RECUPERACIN MEJORADA DE PETRLEO RECUPERACION TERCIARIALa explotacin de un yacimiento de petrleo ocurre bsicamente en tres etapas. En las dos primeras etapas se logra recuperar un promedio aproximado de 25% a 30% del petrleo original en sitio (PE!"# con locual yacimiento contiene toda$%a un estimado de &0'(0% del PE!. Los ele$ados precios del crudo en el mercado internacional demandan un mayor apro$ec)amiento de los recursos disponibles por lo *ue la recuperacin me+orada se con$ierte en la principal alternati$a a esta demanda mundial. MTODOS DE RECUPERACIN MEJORADA CON ADITIVOS QUMICOS.Los m,todos de recuperacin me+orada por m,todos *u%micos incluyen-.. /nyeccin de pol%meros y soluciones micelares polim,ricas.2. Procesos de inyeccin de sur0actante.3. /nyeccin de soluciones alcalinas o aditi$os alcalinos combinados con me1clas de lcali'sur0actante olcali'sur0actante'pol%mero (2!P"...Resumen2.3. Fundamentos te!"#os3. M$todos de !e#u%e!a#"n me&o!ada #on ad"t"'os (u)m"#os5. P!o#esos de !e#u%e!a#"n me&o!ada %o! "n*e##"n de me+#,as de ad"t"'os (u)m"#os&. Con#,us"ones4. Re-e!en#"as .".,"o/!0-"#asRESUMENLa explotacin de un yacimiento de petrleo ocurre bsicamente en tres etapas. En las dos primeras etapas se logra recuperar un promedio aproximado de 25% a 30% del petrleo original en sitio (PE!"# con lo cual yacimiento contiene toda$%a un estimado de &0'(0% del PE!. Los ele$ados precios del crudo en el mercadointernacional demandan un mayor apro$ec)amiento de los recursos disponibles por lo *ue la recuperacin me+orada se con$ierte en la principal alternati$a a esta demanda mundial. 5ic)os m,todos de recuperacin me+orada son $ariados y en este traba+o se muestran los principales aspectos relacionados con los m,todos *ue )acen uso de aditi$os *u%micos (inyeccin de pol%meros# sur0actantes y soluciones alcalinas" y los procesos de recuperacin por inyeccin de me1clas de dic)os aditi$os (P!# 2! y 2!P". 2dems# se )ace una bre$e rese6a de los principales 0enmenos in$olucrados durante el proceso de explotacin.INTRODUCCINLa explotacin de un yacimiento de petrleo ocurre bsicamente en tres etapas. En la primera# el petrleo se drena naturalmente )acia los po1os ba+o el e0ecto de gradiente de presin existente entre el 0ondo de los po1os y el seno del yacimiento.7uando la presin del medio se )ace inadecuada# o cuando se estn produciendo cantidades importantes de otros 0luidos (agua y gas# por e+emplo"# se inicia entonces la segunda 0ase# la cual consiste en inyectar dentro del yacimiento un 0luido menos costoso *ue el crudo para mantener un gradiente de presin.En estas dos primeras etapas se logra recuperar un promedio aproximado de 25% a 30% del petrleo original en sitio (PE!"# *uedando el resto atrapado en los poros de la estructura del reser$orio debido a 0uer1as $iscosas y capilares# adems de la presencia de 0racturas naturales o regiones de alta permeabilidad causantes de *ue el agua inyectada 0luya a tra$,s de canales potenciales de menor resistencia y de+ando cantidades importantes de crudo atrapado en la 0ormacin.5espu,s de las recuperaciones primaria y secundaria# el yacimiento contiene toda$%a un estimado de &0'(0% del PE!. 8umerosos m,todos )an sido estudiados para la recuperacin# al menos parcial# de estas grandescantidades de crudo remanente en los po1os.Entre ellos encontramos m,todos consistentes en inyeccin de 0luidos miscibles con el petrleo y de gases a altas presiones# bien sea en 0orma separada o combinada# todos ellos como parte de la tercera etapa de la recuperacin de crudos. 