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MTODOS DE RECUPERACIN MEJORADA DE PETRLEO
El primer paso o etapa inicial del procesamiento del petrleo
comienza con eldescubrimiento del yacimiento, utilizando los
recursos que lanaturaleza provee parala extraccin del crudo a la
superficie. Al disminuir dicha energa, la produccin
declina y se ingresa en la etapa secundaria donde la energa
adicional esadministrada al reservorio por inyeccin de agua.Cuando
la etapa secundaria dejade ser efectiva se inicia la etapa de
tratamiento terciario o proceso de recuperacinmejora depetrleo
(EOR).
sin embargo, en el caso de petrleos muy viscosos y lutitas
petrolferas, con muypoca o ninguna recuperacin primaria ni
secundaria, EOR se referir a las tcnicasde recuperacin de petrleo
empleadas desde el comienzo de la vida productiva delyacimiento, es
decir, que no se restringen a una fase particular: primario,
secundariao terciaria. En otras palabras, el trmino se utiliza para
eliminar la confusin entre el
mantenimiento de presiones, la recuperacin secundaria y la
recuperacin terciaria.El mayor atractivo de estos mtodos es que en
los yacimientos que se estnexplotando todava queda ms de la mitad
del petrleo original in situ, sin embargo,su aplicacin depende de
los precios del petrleo o de las ganancias, debido a que
latecnologa EOR es muy compleja y costosa con respecto a otros
procesos. A pesarde lo antes sealado, la utilizacin de estos mtodos
se ha incrementado debido a ladeclinacin de las reservas de
petrleo.
La recuperacin mejorada de petrleo EOR (enhanced oil recovery)
se refiere atodos los procesos utilizados para recuperar ms petrleo
de un yacimiento del que
se lograra por mtodos primarios. En su mayora consiste en
inyeccin de gases oqumicos lquidos y/o en el uso de energa trmica.
Entre los primeros, los msutilizados son: los hidrocarburos
gaseosos, el CO2, el nitrgeno y los gases decombustin. Entre los
qumicos lquidos se incluyen polmeros, surfactantes ehidrocarburos
solventes y finalmente los procesos trmicos tpicos se refieren al
usode vapor o agua caliente, o bien, a la generacin in situ de
energa trmicamediante la combustin de petrleo en la roca
yacimiento.
Los fluidos inyectados y los procesos de inyeccin complementan
la energa naturalpresente en el yacimiento para desplazar el
petrleo hacia un pozo productor.
Adems, los fluidos inyectados interactan con el sistema
roca/fluido, debido,posiblemente, a mecanismos fsicos y qumicos y a
la inyeccin o produccin deenerga trmica, a fin de crear condiciones
favorables para la recuperacin delpetrleo. Tales interacciones
pueden, por ejemplo, dar lugar a una disminucin de latensin
interfacial, hinchamiento del petrleo, reduccin de su
viscosidad,modificacin de la humectabilidad o comportamiento
favorable de fase.
http://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml#pehttp://www.monografias.com/trabajos4/refrec/refrec.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos54/produccion-sistema-economico/produccion-sistema-economico.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos35/petroleo/petroleo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/petroleo/petroleo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/administ-procesos/administ-procesos.shtml#PROCEhttp://www.monografias.com/trabajos14/problemadelagua/problemadelagua.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos54/produccion-sistema-economico/produccion-sistema-economico.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos36/naturaleza/naturaleza.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/refrec/refrec.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/petro/petro.shtml#pe
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CARACTERSTICAS IDEALES DE UN PROCESO EOR
La eficiencia del desplazamiento total de cualquier proceso de
recobro de petrleo seconsidera que es igual al producto de las
eficiencias microscpicas y macroscpicasde desplazamiento. Esto,
expresado en forma de ecuacin, es:
R= ED* EV
Donde:
R = factor de recobro.
ED = eficiencia de desplazamiento microscpica expresada en
fraccin.
EV = eficiencia de desplazamiento macroscpica expresada en
fraccin.
La eficiencia microscpica se relaciona con el desplazamiento del
petrleo a escala
de poros y en una medida de la efectividad del fluido
desplazante para mover elpetrleo en aquellos lugares de la roca
donde dicho fluido contacta el petrleo, yrefleja la magnitud de la
saturacin del petrleo residual Sor, en las regionescontactadas por
el fluido desplazante.
La eficiencia macroscpica denominada tambin eficiencia de
barrido volumtrico, serelaciona con la efectividad del fluido
desplazante para contactar el yacimientovolumtricamente.
