----------------------Crudos 124 600 770 – 900 4 – 56 oCGasolinas 76 436 657 – 770 4 – 44 oCKerosenes,Diesel, Aceites,Otros 149 1.242 ----------- 4 – 58 oCLas muestras de crudos ensayadas representan (a 1974) el 67 % de la producción mundial.El estudio experimental confirmo que el alfa (a) temperatura base para cada grupo estarelacionado con la densidad a la temperatura base por:Ko + K1 x Densidad T obteniéndose para cada categoríaAlfa T = -------------------------------- los valores de Ko y K1Densidad T2Por ejemplo:Crudos : Ko 341,0957 K1: 0,0Gasolinas: Ko 192,4571 K1: 0,2438A ciertas temperaturas (temperatura de separación critica - TSC) los crudos parafinososdesarrollan una tercera fase (la parafina se separa como sólido de su líquido madre). Si el petróleo nocontiene compuestos oscuros (por ejemplo asfaltenos) el fenómeno puede apreciarse a simple vista.La aparición de la tercera fase puede también “visualizarse” por variaciones en la linealidad dela gráfica densidad vs. temperatura.La “falta de linealidad” en la densidad tiene su correspondencia en los coeficientes deexpansión térmica los que varían significativamente en el entorno de la TSC.Cuando se prepararon las tablas de corrección de densidad no se tuvo en cuenta el fenómeno dela tercera fase.En las determinaciones efectuadas para las tablas, el coeficiente Alfa (a) esta determinado a latemperatura base de 15 oC.Sin embargo, muchos crudos presentan puntos de escurrimiento superiores a 15 oC resultandoel coeficiente Alfa irrelevante a 15 oC. Con la densidad sucede lo mismo que con el a.
  5. 5. Estudios y Servicios PetrolerosNT/ 6Hoja 5 de 5Las tablas asumen que Alfa a la temperatura base es una constante a través del rango detemperaturas prescrito, es decir función de la linealidad en la curva densidad vs. temperatura.Por su relevancia, se determinaron las constantes Ko y K1 para el crudo de Prudhoe Bay (uncrudo con antecedentes parafinosos), sin embargo, las determinaciones se efectuaron sobre muestrasenfriadas a 10 oC para remover la fase sólida.En resumen, el coeficiente de expansión térmica (Alfa) aumenta dramáticamente luego que laparafina comienza a separarse.Los puntos de inflexión pueden ser varios a lo largo del recorrido densidad vs. temperatura.G.P.A. Estudios y Servicios Petroleros S.R.LRemedios 2715 C1406HCC Ciudad Autónoma de Buenos AiresTelefax: (011) 4392-0618E-mail: gpasrl@ Speedy.com.ar

×