9ambi,n# ba+o condiciones ptimas una solucin de sur0actantes '*ue puede contenercosur0actantes# electrolitos# pol%meros# entre otros' inyectada al reser$orio tiene el potencial de solubili1ar el crudo# dispersndolo de manera e0ecti$a en 0orma de una emulsin.Existen otros m,todos pertenecientes a la tercera 0ase de recuperacin conocidos como m,todos de recuperacin me+orada con aditi$os *u%micos# los cuales )an sido ampliamente estudiados por representar una exitosa# a pesar de *ue )an sido desec)ados en ocasiones en las *ue el precio del petrleo es ba+o# donde el principal argumento se6alado es la ba+a rentabilidad del proceso# debida principalmente a los costos de los aditi$os *u%micos.FUNDAMENTOS TERICOSPara el entendimiento del tema tratado se re*uiere del conocimiento de algunos aspectos tericos 0undamentales y su relacin con los di$ersos procesos de recuperacin me+orada. En primer lugar# se debe conocer *ue un reser$orio es esencialmente un medio poroso *ue consiste en un apilamiento desordenado depart%culas de roca (arenisca o cali1a" *ue se encuentran cementadas entre si# donde en la mayor%a de los casos se )abla de un medio poroso consolidado (!alager# 2005".En la mayor%a de los casos el medio poroso contiene ambos 0luidos agua y aceite# ya *ue los dos migran a la $e1 desde la roca madre )asta la roca almac,n.En ciertos casos el medio poroso contiene solamente aceite# pero durante los procesos de produccin se inyecta agua (waterflooding" y por tanto se puede considerar *ue la situacin de la me1cla de agua y aceite esgeneral. 2)ora bien# cuando dos 0luidos inmiscibles coexisten en e*uilibrio en un medio poroso# se encuentrandistribuidos seg:n las leyes de la )idrosttica y de la capilaridad. 5ic)a reparticin depende de la dimensin de los poros# del ngulo de contacto# de la tensin inter0acial y de las saturaciones relati$as# entre otras $ariables.La ley 0undamental de la capilaridad o ecuacin de Laplace relaciona la di0erencia de presin entre los lados de una inter0ase (presin capilar Pc" con la cur$atura por medio de la siguiente ecuacin-(."donde s es la tensin inter0acial y ; la cur$atura promedio de la inter0ase. La tensin inter0acial es la energ%a libre de Gibbs por unidad de rea y depende de las sustancias adsorbidas en la inter0ase. En este sentido# pormedio de la siguiente 0igura se puede notar *ue la presin es superior del lado de la conca$idad# es decir# en el interior de las gotas de crudo-.tro aspecto 0undamental *ue guarda una estrec)a relacin con el tema# es la mo+abilidad# la cual describe las interacciones entre los 0luidos y la super0icie rocosa. Este parmetro constituye una caracter%stica importante del e*uilibrio tri0sico roca'aceite'agua y puede ser cuanti0icado mediante el ngulo de contacto. !e tiene *ue-.!e dice *ue el 0luido *ue posee el ngulo de contacto in0erior a A0B es el *ue mo+a la super0icie slida# sin embargo# en las condiciones de yacimiento el ngulo de contacto supera dic)o $alor.Es e$idente *ue cual*uier cambio en la tensin inter0acial de alguno de los componentes produce una alteracin de la mo+abilidad (!pinler y CaldDin# .AAA".En lo siguiente se )ace una bre$e descripcin de algunas de0iniciones importantes para la comprensin del tema-a. La $elocidad con la *ue el 0luido atra$iesa el material depende del tipo de material# de la naturale1a del 0luido# de la presin del 0luido y de la temperatura. Para ser permeable# un material debe ser poroso# esto es# debe contener espacios $ac%os o poros *ue le permitan absorber 0luido.8o obstante# la porosidad en s% misma no es su0iciente- los poros deben estar interconectados de alg:n modo para *ue el 0luido disponga de caminos a tra$,s del material. 7uantas ms rutas existan a tra$,s del material# mayor es la permeabilidad de ,ste. El parmetro *ue permite su medicin es el coe0iciente de permeabilidad del medio ("# el cual se expresa en darcy (Eesson y ;arDell# .AAA".b. Pe!mea.","dad1 consiste en la capacidad de un material para permitir *ue un 0luido lo atra$iese sin alterar su estructura interna. !e dice *ue un material es permeable si de+a pasar a tra$,s de ,l una cantidad apreciable de 0luido en un tiempo dado# e impermeable si la cantidad de 0luido es despreciable. (2"donde o y w representan las permeabilidades e0ecti$as del agua y el petrleo respecti$amente# mientras *ue m w y m o# las $iscosidades correspondientes al agua y al petrleo.Para petrleos de alta $iscosidad# esto es de ba+a mo$ilidad# y 0luidos despla1antes de ba+a $iscosidad (alta mo$ilidad"# se )ace la ra1n de mo$ilidad @ mayor *ue .