Aula 5 Propriedades dos fluidos Parte 2

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PROPRIEDADES DOS 
FLUIDOS 
1 
Prof. Patricia Braga 
Disciplina: Engenharia de Petróleo e Gás 
2 
Supondo que seja encontrada uma 
formação portadora de óleo, o que se 
pode esperar que esse reservatório 
venha a produzir? 
3 
 Espera-se que produza óleo, gás natural e, na 
maioria das vezes, água. 
 Assim, um reservatório típico apresenta: 
 vazão de produção de óleo 
 vazão de produção de gás 
 vazão de produção de água 
Fluidos Produzidos em um Reservatório 
4 Figura 1. Fluidos no reservatório e na superfície. 
Fluidos Produzidos em um Reservatório 
5 
Propriedades Básicas dos Fluidos 
 Volume molar: 
 volume ocupado por 1 mol de substância 
 No Brasil: 1 mol-g ocupa 22,4 L e nos EUA: 
1 mol-lb ocupa 379 ft3. 
6 
Propriedades Básicas dos Fluidos 
 Coordenadas reduzidas: 
 
 
 
 
pc, Tc e Vc são pressão, temperatura e volume críticos 
de um fluido, respectivamente. 
c
r
p
p
p 
c
r
T
T
T 
c
r
V
V
V 
7 
Propriedades Básicas dos Fluidos 
 Compressibilidade Isotérmica: 
 variação fracional de volume do fluido por 
variação unitária de pressão. 
 
 
 
admitindo qua a T do fluido é constante. 
p
c





1
8 
Fluidos Produzidos em um Reservatório 
 Mistura: sistema composto por mais de um 
componente. 
 Solução: mistura na qual ocorre a formação de uma 
fase homogênea. 
 Misturas homogêneas são chamadas de soluções 
ideais. 
 Petróleo é um caso típico de solução não ideal. 
9 
Propriedades Básicas de Soluções Ideais 
 Porcentagem em Massa: 
 é a percentagem de massa de cada componente 
pela massa total da mistura 
 
 
 
mi = massa do componente i 
nc = número de componente na mistura 
 = massa total da mistura 
100(%)
1
x
m
m
massa
nc
j
i
i
i





nc
j
im
1
10 
Propriedades Básicas de Soluções Ideais 
 Porcentagem em volume: 
 é a percentagem de volume de cada componente 
pelo volume total da mistura 
 
 
 
Vi = volume do componente i 
nc = número de componente na mistura 
 = volume total da mistura 


nc
j
iV
1
100(%)
1
x
V
V
volume
nc
j
i
i
i



11 
Propriedades Básicas de Soluções Ideais 
 Porcentagem em Mol: 
 é a percentagem de mol de cada componente pelo mol 
total da mistura 
 
 
 
ni = número de mol do componente i 
nc = número de componente na mistura 
 = número total de mol da mistura 
yi = fração molar 


nc
j
jn
1
100%)(
1
x
n
n
mol
nc
j
j
i



t
i
nc
j
j
i
i
n
n
n
n
y 

1
12 
Propriedades Básicas de Soluções Ideais 
 Massa Molar Aparente (Ma): 
 é definida como o somatório das frações molares que 
multiplica a massa molecular de cada componente 
 
 
 
yi = fração molar 
nc = número de componente na mistura 
Mi = massa molar 



cn
i
iia MyM
1
13 
Propriedades Básicas de Soluções Ideais 
 Propriedades pseudo-críticas: usadas para definir misturas 
 
 
 
 
 
yi = fração molar 
nc = número de componente na mistura 
Pci e Tci = pressão e temperatura críticas de cada componente 



cn
i
ciipc PyP
1



cn
i
ciipc TyT
1
14 
Propriedades Básicas de Soluções Ideais 
 Coordenadas pseudo-reduzidas: usadas para definir 
misturas 
 
 
 
ppr e Tpr = pressão e temperatura pseudo-reduzidas 
p = pressão 
T = temperatura 
ppc e Tpc = pressão e temperatura pseudo-críticas 
pc
pr
p
p
p 
pc
pr
T
T
T 
15 
Propriedades Básicas de Gases Ideais 
 Gás ideal: 
 volume ocupado pelas moléculas é insignificante 
quando comparado ao volume total do fluido 
 não existem forças atrativas ou repulsivas entre as 
moléculas ou entre as moléculas e as paredes do 
recipiente 
 colisões entre as moléculas são perfeitamente 
elásticas 
nRTpV 
16 
Propriedades Básicas de Gases Ideais 
 Massa específica (): 
 é o número de mols vezes a massa molecular do gás 
 
 
 
 Densidade (dg): 
 razão entre a massa específica do gás e do ar 
medidas nas mesas condições de temperatura e pressão 
 
 
29
g
ar
g
ar
g
g
M
M
M
d 


RT
pM
V
m
nM 
17 
Propriedades Básicas de Gases Reais 
 Gás real: 
 todo gás que existe, em qualquer condição de 
pressão e temperatura 
 
 
 