Es deseable en los procesos EOR que los valores EDy EVy
consecuentemente, R se
aproximen a 1. Un proceso EOR ideal podra ser uno donde el
primer tapndesplazante remueva todo el petrleo de los poros
contactados por el fluido y en elcual el fluido desplazante
contacte el volumen total del yacimiento y desplace elpetrleo hacia
los pozos productores. Un segundo tapon de fluido usado
paradesplazar el primer tapn podra compararse en una forma similar,
desplazando elprimer tapn eficientemente, tanto macroscpica como
microscpicamente. Como seha visto, el desarrollo de un fluido
desplazante mgico o de fluido con propiedadesque proporcionen estos
resultados y que sean econmicos es un objetivo muy difcil.
Muchas reacciones entre el fluido desplazante y el petrleo
conduce a un
desplazamiento eficiente, la cual incluye: miscibilidad entre
los fluidos, disminucinde la tensin interfacial entre los fluidos,
expansin volumtrica del petrleo y lareduccin de la viscosidad del
petrleo.
OBJETIVOS DE LA APLICACIN DE LOS MTODOS EOR
Despus de la produccin primaria y, posiblemente, de la inyeccin
de agua, unacierta cantidad de petrleo, se denomina petrleo
remanente, queda en la roca
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yacimiento y permanece irrecuperable, tericamente en una roca
humectada poragua, todo el petrleo puede ser desplazado por la fase
mojante (agua) si elgradiente de presin es suficientemente alto. En
la prctica, el petrleo desplazadodepender de la cantidad de agua
que se haya inyectado, de la velocidad y, tambin,de la razn de
movilidad.
MEJORA DE LA RAZN DE MOVILIDAD.
La razn de movilidad M generalmente se define como la movilidad
de la fase
desplazante D, dividida entre la movilidad del fluido
desplazado, d. Este factor
influye en la eficiencia de desplazamiento, esto es, en la
eficiencia microscpica dedesplazamiento del petrleo dentro de los
poros. El efectivo, si M > 1, el fluidodesplazante, por ejemplo
agua en una inyeccin de agua, se mueve mas fcil que elfluido
desplazado, el petrleo. Esto no es deseable, por que el fluido
desplazantefluir, sobrepasando al fluido desplazado y, como
consecuencia, producir un
desplazamiento ineficiente, fenmeno conocdo como canlizacion
viscosa, para queocurra un desplazamiento optimo, debe darse M <
1, significa que se debe inyectarmas fluido para alcanzar una
determinada saturacin de petrleo residual en losporos.
La definicin de M se vuelve complicada y arbitraria en el caso
de los mtodos deEO, los cuales son mas complejos que una inyeccin
de agua, aunque los conceptosbsicos se mantienen validos. Notese
que, aun en el caso de una inyeccin de agua,existen tres formas de
definir M, dependiendo de cmo sea definida la permeabilidadde la
fase desplazante.
La razn de movilidad se puede mejorar bajando la viscosidad del
petrleo,aumentando la viscosidad de la fase desplazante, aumentando
la permebilidadefectiva de la fase desplazante. Por esa razn, es
mas conveniente hablar entermino de movilidades. Los diferente
mtodos EOR ayudan a lograr uno o mas deestos efectos.
AUMENTAR EL NMERO CAPILAR
El numero capilar, NC, se define como /, el cual es similar a
kP/L, donde:
= viscosidad del fluido desplazado.= velocidad de los fluidos en
los poros.
= tensin interfacial (TIF) entre el fluido desplazado y el
fluido desplazante.
K = permeabilidad efectiva del fluido desplanado
P/ L = gradiente de preson.
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En 1959 Taber seala todas las implicaciones el numero capilar
sobre la disminucindel petrleo residual. Despus , otros autores han
presentado correlaciones entreestas dos variables, tal como la
reportada por hagoonrt que se muestra en la figura1.1 se observa
que a medida que aumenta el numero capilar, disminuye la
saturacinde petrleo residual; esto se logra reduciendo la
viscosidad del petrleo a
aumentando el gradiente de presin y, mas aun, disminuyendo la
tensin interfacial,en sus primeros trabajos, Reed mostro que la
saturacin de petrleo residual sedisminuye significativamente solo
cuando se alcanza tensiones interfaciales muybajas, en el orden de
10-2dinas/cm. Taber tambin not que un valor critico de P/L tiene
que ser excedido para causar una reduccin de la saturacin de
petrleo
residual, concluyendo que la tensin interfacial debe reducirse
por un facotralrededor de 1.00 para asegurar una ganancia
significativa en la recuperacin delpetrleo. Esto es factible en
condiciones de laboratorio, pero es extremadamentedifcil en
condiciones de campo, ntese tambin que si la tensin interfacial es
cero,
el numero capilar se vuelve infnito, y la interfase entre el
fluido desplazante y el fluidodesplazado desaparece. En otras
palabras, el petrleo se desplaza misciblemente yen estas
condiciones la eficiencia de desplazamiento ser 100% en aquellos
porosdonde el fluido desplazante contacte el petrleo.
Figura 1.1muestra la grafica de petrleo residual contra nmero
capilar.
