1

IGNICION ESPONTANEA ASIGNACION 6

Autor: Ing. Tirso González

CI: 13.070.600

Caracas 4 de Diciembre de 2014

República Bolivariana De Venezuela

Universidad Nacional Experimental Politécnica De Las Fuerzas Armadas

Maestría en Extracción De Crudos Pesados

Recuperación Térmica De Crudos Pesados

2

Tabla de contenido

IGNICION ESPONTANEA .......................................................................................................... 1

Introducción ........................................................................................................................... 3

La ignición ............................................................................................................................... 3

Ignición espontánea ............................................................................................................... 4

Conclusión .............................................................................................................................. 8

Referencias ............................................................................................................................. 9

3

Introducción

Se revisa brevemente las diferentes técnicas y dispositivos empleados en el campo

para iniciar la ignición en el campo. El procedimiento de detalles de equipamiento y

operación para el gas despedido quemadores y calentadores eléctricos, también se

presentaron los dos dispositivos de encendido ampliamente utilizados en la operación

de combustión en sitio. Para obtener información adicional, el lector se dirige a un

informe de revisión a fondo en la ignición por Shallcross (1 989). Esta opinión

publicación DOE las diversas técnicas y dispositivos de encendido apareció en la

literatura de patentes incluyendo su características únicas, limitación y fiabilidad.

4

La ignición

Una operación de combustión en sitio se inicia mediante la ignición de la

formación. Si la formación no se enciende o la ignición no pudo mantenerse durante un

período prolongado de tiempo el proyecto no puede tener éxito. Muchos proyectos de

combustión en sitio en el pasado, especialmente en yacimientos de crudo pesado han

fracasado por aplicar un pobre intento de encendido. Por lo tanto la ignición es uno de

los aspectos críticos de la recuperación por combustión en sitio. El encendido se inicia

generalmente mediante el suministro de grandes cantidades de calor, suficiente para

elevar la temperatura de formación alrededor del pozo de inyección a un valor superior

a la temperatura de ignición del crudo. Una vez se alcanza esta temperatura, en

presencia de un oxidante, normalmente aire, se consigue la ignición. Un fuerte

aumento de la temperatura de la cara arena a tasas de entrada de inyección de aire y

calor constante es indicativo de ignición. Los valores típicos para rango de temperatura

de ignición de 250 °F -500 ° F.

Varias técnicas diferentes se emplean en el campo para conseguir la ignición, estas

técnicas se pueden dividir en dos categorías, espontánea y artificiales. Si la

temperatura del depósito es lo suficientemente alta y la formación contiene crudo

suficientemente reactivo de lo que puede ser auto encendió después de un período de

inyección de aire sin la necesidad de ningún dispositivo de encendido artificial.

Alternativamente, la formación puede ser encendido usando una o más de las muchas

técnicas artificiales desarrollados para este propósito, tal como los calentadores

eléctricos de fondo de pozo, gas despedido quemadores de fondo de pozo, estufas

catalíticas, la inyección de fluido caliente y medios químicos

Ignición espontánea

Los crudos de petróleo oxidan (reacción de oxidación a baja temperatura ) cuando

se exponen al aire y se le libera calor, tal como lo indica el triángulo de fuego . Si la tasa

de liberación de calor es lo suficientemente rápido para superar las pérdidas de calor,

la ignición puede ocurrir espontáneamente, sin la necesidad de una fuente externa de

calor. El tiempo necesario para elevar la formación de la temperatura de ignición del

crudo depende de la reactividad de crudo y la temperatura inicial del yacimiento. en ,

más alta es la temperatura del yacimiento general inicial menor es el tiempo requerido

para alcanzar la temperatura de ignición ambiente. Los aceites que son más reactivos a

menudo generan grandes cantidades de calor y por tanto pueden calentar su entorno

más rápidamente y reducir el tiempo requerido para lograr la auto ignición. Dado que

5

las tasas de pérdida de calor a los más y underburden zonas son mayores en más

delgada que en los embalses más gruesas ignición espontáneaciones son más

probables en profunda embalses más gruesas que contengan crudos moderadamente

reactivos.

Una estimación del tiempo requerido (medido desde el inicio de la inyección de aire )

para lograr espontaneidad de encendido se puede hacer de la siguiente expresión

modificada ( Prats, 1982 ) de Tadema y Weijdema ( 1979 ) , si se puede suponer que

todo el calor de reacción se consume en el calentamiento de la formación y las

pérdidas de calor a los alrededores son insignificantes.

gn ti = tiempo de ignición , día

(PC ) * = capacidad calorífica equivalente por unidad de volumen del medio poroso ,

BTU pies- Tl

To = temperatura del yacimiento inicial, O ( DE 460 )

R = constante universal de los gases , ( 1.9869 BtuPb -mole OR)

