Theoretical and experimental study of the speed of sound in systems containing hydrocarbons

A descoberta de reservatórios de petróleo na camada do pré-sal abriu novas perspectivas para a economia brasileira. A grandes profundidades, com elevado teor de CO2 e submetidos a altas pressões e temperaturas, a exploração de petróleo das camadas de pré-sal constitui um considerável desafio tecnológico. Neste contexto, o conhecimento dos coeficientes de compressibilidade são fundamentais para o estudo do comportamento termodinâmico e escoamento dos fluidos destes campos de produção. Com este objetivo, foram determinadas experimentalmente nesta dissertação a massa específica e a velocidade do som de sistemas envolvendo quatro hidrocarbonetos puros: n-decano, n-hexadecano, decalina e tetralina, assim como para sistemas multicompostos envolvendo estes hidrocarbonetos e para uma amostra de condensado de petróleo. Os resultados obtidos permitiram o cálculo dos coeficientes de compressibilidade isentrópica, isotérmica e isentálpica. É apresentada uma avaliação sobre a capacidade de se correlacionar dados experimentais de velocidade do som aos dados calculados pelas equações de estado de Peng-Robinson e Lee-Kesler com regras de mistura: (i) Spencer e Danner e (ii) Lee-KeslerThe discovery of oil reservoirs in the pre-salt layer has opened new perspectives for Brazilian economy. In deep waters, with high levels of CO2 and subjected to high pressures and temperatures, the oil exploration in the pre-salt layer is a considerable technological challenge. In this context, knowledge of compressibility coefficients and phase equilibrium data are essential for studying the thermodynamic behavior and flow in these oil fields. With this objective, experimental data were obtained for density and sound velocity in systems involving four pure hydrocarbons: n-decane, n-hexadecane, decalin and tetralin, as well as in multi-component systems involving these hydrocarbons, and in a sample of oil condensate. The results obtained allowed the calculation of isentropic, isothermal and isenthalpic compressibility coefficients. An evaluation on the ability to correlate experimental data of sound velocity with data calculated from Peng-Robinson and Lee-Kesler equations of state with mixing rules: (i) Spencer and Danner and (ii) Lee-Kesler is presente