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1.- DATOS DE LA ASIGNATURA
Nombre de la asignatura:
Carrera:
Clave de la asignatura:
SATCA^1
Propiedades de los Fluidos Petroleros
Ingeniería Petrolera
PED-
2 - 3 - 5
2.- PRESENTACIÓN
Caracterización De La Asignatura.
El procedimiento metodológico es fundamental para resolver un problema de ingeniería y consiste en representarlo de forma tal que se pueda hacer una sustitución del sistema real (equipo, proceso, etc.) por uno más adecuado para el tratamiento formal. Por lo general, las herramientas lógico-matemáticas nos brindan un marco útil para representar mediante un sistema de símbolos y reglas, el comportamiento de los sistemas reales. Por tanto, para conformar esta asignatura se ha hecho un análisis del perfil del egresado, identificando los contenidos necesarios para su aplicación en la industria petrolera. Dado la complejidad de los fenómenos fisicoquímicos que caracterizan un yacimiento de crudo, esta materia permitirá al estudiante de ingeniería petrolera hacer modelos, que se podrán extrapolar a la realidad.
En su área de desempeño profesional el ingeniero petrolero tiene como tarea la caracterización de los fluidos de un yacimiento y para ello, debe hacer un análisis de presión-volumen-temperatura (análisis PVT). El Análisis PVT es un conjunto de pruebas, que se realizan en el laboratorio a diferentes presiones, volúmenes y temperaturas, para poder determinar las propiedades de los fluidos existentes en un yacimiento en estudio. Entre las aplicaciones de este tipo de análisis, se pueden destacar las siguientes: Descripción del comportamiento de cada fluido, identificación de los problemas potenciales originados por los sólidos suspendidos en el crudo, medición de la viscosidad, estimación del factor de recobro del yacimiento, planteamiento la ecuación de estado termodinámico del yacimiento y su modelación. El análisis PVT se lleva a cabo en condiciones isotérmicas, a temperatura del yacimiento. La base de datos que proporciona el análisis PVT debe construirse a principio de la vida productiva del yacimiento. Las propiedades físicas y el comportamiento de los datos PVT de cada fluido, proveen información relevante para la producción del yacimiento. Las medidas iniciales de la compresibilidad del fluido y los factores volumétricos son se requieren para cuantificar el petróleo y el gas contenido en el yacimiento, permite hacer una estimación de recuperación de los fluidos, si como el planteamiento y evolución de la ecuación de balance de materia para el yacimiento. Dentro de este contexto, el propósito del contenido de esta materia es mostrar cómo implementar modelos para resolver problemas comunes en el campo de la ingeniería petrolera.
(^1) Sistema de asignación y transferencia de créditos académicos
Intención Didáctica.
Este programa consta de cinco unidades. En la primera unidad se analizaran y aplicaran los modelos matemáticos para calcular y predecir las propiedades fisicoquímicas de los fluidos existentes en un yacimiento petrolero en estudio. Las unidades dos, tres y cuatro, proporcionan las bases para el uso de las ecuaciones de estado para el cálculo de las propiedades de fluidos que tienen comportamiento ideal, comportamiento real, sistemas de un solo componente hasta sistemas multicomponentes. En la unidad cinco se proporcionan los conocimientos básicos la clasificación de los yacimientos de crudo.
Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura. Propiciar, en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción y análisis-síntesis, las cuales lo encaminan hacia la investigación, aplicación de conocimientos y solución de problemas relacionados con la ingeniería petrolera.
El profesor deberá ser observador para verificar que el alumno comprenda la información analizada, haciendo cuestionamientos o ejercicios de evaluación al término de cada sesión y de ser necesario crear nuevas estrategias de enseñanza que le permitan lograr que la totalidad del grupo logre la obtención de las competencias planteadas en el objetivo de este programa.
4.- HISTORIA DEL PROGRAMA
Lugar y fecha de elaboración o revisión Participantes^ Evento
Instituto Tecnológico Superior de Puerto Vallarta del 10 al 14 de agosto de 2009.