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Se ha observado que la recuperacin de petrleo esta dominada por
la razn demovilidad y el numero capilar, asi mismo, que un cambio
en la tensin interfacialpodra afectar la presin capilar y, por lo
tanto, las permeabilidades efectivas y,finalmente, aM y NC. en
realidad, la situacin es mucho mas compleja debido a lasemulsiones,
las interacciones roca-fluido y otros factores difciles de
cuantificar (flujo
de finos, efectos de temperatura, compactacin y otros) que estn
involucrados en lamayora de los procesos de EOR. Tambin, la
humectabilidad juega un papel muyimportante.
CLASIFICACIN DE LOS MTODOS EOR.
Existen diferentes mtodos de recobro no convencionales, que
permiten mejorar losrecobros por inyeccin de agua. Algunos aplican
calor y otros no. Una posibleclasificacin de estos mtodos de alta
tecnologa la presentan Farouq Al y Thomas,la cual se muestra en la
figura 1.2 donde los dos grandes grupos son trmicos y no
trmicos. Los primeros se usan con preferencia para los crudos
pesados. Losmtodos no trmicos se usan para crudos livianos, aunque
algunos pueden seraplicables a crudos pesados, pero han tenido poco
xito en las aplicaciones decampo. La geologa de los yacimientos y
las propiedades de los fluidos determinancual mtodo se debe usar,
aun cuando los conocimientos fundamentales puedandescartarlos.
Se han propuesto tambin mtodos de EOR que no aparecen en la
figura 1.2 loscuales son, a menudo, combinaciones de otros, como
por ejemplo la inyeccinalcalina con surfactantes y polmeros.
Igualmente, se han sugerido y probado en los
laboratorios muchas combinaciones de vapor con qumicos y
solventes.
A continuacin se discuten los mtodos EOR ms prcticos, con
algunoscomentarios relacionados con su aplicabilidad.
5.1 MTODOS NO CONVENCIONALES (NO TRMICOS).
Los mtodos no trmicos abarcan los procesos qumicos y los
miscibles, los primerosincluyen a los polmeros, surfactantes,
custicos, las invasiones micelar/polmero ycombinaciones de estas.
Los mtodos miscibles incluyen los empujes miscibles aalta presin,
usando un gas de hidrocarburo liquido. Muchas variaciones son
posibles
en la aplicacin de estos procesos: una importante ha sido la
inyeccin alterna deagua y gas mejor conocida como proceso WAG
(Water Alternating Gas). Otrosmtodos, que no caen estrictamente en
las categoras de miscibles o qumicos,incluyen empujes de gas
inmiscible por dixido de carbono, gases inertes y otros.
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5.1.1 PROCESOS QUMICOS
La mayora de los procesos qumicos involucran la inyeccin de
materiales que
usualmente no estn presentes en los yacimientos. Entre ellos se
encuentranpolmeros, surfactantes, emulsiones y combinaciones de
ellos, algunos, menosconocidos, utilizan amonio, liquido, alcoholes
y un amplio rango de surfactantes ylcalis. Aun cuando las
invasiones qumicas han tenido un xito limitado, seconsideran
promisorias para el futuro.
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5.1.1.1 INYECCIN CON POLMEROS
La invasin con polmeros es una modificacin de la inyeccin de
agua y consiste enaadir al agua de inyeccin un tapn de polmeros,
200 a 1000 ppm, de un alto pesomolecular (2 hasta 5 MM) antes de
que esta sea inyectada en el yacimiento. Dichas
soluciones tiene la ventaja de ser muy viscosas aun cuando sean
altamente diluidas.Esta propiedad hace que mejore la razn de
movilidad agua-petrleo, lo cual dacomo resultado un mejor
desplazamiento y un barrido ms completo del yacimientoque en la
invasin con agua convencional. Con los polmeros se forma un banco
depetrleo que se empuja como en la inyeccin de agua
convencional.
Fuente: PDVSA_CIED, 2000Esquema del proceso de inyeccin de
polmeros.
El proceso es engaosamente simple y tanto la seleccin del
polmero como laconcentracin son los pasos cruciales en el diseo. Se
requieren pruebas delaboratorio cuidadosas y aun despus de esto,
los resultados se deben relacionarcon el campo. Los polmeros ms
utilizados son 3: los poliacrilamidas, lospolisacridos y los
polixidos de etileno. Los dos primeros son los mas aplicados en
pruebas de campo, y los poliacrilamidas son los mas populares,
ya que aumenta laviscosidad, alteran la permeabilidad de la roca en
zonas invadidas, baja la movilidadefectiva del agua inyectada,
puede disminuir por un factor de 10 mas, mucho masde lo que pueda
indicar la viscosidad de la solucin de los polmeros debido a
suscadenas. Debido a que estos polmeros son sensibles a la sal es
recomendablepreparar sus soluciones en aguas con slidos disueltos
en cantidades inferior a10000 ppm. Por otro lado, los
poliacrilamidas pueden ser mecnicamente
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degradados por esfuerzo cortante, por lo que e debe tener un
cuidado especial en elmanejo superficial para evitar este
problema.Los biopolmeros son relativamente insensibles a la
salinidad y pueden tolerarefectos mecnicos de corte, lo cual los
hace mas fciles de manejar en las bombasde inyeccin en el
campo.
