Título: Determinación de la composición de la corriente de alimentación a un separador líquido-vapor, proveniente de un pozo de hidrocarburos, mediante el uso de modelos termodinámicos
Asesor(es): Moncada Albitres, Luis Orlando
Fecha de publicación: 2009
Institución: Universidad Nacional de Trujillo
Resumen: En el presente trabajo de tesis se estudió la exactitud de cinco modelos termodinámicos, a saber, el modelo phi-phi para el equilibrio líquido-vapor de mezclas de componentes múltiples, y las ecuaciones cúbicas de estado de van der Waals, Redlich-Kwong, Soave-Redlich-Kwong, y Peng-Robinson, en la predicción de la composición de fluidos provenientes de pozos de hidrocarburos que son alimentados a un separador flash en la etapa de producción de pozos dentro del proceso de extracción de petróleo y gas natural.
Para ello, se desarrolló un programa de ordenador, FlaSeHF, escrito en los lenguajes de programación C y C++, en el que se implementaron estas ecuaciones cúbicas de estado, para describir el comportamiento de las fases líquido y gas en equilibrio, de los fluidos de pozos de hidrocarburos. Dado que tales fluidos son mezclas de hidrocarburos, se trabajó con pseudocomponentes para modelar las fracciones pesadas. Para describir las propiedades de estos pseudocomponentes se utilizaron las correlaciones de Twu, Riazi-Daubert, Cavett, y Lee-Kesler para calcular la temperatura crítica y la presión crítica, y las correlaciones de Lee-Kesler y Edmister para el cálculo del factor acéntrico. Se estudió también la influencia de los parámetros de interacción binaria diferentes de cero, en los resultados.
Al programa se ingresaron los datos de composición de la corriente gaseosa que sale del separador flash, la temperatura y presión de operación del separador, y el peso molecular y gravedad específica de la fracción pesada en la corriente gaseosa, de tres fluidos provenientes de pozos diferentes, estando dos de ellos ubicados en nuestro país.
Los resultados demuestran que las mejores predicciones se alcanzaron con las ecuaciones de estado de Soave-Redlich-Kwong y de Peng-Robinson, siendo esta última superior a la primera, mientras que las ecuaciones de van der Waals y de Redlich-Kwong arrojaron resultados muy pobres o incluso no convergieron. Asimismo, la correlación de Cavett para el cálculo de la presión crítica y la temperatura crítica, y las correlaciones de Edmister y Lee-Kesler para el factor acéntrico de los pseudocomponentes, constituyen las mejores correlaciones en el presente estudio que permitieron la convergencia de los cálculos, dando porcentajes de desviación en el rango de 0.5% al 2% en el mejor de los casos, para la fracción mol de los componentes desde el metano hasta el propano.
Los parámetros de interacción binaria diferentes de cero no ejercen influencia alguna sobre los resultados de los cálculos, siendo la diferencia respecto del uso de parámetros de interacción binaria cero, del orden del 1%
Nota: In the present thesis work, it was studied the accuracy of five thermodynamic models, i. e., the phi-phi model for multicomponent vapor-liquid equilibrium, and the van der Waals, Redlich-Kwong, Soave-Redlich-Kwong, and Peng-Robinson cubic equations of state, for predicting the composition of fluids coming from hydrocarbon reservoirs and fed to a flash separator in the well production stage of the petroleum and natural gas extraction industry.
To achieve this, a computer program was developed, FlaSeHF, which was written in the C and C++ programming languages, and these cubic equations of state were implemented to describe the behavior of the hydrocarbon reservoir fluids liquid and gas phases being in equilibrium. Due to the fact that such fluids are hydrocarbon mixtures, it was necessary to wok with pseudocomponents for modeling the heavy fractions. In order to describe these pseudocomponent properties, the Twu, Riazi-Daubert, Cavett, and Lee-Kesler correlations were used to calculate the critical temperature and pressure, and the Lee-Kesler and Edmister correlations for the acentric factor computation. The influence of the binary interaction parameters different than zero on the results was also studied.
The data entered to the program were the composition of the gas stream leaving the separator, the separator temperature and pressure, and the molecular weight and specific gravity of the heavy fraction in the gas stream, of three fluids coming from different wells, being two of them located in Peru.
The results show that the best predictions were achieved with the Soave-Redlich-Kwong and Peng-Robinson equations of state, being the latter superior to the former, while the van der Waals and Redlich-Kwong equations gave very poor results and even did not converge. In addition, the Cavett correlation for calculating the critical pressure and temperature, and the Edmister and Lee-Kesler correlations for the acentric factor of the pseudocomponents, are the best correlations in the present study that allowed the convergence of the computations, yielding deviations within the 0.5% – 2% range, in the best of cases, for the value of the mol fraction of components from methane through propane.
The binary interaction parameters different than zero do not influence on the calculations results, being the difference between these and those set to zero, around 1%
Disciplina académico-profesional: Ingeniería Química
Institución que otorga el grado o título: Universidad Nacional de Trujillo.Facultad de Ingeniería Química
Grado o título: Ingeniero Químico
Fecha de registro: 17-nov-2017