Lista de exercícios - prop fuidos

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Problemas
Problema 1.1 – Uma mistura gasosa de hidrocarbonetos tem a seguinte composição (porcentagem em mol): metano 68%, etano 22% e propano 10%. Calcular a porcentagem em massa de cada componente.
Resposta: metano = 49,73%; etano = 30,16%; propano = 20,11%
Problema 1.2 – Estimar o fator de compressibilidade do metano utilizando o gráfico desse composto, nas condições de 1.200 psia e 32 oF.
Resposta: 0,82
Problema 1.3 – Calcular o volume específico do metano a 1.000 psia e 68 oF.
Resposta: 0,315 ft3/lb
Problema 1.4 – Um certo hidrocarboneto gasoso tem uma massa específica igual a 2,55 g/l a 100 oC e 1 atm. Uma análise química mostrou que na molécula há um átomo de hidrogênio para cada átomo de carbono. Qual é a fórmula do hidrocarboneto?
Resposta: C6H6 (benzeno)
Problema 1.5 – Um gás natural tem uma massa molecular aparente igual a 21,5. Calcular a massa específica desse gás a uma pressão de 1.560 psia e a uma temperatura de 80 F.
Resposta: 8,39 lb/ft3
Problema 1.6 – A mistura gasosa de hidrocarbonetos, cuja composição está indicada na Tabela 1.20, está sujeita à pressão de 1.338 psia e à temperatura de 180 F.
Tabela 1.20 – Composição da mistura gasosa de hidrocarbonetos do Problema 1.6
	Componente
	Fração molar
	metano
	0,80
	etano
	0,10
	propano
	0,06
	n-butano
	0,04
Calcular para a mistura:
(a) A massa molecular aparente.
(b) A pressão pseudocrítica.
(c) A temperatura pseudocrítica.
(d) A densidade.
(e) O volume ocupado por 103,8 lb do gás.
Respostas:
	(a) 20,76
	(b) 668 psia
	(c) – 60 oF (400 oR)
	(d) 0,72
	(e) 22,1 ft3
Problema 1.7 – Um gás natural apresenta a composição mostrada na Tabela 1.21:
Tabela 1.21 – Composição da mistura gasosa de hidrocarbonetos do Problema 1.7
	Componente
	Fração molar
	CO2
	0,05
	H2S
	0,10
	CH4
	0,70
	C2H6
	0,10
	C3H8
	0,05
Calcular o fator de compressibilidade a uma pressão de 1.200 psia e uma temperatura de 120 F utilizando as correlações de:
(a) Wichert-Aziz.
(b) Carr-Kobayashi-Burrows.
Respostas:
	(a) 0,825
	(b) 0,805
Problema 1.8 – Um gás natural com uma densidade igual a 0,68 (ar = 1,0) está submetido às seguintes condições: T = 72 F e p = 1.072 psia. Calcular a compressibilidade do gás nessas condições.
Resposta: 11,57104 psi1
Problema 1.9 – Calcular, usando a correlação de Carr-Kobayashi-Burrows, a viscosidade da mistura gasosa de hidrocarbonetos cuja composição está apresentada na Tabela 1.22, sujeita às condições de pressão e de temperatura de:
(a) 1 atm e 200 F.
(b) 2.000 psia e 200 F.
Tabela 1.22 – Composição da mistura gasosa de hidrocarbonetos do Problema 1.9
	Componente
	Fração molar
	metano
	0,80
	etano
	0,10
	propano
	0,06
	n-butano
	0,04
Respostas:
	(a) 0,0123 cp
	(b) 0,0163 cp
Problema 1.10 – Uma mistura gasosa de densidade 0,862 está sujeita a uma temperatura de 200 F e a uma pressão de 2.000 psia, e apresenta em sua composição 10% de gás sulfídrico e 5% de dióxido de carbono. Calcular a viscosidade do gás nas condições citadas.
Resposta: 0,01845 cp
Problema 1.11 – Calcular a massa específica nas condições-standard da mistura líquida cuja composição está detalhada na Tabela 1.23:
Tabela 1.23 – Composição da mistura líquida de hidrocarbonetos do Problema 1.11
	Componente
	Fração molar (xi)
	n-butano
	0,15
	n-pentano
	0,20
	n-hexano
	0,30
	n-heptano
	0,35
Resposta: 41 lb/SCF
Problema 1.12 – Uma mistura líquida com a composição apresentada na Tabela 1.24 está submetida no reservatório a uma temperatura de 200 oF e tem pressão de bolha igual a 4.000 psia. Calcular a massa específica da mistura nessas condições.
Tabela 1.24 – Composição da mistura líquida de hidrocarbonetos do Problema 1.12
	Componente
	Fração molar
	metano
	0,35
	etano
	0,08
	propano
	0,06
	n-butano
	0,04
	n-pentano
	0,07
	hexano+
	0,40
Dado: O hexano+ tem massa molecular igual a 160 e densidade igual a 0,85. 
Resposta: 42,2 lb/ft3
Problema 1.13 – Uma massa de 100 lb de uma certa substância está contida em um recipiente de 10 ft3 a uma certa temperatura. A massa específica da fase líquida é L = 25 lb/ft3 e a massa específica da fase vapor é V = 0,05 lb/ft3. Calcular os volumes e as massas de cada fase.
Respostas: VL = 4 ft3; VV = 6 ft3; mL = 99,70 lb; mV = 0,30 lb
Problema 1.14 – Um reservatório de petróleo tem uma pressão de bolha de 3.000 psia e uma temperatura de 130 oF. Estimar a viscosidade do líquido existente nesse reservatório a uma pressão de 4.000 psia, sabendo-se que a sua razão de solubilidade nessas condições é igual a 120 SCF/STB e na superfície ele resulta em um óleo de 24 oAPI. 
Resposta: 9 cp
Problema 1.15 (Santos, J. A.) Uma amostra de fluido em uma célula PVT passou pelos estágios representados na Figura 1.60.
Figura 1.60 – Evolução de uma amostra de fluido em uma célula PVT - Problema 1.15 (Santos, J. A.). 
Calcule:
(a) Os fatores volume-formação duas fases do óleo Bt1 e Bt2.
(b) Os fatores volume-formação do gás Bg1 e Bg2.
(c) A razão de solubilidade na pressão de bolha Rsb.
(d) Os fatores volume-formação do óleo Bo1 e Bo2.
(e) Os volumes de gás livre nas condições 1 e 2 (Vg1 e Vg2).
Respostas:
	(a) Bt1 = 1,5 cm3/cm3 std
	Bt2 = 1,6 cm3/cm3 std
	(b) Bg1 = 0,0083 cm3/cm3 std
	Bg2 = 0,0106 cm3/cm3 std
	(c) Rsb = 106,9 cm3 std /cm3 std
	