Existen muchos factores que afectan la recuperacin de petrleo al
usar polmeros,la etapa en que se encuentre la inyeccin de agua al
iniciarse la invasin, tambines un factor muy importante. Usando los
siguientes criterios de diseo:
Petrleo
Gravedad > 25 APIViscosidad < 150 cp. (preferiblemente
< 100)Composicin no crtica
YacimientoSaturacin del petrleo > 10% del VP del petrleo
mvilEspesor neto No crticoProfundidad < 9000 piesRazn de
movilidad 2-40Permeabilidad > 20 mdFactor de heterogeneidad
0.5-0.85Temperatura < 175 (algunos polmeros son estables a
temperaturas mayores).Agua:salinidad preferiblemente baja.
Litologa: areniscas preferiblemente, pero pueden ser usados en
carbonatos, se
deben evitar las calizas con alta porosidad.Factores favorables:
condiciones apropiadas para la inyeccin de agua, altasaturacin de
petrleo mvil.
Factores desfavorables: fracturas extensivas, empuje fuerte de
agua, capa de gas,alto contraste de permeabilidad, alto contenido
de arcilla y calcio.
La principal ventaja de los polmeros radica en su habilidad para
mejorar el perfil debarrido vertical o conformacin, debido a que
tienden a aumentar la resistencia alflujo del agua en las zonas
barridas y, como consecuencia, incrementan el flujo de
agua en los estratos no barridos.
Aun cuando han existido muchas fallas debidas a un diseo
impropio, la invasin conpolmeros ha logrado incrementos del recobro
de petrleo en el orden de un 5%, enpromedio.
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5.1.1.2 INYECCIN CON SURFACTANTES.
Los surfactantes son compuestos orgnicos provenientes de petrleo
crudo y otrosaditivos, que mezclados a bajas concentraciones en
agua reducen la tensininterfacial.
El principal objetivo de este proceso es recobrar el petrleo
residual, 20 a 40% delvolumen poroso (VP), que permanece despus de
la recuperacin primaria o de unainyeccin de agua. Como beneficio
secundario puede tambin mejorar la eficienciade barrido volumtrico.
Algunas de las investigaciones con surfactantes, se llevaron acabo
con la idea de bajar la tensin interfacial entre el petrleo y el
agua a valoresmuy pequeos (menos de 0.001 dinas/cm), de modo que el
petrleo atrapado sehaga mvil y sea desplazado por el fluido
inyectado.
Esquema del proceso de inyeccin de surfactantes.Fuente:
PDVSA-CIED, 2000.
En los 70 resurge la tcnica de inyeccin pero la mayora de las
investigacionessealan que la principal causa de falla es que las
tensiones interfaciales no sereducen lo suficiente como para tener
un efecto sobre el petrleo y el tapn desolucin de surfactantes en
el orden de 0.01 a 0.001 dinas/cm durante eldesplazamiento;
estudios de laboratorio han demostrado que solo puede
alcanzarse
tal reduccin con un rango de concentracin de (NaOH)hidrxido de
sodio de (0.2-0.3 moles/litro), de modo que se requiere inyectar
agua con una determinadasalinidad antes de inyectar la solucin de
surfactantes. Este preflujo desplazara lasalmuera de la formacin y
evitara que se ponga en contacto con la solucin desurfactante.
Usando los siguientes criterios de diseo:
http://es.wikipedia.org/wiki/Sodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sodio
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Petrleo
Gravedad > 25 APIViscosidad < 30 cp. A condiciones de
yacimientoComposicin Livianos intermedios son deseables
Yacimiento
Saturacin del petrleo > 30%Espesor neto 10 piesProfundidad
< 8000 piesTemperatura 175 FPermeabilidad > 20 md
Agua:< 5000 ppm de calcio y magnesio (se requiere
pre-lavado).
Agua suave de baja salinidad, debe estar disponible para un tapn
de limpieza.
Litologa:solamente areniscas, con bajo contenido de arcillas,
sin yeso ni anhidrita.Factores favorables: formacin homognea,
barrido de inyeccin de agua >50%
Factores desfavorables: fracturas extensivas, empuje fuerte de
agua, capa de gas,alto contraste de permeabilidad.
