INYECCIÓN DE AGUA CALIENTE

En su forma más sencilla, la inyección de agua caliente involucra el flujo de dos fases: agua y petróleo. Por otro lado, los procesos a vapor y los de combustión siempre envuelven una tercera fase: gas. En este sentido, describir, ya que se trata básicamente de un proceso de desplazamiento en el cual el petróleo es desplazamiento inmisciblemente, tanto por agua caliente como fría. Exceptuando  los efectos de la temperatura y el hecho de que generalmente se aplica a crudos viscosos, la inyección de agua caliente tiene varios elementos comunes con la inyección convencional  de agua.

Debido a la difundida presencia de agua en todos los yacimientos petrolíferos, el desplazamiento por agua caliente debe ocurrir, en cierto grado, en todos los procesos de extracción térmica. Se conoce que este mecanismo contribuye al desplazamiento del petróleo en las zonas corrientes abajo tanto en la inyección de vapor como la combustión insitu. De allí, que muchos de los elementos de la discusión sobre inyección de agua caliente, presentados en este capitulo, sean aplicables a ciertas regiones en otros procesos. 

MECANISMOS DE RECUPERACIÓN EN INYECCIÓN DE AGUA CALIENTE

Cuando se inyecta agua caliente a través de un pozo, la formación en la vecindad del pozo es calentada, mientras que al mismo tiempo parte del calor inyectado se pierde hacia las formaciones adyacentes. El agua caliente inyectada suministra el calor necesario a expensas de su calor sensible (el cual aproximadamente es, directamente proporcional a la temperatura), y como resultado temperatura disminuye. Además, como el agua caliente se mueve alejándose del pozo de inyección, esta se mezcla  con los fluidos de yacimientos formados así una zona calentada en la cual la temperatura varía desde la temperatura de inyección  en el pozo inyector.

Hasta la temperatura original del yacimiento a una cierta distancia del pozo inyector. A diferencia de la inyección de vapor, donde la zona formada por el vapor permanece aproximadamente a una temperatura constante (i.e., a la temperatura de la zona calentada será igual a la temperatura del agua caliente inyectada solo a un tiempo “infinitesimal”

Según los experimentos de William la recuperación de petróleo mediante  el desplazamiento con agua caliente en relación con desplazamiento normal con agua (sin calentar) se debe principalmente al siguiente mecanismo: al mejoramiento de la movilidad del petróleo como resultado de la reducción en su viscosidad y a la reducción del petróleo residual a las altas temperaturas. Obviamente, la expansión térmica del petróleo contribuye a la reducción del petróleo residual a altas temperaturas, aunque  en algunos casos las reducciones en el petróleo son significativamente mas pronunciadas que lo que puede ser explicado por la expansión térmica solamente. El punto de vista mas frecuente es que las reducciones en petróleo residual con aumento de temperatura por encima

de aquellas explicables por la expansión térmica, se debe a cambios en las fuerzas de superficie de los fluidos a elevadas temperaturas. Estas fuerzas de superficies incluyen no solo las fuerzas interfaciales entre las fases petróleo y agua, sino también las fuerzas entre las superficies de los minerales y los líquidos, especialmente aquellas que pueden retener compuestos orgánicos complejos asidos a la superficie de los minerales.

Estos cambios en las fuerzas de superficie no reducen necesariamente las fuerzasCapilares, pues parece que varios de los sistemas roca/fluido estudiados se tornan mas humectados por el agua a medida que aumenta la temperatura.

Otro factor envuelto en la recuperación por inyección de agua caliente es el efecto de la temperatura sobre la permeabilidad relativa al agua y al petróleo. Hasta el presente, aun no esta claro cual es el mecanismo que induce a estos cambios, sin embargo, en base a ciertas investigaciones Sinnokrot  respectivamente, han informado sobre cambios en las presiones capilares y permeabilidades relativas en la dirección de mayor humectabilidad al agua con aumentos de temperatura, por lo que se debe decir que estos cambios son de forma tal que el flujo fraccional de agua disminuye con temperatura y como resultado, la recuperación de petróleo aumenta. Tomada de combarnous y sorieau muestra esquemáticamente como: la expansión  térmica la reducción de viscosidad. La humectabilidad, y la tensión interfacial petróleo-agua, afectan la eficiencia de desplazamiento de crudos livianos, mientras que para los crudos pasados son más  importantes la reducción de la viscosidad y los cambios de humectabilidad.

CALCULO DE LA RECUPERACIÓN DE PETRÓLEO POR INYECCIÓN DE AGUA CALIENTE

Existen tres enfoques diferentes para estimar el comportamiento de la inyección de agua caliente. Un enfoque, es el propuesto por van heiningen y Schwarz requiere  y croes los cuales utilizan el efecto de la viscosidad del petróleo sobre los procesos isotérmicos se ignoran los efectos de la temperatura sobre la expansión térmica, como también sobre los cambios en las fuerzas de superficie tal como se muestra en las figuras. El método presentado por van heiningen y Schwarz requiere el cambio de una curva de relación de viscosidad por otra de mas bajo valor de una manera que corresponda a los cambios en la temperatura promedio del yacimiento (la cual aumenta con el tiempo)

En la aplicación de este procedimiento, los principales elementos requeridos son: la relación de viscosidad petróleo-agua en función de la temperatura promedio del yacimiento en función del tiempo. El procedimiento, el cual puede ser inferido de la figura considera solamente los efectos de la viscosidad, aunque el efecto del expansión térmica de los fluidos sobre la extracción se puede incluir fácilmente.

El procedimiento de van heinigen y schwarez es fácil de aplicar, pero es valido solamente cuando las curvas de extracción tales como las que se muestran en la figura son representativas de la formación.

Calculo de la recuperación de Petróleo por inyección de agua caliente:    Existen tres enfoques diferentes para estimar el comportamiento de la inyección de agua caliente. Un enfoque es el propuesto por Van Heiningen y Swartz y Croes y Scharz;  los cuales utilizan el efecto de la viscosidad del Petróleo sobre los procesos Isotérmicos. El método presentado por  Van Heiningen y Swartz requiere del cambio de una curva de relación de viscosidad por otra de mas bajo valor de una manera que corresponda a los cambios de temperatura promedio del yacimiento.

   En la aplicación de este procedimiento, los principales elementos requeridos son: la relación de viscosidad petróleo/agua en función de la temperatura promedio del yacimiento en función del tiempo.

    El procedimiento de Van Heiningen y Swartz es fácil de aplicar, pero es valido solamente cuando las curvas de extracción son representativas de la formación estudiada.  Para petróleos de alta viscosidad, estos resultados son útiles porque muestran la Irrupción temprana del agua y la extracción del petróleo rebasado por el agua.

   Un segundo enfoque es también prestado de la tecnología de la inyección convencional de agua, y esta basado en las ecuaciones de Buckley   y Leverett para el desplazamiento isotérmico en los procesos de extracción. Las formas modificadas de estas ecuaciones para aplicarlas a la inyección de agua caliente fueron introducidas por primera vez por Willman y han sido utilizadas frecuentemente como una manera sencilla de estimar el comportamiento de la extracción mediante la inyección de agua caliente en sistemas lineales y radiales.

    El tercer enfoque para estimar el comportamiento de una inyección de agua caliente es mediante el uso de simuladores Térmicos numéricos. Los simuladores son capaces de calcular con mayor exactitud el comportamiento de la extracción que lo que se puede lograr con los metodos mas sencillos que se acaban de exponer. Sin embargo los simuladores tienen dos limitaciones; el alto costo y la calidad de los datos de alimentación.