DAS 5946

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DAS 5946

• Agustinho Plucenio

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Temas

• DIAGRAMA DE FASES
• ARTIFICIAL LIFT METHODS
• GAS LIFT CONTÍNUO (GLC)
• GAS LIFT INTERMITENTE
• BOMBEIO MECÂNICO (BM)
• BOMBEIO DE CAVIDADE PROGRESSIVA (BCP)
• BOMBEIO CENTRÍFUGO SUBMERSO
• BOMBEIO HIDRÁULICO

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Diagrama de fases de substância pura
Duas classes de fluidos Sistemas componente
puro. Misturas
Exemplo de diagrama de fase 1 componenteágua
A Temperatura de ebulição da água é 100 ºC ... a
pressão de 1 atm.
Em termodinâmica referimo-nos ao Ponto de
ebulição normal como a temperatura de ebulição do
fluído a presão de 1 atm. Portanto 100 ºC
(212ºF é o ponto de ebuilição normal da água)
Curva de pressão de vapor de 1 substância
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Definições importantes
PRESSÃO DE VAPOR A pressão que a fase vapor
exerce sobre seu próprio líquido em equilíbrio em
uma dada temperatura. PONTO DE ORVALHO A
condição de pressão e temperatura na qual uma
quantidade infinitesimal de líquido (ou gota)
existe em equilíbrio com vapor. Representa a
condição incipiente de formação de líquido em um
sistema inicialmente gasoso. Pode também ser
visualizado como um sistema de líquido onde todo
o líquido, exceto por uma gota foi
vaporizado. PONTO DE BOLHA A condição de
pressão e temperatura na qual o sistema está todo
líquido e em equilíbrio como uma quantidade
infinitesimal de gás ( uma bolha ). Esta situação
é o oposto daquela do ponto de orvalho.
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Diagrama de fases

• NOTA
• Para um sistema de um único componente, uma única
  curva representa todas as 3 condições ( Pressão
  de VaporPonto de OrvalhoPonto de Bolha.

No ponto crítico, gás e líquido estão em
equilíbrio sem qualquer interface para
diferencia-las não podem ser diferenciadas em
termos de suas propriedades. A única locação no
diagrama P-T onde líquido e gás podem ser
encontrados juntos em equilíbrio é ao longo da
curva pressão de vapor. Então, o ponto crítico é
claramente o maior valor de temperatura e pressão
onde líquido e vapor podem existir em equilibrio.
A temperatura máxima é chamada de temperatura
crítica (Tc) e a pressão máxima é chamada de
pressão crítica (Pc).
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Diagrama de fases substância pura
Neste caso a temperatura esta sendo mantida
constante Nossa substância esta sofrendo uma
compressão isotérmica. Começando em E (condição
de 100 vapor), um aumento na pressão resulta em
uma diminuição significativa de volume visto que
o gás é compressível. Se continuamos comprimindo
isotermicamente, vamos chegar ao ponto F, onde o
gás estará saturadoe a primeira gota de líquido
vai surgir. Chegamos à condição de duas fases,
onde o líquido (L) e o vapor (V) co-existem em
equilíbrio, pela primeira vez, apesar de uma
quantidade infinitesimal de líquido.
Chegando na condição duas fases, o que acontece
na sequência não é intuitivo. Enquanto nós
continuamos a comprimir diminuindo o volume (F_G)
a pressão do sistema permanece constante esta
condição continua até que todo o vapor tenha se
transformado em líquido. Ponto G representa a
última condição de coexistência de líquido e
vapor (LV), condição de líquido saturado
(líquido em equilíbrio com uma quantidade
infinitesimal de vapor. Tendo sómente líquido a
redução de volume significa aumento abrupto de
pressão devido a incompressibilidade do líquido.
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Diagrama de fases de substância pura
Family of P-v isotherms for a pure component
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Diagrama de fases de substância pura
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Diagrama de fase sistema binário
Cricondentherm (Tcc) 1. The highest
temperature in the two-phase envelope. 2. For
T gt Tcc, liquid and vapor cannot co-exist at
equilibrium, no matter what the pressure is.
Cricondenbar (Pcc) 1. The highest pressure in
the two-phase envelope. 2. For P gt Pcc, liquid
and vapor cannot co-exist at equilibrium, no
matter what the temperature is.
For pure substances only Cricondentherm
Cricondenbar Critical Point.
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Princípio dos estados correspondentes (PCS)
Diagrama de Fases

• O Princípio dos Estados Correspondentes foi
  formulado por Van der Waals
• Substâncias comportam-se da mesma forma
  quando em seus estados reduzidos. Substâncias em
  seus estados reduzidos estão em estados
  correspondentes. Isto é, substâncias em estados
  correspondentes se comportam da mesma forma.
• Propriedades reduzidas são utilizadas para
  definir estados correspondentes. Propriedades
  reduzidas fornecem uma medida da distância das
  condições da substância de suas condições
  críticas e são definidas como

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Diagrama de Fases

• Gas gravity (densidade relativa ao ar)
• Lei real dos gases
• Propriedades pseudo-reduzidas