5.1.1.3 INYECCIONES ALCALINAS
La inyeccin de soluciones alcalinas (o custicas) emplea un
proceso deemulsificacin in situ. Este mtodo EOR requiere adicionar
al agua de inyeccinciertas sustancias qumicas como hidrxido de
sodio, silicato de sodio, soda custicao carbonato de sodio, las
cuales reaccionan con los cidos orgnicos que contiene elpetrleo del
yacimiento. A medida que el agua alcalina y el petrleo reaccionan
sevan produciendo sustancias jabonosas (surfactantes) en la
interfase petrleo-agua,las cuales permiten que el petrleo sea
producido por uno de los siguientesmecanismos:
A. Reduccin de la tensin interfacial como resultado de la
formacin in situdesurfactantes.
B. Cambio de humectabilidad de humectado por petrleo a humectado
por agua.
C. Emulsificacin y entrampamiento del petrleo para ayudar a
controlar lamovilidad.D. Emulsificacin y arrastre del petrleo.E.
Solubilizacin de las pelculas rgidas de petrleo en la interfase
petrleo-
agua.F. Cambio de humectabilidad, de humectado por agua a
humectado por
petrleo.
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El proceso es muy complejo y no es fcil de entender, pero la
recuperacin mejoradase obtiene cambiando la mojabilidad de la roca
y bajando la tensin interfacial, locual causa una emulsificacin
intermedia. Para petrleos livianos (>30 API), elproceso requiere
una concentracin alta de agente alcalino (2-5%) y da
mayoreficiencia de desplazamiento. Para petrleos pesados (
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Proceso de invasin usando soluciones alcalinas.
5.1.1.4 INVASIONES MICELARES.
La invasin micelar o microemulsin es un proceso muy complejo,
pero es unmtodo terciario de recuperacin de petrleo muy promisorio
para petrleos livianos.Ha sido extensamente probado en el
laboratorio y existen varias pruebas de campocon resultado exitoso.
Una revisin del avance de este proceso fue presentado porThomas y
Farouq Al en 1989 y Green y Willhite en 1998.Te tcnica consiste en
la inyeccin de un tapon micelar (cerca del 5% del VP)seguido por un
volumen de solucin de polmero (del orden del 50% del VP), el cualse
empuja con agua; a menudo se inyecta un preflujo delante del tapon
micelar paracondicionar la roca. La solucin micelar que se utiliza
es el elemento clave del y estaformada por agua, un hidrocarburo,
10-15% de surfactante, junto con pequeascantidades de sal y un
alcohol adecuado; este ultimo para controlar la viscosidad y
elcomportamiento de fase. La situacin, asi preparada, se prueba con
interaccionesentre el petrleo del yacimiento y la salmuera, y
tambin en invasiones de nucleos.
En condiciones ptimas, una solucin micelar (menos mvil que el
petrleo in situyel agua) puede desplazar el petrleo y el agua en
forma miscible. El poli,ero
amortiguador es una parte muy importante en el proceso, ya que
debe ser meosmvil que el tapon para retardar la disolucin de ste
por el empuje de agua. Eldiseo de este tipo de solucin requiere en
gran parte de un trabajo bsico, pero unavez que el tapon
amortiguador se ha diseado, el proceso puede ser muy eficiente.
Estte mtodo de recuperacin normalmente debe de considerarse pera
petrleoslivianos con viscosidades menores de 20 cp y para
yacimientos previamente
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invadidos con agua (baja salinidad), el principal impedimento
para desarrollar esteproceso es el costo de los materiales y de los
pozos debido a que se deben emplearespaciamientos pequeos; este
mtodo es el nico proceso que muestra ser efectivopara recuperar
petrleo liviano de yacimientos de hidrocarburos invadidos por
agua.
INYECCIN DE ESPUMALas espumas son acumulaciones de burbujas de
gas separadas unas de otras porpelculas gruesas de liquidos, con la
propiedad de tener una viscosidad mayor que ladel gas o liquido que
la componen. La inyeccion de espuma consiste en inyectar aire,agua
y agente qumico que la estabiliza, y se realiza a una razn de
movilidad menorque la inyeccin de gas o liquido solos. La calidad
se define como la razn entre elvolumen de gas contenido y el
volumen total de la espuma, habindose demostradoque la mxima
calidad es 0.96, ya que se requiere un 4% de liquido para
producirla.Las que tiene una calidad mayor de 0.8 se denominan
secas y son las mas utlizadas
en esta investigacin las que tiene menor calidad de 0.7 se
denominan humedas y secaracterizan por la presencia de largas
cadenas de burbujas cilndricas separadaspor tapones liquido.El
proceso es altamente eficiente ya que las espumas se ubican primero
en los porosmas grandes, donde tienden a obstruir el flujo. Los
poros pequeos son invadidoluego, mientras que las secciones mas
permeables se van llevando de la espuma yla eficiencia de barrido
vertical se mejora. Como la estabilidad de la espuma no esperfecta,
la mayora de los mtodos requieren una inyeccin continua de la
misma.
