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07 diciembre 2008

Mtodos de recuperacin mejorada (EOR)Te gusta este artculo? Comprtelo

Potencial de los procesos EOR.

Se estima que para el ao 2020, EOR representar el 50% de la produccin mundial, el cuales patrn de participacin es de un 55% para los proyectos trmicos, 35% para los de

inyeccin a gases y 10% para los qumicos.

En Venezuela el proceso dominante es la inyeccin cclica de vapor con una produccin

cercana a los 200.000 BPD, destacndose las producciones de los Campos Lagunillas, Ta

Juana y Bachaquero, las cuales han generado ganancias extraordinarias para el pas.

Venezuela est programando el inicio de proyectos de inyeccin de nitrgeno en el occidente

y oriente del pas, en un futuro cercano para complementar o sustituir proyectos de inyeccin

de gas natural. Petrleos de Venezuela S.A. (PDVSA) realiza esfuerzos para mejorar el

recobro de los yacimientos que contienen crudos livianos y medianos. De los 10 proyectos

planificados, 9 incluyen laboratorios integrados de campo.

Objetivos de la aplicacin de los mtodos EOR.

Despus de la produccin primaria y, posiblemente, de la inyeccin de agua, una cierta

cantidad de petrleo denominada petrleo remanente, queda en la roca yacimiento y

permanece irrecuperable. Tericamente en una roca humectada por agua, todo el petrleo

puede ser desplazado por la fase mojante (agua) si el gradiente de presin es suficientemente

alto. En la prctica, el petrleo desplazado depender de la cantidad de agua que se haya

inyectado, de la velocidad y, tambin de la razn de movilidad. [ 1]

Clasificacin de los mtodos EOR

Existen diferentes mtodos de recobro no convencionales, que permiten mejorar los recobros

por inyeccin de agua. Algunos aplican calor y otros no, donde los grandes grupos son

trmicos y no trmicos. Los trmicos son utilizados con preferencia para los crudos pesados,

mientras los no trmicos son utilizados para crudos livianos, aunque algunos pueden ser

aplicables a crudos pesados, pero han tenido poco xito en las aplicaciones de campo.

Se han propuesto tambin mtodos EOR los cuales son combinaciones de otros, como por

ejemplo la inyeccin alcalina con surfactantes y polmeros. De igual manera se han sugerido y

probado muchas combinaciones de vapor con qumicos y solventes.

1. Mtodos no convencionales no trmicos

Los mtodos no trmicos abarcan los procesos qumicos y los miscibles.
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1.1. Invasiones qumicas

La mayora de los procesos qumicos involucran la inyeccin de materiales que usualmente no

se encuentran en los yacimientos.

1.1.1. Invasin con polmeros.

La invasin con polmeros es una modificacin de la inyeccin de agua y consiste en aadir elagua de inyeccin un tapn de polmeros de alto peso molecular antes de que esta sea

inyectada en el yacimiento, sta propiedad hace que mejore la razn de movilidad agua-

petrleo, lo cual da como resultado un mejor desplazamiento y un barrido mas completo que

en la invasin con agua convencional. Con polmeros, se forma un banco de petrleo que de

empuja como en la inyeccin de agua convencional.

1.1.2. Invasin con surfactantes.

El principal objetivo de este proceso es recuperar el petrleo residual, 20 a 40% del volumen

poroso, que permanece despus de la recuperacin primaria o de una inyeccin de agua.

Como beneficio secundario puede tambin mejorar la eficiencia de barrido volumtrico. En

algunas de las primeras investigaciones en las invasiones con surfactantes, se trata de que

ocurra como un desplazamiento miscible, sin las desventajas caractersticas de la movilidad

desfavorable y la segregacin por la gravedad.

Habitualmente, para asegurarse de que la movilidad est bien controlada, el tapn de

surfactante se empuja con un determinado volumen de solucin de polmeros. Adems, se

utilizan varios aditivos con el surfactante para protegerlo contra las sales minerales del agua

de formacin por la precipitacin o secuestro de los cationes divalentes. Los aditivos ms

populares son amonio, carbonato de sodio y trifosfato de sodio.

