Aula 05 `Propriedades dos fluídos Diagramas de fase e PVT

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AULA 05: PROPRIEDADES DOS FLUÍDOS. DIAGRAMAS DE FASE E PVT 
Engenharia de reservatórios de petróleo I 
ENGENHARIA DE RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO I 
Aula 05: Propriedades dos fluídos. Diagramas 
de Fase e PVT 
AULA 05: PROPRIEDADES DOS FLUÍDOS. DIAGRAMAS DE FASE E PVT 
Engenharia de reservatórios de petróleo I 
Apresentação do conteúdo da aula 
1. Conceituação e importância das propriedades dos fluídos; 
2. Características do petróleo: constituído por fluídos em fases; 
3. Fases e mudanças de fases; 
4. Diagrama de fases e PVT de substância pura; 
5. Diagrama de fases e PVT de mistura; 
6. Reservatórios de óleo e gás natural estudados com diagramas de fases. 
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Engenharia de reservatórios de petróleo I 
Propriedades dos fluídos 
Conceituação e importância das propriedades dos fluídos 
 
• Propriedade dos fluídos é o conjunto de teorias, de procedimentos experimentais, de modelagens e 
simulações que têm por objetivo conhecer e prever o comportamento dos fluídos, isto é: suas 
propriedades termodinâmicas e reológicas sob dadas condições de pressão e temperatura; 
• Denominam-se também como: propriedades de pressão-volume-temperatura PVT e comportamento 
de fases; 
• As propriedades dos fluídos nos reservatórios de petróleo permitem estudar o comportamento dos 
mesmos. 
 
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Petróleo como mistura de fluídos 
Características do petróleo: constituído de fluídos em fases 
 
• O petróleo como mistura de hidrocarbonetos está presente em 3 fases: sólido, líquido e gasoso, a depender 
das condições de pressão e temperatura; 
• Hidrocarbonetos formam mais de 15 séries, as mais comuns são: parafinas (normais e isoparafinas ), olefinas 
(alcenos) e aromáticos (benzeno, tolueno e nafteno); 
• Acompanham impurezas: dióxido de carbono, oxigênio, nitrogênio, gás sulfídrico, hélio etc.; 
• O petróleo é uma mistura complexa representada em termo de frações molares como análise 
composicional; de forma resumida agrupando-se em grupos com mesmo número de átomos de carbono: C₄ 
, C₆ , >C₇; 
• Estado físico da mistura depende também da P e T; tem-se assim em estado gasoso (gás natural) e em 
estado líquido (óleo cru ou óleo). 
 
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Comportamento de fases 
Fases e mudança de fase 
 
• As formas como uma substância seja pura ou em mistura se apresenta denomina-se “estados físicos ou fases”; 
• Uma fase é homogênea, fisicamente distinta de um sistema e separada das demais por fronteiras bem 
definidas; 
• Uma mesma substância pode encontra-se em várias fases em função da temperatura e pressão; havendo 
mudança nessas propriedades, as fases mudam e o estudo dessas mudanças denomina-se “comportamento 
das fases”; 
• Mudanças de fases acontecem no interior dos reservatórios de petróleo e durante sua extração pela mudanças 
das condições de T e/ou P que acontecem na sua ascensão até a superfície; 
• O Comportamento de Fases é importante para entender o comportamento dos reservatórios de petróleo. 
 
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Diagrama de fases de substância pura 
Diagrama P vs T da Agua Pura 
 
• As curvas que separam as fases que estão em equilíbrio 
ao longo delas; 
• O diagrama apresenta três fases: 
• sólida entre as curvas de sublimação (sólido/vapor) 
e de fusão ou cristalização (sólido/líquido); 
• líquida entre as curvas de fusão e de condensação 
(líquido/vapor); 
• vapor abaixo das curvas de sublimação e 
condensação. 
• No ponto triplo coexistem as três fases. 
 
http://apuntescientificos.org/diagrama-fases-ibq.html 
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Diagrama PV a T constante 
Diagrama de pressão vs volume de uma substância pura 
 
• A linha 1-2-3-4-5 representa a vaporização à Temperatura 
constante; 
• Seguindo a linha no sentido 5-4-3-2-1, o processo é de 
condensação; 
• Ponto 4 é o ponto de orvalho porque surge a primeira gota 
líquida. Ponto 2 é o ponto de bolha; 
• Ambos pontos de bolha e de orvalho têm a mesma pressão. 
http://apuntescientificos.org/diagrama-fases-ibq.html 
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Diagrama PVT substância pura 
Diagrama de pressão vs volume de uma substância pura 
a diferentes temperaturas 
 
 Linha CF ligando os pontos de bolha de diferentes 
temperaturas define a curva de pontos de bolha; 
 Linha CG ligando os pontos de orvalho de diferentes 
temperaturas define a curva dos pontos de orvalho; 
 No campo que abrangem as duas curvas, orvalho e bolha 
coexistem nas duas fases, líquida e vapor, denominado de 
“envelope de fases”; 
 O ponto crítico C é onde se encontram as duas curvas, 
delimitam uma área onde convivem em equilíbrio as duas 
fases. 
 
