Recuperacion termica

Recuperación Térmica

Es el proceso mediante el cual, se introduce calor en los yacimientos con el propósito de de aumentar la recuperación de petróleo. En el caso de petróleos viscosos, se utiliza calor para mejorar la eficiencia del desplazamiento y de la extracción. La reducción de viscosidad del petróleo que acompaña al incremento de temperatura, permite no sólo que el petróleo fluya más fácilmente sino que también resulte una razón de movilidad.

Aplicaciones de los Procesos Térmicos

 Mejorar la eficiencia de desplazamiento y de la extracción para petróleo con API < 20

 Relación de movilidad más favorable.

 Reducen la saturación residual de petróleo en las zonas calentadas.

 Las altas temperaturas generadas originan en el yacimiento procesos de destilación y craqueo del crudo contenido en sitio. Además reducen o minimizan la tensión superficial y las fuerzas capilares.

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1. Inyección de Vapor:

Es un proceso mediante el cual se suministra energía térmica al yacimiento inyectando vapor de agua. El proceso de inyección puede ser en forma continua o alternada.

1.1 Inyección Alterna de Vapor:

También denominado remojo con vapor o estimulación con vapor. Esta técnica consiste en la estimulación individual de cada pozo mediante inyección intermitente de vapor. Básicamente consiste en inyectar vapor en un pozo de petróleo durante un determinado tiempo, generalmente de una a tres semanas; cerrar el pozo por un corto período de tiempo, generalmente de 3 a 5 días; y luego ponerlo de nuevo en producción, este período dura meses, El pozo producirá a una tasa aumentada durante cierto tiempo, que en general puede ser del orden de 4 a 6 meses, y luego declinará a la tasa de producción original. Ciclos adicionales pueden realizarse de una manera similar, sin embargo el petróleo recuperado durante tales ciclos será cada vez menor. Respecto al número de ciclos que pueden llevarse a cabo en un pozo, se pueden ejecutar tantos ciclos de inyección hasta que la producción de petróleo sea rentable y las condiciones mecánicas los permitan ya que puede ocurrir por ejemplo elongación del revestidor.

1.2  Inyección Continua de Vapor:

El vapor es inyectado a través de un cierto número de pozos, mientras el petróleo es producido a través de pozos adyacentes, por lo que se suministra tanto energía térmica, como energía mecánica ver figura. Los principales mecanismos que contribuyen al desplazamiento de petróleo en este tipo de proceso son: la expansión térmica de los fluidos, la reducción de la viscosidad del petróleo y la destilación con vapor. Este último es quizás el más significativo. Además de estos mecanismos, también se han notado efectos de empuje por gas y de extracción por solventes. Este se puede dividir en tres tipos:

1.2.1 Inyección Continua de Vapor con la Tecnología SAGD Inyección de vapor asistida por drenaje gravitacional (Steam Assisted Gravity Drainage SAGD) :

Es un método de recuperación térmica que consiste en la perforación de dos pozos horizontales, uno productor colocado en la parte inferior del yacimiento y otro inyector de vapor colocado en forma paralela a unos pocos pies sobre el pozo productor. El vapor forma una cámara cuyo calor es transferido principalmente por conducción al yacimiento. El petróleo en la vecindad de la cámara es calentado, reduciendo su viscosidad y aumentando su movilidad.

1.2.2 Inyección Continua de Vapor con la Tecnología SW-SAGD Drenaje Gravitacional Asistido por Vapor en un Pozo (Single-Well Steam Assisted Gravity Drainag) :

Es un método de recuperación térmica que consiste en inyectar vapor en un pozo horizontal a través de una tubería aislada y simultáneamente producir el petróleo calentado a través de una sarta de producción instalada en el mismo pozo

1.2.3 Inyección Continua de Vapor con la Tecnología Extracción de petróleo asistido por vapor (VAPEX), Vapor Assisted Petroleum Extraction:

Consiste en la inyección de un solvente miscible (vapor de hidrocarburos), que reduce la viscosidad del petróleo pesado. El método puede ser aplicado en un pozo por vez o en pares de pozos. En el enfoque que utiliza un solo pozo, se inyecta solvente desde el extremo de un pozo horizontal

Propiedades Térmicas de las Rocas y los Fluidos:

Entre las propiedades de los fluidos destacan, la viscosidad, la densidad, el calor específico y la conductividad térmica. Por su parte, entre las propiedades térmicas de las rocas tenemos: el calor específico, la conductividad térmica, y la capacidad calorífica tanto para rocas secas como para rocas saturadas con petróleo, gas y/o agua.

• Viscosidad de los Líquidos

Se puede definir como una medida de la resistencia a la deformación del fluido, cuando se le aplica una fuerza. Es de vital importancia en los procesos de recobro térmico ya que la viscosidad determina la movilidad.