	(d) Bo1 = 1,224 cm3/cm3 std
	Bo2 = 1,195 cm3/cm3 std
	(e) Vg1 = 2,76 cm3
	Vg2 = 4 cm3
Problema 1.16 Determine o fator volume-formação do óleo (Bo) de um fluido no reservatório, conhecendo-se as composições do gás liberado e do óleo na superfície, mostrados na Tabela 1.25. Outros dados são:
	
Massa molecular do ............................................................
	250
	
Massa específica do ............................................................
	51,52 lb/SCF
	Razão gás/óleo de produção........................................................
	64 SCF/SCF
	Pressão do reservatório...............................................................
	1.900 psia
	Temperatura do reservatório ......................................................
	150 oF
Tabela 1.25 – Composições do gás liberado e do óleo Problema 1.16
	Componente
	Fração molar do gás liberado
	Fração molar do óleo no tanque
	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
	
	0,089
	68,47
	Total
	100,000
	100,00
Resposta: Bo = 1,19 bbl/STB
Problema 1.17 – Determinar o fator volume-formação de um óleo conhecendo-se as seguintes informações:
	Densidade do óleo.......................................................................
	0,876
	Densidade do gás........................................................................
	0,71
	Razão de solubilidade.................................................................
	575 SCF/STB
	Temperatura...............................................................................
	220 oF
Resposta: 1,34 bbl/STB
Problema 1.18 – Os resultados de uma liberação “flash” estão mostrados na Tabela 1.26:
Tabela 1.26 – Dados da liberação “flash” Problema 1.18
	Pressão manométrica (kgf/cm2)
	Volume de fluido na célula (cm3)
	163
	270
	130
	271,5
	124
	272
	110
	278
	96
	284
	75
	310
	49
	347
	31
	390
	15
	445
	8
	485
Outros dados são:
	Volume da amostra.....................................................................
	270 cm3
	Pressão original absoluta.............................................................
	178 kgf/cm2
	Temperatura do reservatório ......................................................
	148 oF
Determinar graficamente a pressão de bolha da mistura.
Resposta: 124 kgf/cm2 abs
+
7
C
Gás
Gás
Gás
Vcm
g
 = 1.069 
3
Óleo
 = 10 
Vcm
o
3
Líquido
Líquido
1
2
3
Vcm
ppsig
Z
RSCFSTB
TF
1
1
1
1
1
 = 15 
 = 1.800 
 = 0,773
 = 413,3 /
 = 230 
3
s
º
Vcm
ppsig
Z
RSCFSTB
TF
2
2
2
2
2
 = 16,03 
 = 1.400 
 = 0,7695
 = 385,9 /
 = 230 
3
s
º
ppsia
TF
0 
0
= 14,7 
 = 60 º
+
7
C