5.1.2 DESPLAZAMIENTOS MISCIBLES
Son los mtodos que han llamado la atencin de los ingenieros de
petrleo en supropsito de aumentar el recobro. Consiste en inyectar
un agente desplazantecompletamente miscible con el petrleo
existente. Como resultado, la tensininterfacial entre los dos se
reduce a cero (no existe una interfase), el nmero capilarse hace
infinito y el desplazamiento de petrleo se asegura en un 100% en
los porosque son barridos por el agente desplazante, si la razn de
movilidad es favorable.Para determinar si despus de varios
contactos se puede lograr la miscibilidad a lapresin de operacin,
se utiliza un diagrama ternario de equilibrio de fases.
El dioxido de carbono y el nitrgeno tambin se pueden usar como
agentesmiscibles de desplazamiento, en condiciones apropiadas ( muy
altas presiones deoperacin, crudos de alta gravedad API). Las
soluciones micelares omicroemulsiones pueden actuar como agentes
miscibles de desplazamiento, en loscuales el petrleo no es
desplazado completamente y lo mismo es vlido para ciertosalcoholes.
A pesar de que se han efectuado cientos de invasiones miscibles,
muypocas han resultado exitosas, debido a los problemas sealados y
a otros que estnrelacionados con la geologa de la formacin.
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5.1.2.1 PROCESOS DE TAPONES MISCIBLESEl desplazamiento de
petrleo con tapon miscible generalmente se refiere a lainyeccin de
algn solvente liquido que es miscible despus del primer contacto
conel petrleo del yacimiento. A menudo el agua se inyecta con el
gas en pequeostapones en forma alterna, lo cual mejora la razn de
movilidad en la interfase del
tapn de gas.Ventajas:
Todo el petrleo contactado se desplaza.Se requiere bajas
presiones para alcanzar la miscibilidad.El proceso es aplicable a
un amplio rango de yacimientos.Se puede utilizar como un mtodo
secundario o terciario.Desventajas:
El proceso registra una eficiencia pobre y es mejor si se aplica
en formaciones muyinclinadas.
El material del tapon es costoso.5.1.2.2 PROCESOS CON GAS
ENRIQUECIDOSe usa un tapon de metano enriquecido con etano, propano
o butano (10-20% VP),empujado por un gas pobre y agua. Estas
fracciones son ampliamente trasnferidas alpetrleo cercano a los
puntos de inyeccin. Se espera que si el gas inyectado es ricoy
suficiente, esta banda de petrleo enriquecido se vuelva miscible
con aquel,desplazando al petrleo que va adelante.Ventajas:
El proceso de gas enriquecido desplaza esencialmente todo el
petrleo residualcontactado.
Se desarrolla la miscibilidad a una presin menos que en el
empuje con gas pobre.El uso de tapones de gran tamao minimiza los
problemas de diseo.Desventajas:
Tiene una pobre eficiencia.Si las formaciones son gruesas,
ocurre segregacin por gravedad.El costo del gas es alto.La
presencia de canalizaciones lleva a la desaparicin del tapon.
5.1.2.3 EMPUJE CON GAS VAPORIZANTE O DE ALTA PRESINEste es un
proceso de multiples contactos que requiere inyeccin continua a
altapresin de un gas pobre como el metano o el etano y, como en el
caso de gasenriquecido, se necesitan multiples contactos entre el
petrleo del yacimiento y elgas inyectado antes de que se forme la
zona de miscibilidad. En el proceso, lapresin, el punto de
miscibilidad y otros parmetros deben determinarse
conprecisin.Ventajas:El proceso de gas pobre alcanza una eficiencia
de desplazamiento cercana al 100%
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La miscibilidad puede lograrse nuevamente si se pierde en el
yacimiento.Es mas econmico que el proceso del tapon de propano o
gas enriquecido.El gas puede ser reciclado y
reinyectado.Desventajas:Requiere altas presiones de inyeccin.
La eficiencia areal y la segregacin debido a la gravedad son
pobres.El costo del gas es alto y los sustitutos requieren altas
presiones de inyeccin y serseparados de la corriente gaseosa una
vez que ocurra la irrupcin y se comience aproducir.
5.1.2.4 INYECCIN ALTERNADA DE AGUA Y GASLa inyeccin alterna de
gas junto con el agua es una variante de los taponesmiscibles. Es
un proceso que permite controlar la inestabilidad del frente
dedesplazamiento y mejorar la eficiencia de barrido vertical al
disminuir la razn de
movilidad y, por lo tanto, aumentar la eficiencia de barrido
volumtrico.