Representantes de los Institutos Tecnológicos de: Superior de Coatzacoalcos, Minatitlán, Superior de Poza Rica y Superior de Venustiano Carranza.
Reunión Nacional de Diseño e Innovación Curricular para el Desarrollo y Formación de Competencias Profesionales de la Carrera de Ingeniería Petrolera. Desarrollo de Programas en Competencias Profesionales por los Institutos Tecnológicos del 17 de agosto de 2009 al 19 de febrero de
Academias de Ingeniería Petrolera de los Institutos Tecnológicos de: Superior de Coatzacoalcos, Minatitlán, Superior de Poza Rica, Superior de Tantoyuca y Superior de Venustiano Carranza.
Elaboración del programa de estudio propuesto en la Reunión Nacional de Diseño Curricular de la Carrera de Ingeniería Petrolera.
Instituto Tecnológico Superior de Poza Rica del 22 al 26 de febrero de 2010.
Representantes de los Institutos Tecnológicos de: Superior de Coatzacoalcos, Minatitlán, Superior de Poza Rica, Superior de Tantoyuca y Superior de Venustiano Carranza.
Reunión Nacional de Consolidación de los Programas en Competencias Profesionales de la Carrera de Ingeniería Petrolera.
5.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO (competencia específica a desarrollar en el curso)
Comprender el comportamiento de los diferentes fluidos que se encuentra en un yacimiento petrolero, así como sus propiedades y ecuaciones de estado que predicen el comportamiento del sistema.
6.- COMPETENCIAS PREVIAS
Aplicar nomenclatura de compuestos inorgánicos. Identificar los tipos de enlaces de los compuestos químicos Identificar y balancear correctamente reacciones químicas. Identificar y calcular las propiedades de las especies químicas puras.
7.- TEMARIO
Unidad Temas Subtemas
1 Conceptos Generales
1.1 Introducción. 1.2 Gravedad específica de gas (Ɣg). 1.3 Gravedad específica del petróleo (Ɣo). 1.4 Densidad de gas (ρg). 1.5 Factor de compresibilidad (Z). 1.6 Factor volumétrico de formación del gas (βg). 1.7 Factor volumétrico de formación del petróleo (βo). 1.8 Factor volumétrico de formación total o bifásico (βt). 1.9 Compresibilidad del gas (Cg). 1.10 Compresibilidad del petróleo (Co). 1.11 °API 1.12 Relación gas-petróleo (Rs). 1.13 Relación gas-petróleo de producción (Rp)
2 Equilibrio Gas-Líquido
Soluciones ideales. 2.1 Ecuación de Raoult. 2.2 Ecuación de Dalton. 2.3 Cantidades y composición de gas y líquido en una solución ideal en el equilibrio. 2.4 Cálculo de la presión del punto de burbuja de una solución líquida ideal. 2.5 Cálculo de la presión del punto de rocío de una solución gaseosa ideal. Soluciones no ideales. 2.6 Cantidades y composición de gas y líquido en una solución real en el equilibrio. 2.7 Cálculo de la presión del punto de burbuja de un líquido real. 2.8 Cálculo de la presión del punto de rocío de un gas real. 2.9 Evaporación Flash. 2.10 Evaporación Diferencial
5.4 Yacimiento de gas. 5.5 Yacimiento de gas condensado. 5.6 Yacimiento de petróleo.
8.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS (desarrollo de competencias genéricas)
Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en distintas fuentes. Propiciar el uso de las nuevas tecnologías en el desarrollo de los contenidos de la asignatura. Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre los estudiantes. Propiciar, en el estudiante, el desarrollo de actividades intelectuales de inducción- deducción y análisis-síntesis, las cuales lo encaminan hacia la investigación, la aplicación de conocimientos y la solución de problemas. Llevar a cabo actividades prácticas que promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: observación, identificación manejo y control de de variables y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, de trabajo en equipo. Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo de la asignatura. Propiciar el uso adecuado de conceptos, y de terminología científico-tecnológica Proponer problemas que permitan al estudiante la integración de contenidos de la asignatura y entre distintas asignaturas, para su análisis y solución. Relacionar los contenidos de la asignatura con el cuidado del medio ambiente; así como con las prácticas de una ingeniería con enfoque sustentable. Observar y analizar fenómenos y problemáticas propias del campo ocupacional. Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de estudios para desarrollar una visión interdisciplinaria en el estudiante.
