INFORME DETERMINACION DE LA GRAVEDAD API Y LA GRAVEDAD ESPECIFICA DEL PETROLEO METODO DEL TERMO HIDROMETRO

PRACTICA # 1 DETERMINACION DE LA GRAVEDAD API Y LA GRAVEDAD ESPECIFICA DE EL PETROLEO CRUDO Y DERIVADOS DEL PETROLEO CRUDO (METODO DEL TERMOHIDROMETRO) ASTM D 287-82

ERIKA PATRICIA PATRICIA CORDOBA CORDOB A LEY 20111 2 01111002 1002 !UAN PABLO PABLO TOVAR TOVAR 201211010" 201211010 " EDGAR LEONEL PERDOMO 20121107771

INGENIERA HAYDE MORALES

MONITOR $ILLIAN STIVEN %UI&ONES

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA SURCOLOMBIANA FACULTAD FACULTAD DE INGENIERIA INGE NIERIA INGENIERIA DE PETROLEOS NEIVA 201'-2

OB!ETIVOS

GENERALES Obtener de los crudos y derivados, por medio del hidrómetro; la gravedad °API Hallar la gravedad especifica de una muestra de crudo, utilizando el picnómetro

ESPECIFICOS !ectificar por medio de tablas la gravedad °API  Asimilar la corrección de la gravedad especifica especifica por medio de fórmulas

MARCO TERICO "urante el proceso de producción de un campo petrolero y antes de comercializar su crudo, es necesario realizar una serie de pruebas #ue permitan determinar su valor  comercial y los tratamientos necesarios #ue se le deben dar en superficie de acuerdo a sus propiedades caracter$sticas %stas pruebas son realizadas en el laboratorio con muestras representativas de los crudos #ue se desean comercializar %ntre las m&s comunes, se destacan la determinación de la gravedad API, el contenido de agua y sedimentos '()*+ y la salinidad del crudo a "%-%!.I/A0I1/ "% A 2!A3%"A" API 4 A 2!A3%"A" %)P%056I0A "% P%-!1 -!1% %O) 0!7"O) 4 "%!I3A"O) "% P%-!1%O '.8-O"O "% -%!.OHI"!O.%-!O+, esta pr&ctica cubre la determinación de la densidad, densidad relativa 'gravedad espec$fica+ y gravedad API del petróleo, sus productos y otros #ue no son del petróleo pero #ue normalmente son mane9ados como l$#uidos y tienen presión de vapor !e$d 7na e:acta determinación de la densidad, densidad relativa 'gravedad espec$fica+ y gravedad API del petróleo crudo y sus productos, es necesaria para la conversión de volmenes medidos a volmenes y se refiere a #ue las densidades, tanto del l$#uido como del agua, fueron tomadas a => ?6 y a la misma presión a gravedad espec$fica @>>

significa #ue la densidad del l$#uido fue medida a @>> ?6 y la del agua a => ?6 ba9o las mismas condiciones de presión a prueba de laboratorio m&s utilizada para la medición de esta esta prop propie ieda dad d es la " BC BC DE, DE, cono conoci cida da como como la prue prueba ba del del hidr hidróm ómet etro ro %s considerada por su simplicidad y rapidez como la prueba est&ndar para la determinación de gravedad API de crudos y derivados del petróleo normalmente l$#uidos con presión de vapor de = psi o menos as gravedades son determinadas a => °6 '@F,B= °0+ o convertidas a valores e#uivalentes a=> °6 %stas no son aplicables a no hidrocarburos o hidrocarburos puros como los arom&ticos  a gravedad API, de sus siglas en inglGs American Petroleum Institute, es una medida de densidad #ue describe cu&n pesado o liviano es el petróleo compar&ndolo con el agua )i los grados API son mayores a @>, es m&s liviano #ue el agua, y por lo tanto flotar$a en Gsta Gsta a graved gravedad ad API API es tambiG tambiGn n usada usada para para compar comparar ar densid densidade adess de fracci fraccione oness e:tra$das del petróleo Por e9emplo, si una fracción de petróleo flota en otra, significa #ue es m&s liviana, y por lo tanto su gravedad API es mayor .atem&ticamente la gravedad  API no tiene unidades 'ver la fórmula aba9o+ ) in embargo siempre al nmero se le coloca la denominación grado API  API  @J@,F< '2% =>°6+K D @L@,F

