Aula 10 Propriedades misturas líquidas hidrocarbonetos

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AULA 10: PROPRIEDADES MISTURAS LÍQUIDAS HIDROCARBONETOS 
Engenharia de Reservatórios de Petróleo I 
ENGENHARIA DE RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO I 
Aula 10: Propriedades misturas 
 líquidas hidrocarbonetos 
AULA 10: PROPRIEDADES MISTURAS LÍQUIDAS HIDROCARBONETOS 
Engenharia de Reservatórios de Petróleo I 
Apresentação do conteúdo da aula 
1. Propriedades das misturas líquidas de hidrocarbonetos; 
• Propriedades pseudocríticas; 
• Massa específica; 
• Densidade; 
• Compressibilidade isotérmica; 
• Viscosidade; 
• Fator de formação do óleo e de duas fases; 
• Solubilidade. 
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Misturas líquidas de hidrocarbonetos 
• A mistura de hidrocarbonetos apresenta muitas variações de composição, das suas propriedades físicas desde 
sua condição no reservatório até os tanques de superfície e mesmo durante o processo de tratamento 
primário; 
• Os fluídos que permanecem no reservatório também sofrem variações com as quedas de pressão e 
temperatura, esta última em geral considerada desprezível; 
• Conhecer essas alterações, tanto no reservatório como na superfície, é importante para prever o 
comportamento durante a vida produtiva do reservatório; 
• Amostras colhidas no reservatório passam por análise PVT fornecendo dados sobre pressão de bolha, fatores 
volume de formação do gás, do óleo, viscosidade, razão de solubilidade etc.; 
• As propriedades de uma mistura são determinadas a partir das propriedades dos componentes. 
Características das misturas de hidrocarbonetos 
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Propriedades das misturas líquidas 
Propriedades pseudocríticas 
Quando a composição da mistura é desconhecida, suas 
propriedades críticas podem ser determinadas 
correlacionando-se. 
A figura ao lado permite estimar as pressões e 
temperaturas pseudocríticas para óleo subsaturado, 
em função da densidade medida a 60ºF. 
Figura 1.29 reproduzido da de A J Rosa 
 op.cit em “saiba mais” 
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Propriedades das misturas líquidas 
Propriedades pseudocríticas 
Quando a composição da mistura é desconhecida suas 
propriedades pseudocríticas podem ser determinadas 
correlacionando-se com a massa molecular. 
A figura ao lado permite estimar as propriedades 
críticas ou pseudocríticas das frações C ₇₊ em função da 
fração da massa molecular e da densidade 60ºF/60ºF 
do C₇₊ . 
Figura 1.30 reproduzida de A J Rosa op.cit. em “saiba mais” 
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Propriedades das misturas líquidas 
Massa Específica de uma mistura líquida é definida pela relação: 
 𝜌 =
𝑚
𝑉
 
o volume específico 𝑣 =
𝑉
𝑚
 
A massa especifico é inverso do volume específico 𝜌 =
1
𝑣
 
A massa específica do óleo nas condições do reservatório 𝜌ₒ rc pode ser calculada a partir da massa específica de 
superfície 𝜌ₒ: 
 𝜌ₒ rc 𝐵ₒ=𝜌ₒ +𝑅s 𝜌g 
Essa massa de óleo é útil para construir gradiente do óleo e interação pressão-profundidade 
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Propriedades das misturas líquidas 
Massa Específica nas condições padrão 
A composição química da mistura sendo conhecido 
seu volume específico v a partir dos volumes 
ocupados por cada componente i 
v = 𝑉𝑖 𝑛𝑖𝑖=1 ; sendo Vi = 
𝑓𝑟𝑎çã𝑜 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑖
𝑉𝑖
 
Quando a mistura contém metano e/ou etano, deve-
se inicialmente calcular a massa específica do 
sistema, considerando-se os componentes C₃₊, e 
estimar a massa específica do sistema através do 
ábaco reproduzido. 
Figura 1.31 reproduzida de A J Rosa op.cit. em 
”saiba mais” 
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Propriedades das misturas líquidas 
Massa Específica nas condições maior ou igual à 
pressão de bolha 
Após a determinação da massa específica da mistura 
nas condições padrão, a transformação para outra 
condição de pressão e temperatura do reservatório 
está resolvida usando-se o ábaco correspondente. 
Para o efeito da pressão e da temperatura, o gráfico 
é o da figura ao lado. 
Figura 1.32 de A J Rosa 
op.cit em “saiba mais” . 
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Massa Específica nas condições maior ou igual à 
pressão de bolha 
Não sendo conhecida a composição da mistura e 
dispondo-se das densidade das fases: gasosa e 
líquida, nas condições padrão, pode ser estimada a 
massa específica aparente do gás quando liquefeito 
e dissolvido no óleo. 
 
