Eficiencia de barrido en inyeccion de vapor

EFICIENCIA DE BARRIDO EN INYECCION DE VAPOR

Resumen

Los principales objetivos de esta investigación fueron el estudiar teóricamente y experimentalmente, la eficiencia de barrido y el recobro de aceite de una inyección de vapor dentro de un patrón de 5 puntos. Corridas experimentales y simulaciones matemáticas se llevaron a cabo con este fin.

Los modelos experimentales usados consistieron en perlas de vidrio empaquetadas simulando un cuadrante de un patrón de 5 puntos, se sobreponen y se sustenta por las formaciones calor-conductibles, y equipado con termopares para determinar la distribución de temperatura durante la inyección de vapor. Los efectos en la viscosidad del aceite, saturación, tasa de inyección, y calor perdido en la recuperación de aceite y la eficiencia de barrido fueron estudiados.

El modelo matemático desarrollado fue una combinación del concepto de flujo en canales y un modelo de calentamiento de la formación, permitiendo una tasa variable de inyección, diferencias en las propiedades del OVERBURDEN y el UNDERBURDEN, y variaciones de las permeabilidades relativas con la temperatura.

El modelo matemático fue usado para simular las corridas experimentales. Se observó buena concordancia. Se encontró que, para los aceites probados, la eficiencia de barrido en inyecciones de vapor fue de 40 a 50 %, dependiendo principalmente de la viscosidad del aceite usado. La recuperación de aceite, sin embargo, fue grande, siendo del orden de 80%, debido a la inyección de agua caliente delante de la zona de vapor. La eficiencia de barrido fue relativamente insensible a las saturaciones iníciales y a la tasa de inyección de vapor. Al espesor de la formación y a la calidad del vapor se les encontró que tenían un efecto apreciable en la recuperación de aceite. Para vapor de baja calidad, la inyección de vapor degenera rápidamente en una inyección de agua caliente.

ADAFEL C. RINCON es el jefe del grupo de estudios de yacimiento en el ministerio de minas e Hidrocarburos en Venezuela y es también profesor en el departamento de ingeniaría de petróleos de la universidad del Zulia-Maracaibo (Venezuela).

El recibió un B.S en ingeniería de petróleos en la universidad del Zulia en 1961 y trabajo con Mobil Oil Co. De Venezuela desde 1965, cuando se unió a la universidad estatal de Pensilvania, recibiendo su Ph.D en ingeniería del petróleo y gas natural en 1969. Sus funciones incluían estudios de yacimiento, y enseñar a estudiantes de pregrado y postgrado.

JOSE DIAZ-MUÑOZ es un ingeniero de petróleos Senior con Texaco en Venezuela. EL recibió un B.S en ingeniería de petróleos en la universidad del oriente, Venezuela en 1966, y un M.S en ingeniería del petróleo y gas natural en la u. estatal de Pensilvania en 1969. Su trabajo con Texaco incluyo análisis del desempeño de yacimiento y supervisor de operaciones de producción.

S.M FAROUQ-ALI es profesor de ingeniería de petróleos y gas natural en la U. estatal de Pensilvania, en donde ha estado desde 1960. El tiene un B.S en ingeniería eléctrica, un B.Sc en ingeniería de petróleos de la U. de Birmingham, y un M.S y un PhD de Penn State. Sus intereses principales son el recobro térmico y la simulación de yacimientos.

ARTICULA PRESENTADO: en el 21avo encuentro técnico anual de la sociedad de petróleos de CIM, en Mayo de 1970

INTRODUCCIÓN

Durante los últimos años, el patrón de una inyección de vapor ha ganado una considerable popularidad como un método de recuperación secundaria o terciaria de aceite, tanto para crudos viscosos como para crudos con baja viscosidad.

En la actualidad, sin embargo, pocos métodos para calcular la recuperación de aceite con una inyección de vapor están disponibles. Marx y Lagenheim, y William y otros, realizaron un trabajo pionero en esta área con la proposición de modelos matemáticos para el cálculo del volumen de la formación calentada y la recuperación de aceite de una inyección de vapor radial. Davies, Silberberg y Caudle propusieron un método para predecir el recobro de aceite para una inyección de vapor de 5 puntos, basados en la aproximación de las líneas de corriente debido a las líneas rectas que irradian desde el pozo inyector y luego convergiendo hacia el pozo productor.