Z = fator de compressibilidade dos gases reais 
Vreal = volume do gás nas condições p e T 
ZnRTpV 
ideal
real
V
V
z 
18 
Figura 2. Fator de 
compressibilidade (Z) do 
metano. 
19 
Propriedades Básicas de Gases Reais 
 Massa específica (): 
 é o número de mols vezes a massa molecular do gás 
 
 
 
 Densidade (dg): 
 razão entre a massa específica do gás e do ar 
medidas nas mesmas condições de temperatura e 
pressão 
 
29
g
ar
g
ar
g
g
M
M
M
d 


ZRT
pM
V
m
nM 
20 
Misturas Gasosas de Hidrocarbonetos 
 Massa Molar Aparente (Ma): 
 é definida como o somatório das frações molares que 
multiplica a massa molecular de cada componente 
 
 
 
yi = fração molar 
nc = número de componente na mistura 
Mi = massa molar 



cn
i
iia MyM
1
21 
 Densidade (dg): 
 razão entre a massa específica do gás e do 
ar medidas nas mesas condições de 
temperatura e pressão 
 
 
 
Misturas Gasosas de Hidrocarbonetos 
29
g
ar
g
ar
g
g
M
M
M
d 


22 
 Fator volume-formação de gás natural (Bg): 
 relação entre o volume que um gás ocupa em 
uma determinada condição de temperatura e 
pressão e o volume que ele ocupa nas condições-
standard 
 
 
 
 
Misturas Gasosas de Hidrocarbonetos 
p
ZT
T
p
V
V
Bg
0
0
0

V = volume 
V0 = volume padrão 
p0 = pressão padrão 
To = temperatura padrão 
T = temperatura 
p = pressão 
23 
 Fator volume-formação de óleo (Bo): 
 relação entre o volume que a fase líquida ocupa 
em uma determinada condição de temperatura e 
pressão e o volume que ela ocupa nas condições-
standard 
 
 
 
Misturas Líquidas de Hidrocarbonetos 
padrões) condições nas (medido tanqueno óleo de volume
Tp, condições nas dissolvido gás óleo de Volume
 Bo


24 
Misturas Líquidas de Hidrocarbonetos 
Figura 3. Exemplo de gráfico do fator volume-formação de um óleo. 
Comportamento linear devido a 
apenas compressibilidade do líquido 
Com a diminuição da p, ocorre a liberação de gás e 
consequentemente a redução do volume de óleo. 
25 
 Razão de Solubilidade (Rs): 
 relação entre o volume de gás que está dissolvido 
e o volume de óleo que será obtido da mistura, 
ambos em condições-standard 
 
 
 
Misturas Líquidas de Hidrocarbonetos 
padrões) condições nas (medido tanqueno óleo de volume
padrões) condições (nas dissolvido gás de Volume
 Rs 
26 
Misturas Líquidas de Hidrocarbonetos 
Figura 4. Exemplo de gráfico da razão de solubilidade de uma mistura líquida 
de hidrocarboneto. 
27 
 São testes em laboratório que tentam representar dois 
processos termodinâmicos que ocorrem simultaneamente no 
reservatório: 
 separação flash do gás e do óleo na superfície 
durante a produção 
 separação diferencial que ocorre no reservatório 
durante o declínio da pressãoLiberação Flash x Liberação Diferencial 
28 
 Separação Flash 
 o gás sai da solução a medida que a pressão vai 
sendo reduzida, mantendo contato com o líquido do 
qual saiu. 
 Separação Diferencial 
 o gás sai da solução à medida que a pressão vai se 
reduzindo, sendo retirado do contato com o líquido do 
qual saiu. 
Liberação Flash x Liberação Diferencial 
29 
Figura 6. Comparação dos resultados de Bo das liberações flash e diferencial. 
Liberação Flash x Liberação Diferencial 
Quantidade de gás que 
vaporiza na liberação 
“diferencial” é menor que na 
liberação “flash”, então maior 
quantidade de óleo residual é 
observada, tendo o Bo menor. 
30 
Figura 5. Comparação dos resultados de Rs das liberações flash e diferencial. 
Liberação Flash x Liberação Diferencial 
Como maior quantidade de óleo 
residual é formada na liberação 
“diferencial”, então menor será a Rs. 
31 
Considere 1 mol-lb de uma mistura gasosa, cuja composição está 
indicada na Tabela 1. 
Exercício 
Componente Fração molar Tci (R) Pci (psia) 
Metano 0,10 343 673 
Etano 0,20 550 708 
Propano 0,30 666 617 
N-Butano 0,40 765 551 
Total 1,00 ----- ----- 
Tabela 1. Composição da mistura gasosa. 
32 
Exercício 
Determine: 
a) Massa molecular aparente 
b) Densidade 
c) Volume molar a 60 ºF e 14,7 psia 
d) Massa específica a 60 ºF e 14,7 psia 
e) Pressão parcial do propano a pressão de 500 psia, admitindo como 
gás ideal 
f) Volume parcial do etano (ft3/mol-lb) nas condições de 60 ºF e 14,7 psia 
g) Composição em massa, ou seja, as frações em massa de cada 
componente na mistura 
h) Temperatura pseudocrítica 
i) Pressão pseudocrítica