1.1.3. Invasiones alcalinas o procesos de inversin de humectabilidadLa inyeccin de soluciones alcalinas emplean un proceso de emulsificacin en el sitio, este

mtodo de EOR requiere adicionar al agua de inyeccin de ciertas sustancias qumicas como

hidrxido de sodio, silicato de sodio, soda custica o carbonato de sodio, las cuales

reaccionan con los cidos orgnicos que contiene el petrleo del yacimiento.

1.1.4. Invasiones micelares.

La invasin micelar o microemulsin es un proceso muy complejo, pero es un mtodo terciario

de recuperacin de petrleo muy promisorio para petrleos livianos. Ha sido extensamente

probado en el laboratorio y existen varias pruebas de campo con resultados exitosos.

La tcnica consiste en la inyeccin de un tapn micelar seguido por un volumen de solucinde polmero, el cual se empuja con agua; a menudo se inyecta un preflujo delante del tapn

micelar para condicionar la roca. La solucin micelar que se utiliza es el elemento clave del

proceso y esta formada por agua, un hidrocarburo, 10-15% de surfactante, junto con

pequeas cantidades de sal y un alcohol adecuado, el cual este ltimo se utiliza para controlar

la viscosidad y el comportamiento de fase.

1.1.5. Inyeccin de espuma.


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Las espumas son acumulaciones de burbuja de gas separadas unas de otras por pelculas

gruesas de lquidos, con la propiedad de tener una viscosidad mayor que la del gas o lquido

que la componen. La inyeccin de espuma consiste en inyectar aire, agua y un agente

qumico que la estabiliza, y se realiza a una razn de movilidad menor que la inyeccin de gas

o lquido solos. La calidad de la espuma se define como la razn entre el volumen de gas

contenido y el volumen total de la espuma. Es altamente eficiente ya que las espumas seubican primero en los poros mas grandes, donde tienden a obstruir el flujo, los poros

pequeos son invadidos luego, mientras que las secciones mas permeables se van llenando

de espuma y la eficiencia del barrido vertical se mejora.

1.2. Desplazamientos miscibles.

Este proceso consiste en inyectar un agente desplazante completamente miscible con el

petrleo existente. En condiciones ideales, el fluido desplazante y el petrleo se mezclan en

una banda estrecha que se expande a medida que se mueve en el medio poroso, y desplaza

todo el petrleo que se encuentra delante como un pistn.

El desplazamiento miscible puede ser del tipo de primer contacto, como el de un hidrocarburo

por otro y cuando los dos son miscibles en todas las proporciones, es decir, la miscibilidad

entre los dos se alcanza por varios contactos y el correspondiente equilibrio de fases.

1.2.1. Proceso de tapones miscibles

Consiste en la inyeccin de algn solvente lquido miscible al petrleo del yacimiento al entrar

en contacto con este. La figura 1 muestra un esquema del desplazamiento de petrleo por un

tapn de propano u otro LPG, seguido de agua. Para mejorar la movilidad de los fluidos se

inyecta al agua y el gas de manera alternada. Asimismo, debe alcanzarse una presin

considerable que permita la miscibilidad tanto entre el tapn y el petrleo, como entre el tapn

y el gas desplazante.

1.2.2. Proceso con gas enriquecido o empuje con gas condensante

En este caso el tapn inyectado es de metano enriquecido con etano, propano o butano y este

es seguido de gas pobre y agua. En la formacin se encuentra una zona rica en C2 y C4

miscible al petrleo, debido a que este absorbe los componentes enriquecidos del gas. Para

lograr la operacin debe lograrse una presin en el rango de 1.450 a 2.800 lpc.


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1.2.3. Empuje con gas vaporizante o de alta presin

Consiste en la inyeccin continua de gas pobre como el metano o el etano a una presin por

encima de 2.900 lpc para formar una zona de miscibilidad. Esta zona se alcanza en un punto

ms alejado del punto de inyeccin, a unos 100 pies antes de que el gas haya vaporizado

suficiente C2 al C6 para ser miscible.

