recuperación mejorada de petróleo - conceptos

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RECUPERACIÓN MEJORADA DE PETRÓLEO RECUPERACION TERCIARIA La explotación de un yacimiento de petróleo ocurre básicamente en tres etapas. En las dos primeras etapas se logra recuperar un promedio aproximado de 25% a 30% del petróleo original en sitio (POES), con lo cual yacimiento contiene todavía un estimado de 60-80% del POES. Los elevados precios del crudo en el mercado internacional demandan un mayor aprovechamiento de los recursos disponibles por lo que la recuperación mejorada se convierte en la principal alternativa a esta demanda mundial. MÉTODOS DE RECUPERACIÓN MEJORADA CON ADITIVOS QUÍMICOS. Los métodos de recuperación mejorada por métodos químicos incluyen: 1. Inyección de polímeros y soluciones micelares poliméricas. 2. Procesos de inyección de surfactante. 3. Inyección de soluciones alcalinas o aditivos alcalinos combinados con mezclas de álcali-surfactante o álcali-surfactante-polímero (ASP). 1. Resumen 2. 3. Fundamentos teóricos 4. Métodos de recuperación mejorada con aditivos químicos 5. Procesos de recuperación mejorada por inyección de mezclas de aditivos químicos 6. Conclusiones 7. Referencias bibliográficas RESUMEN La explotación de un yacimiento de petróleo ocurre básicamente en tres etapas. En las dos primeras etapas se logra recuperar un promedio aproximado de 25% a 30% del petróleo original en sitio (POES), con lo cual yacimiento contiene todavía un estimado de 60-80% del POES. Los elevados precios del crudo en el mercado internacional demandan un mayor aprovechamiento de los recursos disponibles por lo que la recuperación mejorada se convierte en la principal alternativa a esta demanda mundial. Dichos métodos de recuperación mejorada son variados y en este trabajo se muestran los principales aspectos relacionados con los métodos que hacen uso de aditivos químicos (inyección de polímeros, surfactantes y soluciones alcalinas) y los procesos de recuperación por inyección de mezclas de dichos aditivos (PS, AS y ASP ). Además, se hace una breve reseña de los principales fenómenos involucrados durante el proceso de explotación. INTRODUCCIÓN La explotación de un yacimiento de petróleo ocurre básicamente en tres etapas. En la primera, el petróleo se drena naturalmente hacia los pozos bajo el efecto de gradiente de presión existente entre el fondo de los pozos y el seno del yacimiento. Cuando la presión del medio se hace inadecuada, o cuando se están produciendo cantidades importantes de otros fluidos (agua y gas , por ejemplo), se inicia

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Recuperación Mejorada de Petróleo

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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-