PROCEDIMIENTO a forma en #ue se realizó la e:perimentación fue similar a la mostrada por la norma  A)-. " BCMB e:ceptuando algunos puntos #ue son son mostrados a continuaciónN •

•

a temperatura no se registró directamente de l termómetro del termoMhidrómetro, sino #ue para eso se utilizó un termómetro e:terno )e usó un termómetro distinto al termómetro A)-. A)-.

TABLA DE DATOS 0alculando la gravedad °API por el mGtodo del termoMhidrometro a una - BB°6

API C*+, G./. A3454

TERMOHIDRMETRO J,B =,= L@

0alculando la gravedad especifica con el grav$metro a - BB°6

GRAVEDAD ESPECIFICA (G4) C*+, G./. A3454

HIDROMETRO >,BB@ MMMM >,B==

0alculando el volumen de la muestra por medio del picnómetro a -BB°6

VOLUMEN C*+, G./. A3454 A6+.  P345* 9.3:

PICNOMETRO C@,FC =C,LJ CJ,FJ B>,@ L>,>

MUESTRA DE CALCULOS

D4/,., ,4 .6+.  ρ Agua

=

m v

( 80.12

−

=

30,02 ) g

50 ml

=

1.002

g ml

D4/,., ,4 3*+, m ( 71,57 −30,02 ) g g  ρcrudo =  = = 0,831 v ml 50 ml

D4/,., ,4 .3454  ρ aceite

=

m v

=

( 74,54

−

30,02 ) g

50 ml

=

0,8904

g ml

D4/,., ,4 . 6./.

 ρgasolina

=

m v

=

( 67,34

−

30,02 ) g

50 ml

=

0,7464

g ml

CALCULO GRAVEDAD ESPEC;FICA

¿=

 ρfluido  ρh 20

G*.94,., 4/ 88F

CF =B ==

GT

> @ L

G5

α   @C *  10 -5 

>,BJ> >,CB >,BF

CF =B 5

−

γ t  0.78 =

γ t  0.85 =

−

68 × 10

5

−

( 88

−

60 )

1.8

=

>,BE >C=B >,BLE

−

75 × 10

( 88

−

60 )

1.8

=

0.768

0.839

Interpolando los valores de las gravedades especificas a - BB°6 se obtiene el valor de >,BJ> a una -=>°6

P.*. 4 .3454 . T> 88F GT

G5

α   @C *  10 -5 

>,E>> >,BF >,EF

γ t  0.85 =

γ t  0.95 =

−

66 × 10

5

−

( 88

1.8

−

60 )

=

>,BBE >BLE >,EJ>

=B ==

−

68 × 10

5

−

( 88

1.8

−

60 )

=

0.842

0.940

Interpolando los valores de las gravedades especificas a - BB°6 se obtiene el valor de >,E>> a una -=>°6

P.*. . 6./. . T> 88F

GT

G5

α   @C *  10 -5 

>,CFC >,=L >,CB

EC CF 5

−

γ t  0.63 =

5

−

γ t  0.78 =

−

75 × 10

( 88

−

60 )

1.8

=

>,CJF >=@F >,C=B

−

97 × 10

( 88

−

60 )

1.8

=

0.615

0.768

Interpolando los valores de las gravedades especificas a - BB°6 se obtiene el valor de >,CFC a una -=>°6