1.2.4. Inyeccin alternada de agua y gas

Este proceso, conocido como proceso WAG, consiste en inyectar tapones de agua y gas de

manera alternada hasta que dichos fluidos lleguen al pozo productor, de tal forma que el tapn

de agua no llegue a conseguir fluido miscible en el banco.

1.2.5 Inyeccin usando solventes

Se les llama solventes a la mayora de los fluidos que son miscibles con el petrleo de manera

parcial. El proceso de inyeccin de solventes es uno de los primeros mtodos que se empleo

para extraer petrleo. Este consiste en inyectar gas licuado del petrleo (LPG) en pequeos

tapones y desplazarlo por medio de otro tapn de gas seco. Este mecanismo cumple

funciones importantes como son la extraccin del crudo, disolucin, disminucin de la

viscosidad, incremento del petrleo y el empuje por gas en solucin, siendo el principal la

extraccin. Entre los fluidos ms utilizados en la operacin se encuentran: alcoholes

orgnicos, cetonas, hidrocarburos refinados, gas condensado del petrleo (LPG), gas natural y

gas licuado (LNG), dixido de carbono, aire, nitrgeno, gases de combustin y otros.

1.3. Empujes con gas

La inyeccin de gas disminuye la tensin interfacial y mejora la movilidad del petrleo. Gracias

a ello el desplazamiento de miscibles e inmiscibles pueden lograr altas eficiencias en la

recuperacin el crudo que queda en las zonas barridas y no barridas. El objetivo de utilizar

dixido de carbono u otro gas junto con el agua, es reducir la viscosidad del petrleo yaumentar la presin del yacimiento. A continuacin se explican algunas de estas tcnicas:

1.3.1. Inyeccin cclica de gas

En este proceso se introduce un tapn de gas, generalmente C02, en el pozo, luego cerrarlo

por un tiempo de remojo para lograr el equilibrio de las fases, y posteriormente reabrirlo.

1.3.2. Inyeccin de agua carbonatada

Como se representa en la figura 2, este proceso consiste en introducir dixido de carbono al

agua que se inyecta, con la finalidad de reducir la viscosidad y facilitar la movilidad. Para

remover el agua carbonatada se inyecta agua al final.


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2. Mtodos no convencionales trmicos

Estos procesos son especialmente tiles para los crudos pesados (5-15 API), ya que la

funcin principal de estos es disminuir la viscosidad del petrleo y optimizar su movilidad.

Cabe mencionar, que estos mtodos de recuperacin han alcanzado el mayor xito en los

ltimos aos y por ello gran porcentaje de la produccin diaria de EOR en Canad, Estados

Unidos y Venezuela proviene principalmente de ellos.

A continuacin se describen brevemente los distintos mtodos de recuperacin trmica:

2.1. Inyeccin de agua caliente

Este mtodo, sencillo y convincente, consiste en desplazar el petrleo inmisciblemente al

inyectar agua caliente y agua fra. La zona prxima al pozo inyector se calienta y al mismo

tiempo parte de ese calor se pierde hacia las formaciones adyacentes. El agua introducida

pierde calor rpidamente y alcanza la temperatura del yacimiento, por lo que en el borde de

este frente se desplaza es el petrleo no calentado. Este proceso permite disminuir la

viscosidad del crudo y mejorar su movilidad, reducir el petrleo residual y expandir el fluido por

temperatura.

Figura 3. Inyeccin de agua caliente [4]

2.2. Inyeccin continua de vapor


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Del mismo modo que la inyeccin de agua, este mecanismo de empuje es un arreglo entre

pozos de inyeccin y produccin. En este caso, las prdidas de calor son mayores, por lo que

el tamao del arreglo es un punto importante a considerar. Sin embargo, al recobro de

petrleo puede pasar del 50%. El proceso consiste en inyectar continuamente el vapor,

formndose una zona de vapor que avanza a una tasa siempre decreciente. Para disminuir las

prdidas de calor, se debe reducir el volumen de inyeccin hasta un valor conveniente, mstarde se interrumpe por completo y se introduce agua caliente o fra mientras que los

productores se mantienen abiertos.

