Reproducción de experimentos PVT
A continuación se presenta el procedimiento detallado para realizar la simulación de los experimentos PVT, expansión a composición constante y separación multietapa, en el simulador de procesos Aspen HYSYS V7.3, para el Crudo 7. En la Tabla III.1 se muestra la composición, así como las propiedades de la fracción pesada del Crudo 7 y la temperatura del yacimiento de esta muestra de aceite volátil.
Tabla III.1. Composición del Crudo 7.
Componente Fracción mol Componente Fracción mol
CO2 0.0188 n-Butano 0.0262 H2S 0.0136 i-Pentano 0.0110 N2 0.0045 n-Pentano 0.0138 Metano 0.5203 n-Hexano 0.0199 Etano 0.1038 Mciclo-C5 0.0027 Propano 0.0595 Benceno 0.0007 i-butano 0.0110 CIclo-C6 0.0023
Propiedades de la fracción pesada (C7+) zC7+ = 0.1919 MC7+ = 202.01 C7+ =0.852
Tyacimiento = 756.27 R
Se realizó la caracterización de la fracción pesada empleando la función de distribución gamma de tres parámetros y el método de los intervalos para dividir la fracción pesada en 5 pseudocomponentes; en la Tabla III.2 se muestra la fracción mol, las propiedades de inspección, propiedades críticas y factor acéntrico de los pseudocomponentes en que fue dividida la fracción pesada del Crudo 7.
Tabla III.2. Propiedades de los pseudocomponentes del Crudo 7. Pseudo- Componente i zi Tbi [R] Mi γi Tci [R] Pci [psia] Vci [ft3/lbmol] ωi 1 0.1079 769.49 127.17 0.7884 1105.33 397.75 7.926 0.4053 2 0.0448 1000.66 219.14 0.8522 1326.43 261.56 13.004 0.6718 3 0.0207 1159.62 309.35 0.8873 1464.90 196.49 17.263 0.8865 4 0.0097 1279.49 399.44 0.9125 1565.64 159.31 20.820 1.0475 5 0.0088 1443.86 572.36 0.9475 1701.75 121.05 26.065 1.2508
Parámetros de la función gamma empleados: α=0.9, η=90, MC7+=202.56.
III.1 Creación del fluido de yacimiento a condiciones de saturación.
Para crear el fluido de yacimiento a condiciones de saturación, en el simulador de procesos Aspen HYSYS V7.3, seguir los siguientes pasos (mostrados esquemáticamente en las Figuras III.1, III.2 y III.3):
1. Abrir un caso nuevo en Aspen HYSYS V7.3.
2. En la ventana de “Component lists” agregar una lista nueva de componentes dando click en “Add”.
3. Seleccionar el componente que se quiere agregar de la base de datos de HYSYS dando un click.
4. Dar click en el botón de “Add Pure” para agregar el componente seleccionado en el punto 3 a la simulación. Repetir los pasos 3 y 4 para todos los componentes de la Tabla III.1.
5. Para agregar los componentes hipotéticos a la simulación ir a “Hypothetical”. 6. Seleccionar el grupo donde están los pseudocomponentes creados (para mayor
información acerca la creación de componentes hipotéticos consultar el apéndice II de este trabajo).
7. Agregar el grupo de pseudocomponentes a la simulación con el botón “Add Group”.
Figura III.1. Componentes en Aspen HYSYS V7.3.
Figura III.2. Paquete termodinámico en Aspen HYSYS V7.3.
8. Cerrar la ventana “Component List”, en a la ventana de “Simulation Basis Manager” ir a la pestaña de “Fluid Pkgs”.
9. Agregar la ecuación de estado con la que se quiera realizar la simulación, en este caso seleccionar Peng Robinson.
10. Agregar este paquete termodinámico a la simulación. Cerrar la ventana de “Fluid Package” y en la ventana de “Simulation Basis Manager” dar click en el botón de “Return to Simulation Environment…”.
11. Agregar una corriente material.
12. Abrir la corriente que agregamos en el punto 11, dando doble click. 13. Para obtener los datos en el punto de saturación dar como datos:
La temperatura de yacimiento.
El flujo molar: base = 100 kmol/hr.
La relación de vaporización: V/F= 0 para aceite negro o volátil y V/F=1 para gas y condensado.
14. Ir al apartado de composición y dar la composición del fluido de yacimiento, se tiene que dar la composición de los componentes ligeros y de los pseudocomponentes creados.
15. Guardar la simulación (File Save).
16. En el apartado de “Conditions” y “Properties” se encuentran el valor numérico de las propiedades calculadas por el simulador de procesos, estas propiedades corresponden al punto de saturación de la mezcla.
NOTA: Para obtener los valores calculados de las propiedades de las diferentes corrientes creadas se tendrá que recurrir al apartado de “Conditions” y “Properties” de la corriente que se desee conocer las propiedades.
III.2Simulación de experimento expansión a composición constante
En la Tabla III.3 se muestran los datos experimentales reportados en el análisis PVT del Crudo 7 para el experimento expansión a composición constante (CCE), para simular este experimento en Aspen HYSYS V7.3 seguir los siguientes pasos (mostrados esquemáticamente en las Figuras III.4 y III.5):
Tabla III.3. Datos experimentales del experimento CCE reportados en el análisis PVT del Crudo 7.