5.1.2.5 INYECIN DE DIXIDO DE CARBONOEl dixido de carbono en
estado liquido es el agente miscible preferido para elrecobro de
petrleo, pero debido a su baja temperatura critica generalmente
seencuentra en estado gaseoso. El desplazamiento miscible con CO2
es similar alempuje por gas vaporizante, y como resultado la
invasin con CO2 se aplica a unamplio rango de yacimientos, a
presiones de miscibilidad mucho mas bajas que lasrequeridas en los
procesos con gas vaporizante. El CO2 tambien reduce la
viscosidaddel petrleo (un efecto muy importante en crudo pesados) y
causa su hinchamiento,
pero el principal mecanismo en el caso de petrleos livianos es
el desplazamientomiscible.Una representacin esquematica del proceso
en un yacimiento horizontal:
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Este mtodo se debe usar en yacimientos con crudos desde
moderadamente livianoshasta livianos con una gravedad API > 25.
Se han llevado a cabo cerca de 50invasiones con CO2, algunas de las
cuales han resultado exitosas; sin embargo, elresultado final no
esta totalmente claro, pero el proceso es sumamente atractivo,pero
que requiere una ingeniera cuidadosa.
5.1.2.8 INYECCIN DE NITRGENOLos procesos de recuperacin mejorada
por inyeccin de nitrgeno constituyen unmtodo viable si el
yacimiento cumple con ciertas requisitos, condiciones que
sedescriben de manera resumida a continuacin:El crudo del
yacimiento:Debe ser rico en fracciones comprendidas entre etano y
hexano (C2-C6) ohidrocarburos livianos. Estos se caracterizan por
ser crudos livianos con gravedades
API > 35
Tiene un factor volumtrico alto o la capacidad de absorber el
gas inyectado encondiciones de yacimiento.Est saturado de
metano.
El yacimiento:Debe de estar a una profundidad igual o mayor a
los 5000 ft, a fin de mantener lasaltas presiones de inyeccin (>
=, 5000 lb/pg2) necesarias para alcanzar lamiscibilidad del crudo
con el N2 sin fracturar la formacin.En general cuando se inyecta
N2en un yacimiento, este forma un frente miscible porvaporizacin de
componentes livianos presentes en el crudo. Este gas, ahora
enriquecido en cierta magnitud, contina su movimiento desde los
pozos inyectores yas va contactando crudo fresco y vaporizando ms
componentes, lo cual loenriquece a medida que avanza el frente. La
inyeccin de este gas tambin puedealternase con la inyeccin de agua
para incrementar la eficiencia de barrido y larecuperacin de
petrleo.La tabla presenta los criterios de diseo para procesos
miscibles:
Petrleo
Gravedad > 25 APIViscosidad < 15 cp. A condiciones de
yacimiento
Composicin Alto porcentaje de hco.
Intermedios.YacimientoSaturacin del petrleo > 30%Presin >1100
lb/pg presin original del fondoProfundidad > 2000
piesPermeabilidad No es crtica (> 1 md)
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Agua:no es crtica.
Litologa:no es crtica.
Factores favorables: formacin homognea, disponibilidad del gas,
buzamientoalto, espesor alto, baja permeabilidad vertical.
Factores desfavorables: fracturas extensivas, alto contraste de
permeabilidad,presencia de un buen acufero, inversin inicial
alta.
5.2 MTODOS NO CONVENCIONALES TRMICOS.
Los mtodos de recuperacin trmica, particularmente la inyeccin
cclica y continuade vapor, han demostrado ser los procesos de
recuperacin mejorada de mayor xitoen los ltimos aos. El objetivo
bsico en la aplicacin de tales mtodos es lareduccin de la
viscosidad del petrleo con la finalidad de mejorar su movilidad por
lo
cual son especialmente adecuados para petrleos viscosas (5-15
API), aunquetambin se usan en petrleos de hasta 45 API.
Se clasifican en dos tipos los que implican la inyeccin de
fluidos en la formacin, ylos que utilizan la generacin de calor en
el propio yacimiento. A estos ltimos se lesconoce como procesos in
situ.
5.2.1 INYECCIN DE AGUA CALIENTELa inyeccin de agua caliente es
probablemente el mtodo trmico de recuperacin
mas simple y seguro, y dependiendo de las caractersticas del
yacimiento, puede sereconmico y ventajoso. Es un proceso de
desplazamiento en el cual el petrleo sedesplaza inmisciblemente,
tanto por agua caliente como por agua fra. El aguacaliente
inyectada suple el calor necesario a expensas de su calor sensible
y , comoconsecuencia, su temperatura disminuye.El tamao de la zona
calentada aumenta con el tiempo, pero su temperatura sermenor que
la temperatura de inyeccin. El borde del agua inyectada pierde
calorrpidamente, de manera que inmediatamente alcanza la
temperatura del yacimiento,por lo que en el borde de este frente de
desplazamiento la movilidad del petrleo esla del petrleo no
calentado. La viscosidad del agua ser menor que la
correspondiente a una inyeccin de agua convencional. Esto
conduce a un mejordesplazamiento en la zona calentada y a un
incremento del recobro final.Los mecanismos de desplazamiento en
este proceso son:
1. Mejoramiento de la movilidad del petrleo al reducir su
viscosidad.2. Reduccin del petrleo residual por altas
temperaturas.3. Expansin trmica del petrleo.