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Gas gravity (densidade relativa ao ar)
Gas natural é composto de diversos gases com
diferentes massa moleculares
Componente Composição Química Símbolo Peso molecular Pressão crítica (Pc) psi Temperatura crítica R
Metano CH4 C1 16.04 673 344
Etano C2H6 C2 30.07 709 550
Propano C3H8 C3 44.09 618 666
Iso-Butano C4H10 i-C4 58.12 530 733
n-Butano C4H10 n-C4 58.12 551 766
Iso-Pentano C5H12 i-C5 72.15 482 830
n-Pentano C5H12 n-C5 72.15 485 847
n-Hexano C6H14 n-C6 86.17 434 915
n-Heptano C7H16 n-C7 100.2 397 973
n-Octano C8H18 n-C8 114.2 361 1024
Nitrogênio N2 N2 28.02 492 227
Dióxido de Carbono CO2 CO2 44.01 1072 548
Sulfeto de Hidrogênio H2S H2S 34.08 1306 673
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Calculando a gravidade de um gás
Exemplo Calcule a gravidade de um gás natural
composto de 88 de C1, 8,2 de C2, 2,1 de C3 e
1,7 de CO2.
Componente Composição yi Peso molec. MWi y1MWi
C1 0.88 16.04 14.115
C2 0.082 30.07 2.466
C3 0.021 44.09 0.926
CO2 0.017 44.01 0.748
18.255
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Lei do gás real

• O comportamento de misturas de gases naturais
  pode ser aproximado pela lei do gás real

Z é o fator de compressibilidade, também chamado
o fator de desvio do gás na literatura do
petróleo. R10.73 psi.ft3/lb.molR Constante
universal dos gases. O valor de Z pode ser obtido
com a tabela de Standing and Katz-1942. Para isso
é necessário calcular antes os valores de P e T
pseudo-reduzidos da mistura.
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Standing-Katz Compressibility Factor
Chart(Reference Standing and Katz, Trans. AIME,
1942
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Lei do gas real ...
são respectivamente a pressão e temperatura
pseudo críticas da mistura.
A temperatura deve ser absoluta (R ou
K), RF460 KC273
Nas condições padrão
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Uso da lei do gas real para calcular o volume do
gás nas condições do reservatório

• Composição molar do gás
• C10.875, C20.083, C30.021, i-C40.006,
  n-C40.002,
• i-C50.003, n-C50.008, n-C60.001 and C70.001.

Calcule o volume de 1 lb-mol da mistura nas
condições de reservatório T180F P4000 psi
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Solução

• O primeiro passo é calcular as propriedades
  pseudo-críticas da mistura. Essas propriedades é
  simplesmente o somatório das contribuições
  individuais dos gases componentes proporcionais
  as suas frações molares. Isto é baseado na lei
  termodinâmica clássica para mistura ideal e na
  lei de Dalton para pressões parciais.
• Cálculo mostrado na tabela a seguir

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Cálculo de P e T pseudo críticas
Componente yi MWi yiMWi Pci yiPCi Tci yiTCi
C1 0.875 16.04 14.035 673 588,87 344 301
C2 0.083 30.07 2.496 709 58.85 550 45.65
C3 0.021 44.1 0.926 618 12.98 666 13.99
i-C4 0.006 58.12 0.349 530 3.18 733 4.4
n-C4 0.002 58.12 0.116 551 1.1 766 1.53
i-C5 0.003 72.15 0.216 482 1.45 830 2.49
n-C5 0.008 72.15 0.577 485 3.88 847 6.78
n-C6 0.001 86.18 0.086 434 0.43 915 0.92
C7 0.001 114.23 0.114 361 0.36 1024 1.02


1.000 18.92 671 378
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Solução....

• As propriedades pseudo reduzidas são

Entrando com ppr e Tpr na tabela de Standing and
Katz... Z0.94
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Standing-Katz Compressibility Factor
Chart(Reference Standing and Katz, Trans. AIME,
1942
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GAS LIFT SYSTEM
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GAS LIFT CONTÍNUO - GLC
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Calculando a posição da válvula de operadora de
gas-lift
H
Pr
Pwf
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Gas lift
Desprezando os termos devido o atrito e mudanças
na energia cinética do escoamento,
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Gas lift
Temperatura em R
Problema Se o gas c/ gravidade0.7 é injetado a
8000 ft a a psuperf.900 psi, Tsuper80ºF e
Tinj160ºF, calcule a pressão no ponto de injeção
pinj.
Solução Usando a técnica de tentativa e erro.
Assuma que pinj1100 psi. Calcule ppr e Tpr,
Gas gravity -gt Tc390, Pc668
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Pressão de injeção

• Com ppr e Tpr -gt chart Standing Katz
• Z0.86

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Relembrando GL equal-slope Caso disp. total de
gás cons. somente custo de injeção
Poço 1
Poço 2
Poço 3
qo
qinj.
qinj.
qinj.
dqo/dqinj.
Cc/Po
Vazão disponível para injeção
HB
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Relembrando GL equal-slope Caso disp. total de
gás cons. somente custo de injeção
Poço 1
Poço 2
Poço 3
qo
qinj.
qinj.
qinj.
dqo/dqinj.
Cc/Po
Vazão disponível para injeção
HB
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Bombeio Mecânico (BM) Sucker rod pump