Trabajo Desplazamiento Inmiscible

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE HUIMANGUILLO “DONDE MORA EL SABER, MORA LA PATRIA”

ALUMNO (A): Candelaria Córdova Méndez

MATERIA: Recuperación Secundaria y Mejorada

CARRERA: Ingeniería Petrolera

SEMESTRE: 8vo.

CATEDRÁTICO: Ing. José l!erto Méndez Montiel

TEMA: "esplaza#iento "esplaza#ien to in#isci!le $%iciencia de !arrido y arreglo de pozos

I.

INTRODUCCIÓN

"ado &ue los 'idrocar!uros son recursos no renova!les( #a)i#izar el %actor de recuperación de los ca#pos es pri#ordial en la industria petrolera. *os #étodos de recuperación #ejorada se presentan co#o una solución a esta in&uietud. *a recuperación #ejorada +RM, es la recuperación de petróleo por la inyección de agentes-#ateriales &ue nor#al#ente no estn presentes en el yaci#iento/. $s decir( un proceso de RM ayuda a recuperar petróleo del yaci#iento &ue no puede producirse de #anera natural( #ediante la inyección de #ateriales &ue alteran las propiedades del siste#a roca0%luido en el yaci#iento. Co#1n#ente los procesos de recuperación #ejorada se asocian a una etapa terciaria del yaci#iento( pero la de%inición no especi%ica una etapa de la vida del yaci#iento en particular. Por lo cual( los procesos de recuperación #ejorada pueden aplicarse sin &ue se 'aya e#pleado un proceso de recuperación secundaria o en yaci#ientos &ue no producen de #anera natural. $l %actor de recuperación #ejorada est en un rango &ue va desde un 8 a 234( dependiendo de las características de los %luidos desplazantes y desplazados( de las características de la roca y de la tecnología de recuperación &ue se apli&ue.

II.

DESARROLLO

2.1. Tipos de desplazaie!"o e! #! p$o%eso de $e%#pe$a%i&! se%#!da$ia ' eo$ada de id$o%a$*#$os $n todos los #étodos de recuperación secundaria y-o #ejorada de 'idrocar!uros por inyección de gas( el %luido desplazante e#puja al %luido desplazado creando un %rente de desplaza#iento( el cual es de tipo #isci!le o in#isci!le.

II.1.1. Desplazaie!"o i!is%i*le e! la +o$a%i&! p$od#%"o$a $l aceite y el agua no se #ezclan. Si estos dos %luidos son vertidos dentro de un recipiente y se esta!ilizan( se distinguen dos %ases distintas de lí&uido( separadas por una inter%ase. Si#ilar#ente( el aceite y el gas natural ta#!ién son in#isci!les( aun&ue el gas natural tiene alguna solu!ilidad en el aceite. $sta solu!ilidad depende del nivel de presión( y tan pronto co#o el lí#ite de solu!ilidad se e)cede( se %or#an dos %ases +una %ase de gas y otra %ase de lí&uido, separadas por una inter%ase. $l desplaza#iento de tipo in#isci!le surge cuando no e)iste una zona de transición entre el %luido desplazante y desplazado( o #s !ien no 'ay #isci!ilidad entre a#!os en el %rente de desplaza#iento( $n la %igura 2 se presenta es&ue#tica#ente este tipo de desplaza#iento( e)isten !sica#ente dos aspectos &ue es necesario resaltar5 a, *a saturación de los %luidos del yaci#iento( a #edida &ue avanza el %rente de desplaza#iento( dis#inuye continua#ente 'asta &ue se alcanza la saturación residual( una vez alcanzado este valor de saturación( no e)iste ning1n ca#!io de saturación posterior. !, *a co#posición de los %luidos no desplazados es esencial#ente la #is#a &ue la co#posición de los %luidos presentes en el yaci#iento al inicio del

proceso. $)iste la #is#a co#posición de gas( co#ponentes inter#edios y pesados tanto en el aceite residual co#o en los %luidos del yaci#iento &ue estn #s all del %rente de desplaza#iento

6igura 2.

Co#paración entre el desplaza#iento in#isci!le y el #isci!le.