Figura 1.3 reproduzida de A J Rosa 
 op.cit. em “saiba mais” 
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Vaporização de uma mistura 
Diagrama de Fases de uma mistura 
 
• À pressão constante e com aumento contínuo de temperatura 
até 2, a fase líquida permanece e uma pequeníssima parcela 
aparece como vapor. Essa temperatura no ponto 2 é de 
ebulição ou de bolha; 
• Nesse processo, com aumento de T até 3 e mantendo a P 
constante, todas as moléculas das substâncias da mistura se 
evaporam e no ponto 4 o vapor está superaquecido; 
• No caminho inverso de 4 até 3 diminuindo a T, o processo é de 
condensação iniciando em 3 no ponto de orvalho; a 
condensação se completa em 2 na temperatura de bolha; 
• Os processos de condensação e vaporização da mistura 
acontecem somente com variação da temperatura. 
 
Figura 1.5 reproduzida de A J Rosa 
op.cit em “saiba mais” 
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Diagrama PVT de uma mistura 
Diagrama de pressão vs. volume de uma mistura 
a diferentes temperaturas 
 
• Para cada pressão diferente, a vaporização terá pontos de 
bolha e de orvalho diferentes; 
• Unindo-se os pontos de bolha e de orvalho ficam definidas as 
curvas de bolha e de orvalho que se encontram no ponto 
crítico C; 
• A região compreendida entre as duas curvas é também 
denominada “envelope de fases” porque nela coexistem as 
duas fases líquida e vapor; 
• As linhas isotermas dentro do envelope de fases não são 
isóbaras. 
 
Figura 1.6 reproduzida de A J Rosa 
 op.cit. em “saiba mais” 
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Diagrama de fases de uma mistura 
Detalhes do diagrama de fases de uma mistura qualquer 
 
• O envelope de fases representa coexistência das duas fases; 
uma mistura com parte em estado líquido em equilíbrio com 
outra parte que está em estado de vapor; 
• Região das misturas gasosas está à direita da curva de orvalho; 
• Região de misturas líquidas está à esquerda da curva de bolha; 
• O ponto 1, está na região das misturas líquidas; 
• No ponto 2, uma parte em estado líquido em equilíbrio com 
outra parte em estado gasoso; 
 
Figura 1.7 reproduzida de A J Rosa 
 op.cit. em “saiba mais” 
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Diagrama de fases de uma mistura 
Detalhes do diagrama de fases de uma mistura qualquer 
Continuação... 
 
 As linhas traçadas dentro daregião do envelope de fases são chamadas de linhas de qualidade, elas 
representam (em percentagem ou fração molar) a composição das duas fases; 
 Na figura, o ponto 2 representa uma mistura com 75% em estado líquido e 25% no estado de vapor; 
 Duas linhas tangentes, as duas curvas representam: 
• A maior temperatura em que ainda coexistem as duas fases é chamada de “circondenterma”; 
• A maior pressão em que ainda coexistem as duas fases é chamada de “circondenbárica”. 
 
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Diagramas de fases no estudo dos reservatórios de petróleo 
Diagramas de Fases no estudo dos reservatórios de petróleo 
 
• Aplicação dos diagramas de fase e de PVT às misturas de hidrocarbonetos fornecem importantes 
subsídios ao conhecimento do comportamento dos reservatórios de petróleo, tanto no interior dos 
mesmos como durante sua ascensão até os separadores de superfície; 
• A importância das propriedades dos fluídos é levada aos diferentes tipos de reservatórios tanto de óleo 
como de gás natural; 
• Permitem prever o comportamento dos fluídos na chegada aos separadores de superfície mostrando 
nas linhas de qualidade a composição da mistura em termos de fases; 
• Na próxima aula, se estudará os diagramas de fases para cada um dos diferentes tipos de reservatórios 
de petróleo. 
 
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DARKE, L. P. Lei de Darcy e suas aplicações. In: 
Engenharia de reservatórios. Fundamentos. Rio 
de Janeiro: Elsevier, 2014. 
_____. Fundamentals of Reservoir Engeneering. 
Developent in Petroleum Science 8. Rio de 
Janeiro: Elsevier, 1998. 
ROSA, Adalberto Jose et ali. Propriedades físicas 
das rochas. In: Engenharia de reservatórios de 
petróleo. Rio de Janeiro: Interciência, 2006. 
 
Saiba mais 
Diagramas de Fases e PVT 
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VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS? 
 
 
Tipos de reservatórios de óleo 
estudados através dos diagramas 
de fases; 
 
Tipos de reservatórios de gás 
natural estudados através dos 
diagramas de fases. 
 
AVANCE PARA FINALIZAR 
A APRESENTAÇÃO.