Tendrá la capacidad de identificar las características dinámicas de las formaciones productoras basado en la interpretación de Registros de Producción. Aplicará los resultados de la caracterización de formaciones y de yacimientos.
Desarrollar ejercicios matemáticos aplicando las ecuaciones de gases de estado para gases reales Realizar visitas a diferentes laboratorios para la comprobación de resultados
UNIDAD 5. Propiedades De Los Fluidos De Yacimientos Petroleros Competencia específica a desarrollar
Actividades de Aprendizaje
El alumno analizará, conocerá y explicará las características geológicas y el origen de los yacimientos petroleros, los acuíferos y los yacimientos geotérmicos.
Realizar un ensayo sobre las propiedades del gas seco, del aceite negro y del agua de yacimientos Realizar un ensayo sobre las características de las soluciones ideales y no ideales
UNIDAD 6. Equilibrio líquido-vapor Competencia específica a desarrollar
Actividades de Aprendizaje
El alumno conocerá y aplicará los fundamentos de flujo multifásico en tuberías en la solución de problemas de flujo de mezclas de hidrocarburos en tuberías de producción, líneas de descarga y redes de recolección.
Realizar prácticas de laboratorio para comprobar las ecuaciones aplicables a las soluciones ideales y no ideales Realizar un ensayo sobre los tipos, de yacimientos existentes de acuerdo a su fluido.
UNIDAD 7. Clasificación De Yacimientos Petroleros De Acuerdo Al Tipo De Fluidos Competencia específica a desarrollar
Actividades de Aprendizaje
El alumno conocerá y aplicará los fundamentos, para mejorar el diseño y la operación de pozos, ductos y redes de recolección.
Desarrollar ejercicios matemáticos aplicando las ecuaciones de gases de estado para gases reales Realizar visitas a diferentes laboratorios para la comprobación de resultados Realizar un ensayo sobre las propiedades del gas seco, del aceite negro y del agua de yacimientos
11.- FUENTES DE INFORMACIÓN
1.-William D, Jr. MacCain, “The Properties of Petroleum Fluids” Second Edition, E.U.A, PennWell, 1990. 2.- M.B, Standing, Volumetric and phase behavior of oil, Dallas, SPE of AIME, 1977 3.- Abhijit Y. Dandekar, “Petroleum reservoir rock and fluid properties” Edited by Taylor and Francis Group, USA, 2006. 4.- Michael J. Economides, A. Daniel Hill and Christine Ehlig-Economides, “Petroleum Production Systems” Ed. Prentice Hall Petroleum Engineering series, USA, 2008. 5.-Clayton T. Crowe, Donald F. Elger, Barbara C. Williams and John A. Robertson, “Engineering Fluid Mechanics” Ed. 9th, Edit. John Wiley and Sons. USA, 2009. 6.- Karen Schou Pedersen and Meter L. Christensen, “Phase Behavior of Petroleum Reservoir Fluids” Edited by Taylor and Francis Group. USA. 2007.
12.- PRÁCTICAS PROPUESTAS
Identificación y cálculo de propiedades intensivas y extensivas. Aplicación de la ley de Boyle. Aplicación de la ley de Charles. Construcción del diagrama de fase de presión-volumen para un componente puro. Diagramas de fase densidad-temperatura para un componente puro Diagrama de temperatura-composición para una mezcla de dos componentes Comportamiento de un gas real. Determinación del coeficiente de viscosidad del gas. Aplicación de la ley de Raoult y de la ley de Dalton para un sistema liquido-gas