CALCULANDO API POR METODO DEL PICNOMETRO

° API T =

141.5

¿

−131.5

P.*. 4 3*+, ° API crudo,T  crudo,T  =

141.5 0,840

−131.5= 36,95

P.*. 4 .3454 ° API aceite ,T =

141.5 0,900

−131.5=25,72

P.*. . 6./. ° APIgasolina T =

141.5 0,757

−131.5=55,42

CORRIGIENDO LAS GRAVEDADES ESPECIFICAS A T> ?0F CON LOS DATOS OBTENIDOS EN EL GRAVIMETRO

)e aplica la ecuación de (earce  Peffer despreciando el  β ya #ue su valor no influye demasiado para cambios ba9os de temperatura α ( t −T )  β ( t −T )

2

γ t = γ T −

1.8

+

( 1.8 )2

GT 

>=L >,CB >,BF >,EF

α   @C * 10 -5 

 β/ C 2  * 10 -7 

EC CF =B ==

MJ > @ L

P.*. 4 3*+, . T> 88F GT

α   @C * 

G5

10 -5 

>,BE> >,BF >,EF

=B == −5

γ t = 0.85− −5

γ t = 0.95−

66 × 10

( 88− 60 )

1.8

>,BB@ >BJ >,EJ>

68 × 10

( 88−60 )

1.8

=0.842

=0.940

Interpolando los valores de las gravedades especificas a - BB°6 se obtiene el valor de >,BE> a una -=>°6 88F

GT

α   @C * 

G5

10 -5 

>,BCC >,BF >,EF

=B ==

>,B== >,BLE >,EJ>

5

−

γ t  0.85 =

−

68 × 10

−

60 )

1.8

−5

γ t = 0.95−

( 88

66 × 10

( 88− 60 )

1.8

=

0.839

=0.940

Interpolando los valores de las gravedades especificas a - BB°6 se obtiene el valor de >,BCC a una -=>°6

CALCULANDO GRAVEDAD API POR METODO DEL HIDROMETRO (FORMULA)

° API T =

141.5

¿

−131.5

P.*. 4 3*+,

° API crudo, crudo, T =

141.5 0,890

−131.5= 27.49

P.*. 4 .3454 ° API aceite ,T 

=

141.5 0.877

131.5

−

29,85

=

CORRIGIENDO LA GRAVEDAD API POR TABLAS ' ASTM P.*. 4 3*+, T > 88F

APIT J,B J JL

APIT J>,F LE,B J>,C

Interpolando los valores de la tabla a una temperatura de =>°6 se obtiene el valor de J>,F •

P.*. . 6./. . T > 88F APIT =,= = =L

APIT FE,LJ FB,B FE,C

Interpolando los valores de la tabla a una temperatura de =>°6 se obtiene el valor de FE,LJ

•

P.*. 4 .3454 . T > 88F

APIT L@

APIT E,@

CALCULANDO GRAVEDAD ESPECIFICA A ?0F CON LA API CORREGIDA DE LA TABLA ' ASTM P.*. 4 3*+, ° API crudo, crudo, T = 40,52 γ crudo,T  crudo,T  = •

  141.5 40,52 + 131.5

=0.823

P.*. . 6./. ° API gasolina,T =59,34 γ gasolina, gasolina, T =

  141.5 59,34 + 131.5

=0.741

•

P.*. 4 .3454

° API acite, acite, T = 29,1 γ aceite, aceite, T =

  141.5 29,1 + 131.5

=0.881

11 P*345.4 P*345.4 ,4 4*** 4*** Para Para saca sacarr un porc porcen enta ta9e 9e de error error,, util utiliz izam amos os como como valo valorr real real el valo valor  r  obtenido del mGtodo directo, es decir, el mGtodo del termo hidrómetro pues este nos da directamente los grados API de la muestra %error =