$l desplaza#iento in#isci!le se puede utilizar para #anteni#iento de presión y #ejora#iento en la segregación gravitacional. *a inyección de gas natural es el #étodo #s si#ple y #s conocido( siendo pro!a!le#ente uno de los procesos inicial#ente sugeridos para #ejorar la recuperación del aceite y gas natural. Su propósito inicial %ue el de incre#entar la productividad por lo &ue de!ió ser clasi%icado co#o #anteni#iento de presión. 7o o!stante( en aplicaciones recientes donde se pretende incre#entar la recuperación de aceite( ésta se clasi%ica co#o técnica de recuperación #ejorada cuando se alcanza la #isci!ilidad. Por varios aos( el gas natural separado del aceite crudo producido en super%icie( se 'a utilizado con !astante é)ito co#o %luido de inyección dentro de los yaci#ientos( por lo &ue este gas inyectado no sola#ente au#enta la energía del yaci#iento( sino &ue ta#!ién act1a co#o %luido desplazante del aceite 'acia los pozos productores. Cuando el gas natural era #uy a!undante y de !ajo precio(

vol1#enes adicionales de este se o!tenían de los ca#pos gasí%eros y-o del gas residual de las plantas de procesa#iento( y era e#pleado para el #is#o propósito( con la %inalidad de incre#entar los gastos de producción. "e!ido al incre#ento del precio en el #ercado del gas natural en los 1lti#os aos y a la %alta de su#inistro( actual#ente se li#ita en %or#a #uy estricta la cantidad de gas &ue se puede inyectar a los ca#pos para #anteni#iento de presión. 9na alternativa para sustituir al gas natural co#o %luido de inyección es el uso del 7itrógeno. $l cual es #uy a!undante y renta!le( esto de!ido a &ue su costo est cerca de entre un cuarto a un #edio respecto al precio del gas natural. $l proceso de #anteni#iento de presión incluye5 2. Desplazamiento Inmiscible. $n este caso se !usca &ue #ediante un proceso in#isci!le entre el %luido desplazante +7itrógeno, y el desplazado +aceite,( se #odi%i&ue la relación de #ovilidades a un desplaza#iento %avora!le( es decir5

*a co#posición del crudo( presión y te#peratura son %actores deter#inantes para el é)ito de este proceso.

:. Mejoramiento en el mecanismo de Segregación Gravitacional. *a segregación

gravitacional

presenta

e)celentes

posi!ilidades

co#o

#ecanis#o de producción. *os %actores principales necesarios para &ue se presente este proceso son un alto espesor de la %or#ación productora y una alta per#ea!ilidad vertical +pre%erente#ente ;v #ayor a los :<< #", en donde la inyección de gas puede redituar altos porcentajes de recuperación de aceite( por el contrario( si el yaci#iento es poco per#ea!le en dirección vertical y de poco espesor( no se presentar un desplaza#iento vertical ópti#o y 'a!r un desplaza#iento vertical parecido al de inyección de agua. *a segregación gravitacional act1a co#o resultado de la di%erencia de

densidades de los %luidos del yaci#iento. =ste #ecanis#o( puede tra!ajar  activa y e%iciente#ente en la recuperación de aceite( !ajo las condiciones propicias de operación de éste e#puje( una parte i#portante del gas #óvil &ue se 'a li!erado del aceite %luir a la parte superior de la estructura( en lugar de ser desplazado 'acia los pozos productores por el gradiente de presión en la dirección 'orizontal causado por la producción. $sta #igración del gas 'acia la parte superior de la %or#ación productora contri!uir a conservar la energía del yaci#iento dado &ue el gas %or#ar un cas&uete de gas secundario. "entro de las características &ue presentan los yaci#ientos en los cuales opera de #anera i#portante el #ecanis#o de segregación gravitacional( se encuentran5

♣

>ran espesor o alto relieve estructural(  lta per#ea!ilidad +pri#aria o secundaria,(  ceites de viscosidad !aja o inter#edia( >radientes gravitacionales #ayores &ue los gradientes de presión

♣

'orizontales causados por la producción y( ?aja R> +relación gas0aceite,( en los pozos ter#inados en la parte

♣ ♣ ♣

estructural #s !aja de la %or#ación.