A figura 1.34 reproduzida ao lado de A J Rosa op.cit 
em “saiba mais” . 
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Propriedades das misturas líquidas 
Densidade da mistura líquida dₒ em relação à água (massa específica 𝜌w) para condição de 
temperatura padrão (4⁰C); quando sua massa específica é = 1 e, a massa específica da mistura está a 
20ºC . No Brasil é chamada de densidade legal: 
dₒ=
𝜌ₒ
𝜌𝑤 
 
 ANP estabelece que a Temperatura do líquido seja 20ºC 
 d²⁰₂₀ =
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑜 𝑙í𝑞𝑢𝑖𝑑𝑜 𝑎 20º𝐶
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑑𝑜 𝑚𝑒𝑠𝑚𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 á𝑔𝑢𝑎 𝑎 20º𝐶
 
 A densidade do líquido pode ser expressa em graus API, função hiperbólica da densidade 
°API=
141,5
𝑑
 - 131,5 
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Propriedades das misturas líquidas 
Compressibilidade Isotérmica 
Preferencialmente obtida pela análise de PVT. 
Na ausência, a estimativa do coeficiente de 
compressibilidade através da função da sua 
densidade na pressão de bolha. Figura ao 
lado. 
Também a compressibilidade do óleo pode ser 
estimada pela relação seguinte, sendo Cpr 
compressibilidade pseudorreduzida. 
 𝐶ₒ =
𝐶𝑝𝑟
𝑃𝑝𝑐
 Figura 1.35 reproduzida de A J Rosa el al 
 op.cit. em “saiba mais” 
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Propriedades das misturas líquidas 
Compressibilidade Isotérmica (continuação) 
• Outros ábacos permitem obter essa 
compressibilidade de óleo subsaturado 
pseudorreduzida a partir das pressões 
reduzidas a dadas temperaturas 
reduzidas; 
• Vide figura 1.36 ao lado, reproduzida de A 
J Rosa op.cit. Em “saiba mais”. 
 op.cit. em “saiba mais” 
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Propriedades das misturas líquidas 
Líquido de Compressibilidade Constante 
• A equação de estado para os líquidos e que representa o comportamento da densidade ou massa 
específica em função da pressão é da compressibilidade isotérmica. No caso de ser essa compressibilidade 
constante: 
𝜌 = 𝜌 ₒ𝑒𝑐(𝑝−𝑝ₒ) 
Líquido de compressibilidade constante e pequena 
• No caso de ser essa compressibilidade constante e pequena, a expressão a ser usada é: 
𝜌 = 𝜌ₒ 1 + 𝑐(𝑝 − 𝑝ₒ) 
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Propriedades das misturas líquidas 
Viscosidade 
• É afetada pelas variações de pressão e temperatura; 
decresce com a temperatura e cresce com a pressão; 
e nos hidrocarbonetos ela também decresce
com 
aumento do gás em solução; na expressão abaixo x e 
𝜇 são fração molar e viscosidade de cada 
componente i 
𝜇 = 𝑥 𝜇𝑛𝑐𝑖=1 i 
• Através de gráficos, pode-se estimar a viscosidade de 
óleo saturado nas condições T e P do reservatório 
em função da razão e solubilidade e da viscosidade 
do óleo morto nas condições padrão. Figura 1.37 ao 
lado é reproduzida de A J Rosa op. Cit. 
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Propriedades das misturas líquidas 
Viscosidade (continuação) 
• Amostras de óleo morto obtidas no tanque estão 
praticamente nas condições padrão, e todo gás 
inicial em solução já teria saído da solução; 
• Também, através de gráfico, se estima a viscosidade 
do óleo morto (sem gás) na temperatura do 
reservatório e pressão padrão em função do ⁰API do 
óleo e temperatura do reservatório; 
• Quando o reservatório está acima da pressão de 
bolha, a viscosidade pode ser estimada levando em 
conta o nível de subsaturação (diferença pressão 
reservatório e de bolha). Figura 1.39 da op.cit. 
Figura 1.38 reproduzida de A J Rosa op.cit. em “saiba mais”. 
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Propriedades da mistura de hidrocarbonetos 
Fator Volume de Formação FVF do óleo 𝐵ₒ 
 