2.3. Inyeccin alternada de vapor

Este mecanismo posee diferentes etapas. Primero se inyecta un volumen de vapor

preestablecido por una a tres semanas. Luego se cierra el pozo por unos das en fase de

remojo de manera que el vapor se disperse uniformemente y caliente la formacin. Finalmente

se abre de nuevo de pozo en fase de produccin hasta que este deje de ser econmicamente

rentable. A este proceso tambin se le denomina Inyeccin cclica de Vapor o Remojo con

Vapor, y fue descubierto en Venezuela accidentalmente en 1957 en una prueba de inyeccincontinua de vapor en el Campo Mene Grande.

El mtodo se aplica en yacimientos de crudos pesados para aumentar el recobro durante el

perodo de produccin primaria. Y generalmente, luego del proceso se inicia una inyeccin

continua de vapor. La recuperacin de petrleo es baja frecuentemente porque slo se ve

afectada una parte de del yacimiento.

2.4. Drenaje por gravedad asistido con vapor

Se inyecta vapor continuamente cerca del fondo del yacimiento, este vapor cuando se

condensa tiende a subir mientras que el petrleo calentado baja hasta el fondo, esto permite

que el petrleo drene por gravedad hasta el pozo productor. A continuacin el la Figura 5 semuestra un esquema del proceso:


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Figura 5. Proceso de drenaje por gravedad asistido por vapor [6 ]

2.5. Combustin in situ

Consiste en quemar una cierta cantidad de petrleo en el yacimiento (aproximadamente 10%)

para generar calor. El proceso se inicia bajando un calentador o quemador que se coloca en

el pozo inyector. Luego se inyecta aire hacia fondo del pozo, se pone a funcionar el calentador

hasta lograr el encendido. Despus se calienta los alrededores del fondo del pozo, se saca el

calentador, pero se continua con la inyeccin de aire para mantener el avance del frente de

combustin[7], lo que permite que el fluido sea menos viscoso y se pueda optimizar la

produccin de petrleo. Segn Carol Marzuola[8], (VenEconoma Vol.20 No. 10, Julio 2003)

este mtodo posee ciertas desventajas ya que se necesita suficiente cantidad de energa para

generar vapor mediante la combustin del gas, otra de ellas es que el vapor pasa por encima

del yacimiento del crudo, trayendo como consecuencia que solo se recupere en un 30% del

crudo del yacimiento. Existen tres tipos de procesos de combustin:

2.5.1. Combustin Convencional o hacia adelanteLa zona de combustin avanza en la misma direccin del flujo de fluidos. El aire se inyecta

para oxidar el petrleo, produciendo grandes volmenes de gas. Delante de la zona de

combustin, ocurre el craqueo del petrleo, originando el depsito de las fracciones mas

pesadas, en esa misma zona existe una segregacin por gravedad lo que genera que la

temperatura del pozo aumente y que la tasa de produccin sea ms elevada.


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2.5.2. Combustin en reverso

Segn Berry y Parrish [10] , la zona de combustin se mueve en direccin opuesta a la

corriente del aire, a donde exista mas concentracin de oxigeno. Los fluidos producidos deben

fluir a travs de las zonas de altas temperaturas hacia los productores, haciendo que ocurra la

reduccin de la viscosidad del petrleo por un factor de 10.000 o ms. Esto lo hace fluir

fcilmente hacia los productores. Es utilizado en petrleos viscosos.

Figura 7. Proceso de combustin en

reverso [11]

2.5.3. Combustin hmeda

Se inyecta agua alternada con aire. Al reducirse la viscosidad del petrleo fri se extiende la

zona del vapor o zona caliente, esto hace que el petrleo se mueva mas fcilmente

dependiendo de la cantidad del crudo quemado y la tasa de inyeccin del aire.

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