Sin e#!argo( para &ue la segregación gravitacional act1e co#o #ecanis#o de producción en un yaci#iento( es necesario &ue se cu#plan una o #s de las tres pri#eras características #encionadas

2.2.

E+i%ie!%ia de $e%#pe$a%i&!

$l anlisis y la evaluación de la e%iciencia de recuperación o!tenida por #edio de RM se 'acen en %unción de tres %actores5 2. $%iciencia de !arrido areal

:. $%iciencia de !arrido vertical @. $%iciencia de desplaza#iento Cada una de estas e%iciencias se puede considerar co#o un co#ponente &ue cuenta con la in%luencia de ciertos par#etros en la e%iciencia de recuperación total del proceso de desplaza#iento. $l producto de estas tres e%iciencias es igual a la e%iciencia de recuperación total.

$l producto de la e%iciencia de !arrido areal por la e%iciencia de !arrido vertical se le conoce co#o e%iciencia de desplaza#iento volu#étrica o #acroscópica.  su vez a la e%iciencia de desplaza#iento se le conoce ta#!ién co#o e%iciencia de desplaza#iento #icroscópica.

$n tér#inos de producción acu#ulada la ecuación anterior puede ser e)presada de la siguiente #anera5

2.2.1. E+i%ie!%ia de *a$$ido a$eal *a e%iciencia de !arrido areal $ es la %racción del rea total del yaci#iento invadida por el %luido inyectado. *os principales %actores &ue deter#inan el !arrido areal son5 Movilidad de los %luidos Patrón de inyección Aeterogeneidades areales 6uerzas gravitacionales y viscosas Bolu#en total de %luido inyectado

2.2.2. E+i%ie!%ia ,e$"i%al de *a$$ido *a e%iciencia vertical de !arrido $B se de%ine co#o la %racción de la sección vertical del yaci#iento &ue 'a sido invadida por el %luido inyectado. *a e%iciencia vertical de !arrido es in%luenciada por la relación entre las %uerzas viscosas y gravitacionales. $sta relación entre viscosidad y gravedad se e)presa en la ecuación.

tros %actores &ue a%ectan la e%iciencia de !arrido vertical son5 • • • •

Aeterogeneidad vertical Segregación gravitacional Movilidad de los %luidos Bolu#en total de %luido inyectado

$l %luido inyectado tiende a #overse a través del yaci#iento co#o un %rente irregular co#o consecuencia de las per#ea!ilidades no uni%or#es. $l grado de variación en la per#ea!ilidad se considera el par#etro #s signi%icativo en la e%iciencia de !arrido. *as variaciones en la per#ea!ilidad tienen un #ayor e%ecto en el desplaza#iento #isci!le &ue en la inyección de agua. "e!ido a la relación de #ovilidad adversa( un #ayor porcentaje del solvente total inyectado avanza 'acia las zonas con #ayor per#ea!ilidad.

2.2.-. E+i%ie!%ia de desplazaie!"o

*a e%iciencia de desplaza#iento $" es la %racción del petróleo #óvil &ue 'a sido desplazado de la zona !arrida en un tie#po deter#inado. "e!ido a &ue cual&uier  #étodo de desplaza#iento deja petróleo residual( la $" sie#pre es #enor de 2.<. Mate#tica#ente( la e%iciencia de desplaza#iento se e)presa co#o5

Suponiendo un %actor de %or#ación de petróleo constante durante toda la vida de la inyección( la ecuación se reduce a la siguiente %or#a5

Sin e#!argo( en la zona !arrida( la saturación de gas es considerada cero( por lo &ue la ecuación se puede escri!ir de la siguiente #anera5

*a e%iciencia de desplaza#iento $" continuara incre#entando a di%erentes etapas de la inyección. "e acuerdo a las ecuaciones anteriores( se deduce &ue la $" alcanza un #)i#o cuando la saturación pro#edio de petróleo es e&uivalente a la saturación residual de petróleo Sor o de #anera e&uivalente cuando SDE 20Sor.