• Relação entre o volume da fase líquida (óleo + gás dissolvido) nas condições de pressão e temperatura 
quaisquer, e do volume da fase líquida quando está nas condições padrão: 
𝐵ₒ=
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 ó𝑙𝑒𝑜+𝑔á𝑠 𝑑𝑖𝑠𝑠𝑜𝑙𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑛𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖çõ𝑒𝑠 𝑝,𝑇.
ó𝑙𝑒𝑜 𝑛𝑜 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 (𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖çõ𝑒𝑠 𝑝𝑎𝑑𝑟ã𝑜)
 
• O comportamento de 𝐵ₒ acima da pressão de bolha é praticamente linear com a pressão, pois a variação de 
volume de fluido se deve à compressibilidade do fluido do reservatório, não há liberação de gás, sendo 𝐵ₒ 
regido pela sua compressibilidade isotérmica; 
• Abaixo da pressão de bolha 𝐵ₒ decresce continuamente, a medida que a pressão é reduzida o gás vai sendo 
liberado e os valores de 𝐵ₒ são decrescentes. 
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Propriedades das misturas líquidas 
Razão de solubilidade 
 
• Expressa a relação entre a quantidade de gás dissolvido 
presente no líquido nas condições padrão e o volume 
de óleo que será obtido na mistura, também nas 
condições padrão: 
 
𝑅 =
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 𝑔á𝑠 𝑑𝑖𝑠𝑠𝑜𝑙𝑣𝑖𝑑𝑜 𝑛𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖çõ𝑒𝑠 𝑝𝑎𝑑𝑟ã𝑜
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 ó𝑙𝑒𝑜 𝑛𝑜 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑛𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖çõ𝑒𝑠 𝑝𝑎𝑑𝑟ã𝑜
 
 
Na figura ao lado, observe que, acima da pressão de bolha, 
R é constante e igual à inicial. Durante a condição de 
subsaturação, nenhum gás sai de solução. 
Figura 1.43 reproduzida de A J Rosa et al 
op.cit em “saiba mais “ 
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Propriedades das misturas líquidas de hidrocarbonetos 
Fator Volume de Formação duas fases do óleo 
Também denominado Fator Volume de Formação Total B t é 
o quociente entre o volume total do fluido existente no 
reservatório e dada P e T e o volume de líquido que será 
obtido nas condições padrão. 
𝐵𝑡
=
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒(𝑜𝑙𝑒𝑜 + 𝑔á𝑠 𝑑𝑖𝑠𝑠𝑜𝑙𝑣𝑖𝑑𝑜 + 𝑔á𝑠 𝑙𝑖𝑣𝑟𝑒)@𝑝𝑇
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑑𝑒 ó𝑙𝑒𝑜 𝑛𝑎𝑠 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑖çõ𝑒𝑠 𝑝𝑎𝑑𝑟ã𝑜
 
 
𝐵𝑡 = 𝐵ₒ + R𝑠𝑖 − Rs 𝐵g 
Comportamentos de Bₒ e Bt na figura ao lado Figura 1.44 reproduzida de A J Rosa et al 
op.cit em “ saiba mais” 
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Exercícios resolvidos em Engenharia de 
Reservatórios de Petróleo, de A J Rosa et al.: 
Massa específica da mistura: 1.13, p. 50 
Densidade e massa especifica de óleo: 1.14, p.56 
Fator volume de formação do óleo: 1.15, p. 65 
Problemas com resposta: de 1.1 até 1.12, p. 86 e 
87 
Saiba mais 
Exercícios relativos às propriedades das misturas 
líquidas de hidrocarbonetos 
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DAKE, L. P. Engenharia de reservatórios. 
Fundamentos. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014. 
JAHN, F. et al. Introdução à exploração e 
produção de hidrocarbonetos. Rio de Janeiro: 
Elsevier Campus, 2012. 
ROSA, Adalberto Jose et ali. Engenharia de 
reservatórios de petróleo. Rio de Janeiro: 
Interciência, 2006. 
Saiba mais 
Propriedades das misturas líquidas de 
hidrocarbonetos 
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VAMOS AOS PRÓXIMOS PASSOS? 
 
 Fluxo de Líquidos em Meios 
Porosos; 
Conceito de potencial de fluxo; 
Equação de difusividade; 
Algumas solução com a equação 
de difusividade; 
Sistemas lineares com fluxo 
permanente, pseudopermanente 
e transiente; 
Sistemas radiais com fluxos 
permanente, 
pseudopermanente. 
AVANCE PARA FINALIZAR 
A APRESENTAÇÃO.