•

|valor teorico−valor real| ∗100 valor real real

P.*. 4 3*+, %error crudo

%error crudo

termo− hidrometro

hidrometro

%error crudo

=

 Picnometro

|42,8 −40,5| ∗100 = 0,05

=

42,8

|42,8−27,49| ∗100 =0.35 42,8

=

|42,8 −36,95| ∗100 =0.14 42,8

P.*. 4 .3454

%error aceite

termo − hidrometro

%error aceite

hidrometro

=

=

|31− 29,1| ∗100 =0,06 31

|31−29,85| ∗100 =0.03 31

%error aceite

=

 Picnometro  Picnometro

|31 −25,72| ∗100 =0.17 31

P.*. . 6./. %error gasoina

termo− hidrometro

%error gasolina

 Picnometro  Picnometro

=

|62.6− 59,34| ∗100 =0,05 62,6

|62,6−55,42| ∗100 = 0.11

=

62,6

TABLA DE RESULTADOS

M+4/5*. 0rudo  Aceite lubricante 2asolina

H,*45* C**433 B4.*34  P4==4*  APIT G4T C,JE >BE> E,BF MMMMMMM

M+4/5*. 0rudo  Aceite 2asolina

>BCC MMMMMM

T4*-,*45* C**433 T.. ' ASTM APIT G4T J>,F >BL E,@ FE,LJ

>BB@ >CJ@

P345* G4T APIT >,BJ> L=,EF >,E>> F,C >,CFC FF,J

ANALISIS DE RESULTADOS %l procedimiento de esta prueba no se realizó a total cabalidad debido a #ue el hidrómetro en la muestra de la gasolina, no se encontró una escala moderara para #ue se sumergiera y sostuviera completamente el hidrómetro, en la determinación del peso del picnómetro como observamos se encuentra una margen de error  debido a #ue no estaba completamente el e#uipo, es decir, decir, le faltaba faltaba la tapa #ue lo acom acompa paa a en la supe superf rfic icie ie del del orif orific icio io,, para para dete determ rmin inar ar su volu volume men n a temperatura de esta muestra se tomó con un termómetro A)-., independiente del termo hidrómetro, pero su temperatura con respecto a esta variaba muy poco

Observamos #ue se cumplen los concentos de las gravedades especificas con respec respecto to a la temper temperatu atura, ra, es decir decir,, a mayor mayor temper temperatu atura, ra, menor menor graved gravedad ad espe espec$ c$fifica ca,, como como se obse observ rva a en los los c&lc c&lcul ulos os obte obteni nido doss en las las grav graved edad ades es especificas a corregir %sta pr&ctica fue realizada con el 0!7"O PA7-O, el cual es considerado un crudo crudo liviano liviano debido debido a su conteni contenido do de °API °API  J,B J,B el cual present presenta a rangos mayores a = °API %l mGtodo #ue se utiliza y se recomienda en la industria segn la A)-. es el mGtodo del termo hidrómetro el cual es el mGtodo directo #ue posee menor  margen margen de error como se observa observa en los resultados resultados obtenidos obtenidos,, estos mGtodos mGtodos var$an en cada uno de ellos, observemos #ue el menor margen de error se presentó en el mGtodo del grav$metro, a pesar de #ue de9o de ser utilizado en la indu indust stri ria a hace hace much mucho o tiem tiempo po para para algu alguno noss crud crudos os,, debi debido do a las las dife diferen rente tess caracter$s caracter$sticas ticas #ue presentaron presentaron estos estos mismo %l mGtodo del picnómetr picnómetro o es en este caso uno de los #ue presenta un margen de error pe#ueo, pero como se di9o anteriormente estos datos obtenidos no son de gran confianza, debido a #ue el e#uipo no estaba completo 4a #ue los resultados del hidrómetro son un mGtodo directo y preciso )e observa una variación de los c&lculos obtenidos en las muestras a una misma temperatura, pues recordemos #ue los mGtodos directos son los #ue se realizan con el termo hidrómetro y el hidrómetro en la industria del petróleo, mientras #ue el mGtodo del picnómetro es un mGtodo indirecto y es de ba9a confiabilidad

CONCLUSIONES •

•

)e logró logró determ determina inarr la graved gravedad ad espec$ espec$fic fica a de muestr muestras as de crudo, crudo, aceite aceite y gasolina con la utilización del picnómetro como herramienta indirecta, as$ como del termo hidrómetro e hidrómetro e:cepto para la gasolina, debido a #ue no se encontró la escala adecuada )e logró logró corr correg egir ir medi median ante te tabl tablas as de grav graved edad ad API API el valo valorr e:ac e:acto to de este este par&metro a una temperatura determinada en comparación con la est&ndar '=> ?6+

