Máximo Relling /Amaury Marín / 2010 ©. SNF Floerger en el mundo Clientes 30.000 Sirve a mas de...

Máximo Relling /Amaury Marín / 2010 ©


SNF Floerger en el mundoClientes 30.000Clientes 30.000Sirve a mas de 300.000 usuarios finalesSirve a mas de 300.000 usuarios finales Servicios en 130 paísesServicios en 130 paísesProducción consolidada (100% materia activa): 310 ktProducción consolidada (100% materia activa): 310 ktCantidad de facilidades de producción: 18Cantidad de facilidades de producción: 18Personal a nivel mundial: 2.750Personal a nivel mundial: 2.750


Proyectos EORSNF Floerger esta involucrada en mas de 100

proyectos de recuperación mejorada con polímeros


El desarrollo de productos y métodos de fabricación ha modificado sensiblemente los costos de los polímeros:

El conocimiento de los polímeros es un proceso que ha avanzado y es continuo, lográndose costos de solución inyectada compatibles con los resultados técnicos de su aplicación.

Costo de los Polímeros


Esquema de la Inyección de Polímeros


wo

ow

o

o

w

w

o

w

k

kk

k

M

k

Donde:k = permeabilidad efectiva = viscosidad

Razón de Movilidad

Movilidad:

Relación de Movilidad:


Fracción del volumen poral contactado por el fluído inyectado

Ev = Ea*Ei

Eficiencia de Barrido

Donde:

Ev = Eficiencia Volumétrica de Barrido

Ea = Eficiencia Areal de Barrido

Ei = Eficiencia Vertical de Barrido


La inyección de polímeros incrementa la eficiencia volumétrica de barrido en

reservorios heterogeneos

Eficiencia Vertical de Barrido


<<< Water injection w

ith poor mobility

ratio

<<< Polymer injection

with improved mobility

ratio

La inyección de polimeros incrementa la eficiencia de barrido areal al viscosificar el agua y reducir el adedamiento (“fingering”)

Eficiencia Areal de Barrido


Revisamos los aspectos químicos que

influyen en la degradación de los polímeros

usados en recuperación mejorada y su

impacto en la viscosidad, relacionados

principalmente con la calidad y tratamiento del

agua utilizada.

Calidad de Agua

Introducción


1. Degradación Química

2. Variables a Analizar

3. Medios de Control

4. Efecto del Exceso de Sulfito o Bisulfito

5. Variables a Considerar en las Aguas de Reposición

6. Consideraciones para Análisis de Laboratorio

7. Bibliografía

Calidad de AguaContenido


Si bien la disolución de los polímeros en agua incrementa la viscosidad de esta, hay causales de reducción de la viscosidad, por:

a. Degradación Mecánica

b.b. Degradación QuímicaDegradación Química

Calidad de AguaDegradación


Salinidad Sólidos en Suspensión pH Dureza Oxígeno / Hierro Sulfuro Bacterias Radicales Libres

Calidad de AguaVariables a Analizar y/o Considerar


Independientemente del tipo de polímero la salinidad afecta negativamente a la viscosidad. A mayor salinidad menor viscosidad final de la solución de polímeros.

Calidad de AguaSalinidad


Los sólidos en suspensión, afectan principalmente la inyectividad del agua al reservorio. Los sólidos en suspensión no afectan a la viscosidad de la solución de forma significativa.

Calidad de AguaSólidos en Suspensión

Pueden ser:

Provenientes del propio sistema: hidrocarburos, arena, etc.

Generados: sulfuros de hierro, limos bacteriales, óxidos, carbonatos de calcio, etc.


Calidad de AguaSólidos en Suspensión (cont.)


El pH favorece la hidrólisis de los polímeros. Esto trae aparejado normalmente un leve incremento de la viscosidad y un mayor riesgo de precipitación con sales de dureza.

Calidad de AguapH


Las sales di y trivalentes de Ca, Mg, Ba, etc. actúan principalmente disminuyendo la viscosidad y eventualmente ocasionando precipitación

Calidad de AguaDureza


1. El O2, a niveles superiores a 20 ppb, provoca la degradación química de los polímeros. Esta reacción esta fuertemente catalizada por Fe y sulfuros, y otros elementos o compuestos que puedan generar radicales libres.

2. El Fe, normalmente presente en las aguas por efecto de la corrosión, cataliza la reacción de degradación química de los polímeros, en presencia de trazas de oxigeno. Actualmente se ha fijado un limite de 2 ppm como máximo y adecuado para este elemento.