# con un aumento progresi$o de la $iscosidad del 0luido de inyeccin.c. Ra+n de mo'","dad1 se conoce como el cociente de las relaciones de permeabilidadF$iscosidad (F" de un 0luido despla1ante con respecto a otro 0luido despla1ado. 5urante las operaciones de in$asin con agua en un yacimiento petrol%0ero# la ra1n de mo$ilidad se expresa como-d. Po!os"dad1 es uno de los parmetros 0undamentales para la e$aluacin de todo yacimiento y se de0ine como la 0raccin de $olumen $ac%o.e. N2me!o #a%",a!1 es la relacin entra las 0uer1as $iscosas de drena+e y las 0uer1as capilares# dada por la siguiente expresin-(3"donde s es la tensin inter0acial entre los 0luidos despla1antes y despla1ados (aguaFpetrleo"# es la permeabilidad e0ecti$a del 0luido despla1ante# 5 PFL es el gradiente de presin por unidad de longitud y es la$elocidad de despla1amiento del 0luido.5e acuerdo con la de0inicin del n:mero capilar# se podr%a pensar en aumentar la $elocidad de 0lu+o o en aumentar la $iscosidad. La primera posibilidad est limitada por cuestiones de costo y tambi,n por*ue se llegarpidamente a la presin de 0ractura de la roca del yacimiento#2l aumentar la $iscosidad# mediante disolucin de pol%meros )idrosolubles como poliacrilamida o xantano# se puede ganar un 0actor .0# pero no ms# en $irtud de *ue se debe considerar nue$amente la barrera de la presin de 0ractura. Por tanto la :nica posibilidad es disminuir la tensin inter0acial# y en 0orma drstica# algo como tres rdenes de magnitud (!c)ramm y @arangoni# .AAA".2lgunos datos reportados en la literatura muestran *ue el porcenta+e de recuperacin de crudo en un medio poroso# es esencialmente nulo cuando el n:mero capilar es in0erior a .0'& y es esencialmente .00% cuando el n:mero capilar es superior a .0'3. Es por ello *ue el principal propsito de los m,todos de recuperacin me+orada es aumentar el n:mero capilar con la 0inalidad de aumentar el porcenta+e de recobro (!alager# 2005".MTODOS DE RECUPERACIN MEJORADA CON ADITIVOS QUMICOS.Los m,todos de recuperacin me+orada por m,todos *u%micos incluyen-.. /nyeccin de pol%meros y soluciones micelares polim,ricas.2. Procesos de inyeccin de sur0actante.3. /nyeccin de soluciones alcalinas o aditi$os alcalinos combinados con me1clas de lcali'sur0actante olcali'sur0actante'pol%mero (2!P".5ebido a *ue cada yacimiento es :nico en lo *ue se re0iere a las propiedades de los crudos y del medio poroso# se deben dise6ar sistemas *u%micos caracter%sticos para cada aplicacin.Los reacti$os *u%micos empleados# sus concentraciones en los procesos de inyeccin y el tama6o de los mismos# dependern de las propiedades de los 0luidos y del medio poroso de la 0ormacin# as% como# de las consideraciones econmicas correspondientes (P5G!2'7/E5# .AA(". !in embargo# se pueden mencionar algunos criterios bsicos de seleccin para el desarrollo de proyectos de este tipo (P5G!2'7/E5# .AA("-9abla .. 7riterios bsicos de seleccin para el desarrollo de proyectos de recuperacin me+orada basado enm,todos *u%micos.M$todo 3API V"s#os. 4#P5 Pe!mea.. 4mD5 Tem%. 43F5/nyeccin de Pol%meros .5'30 H 35 I .0 H .&0/nyeccin de !ur0actantes 25'30 H .5 H 500 H .50/nyeccin de !oluciones2lcalinas.5'35 H .50 H .000 H 2002 continuacin se )ar una descripcin de los principales aspectos relacionados con cada m,todo6. In*e##"n de Po,)me!os. El principio bsico *ue sigue este m,todo es el agua puede )acerse ms $iscosa a partir de la adicin de un pol%mero soluble en agua# lo cual conduce a una me+or%a en la relacin de mo$ilidad aguaFpetrleo y de esta manera se puede me+orar la e0iciencia de barrido y por tanto un mayor porcenta+e de recuperacin. En la siguiente 0igura se presenta de manera es*uemtica el 0uncionamiento de este m,todo de recuperacin me+orada-