•

)e logró corregir la gravedad espec$fica de una muestra mediante el uso de fórmulas

RESPUESTA AL CUESTIONARIO @ Q0u&l es es la repetibil repetibilidad idad y la reproducibili reproducibilidad dad en esta esta determina determinaciónR ciónR a *4 °API en una de cada > pruebas a *4F °API en una de cada > pruebas  QSuG se entiende entiende por graveda gravedad d especific especifica a => => y @>>R @>>R %n el primer caso indica #ue la lectura se tomó a =>°6 y por tanto no es necesario realizar  la corrección, mientras #ue en el segundo caso indica #ue la gravedad fue obtenida a @>>°6 y se debe realizar la corrección mediante las tablas de la A)-. '-abla '-abla F+ L QSuG efectos efectos tienen las las burbu9as burbu9as de aire aire #ue se mezclan mezclan con el li#uido li#uido al al llenar la probeta para determinar la gravedad APIR  Al tener burbu9as en el crudo se tendr& un aumento del volumen de la muestra y por tanto en el term termoh ohid idró róme metr tro o se leer& leer& una una grav graved edad ad mayo mayorr a la #ue #ue se debe deber$ r$a a obte obtene ner  r  realmente J Q0ómo var$a var$a la gravedad gravedad especifi especifica ca con la temperat temperatura ura y el peso peso molecularR molecularR a graved gravedad ad espec$ espec$fic fica a es invers inversame amente nte propor proporcio cional nal a la temper temperatu atura, ra, es decir decir,, al aumentar la temperatura disminuye la gravedad espec$fica y viceversa %n cuanto a la variación con respecto al peso molecular es directamente directamente proporcional, ya #ue a medida #ue aumenta el nmero de &tomos de carbono en la molGcula aumenta la gravedad espec$fica F Q%: Q%:pli# pli#ue ue cóm cómo se calc calcul ula a la grav graved edad ad API seca eca de un crudo rudo a par partir tir del del γ  

m

conocimiento de la gravedad espec$fica de una mezcla de agua y crudo

 y sus

 X i

fracciones volumGtricas individuales

R

.ediante el concepto de gravedad espec$fica para mezclas, se despe9a la gravedad especi especific fica a del crudo crudo seco, seco, sabien sabiendo do #ue la graveda gravedad d especi especific fica a del agua agua no varia varia consid considera erable blemen mente te con la temper temperatu atura ra )i la temper temperatu atura ra difier difiere e de la temper temperatu atura ra est&ndar se realiza la corrección de (earce  Peffer y luego se aplica la ecuación para hallar gravedad API a =>°6 y de ser necesario hallarla a una temperatura diferente se hace la corrección mediante las tablas A)-.

= )i tenemos tenemos un crudo crudo A de gravedad gravedad especific especifica a de >C=J a una tempera temperatura tura de CF °6, °6, un crudo ( de gravedad especifica de >BF@ a una -  EL°6 y un crudo 0 de gravedad especifica de >EJL a una -  E>°6 "eterminarN "eterminarN a a gravedad gravedad especif especifica ica de la mezcla mezcla y la gravedad gravedad API de la mezcla mezcla a condicion condiciones es est&ndar b 0uanto 0uanto crudo crudo de A y ( se necesi necesita ta para obtene obtenerr F>>>>> F>>>>> barriles barriles de un crudo crudo de gravedad especifica de >BJ a partir de @>>> barriles de un crudo 0

Gravedad  espe especí cífi fica ca

Crudo

γ t  )

 A ( 0

(  Tempera tura (º f)

>C=J >BF@ >EJL

Gravedad  especí ecífica

γ T  )

( 

APIT

CF EL E>

Para el crudo A se hace la corrección de la gravedad especifica mediante la la ecuación de (eafer  Peaffer α ( t −T )  β ( t −T )