• DENSIDAD DEL PETROLEO: es la relación entre la cantidad de masa de una sustancia contenida en una unidad de volumen.

• Temperatura de Saturación del Agua: es la temperatura a la cual se produce la ebullición (vaporización) del agua a una determinada presión.

• CALOR ESPECÍFICO: Es la cantidad de calor requerida para aumentar en un grado la temperatura de la unidad de masa de la sustancia, Gambill, presenta las siguientes ecuaciones para estimar el calor específico de líquidos, gases y rocas.

• CAPACIDAD CALORIFICA DE ROCAS SATURADAS: Es la cantidad calor que se debe suministrar para elevar la temperatura de la roca y los fluidos que ella contiene, en un determinado incremento.

• CONDUCTIVIDAD TERMICA (Kh) : La conductividad térmica, Kh, es una propiedad del material que indica la cantidad de calor transferido, por unidad de área transversal normal a un gradiente unitario de temperatura, bajo condiciones de estado estacionario y en la ausencia de cualquier movimiento de fluido o partículas. En general, la conductividad térmica varía con la presión y temperatura. Se expresa por la Ley de Fourier.

• CONDUCTIVIDAD TERMICA DE LIQUIDOS Y GASES: La conductividad térmica de la mayoría de los líquidos, especialmente líquidos orgánicos, varía entre 0,05 y 0,2 BTU/hr.pie.ºF y normalmente su valor disminuye con aumento de temperatura, siendo 0,08 un buen promedio. El agua es una excepción: la conductividad térmica sube al subir la temperatura, hasta 130 C.

• CONDUCTIVIDAD TERMICA DE ROCAS La conductividad térmica de un medio poroso depende de un gran número de factores, algunos de los cuales son: densidad, porosidad, temperatura, saturación de fluidos, tipos de fluidos y movimiento de los fluidos en la roca. Es una propiedad difícil de medir y se ha observado que disminuye con temperatura, mientras que aumenta con saturación de agua, densidad de la roca, presión y conductividad térmica del fluido saturante.
• DIFUSIVIDAD TERMICA: mide la velocidad a la que la temperatura cambia dentro de una sustancia. Es la tasa de cambio con que un material aumenta de temperatura, al ser puesto en contacto con una fuente de calor. En los problemas de transferencia de calor, es el valor obtenido de la conductividad térmica de un cierto material dividida entre el producto del valor de su densidad y la capacidad calorífica específica del mismo. Se expresa con la letra α.

• SATURACION RESIDUAL DE PETROLEO: La saturación residual de petróleo remanente en la zona de vapor, después del paso del vapor, Sorst, es frecuentemente usada en cálculos de recuperación térmica. Esta es principalmente una función de la viscosidad original del petróleo y de la temperatura prevaleciente T.

• Calor Sensible hw : el calor utilizado en aumentar la temperatura hasta la de saturación, se denomina calor sensible y aumenta al incrementar la presión.

• Calor Latente de Vaporización lv: Es la cantidad de calor que debe suministrársele a una libra de un líquido a la temperatura de saturación para pasar al estado de vapor. Depende de la presión, disminuyendo a medida que la presión aumenta.

• Entalpía del Vapor Seco y Saturado hs: La suma del calor sensible del agua saturada y del calor latente de vaporización del agua, constituye la entalpía del vapor seco y saturado

• Calidad del Vapor – Vapor Húmedo H: A la temperatura de saturación el agua puede coexistir en estado líquido y en estado de vapor, dependiendo de su contenido de calor. La mezcla de vapor y agua coexistente a la temperatura de saturación, se le denomina Vapor Húmedo y se caracteriza por el contenido de vapor en la mezcla, expresado como fracción del peso total, es decir, por su calidad. Así el vapor seco y saturado tiene una calidad de 100% puesto que no existe agua en estado líquido; mientras que el agua saturada puede considerarse como vapor húmedo con calidad igual cero. Vapor con calidades entre estos extremos se le denomina simplemente, Vapor Húmedo.  La entalpía o contenido de calor del vapor húmedo depende fuertemente de la calidad, especialmente a bajas presiones, donde la entalpía del agua saturada es baja. Dado que la entalpía del vapor húmedo es intermedia entre la del agua saturada y la del vapor seco y saturado.

• Volumen Específico Se refiere al volumen ocupado por la unidad de masa de una sustancia a determinadas condiciones de presión y temperatura.

• Vapor Sobrecalentado: Se sabe que a una presión dada, el vapor tiene una temperatura de saturación definida; sin embargo, es posible aumentar su temperatura por encima de la de saturación agregando calor al vapor seco y saturado. Bajo estas condiciones el vapor se denomina vapor sobrecalentado.

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