Presión [psia] Volumen relativo Función Y 9996.66 0.883 9497.54 0.890 8996.99 0.898 7997.32 0.914 6997.66 0.933 5997.99 0.958 4998.33 0.992 4759.43 1.000 4499.21 1.022 2.602 3998.66 1.077 2.470 2998.99 1.265 2.210 1999.33 1.712 1.937 1599.75 2.076 1.835 1299.71 2.513 1.760
1. Crear una corriente material, corriente “P1”, a las siguientes condiciones:
Presión del primer punto experimental, para Crudo 7: P= 9996.66 psia
Temperatura de yacimiento, para Crudo 7: T= 756.27 R
Flujo molar: base= 100 kgmol/hr
Composición del fluido de yacimiento.
2. Agregar una válvula para disminuir la presión de la corriente “P1” hasta la presión del segundo punto experimental.
3. En “Inlet” seleccionar como corriente de entrada a la válvula la corriente “P1”. 4. En “Outlet” poner una corriente de salida con el nombre de “P2”.
5. Ir a la pestaña de “Worksheet” y especificar la presión de la corriente “P2”, esta presión debe ser igual al segundo valor de presión experimental, para el Crudo 7: Presión= 9497.54 psia.
Figura III.4. Especificación de condiciones de la válvula.
6. Debido a que realizamos una expansión al fluido de yacimiento, la temperatura de la corriente “P2” es menor a la temperatura de la corriente “P1”; como el experimento CCE se realiza a temperatura constante e igual a la temperatura de yacimiento, colocaremos un cambiador de calor para asegurar que la corriente a la presión del segundo dato experimental se encuentre a la temperatura de yacimiento.
7. En “Inlet” seleccionar como corriente de entrada al cambiador la corriente “P2”. 8. En “Outlet” poner como corriente de salida una de nombre “P2’ ”.
9. En “Energy” asignar una corriente de energía de nombre “Q’1”.
10. Ir a la pestaña de “Worksheet” y especificar la presión de la corriente “P2’ ”, esta presión debe ser igual al segundo valor de presión experimental, para el Crudo 7: Presión= 9497.54 psia. También se debe especificar la temperatura de la corriente “P2’ ” igual a la temperatura de yacimiento.
11. Repetir los paso 2 a 10 para todas las presiones reportadas en el análisis PVT proporcionado.
III.3Simulación de experimento separación multietapa.
En la Tabla III.4 se muestran las condiciones de las etapas de separación reportadas en el análisis PVT del Crudo 7 para el experimento separación multietapa, para simular este experimento en Aspen HYSYS V7.3 seguir los siguientes pasos (mostrados esquemáticamente en las Figuras III.6 y III.7):
1. Crear una corriente material, corriente “F1”, a las siguientes condiciones:
Temperatura de yacimiento, para Crudo 7: T= 756.27 R.
Relación de vaporización, para Crudo 7: V/F= 0 (se específica la relación de vaporización porque el experimento de separación multietapa inicia a condiciones de saturación, V/F= 0 para aceite negro ó volátil y V/F= 1 para gas y condensado).
Flujo molar: base= 100 kgmol/hr
Composición del fluido de yacimiento.
Tabla III.4. Condiciones de las etapas de separación del experimento separación multietapa reportadas en el análisis PVT del Crudo 7. Etapa de separación [kgf/cmPresión 2] Temperatura [°C]
Primera 8.3 47
Segunda 1 22.2
2. Agregar a la simulación un separador flash.
3. En “Inlets” especificar la corriente de entrada, para este ejemplo “F1”.
4. En “Vapour Outlet” (corriente de salida vapor) asignar un nombre a la corriente del vapor de la primera etapa, para este ejemplo “V1”.
5. En “Liquid Outlet” (corriente de salida liquida) asignar el nombre a la corriente liquida de la primera etapa, para este ejemplo “L1”.
6. En “Energy (Optional)” (corriente de energía) asignar una corriente de energía para tener un separador flash no isotérmico, para el ejemplo corriente “Q1”.
7. Ir a la pestaña de “”Worksheet” y especificar en la corriente de líquido “L1” las condiciones de presión y temperatura de la primera etapa de separación.
8. Repetir los pasos 2 a 7 para todas las etapas de separación especificadas en el análisis PVT; para el Crudo 7 sólo son dos separadores flash debido a que el experimento consta de dos etapas.
Figura III.6. Especificación de condiciones en el Separador Flash.
9. Agregar a la simulación un cambiador de calor.
10. En “Inlets” seleccionar como corriente de entrada al cambiador la corriente de líquido del último separador flash, para el Crudo 7 es la corriente con nombre “L2”. En “Outlet” poner como corriente de salida una de nombre “LR” (líquido residual). En “Energy (Optional)” asignar una corriente de energía de nombre “Q3”.
11. Ir a la pestaña de “Worksheet” y especificar la temperatura de la corriente “LR”, esta temperatura será 60 °F.
Figura III.7. Especificación de condiciones en el cambiador de calor del Experimento Separación Multietapa.