El presente trabajo propone un método mejorado para la predicción del comportamiento de una inyección de vapor en un patrón de 5 puntos usando una combinación de las técnicas de Higgins y Leighton, Marx y Langenheim, William y otros, y Ramey, adaptadas a una inyección de vapor de 5 puntos. Además, amplios resultados experimentales son presentados, diseñados para probar el modelo, y también para obtener data de un patrón de inyección de vapor, con respecto a la viscosidad del aceite, destilación, tasa de inyección, etc. Un justo a buen acuerdo fue obtenido entre las predicciones del modelo y los resultados experimentales. En conjunto, se encontró que la eficiencia de barrido en una inyección de 5 puntos es considerablemente más baja que la de una correspondiente inyección de agua. Sin embargo, la recuperación de aceite no puede ser igual de baja, debido a los efectos favorables de una inyección de agua caliente anterior a la zona de avance de vapor.

MECANISMO DE INYECCIÓN DE VAPOR

Willmam y demás, han presentado una completa descripción del mecanismo de una inyección de vapor radial (o lineal), mostrando que básicamente se encuentran 3 zonas: una zona de vapor en la vecindad del pozo inyector, esencialmente conteniendo la saturación de aceite residual de la inyección de vapor, y una zona de inyección de agua caliente (condensado) más adelante, pasando a una zona fría de inyección de agua. En una inyección de vapor de 5 puntos una situación similar prevalecería, excepto que en este caso las resistencias al flujo en diferentes canales de flujo pueden variar ampliamente, la resistencia al flujo se torna mucho menor en el canal a lo largo de la trayectoria más corta entre los pozos de inyección y producción. De hecho, una vez ocurre el rompimiento de vapor, casi todo el vapor inyectado fluye a través de este canal con poca o ninguna producción de aceite desde entonces. Sin embargo, la inyección de agua caliente delante de la zona de vapor puede conducir en una alta recuperación de aceite a pesar de todo, si el aceite crudo involucrado responde favorablemente a la inyección de agua caliente; si la reducción de la viscosidad juega el papel principal en la eficiencia de desplazamiento del aceite.

PROCEDIMIENTO COMPUTACIONAL PARA LA PREDICCIÓN DE LA RECUPERACIÓN CON INYECCIÓN DE VAPOR

El presente esquema computacional es basado teniendo en cuenta lo siguiente: el patrón de 5 puntos tienen un espesor de la formación uniforme, permeabilidad y porosidad : el desplazamiento del vapor y del fluido ocurre a lo largo de los canales de flujo delimitados por las líneas de corriente; no hay intercambio de calor entre canales adyacentes; el vapor es inyectado a una presión y calidad constante, bajo una presión diferencial constante a través de los pozos de inyección y producción; y, la formación es overline y underline por formaciones conductoras de calor, de las cuales las propiedades térmicas son diferentes.

El procedimiento propuesto se proporciona para la simulación de una inyección de agua anterior a la inyección de vapor, de manera que la saturación inicial de aceite en la formación no tiene porque ser uniforme.

El procedimiento considera el desplazamiento del fluido en canales delimitados por líneas de corriente (ver figura 17). Cada canal contiene cierto número de celdas, de las cuales se conocen los volúmenes y las resistencias. La primera fase del procedimiento computacional simula una inyección de agua de 5 puntos, de la cual los detalles son discutidos en otra parte.

Para este estudio, una técnica fue desarrollada para variar el número de celdas en cada canal en orden de investigar el efecto del número de celdas. Después de la simulación de la inyección de agua, el vapor es aceptado en cada canal de acuerdo con las resistencias al flujo respectivas, las cuales determinan las tasas. La tasa de inyección de cada canal es computada como función del tiempo, y es usada para calcular las áreas calentadas, una vez las áreas del vapor- y las zonas invadidas por el condensado son determinadas, el recobro de aceite para cada canal es calculado, permitiendo a las permeabilidades relativas del aceite y del agua variar con las temperaturas que prevalecen a lo largo de los caminos de flujo. A continuación, cada fase del procedimiento computacional es discutida brevemente.

VARIACIÓN DEL NÚMERO DE CELDAS

Los factores de forma, G, (definidos como la longitud promedio de la celda a lo largo de la dirección de flujo dividido por el ancho promedio), para un numero dado de celdas, fueron interpoladas utilizando la data brindada por Higgins y Leighton para 40 celdas para cada uno de los 4 canales del patrón de 5 puntos. Básicamente envuelve el trazado los factores de forma acumulados, así como los volúmenes de celda acumulados, como funciones de la longitud de la trayectoria acumulada. El número deseado de celdas y sus respectivos volúmenes da las ubicaciones de los límites de las celdas en términos de la longitud acumulada, la cual es empleada para obtener los respectivos factores de forma. La interpolación de Lagrange fue empleada para este propósito en el programa de computador.

CALENTAMIENTO DE LA FORMACIÓN

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