Exercícios de Termodinâmica

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Rio Grande do Norte 
Departamento de Engenharia de Petróleo (DPET/CT) 
Termodinâmica Aplicada à Engenharia de Petróleo - PTR0115 
Prof. Dr. Edney Rafael V. P. Galvão 
 
Lista de Exercícios IV 
 
 
1) Calcule a massa específica nas condições-standard de uma 
mistura líquida de hidrocarbonetos com a seguinte composição: 
 
Componente Fração Molar 
Massa 
Molecular 
n-Butano 0,270 58,1 
n-Pentano 0,310 72,2 
n-Hexano 0,420 86,2 
 
 
2) Calcular a massa específica nas condições-standard da mistura 
líquida cuja composição está detalhada na tabela abaixo. 
 
Componente Fração Molar Massa 
Molecular 
n-Butano 0,15 58 
n-Pentano 0,20 72 
n-Hexano 0,30 86 
n-Heptano 0,35 100 
 
 
3) Uma mistura líquida com a composição apresentada na tabela 
abaixo está submetida, no reservatório, a uma temperatura de 
200°F e tem pressão de bolha igual a 4000 psia. Calcular a massa 
específica da mistura nessas condições. 
 
Componente Fração Molar Massa 
Molecular 
metano 0,35 16 
etano 0,08 30 
propano 0,06 44 
n-butano 0,04 58 
n-pentano 0,07 72 
hexano+ 0,40 160 
 
Dado: o hexano+ tem massa molecular igual a 160 e densidade 
igual a 0,85. 
 
4) Um óleo cru de °API = 50 está na sua pressão de bolha de 4000 
psia à temperatura de 180°F. A razão de solubilidade do gás 
nessas condições é de 650 SCF/STB e a densidade do gás é 0,7. 
Calcule a massa específica do óleo, em lb/ft3, nas condições 
especificadas. 
 
Dado: (𝜌𝑜𝑏)𝑆𝐶 =
350,376𝑑0+(
𝑅𝑠𝑑𝑔
13,1
)
5,615+(
𝑅𝑠𝑑𝑔
13,1𝜌𝑎𝑔
)
 
 
5) A razão gás-óleo de produção de um poço é de 768 SCF/STB, a 
densidade do gás é de 0,786 e o óleo tem °API = 40,7. As 
condições do reservatório são de 5000 psig e 220°F, mas a 
pressão de bolha do líquido do reservatório é de 2635 psia a 
220°F. Calcule a massa específica deste líquido nas condições de 
reservatório, considerando que o coeficiente de compressibilidade 
isotérmica deste líquido é de 15,4 x 10-6 psia-1. 
 
 
6) Calcule o fator volume-formação do óleo descrito no exercício 5 à 
pressão de bolha de 2635 psia e 220°F. 
 
 
7) Estime o fator volume-formação do óleo do exemplo anterior a 
5000 psig e 220°F. Utilize o valor de 15,4 x 10-6 psi-1 para o 
coeficiente de compressibilidade isotérmica do óleo entre 5015 
psia e o ponto de bolha. 
 
 
8) Utilizando a tabela abaixo, obtida de uma separação da mistura 
C1/n-C4/n-C10 no tanque de estocagem, determine (a) a massa 
molecular aparente, (b) a massa específica e (c) o grau API do 
líquido no tanque. 
 
Componente xi yi 
C1 0,0028 0,4687 
n-C4 0,2999 0,5296 
C10 0,6973 0,0017 
 
Obs.: A equação abaixo é utilizada para gerar o diagrama W1-W2. 
Efetue a correção com base nela. 
 
𝜌𝑝𝑜 = 𝜌𝐶3+ (1,000 + 2,138156𝑊11,1027205 + 0,453717𝑊21,092823)⁄ 
 
 
 
9) Calcule a massa específica de um líquido de reservatório que se 
encontra à pressão de bolha de 2635 psia e temperatura de 220°F. 
Utilize o diagrama W1-W2. 
 
Componente 
Fração 
Molar 
Massa 
Molecular 
Massa 
Específica do 
Líquido (lb/SCF) 
CO2 0,0091 44,010 - 
N2 0,0016 28,013 - 
C1 0,3647 16,043 - 
C2 0,0967 30,070 - 
C3 0,0695 44,097 31,62 
i-C4 0,0144 58,123 35,11 
n-C4 0,0393 58,123 36,42 
i-C5 0,0144 72,150 38,96 
n-C5 0,0141 72,150 39,36 
C6 0,0433 86,177 41,40 
C7+ 0,3329 218,000 53,11 
 Total 1,00000 - - 
 
 
10) A solubilidade do gás natural a seguir, em um óleo de 40,7°API, é 
de 768 SCF/STB a 2635 psia e 220°F. Calcule a massa específica 
do líquido do reservatório nessas condições. Utilize o diagrama 
W1-W2. 
 
Componente 
Fração 
Molar 
Massa 
Molecular 
Massa 
Específica do 
Líquido (lb/SCF) 
CO2 0,0167 44,010 - 
N2 0,0032 28,013 - 
C1 0,7108 16,043 - 
C2 0,1552 30,070 - 
C3 0,0736 44,097 31,62 
i-C4 0,0092 58,123 35,11 
n-C4 0,0198 58,123 36,42 
i-C5 0,0033 72,150 38,96 
n-C5 0,0026 72,150 39,36 
C6 0,0027 86,177 41,40 
C7+ 0,0029 103,000 ? 
 Total 1,00000 - - 
 
 
 
Dados: 
 
Densidade relativa do C7+: 0,70 
 
Massa molecular do C7+: 103 lb/lbmol 
 
mo (lb/STB) = 350,376do 
 
Massa específica da água@14,7 psia e 60°F: 62,365 lb/ft3 
 
Obs.: Quando são conhecidas a Rs, a composição do gás 
associado e o °API do óleo, pode-se considerar o óleo no tanque 
como um componente puro. 
 
 
11) A razão gás-óleo de produção de um poço é de 529 SCF/STB, a 
densidade do gás é de 0,726 e o óleo tem °API = 27,3. O líquido 
no reservatório está no seu ponto de bolha a 3280 psia e 218°F. 
Calcule o fator volume-formação do óleo para essas condições. 
 
 
12) Determine o fator volume-formação do óleo de um reservatório 
cujas características são: 
 
°API do óleo: 40 
 
Razão de solubilidade: 448 SCF/STB 
 
Temperatura do reservatório: 145°F 
 
Pressão do reservatório: 1920 psia 
 
 Composição do gás liberado. 
Componente Fração Molar 
metano 0,70 
etano 0,10 
propano 0,07 
n-butano 0,05 
n-pentano 0,04 
hexano 0,03 
heptano 0,01 
 
 
13) Determine o fator volume-formação do óleo de um fluido no 
reservatório, conhecendo-se as composições do gás liberado e do 
óleo na superfície. São dados: 
 
Massa molecular do C7+: 250 lb/lbmol 
 
Massa específica do C7+: 51,52 lb/SCF 
 
Razão gás/óleo de produção: 64 SCF/SCF 
 
Pressão do reservatório: 1900 psia 
 
Temperatura do reservatório: 150°F 
 
Composições do gás liberado e do óleo. 
Componente 
Gás liberado 
(mol %) 
Óleo no 
tanque 
(mol %) 
C1 69,472 2,45 
C2 14,380 2,52 
C3 8,860 5,15 
i-C4 3,091 4,12 
n-C4 2,577 4,91 
i-C5 0,649 2,92 
n-C5 0,622 3,61 
C6 0,260 5,85 
C7+ 0,089 68,47