Calidad de AguaOxígeno / Hierro


En general los radicales libres, se generan por la combinación de otros elementos presentes en el agua, por ejemplo reacciones de oxido-reducción. La generación de radicales libres se asaocia tambien al proceso de fabricación misma de los polímeros.

Calidad de AguaRadicales Libres

OxidantesOxidantes ReductoresReductores

OO22 HH22SS

FeFe2+2+, Fe, Fe3+3+ Secuestrantes (HSOSecuestrantes (HSO33--))

cloritoscloritos Bacterias sulfatoreductorasBacterias sulfatoreductoras

PeroxidosPeroxidos NHNH33


1. Los sulfuros (S2-), al igual que el hierro, catalizan la

formación de radicales libres y la degradación química de las soluciones de polímeros.

2. Un exceso de sulfito (SO3=) puede llevar al mismo

mecanismo, razón por la cual debe llevarse un control de la cantidad de secuestrante de oxigeno utilizado y de su exceso.

Calidad de AguaSulfuro


1. Las bacterias en general tienen dificultad en utilizar los polímeros en su estado inicial como fuente de carbono.

2. A medida que los polímeros se degradan por causas químicas y mecánicas, generan cadenas cortas de fácil utilización por las bacterias, por lo que posible observar desarrollos bacteriológicos.

3. Esto también depende de otros factores, tales como temperatura, tipo y cantidad de población bacterial contaminante, presencia de otros nutrientes (N2, etc.)

Calidad de AguaBacterias


Calidad de AguaMétodos de Control

SalinidadSalinidad Uso de agua dulce Osmosis inversa

Sólidos en SuspensiónSólidos en Suspensión Clarificación Flitración Secuestrantes Inhibidores

BacteriasBacterias Bactericidas en continuo y en “bach”


OxígenoOxígeno Desoxigenación mecánica por vacío Ambiente inerte con N2 o Gas Natural Secuestrantes

HierroHierro Oxidación/precipitación/filtración Secuestrantes especificos

SulfurosSulfuros Oxidación/precipitación/filtración Secuestrantes

Radicales Radicales LibresLibres

Estabilizantes / secuestrantes de Fe /Secuestrantes de O2

Calidad de AguaMétodos de Control (cont.)


HSO3- + Fe3+ HSO3

° + Fe2+

ó

SO32- + Fe 3

+ SO3 ° + Fe 2+

SO3 + H+ HSO3 ° Catalizado por ácidoy

HSO3 + O2 HSO5

Los radicales producidos (HSO3 y HSO5), son iniciadores si existe presencia de sulfito y oxígeno.

HSO5 + SO32- + H2O 2HSO4

- + OH°

SO32- + OH- SO3

- + OH-

y

SO3- + H+ HSO3 °

HSO3, HSO5, and OH- también sirven como propagadores de la cadena

Calidad de AguaEfecto del Exceso de Sulfito o Bisulfito


Conc. de Hierro (< 2 ppm) Nivel de Oxígeno Conc. iones divalentes (Ca, Mg, Ba , Sr, etc.) Conc. de H2S Conc. de petróleo (< 2 ppm o norma ambiental)*

Nivel de solubilidad (hidratación) de la solución de polímeros a temperatura ambiental

*problemas de inyectividad

Calidad de AguaVariables a considerar en las aguas de reposición

Aparte de los anteriores verificar y vigilar:


Analice las aguas disponibles en el campo para determinar que fuente de agua puede ser la mejor para el proyecto: menor salinidad, menor dureza, etc..

Obtenga varias muestras y analice en ellas los sólidos disueltos y determine “in situ”: H2S, Fe y O2.

Convenga una formulación de agua sintética equivalente, para realizar los análisis de laboratorio con polímeros.

Los estudios deben efectuarse en condiciones anaeróbicas.

Calidad de AguaConsideraciones para Análisis de Laboratorio

Agua Sintética vs Agua de Campo


Calidad de AguaGuía de Procedimiento para

Evaluación de Polímeros


Influencia del OInfluencia del O22

En un sistema con un ingreso de oxigeno del orden de 1 ppm, la degradación química por este factor reducía la viscosidad de la solución de 25 cp a menos de 5 cp en el termino de horas.Se hicieron pruebas de laboratorio con secuestrantes de oxígeno (bisulfito de amonio) que al llevarlos al campo se logró incrementar la viscosidad del fluido de las 5 cp a un promedio de 19 cp.