*os #étodos de recuperación #ejorada !asados en la inyección de gas #isci!le son en teoría capaces de desplazar 2<<4 del petróleo de la región !arrida( sin e#!argo esto general#ente no ocurre.  continuación se #encionan las principales causas &ue ocasionan &ue no se o!tenga una e%iciencia de desplaza#iento del 2<<45 2. Petróleo entra#pado de!ido a una saturación #óvil de agua :. Fonas de petróleo no contactadas de!ido a 'eterogeneidades del yaci#iento @. Precipitación de co#ponentes pesados

2.-.

A$$elos de pozos

9na gran variedad de arreglos de pozos inyectores0productores reci!en atención en la literatura. $sto de!ido a &ue la localización de los pozos inyectores con respecto a los productores es un %actor &ue a%ecta las operaciones de inyección de agua o de gas. *os %actores &ue #s in%luyen en la selección del tipo de arreglo son5 la %or#a original en &ue 'a sido desarrollado el yaci#iento( la per#ea!ilidad del yaci#iento( la viscosidad de los %luidos( la relación de #ovilidades( la relación de pozos inyectores a pozos productores( la estructura del yaci#iento y las características geológicas del #is#o. $n la 6igura : se presentan los arreglos regulares de pozos #s co#unes( y en la ta!la se resu#en algunas características de estos arreglos de inyección.

6igura :.

"i%erentes arreglos de pozos.

Ga!la 2.

Características de los arreglos de pozos.

2.3.1. Empuje en línea directa

Se puede apro)i#ar un arreglo donde los pozos productores e inyectores se !alanceen unos con otros. *a e%iciencia de !arrido en este #odelo se #ejora a #edida &ue la relación d-a au#enta considerando un #edio poroso isotrópico.

2.3.2. Empuje en línea alternada

$ste tipo de arreglo es una #odi%icación de e#puje en línea directa. Se origina al desplazar los pozos inyectores a los largo de su línea una distancia igual a a-:.

$n la 6igura se o!serva &ue el e%ecto del arreglo de e#puje en línea alterna es au#entar signi%icativa#ente la e%iciencia areal a la surgencia si se co#para con el de e#puje en línea directa( especial#ente para valores !ajos de la relación d-a.

2.-.-. A$$elo de / pozos $ste es el tipo de #as usado. $s un caso especial del e#puje en línea alternada( cuando d-aE <.3. $l arreglo de 3 pozos es alta#ente conductivo ya &ue la vía de %lujo #s corta es una línea recta entre el inyector y el productor. $l patrón proporciona una !uena e%iciencia de !arrido en #edios isotrópicos.

III.

CONCLUSIÓN

Co#o se conoce &ue la inyección de agua resulta ine%iciente( de!ido a su alta #ovilidad( el agua tiende a re!asar al petróleo( por lo &ue se generan !ajas e%iciencias de !arrido volu#étrico( y para poder #ejorar la e%iciencia de esta inyección se necesitan adicionar &uí#icos para incre#entar la producción. *a principal #eta de los #étodos de Recuperación Mejorada es desplazar el petróleo residual #óvil a través del #edio poroso. *a e%iciencia de desplaza#iento depende de la variación de la viscosidad( reducción de propiedades capilares y reducción de #ovilidad del agua de %or#ación. Para la aplicación de las tecnologías de Recuperación Mejorada( estn directa#ente relacionada con el precio del petróleo( y por lo tanto representa una inversión adicional para la e)tracción del crudo( sin e#!argo( a #edida &ue el petróleo se #antenga en valores altos( las tecnologías de $R son per%ecta#ente %acti!les.

I0.

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ILIORA3IA

"o#ínguez $varisto( >il!erto Salvador. HRecuperación de ceites Pesados por Inyección Cíclica de Bapor. Gesis de *icenciatura 97M( :<<.

•

6lores "e "ios Mos&ueda( Gania. HProcesos de Recuperación Mejorada  plicados a ceite Pesados. Gesis de *icenciatura 97M( :<<8.

•

K.( Aola. HMisci!ility and Misci!le "isplace#ent( Journal o% Petroleu# Gec'nology. SP$ :.

•

Snc'ez Ra#írez( !ed. HRecuperación Mejorada de Aidrocar!uros #ediante desplaza#iento #isci!le con C: en yaci#ientos natural#ente %racturados. Gesis de *icenciatura 97M( :<<