2

γ t = γ T −

1.8

+

( 1.8 )2

7tilizando tambiGn los coeficientes de e:pansión para la gravedad especifica #ue se encuentran en la tabla #ue se observa en la muestra de c&lculo

Para el crudo A se tieneN γ  A , 75° F =0.764

)e toman toman los valore valoress de

γ T = 0.63

y

γ T = 0.78  respectivamente  respectivamente para calcular calcular un

γ t   para ambos y luego realizar la interpolación lineal

γ t  0.63 =

−

97 × 10

5

−

( 75

1.8

−

60 )

=

0.622

5

−

γ t  0.78 =

−

75 × 10

( 75

−

60 )

1.8

=

0.774

uego de interpolar entre los valore se obtiene #ueN γ  A , T = 0.770 ° API  A ,T  =

141.5 0.770

−131.5=52.27

Para el crudo ( obtenemosN γ  , 93° F =0.851

)e toma toma los los valo valore ress de

γ T = 0.85

y

γ T = 0.95   respectivament respectivamente e para calcular un

γ t   para ambos y luego realizar la interpolación lineal 5

−

γ t  0.85 =

−

γ t  0.95 =

−

68 × 10

( 93

−

60 )

1.8

66 × 10

5

−

( 93

−

60 )

1.8

=

0.838

=

0.938

uego de interpolar entre los valore se obtiene #ueN γ  , T = 0.863 ° API  ,T  =

141.5 0.863

−131.5=32.46

Para el crudo 0 obtenemosN γ ! , 90 ° F = 0.943

)e toma toma los los valo valore ress de

γ T = 0.85

y

γ T = 0.95   respectivament respectivamente e para calcular un

γ t   para ambos y luego realizar la interpolación lineal

γ t  0.85 =

−

68 × 10

5

−

=

−

−

60 )

1.8 5

−

γ t  0.95

( 90

66 × 10

( 90

−

60 )

1.8

=

0.839

=

0.939

uego de interpolar entre los valore se obtiene #ueN γ ! ,T  =0.961 ° API ! , T =

141.5 0.961

−131.5= 15,74

!%)P7%)-A

Crudo

Gravedad  espe especí cífi fica ca

 A

>C=J

CF

0.770

52.27

(

>BF@

EL

0.863

32.46

0

>EJL

E>

γ t  )

Gravedad  especí ecífica

(  Tempera tura (º f)

(  API T

γ T  )

 

0.961

 

15,74

(+ cuanto crudo de A y ( se necesita para obtener F>> >>> barriles de un crudo con gravedad especifica de >BJ a partir de @>>> barriles de crudo 0 "eterminamos la fracción volumGtrica del crudo 0

12000 500000

= 0,024= " ! 

)eguidamente determinamos las fracciones volumGtricas de los otros crudos 0omo no sabemos el volumen de los otros crudos hacemos una ecuación donde de9emos indicada una fracción en función de la otra  "  A + "  =1−0,024 =0,976

 "  A =0,976 − " 

 Aplicamos la ecuaciónN n

∑ ( "  ∗# ) =

#Tme$ =

i

Ti

i 1

#Tme$ =( "   "  A∗#Ta ) + ( " ∗#T ) + ( "   " ! ∗#Tc ) #Tme$ =(( "  A −0.976 )∗0.8872 )+ ( " ∗0.7952 ) + ( 0.9261 ∗0.024 )

"espe9amos a ecuación y concluimos calculando las fracciones restantesN restantesN  " =0.5228  "  A =0,976 − "   "  A =0,976 −0.5228  "  A =0.4532

4a calculadas las fracciones volumGtricas, se calcula el volumen necesario ampra obtener  un crudo con las caracter$sticas solicitadas &  A =0.4532∗500000 l &  A =226600 l &  =0.5228∗500000 l &  A =261400 l

BIBLIOGRAF;A 

6!A/0 6!A/0O O .7TOU, .7TOU, Vuli&n Vuli&n AndrGs AndrGs 2u$as 2u$as de aborat aboratori orio o de propie propiedad dades es del petróleo Prueba @ P&gs @M@

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