Calidad de AguaCaso Historico I


Influencia del OInfluencia del O22

En un sistema con control de oxigeno por adición de secuestrante, se observa una deficiencia en la viscosidad lograda, la cual se mantiene muy por debajo del objetivo.Se efectúan los controles de dosis y de residual de oxigeno, observándose una deficiencia en el control (valores de oxigeno superiores a 50 ppb) Se ajusta la dosis de secuestrante y la viscosidad aumenta considerablemnete (de 9 cp a 21 cp)

Calidad de AguaCaso Historico II


Influencia de Radicales LibresInfluencia de Radicales Libres

En un sistema con agua de formación se realizan ensayos de laboratorio con estabilizantes. Los resultados indican una importante estabilizacion, lográndose un aumento de la viscosidad del orden de 5 unidades. Se aplica el producto en campo, a una dosis algo inferior a la sugerida por los ensayos de laboratorio. Se logra solo un aumento leve de la viscosidad, pero esta se estabiliza y el aspecto visual de la solución cambia. Nuevos ensayos pendientes.

Calidad de AguaCaso Historico III


Influencia del FeInfluencia del Fe

En un sistema con agua de formación con alto contenido de hierro (>8 ppm) se realizan ensayos de laboratorio con varios secuestrantes de hierro.Se logró estabilizar la viscosidad del medio en valores cercanos a los deseados con algunos productos, en tanto que con otros se observa una degradación de la solución (pérdida extra de viscosidad ). No se han realizado ensayos de campo aun.

Calidad de AguaCaso Historico IV


RP63, “Recommended Practices for Evaluation of Polymers Used in Enhanced Oil Recovery Operations”. 1990. Washington, DC.,: API.

N. Gaillard; B. Giovannetti; C. Favero, (SNF SAS), “Improved oil recovery using thermally and chemically protected compositions based on co- and ter-polymers containing acrylamide,” SPE 129756, 2010 SPE Improved Oil Recovery Symposium, Tulsa, USA.

A. Audibert, J-F. Argillier, (Institut Français du Petrole), “Thermal stability of sulfonated polymers,” SPE 28953, 1995 SPE International Symposium on Oilfield Chemistry, San Antonio, USA.

H. J. H. Fenton. “Oxidation of tartaric acid in presence of iron,” J. Chem. Soc., Trans., 1894, 65, 899-910.

Shupe, Russell D., “Chemical Stability of Polyacrylamide Polymers,” JPT, Volume 33, Number 8, August 1981, 1513-1529.

Sorbie, K. S., “Polymer Improved Oil Recovery,” CRC Press Inc, 1991.

David B. Levitt; Gary A. Pope, “Selection and Screening of Polymers for Enhanced-Oil Recovery,” SPE 113845, 2008 SPE/DOE Improved Oil Recovery Symposium, Tulsa, USA.

Calidad de AguaBibliografía


EOR chemical demand (forecast)


Polímeros SNFpara Recuperación Mejorada

FLOPAAM ™ Series y PUSHER ™ Series - Polvo Seco y Emulsión - poliacrilamidas - baja y alta salinidad - hasta 90 °C

AN ™ Series - copolímero sulfonado - hasta 120 °C

FLOCON ™ Series - goma xantano - hasta 90°C - alta salinidad


SNF has already a large range of polymers designed to fit most current flood characteristics

Existing polymers can not answer all field conditions & new field conditions (carbonate, very high temperature, very high salinity, heavy oil, deep offshore injection conditions, etc)


R&D CHALLENGES

Control over polymer structure Molecular weight and polydispersity Polymer production capacity Anionic charge density and microstructure (copolymerization,

post hydrolysis & co-hydrolysis) Monomer type and quality

New developments (DP family)

Controlled architectures for specific salt, shear or heat resistance (Star, Rod, Willow like, Branched polymers, Amphoteric, etc.)

New monomers (hydrophobic, heat stable, etc.) State of the art polymerization techniques (micellar, post and co

hydrolysis, copolymerization,…), polymerization additives (macro-structured initiators and transfer agents)


R&D CHALLENGESMinimize chemical degradation Formation of free radicals Role of oxygen Additives & protective package, handling and storage

Control mechanical degradation Dissolution equipments Pumps, choke and injection Reservoir permeability, carbonate reservoir and molecular weight Polymer morphology and viscoelastic behaviour

Associative polymers and new morphologies can reduced sensitivity to shear

Prevent thermal degradation Neighboring effect of protective monomer Hydrolysis of amide group

Some monomers can bring protection to acrylamide backbone

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