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La principal desventaja de la inyeccin de agua caliente con
respecto a la inyeccinde vapor es que la mxima tasa de inyeccin es
menor, porque el contenido de calordel vapor inyectado es tres
veces mayor que el del agua caliente a menos de 423F.Las prdidas de
calor desde el inyector hasta la formacin petrolfera reducen
elvolumen de arena petrolfera que puede ser calentada
efectivamente.
Exceptuando los efectos de temperatura y tomando en cuenta que
este proceso seaplica a crudos relativamente viscosas, la inyeccin
de agua caliente tiene varioselementos comunes con la inyeccin
convencional de agua.
5.2.2 INYECCIN CONTINUA DE VAPOREste es un mtodo de empuje en
arreglos, con pozos de inyeccin y produccin. Eneste caso, el
comportamiento depende bsicamente del tamao del arreglo, ya quelas
perdidas de calor hacia las rocas adyacentes pueden consumir gran
proporcindel calor inyectado. A fin de reducir las prdidas de
calor, cuando ocurre la ruptura
del vapor se debe reducir la tasa de inyeccin del vapor hasta un
valor conveniente.La posibilidad de aplicar la inyeccin continua de
vapor depende de variascondiciones. El recobro de petrleo por
inyeccin continua de vapor puede ser alto,por encima del 50% en
muchos casos, pero la relacin petrleo-vapor es ms bajaque la de
inyeccin cclica de vapor debido a que las prdidas de calor son
mayores.
Criterios de diseo de la inyeccin contina de vapor:
Petrleo
Gravedad < 25 APIViscosidad 20-1000 cp.Composicin No
crtica
YacimientoSaturacin del petrleo > Bbls (acre-pie)Espesor >
20 ft.Profundidad > 300-3300 ft.Permeabilidad > 200
mdTransmisibilidad Kh/ > 100 md-ft/cp
Agua:no es crtica.
El agua para la generacin del vapor debera ser relativamente
suave, ligeramentealcalina, libre de oxigeno, de slidos, de
petrleo, de H2S y de hierro disuelto.
Litologa:contenido de arcillas bajo.
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Factores favorables: bajo costo de los combustibles,
disponibilidad de pozos quepuedan ser utilizados, alta calidad del
agua, alta densidad de pozos, alto espesorneto con relacin al
total.
Factores desfavorables: fuerte empuje de agua, capa grande de
gas, fracturas
extensivas.
5.2.3 INYECCIN ALTERNA CCLICA DE VAPORLa inyeccin alterna de
vapor fue descubierta accidentalmente en Venezuela en1957, cuando
la empresa Shell Oil Company desarrollaba una prueba de
inyeccincontinua de vaporen un campo. Actualmente ha pasado a ser
una tcnicaeconmicamente confiable.Este mtodo consiste en inyectar,
en un determinado pozo, un volumenpreestablecido de vapor por un
periodo que va de una a tres semanas. Despus dela inyeccin se
cierra el pozo y se deja en remojo por unos pocos das, con el
propsito de permitir que el vapor caliente la formacin
productora y se disperseuniformemente alrededor del pozo. Luego se
abre nuevamente el pozo a produccinhasta que el proceso deje de ser
econmicamente re
Procesos Especiales de Recuperacin Mejorada
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La industria petrolera est tratando de aplicar otros procesos en
la etapa derecuperacin mejorada. Uno es la inyeccin de Bacterias a
los yacimientos, sobretodo en los campos maduros.
El efecto de los microorganismos en la recuperacin mejorada y la
estimulacin de
pozos se basa en:
Produccin de compuestos con actividad interfacial (surfactantes
y alcoholes)cuando la bacteria interacta con los nutrientes en su
medio de cultivo.Produccin de biopolmeros cuando la bacteria
interacta con el petrleo en elyacimiento.
Los criterios bsicos para proyectos de Inyeccin de
Microorganismos son:
Petrleo Gravedad
15 - 27 API
Yacimiento Porosidad Permeabilidad Temperatura Profundidad
Espesor Arena / Sedimentos
20%-30%300mD-500mD
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http://www.monografias.com/trabajos31/recuperacion-petroleo/recuperacion-petroleo.shtml
http://www.uamerica.edu.co/investigacion/revista/RevistadeInvestigacion_5.pdf
http://www.monografias.com/trabajos44/polimeros/polimeros2.shtml
http://ingenieria-de-yacimientos.lacomunidadpetrolera.com/2008_12_01_archive.html
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