E = energía de activación , Btu / lb - mol

Φ= porosidad, fracción

So = saturación de petróleo , fracción de

po = densidad del petróleo , lbm / ft.3

AH = calor de oxidación del crudo de baja temperatura , Btulscf de oxígeno reaccionó

( E 100 I3 ut / oxígeno SCF )

A = reacción de oxidación bajo temperatura del aceite pre factor exponencial , ~ ec- %

TM- ~

6

Po , = presión parcial de oxígeno, atm

n = orden de reacción con respecto al oxígeno

A partir de la expresión anterior es fácilmente evidente que el tiempo necesario

para conseguir la ignición disminuye a medida que la temperatura del depósito ( A ) o

reactividad crudo aumenta ( ' E ' más pequeño o más grande "A" ) .El efecto de

aumento de la presión parcial de oxígeno (mayor presión del depósito ) es también

para acortar el tiempo de autoencendido. La ecuación presentada es muy sensible a la

temperatura. Incluso un error de 1 ° C en la estimación de la temperatura del

reservorio daría lugar a un error de varios por ciento en el tiempo de ignición estimado

como se indica por el siguiente ejemplo hipotético.

La Ecuación ( 1 ) deja de lado las pérdidas de calor , el tiempo de auto ignición se

calcula utilizando la anterior expresión es siempre más corto que sería de esperar en el

campo. Sin embargo, el tiempo de encendido calculado mediante esta sencilla

expresión da una indicación de si es factible alcanzar la autoignición en un cantidad de

tiempo razonable. Si, por ejemplo , el tiempo de autoignición calculado es sólo unas

pocas horas o día , la inflamación espontánea puede que sea económicamente viable y

debe ser considerado. Por otra parte , un tiempo de encendido calculado de meses o

años apunta a la necesidad de técnicas que pueden bajar el tiempo de encendido en

gran medida. El conocimiento de las características de oxidación del crudo en presencia

del reservorio roca es útil para conocer si es factible la autoignicion del petroleo en un

tiempo razonable .

Burger ( 1976 ), utilizando un simulador numérico , investigó el efecto de transferencia

de calor (en el directorioción del flujo) y el flujo de la geometría en el tiempo de

encendido y llegaron a la conclusión de que a menos temperatura inicial del yacimiento

es muy baja , la ecuación ( 1 ) dió un valor aceptable para el tiempo de encendido.

Burger calcula tiempos de ignición sólo son un pequeño tanto por ciento mayor que las

dadas por la Ecuación ( 1 ), excepto por baja temperatura de los yacimientos , donde

las diferencias son tanto como 100 %. La Ignición espontánea se ha utilizado para

iniciar combustión en sitio en muchos campos. A menudo se puede lograr con en un

tiempo razonable en formaciones más profundas de 4.000 pies . debido a la alta

presión y temperaturas del reservorio . Por ejemplo, en la Unidad de Medicina Hills

Polo , N. Dakota y el tamponadas Unidad de Red River falo , proyectos de combustión

in-situ S. Dakota , la ignición se produjo en tan sólo cinco horas debido a la alta

7

temperatura inicial del yacimiento ( 230 ° F) ( Miller, 1995 ) . También parece que en

yacimientos poco profundos de California la autoignición se pueden lograr en cuestión

de semanas debido a la alta temperatura del yacimiento temperatura ( > 100 ° F) y la

presencia de crudo de bastante reactividad. Aunque, la velocidad de oxidación inicial y

la tasa de generación de calor consiguiente son más altas en lo inmediato comió

proximidades de inyector , la autoignición no se produce cerca del pozo . Esto es

porque el aire inyectado transfiere el calor lejos del pozo , y en consecuencia se

produce la ignición en un punto a cierta distancia desde el inyector . Esta distancia

aumenta con la tasa de flujo de aire. Puesto que la región entre el encendido punto y el

inyector está saturado con aceite y oxígeno , después de la ignición de los ardientes

movimientos delanteros Back-salas hacia el inyector, antes de mover en la dirección del

flujo de aire. Durante este período backburning temperatura alrededor del inyector

puede elevarse a un valor muy alto y dañar el revestimiento del pozo si el aceite entrar

en el orificio ( flujo de retorno ) se le permite presentar en el agujero. Daños así

inyección puede ser minimizar los o prevenido mediante la exposición de una sección

limitada de la remuneración al aire a través de la perforación selectiva de

terminaciones cementadas . Además, mediante el mantenimiento de una tasa de

inyección de aire lo suficientemente alto y garantizando que no interrupción del flujo

de aire se produce , el reflujo de los fluidos del yacimiento en el pozo puede evitarse ,

así minimizar las posibilidades de daño del pozo .

Una auto- oxidación rápida , especialmente en depósitos de petróleo pesado es

deseable minimizar la formación de productos de oxidación a baja temperatura .

Oxidación a baja temperatura tiende a promover la formación de peróxidos inestables

y la acumulación de coque cerca del pozo . Cuando se produce la autoignición , los

Back-vago puede encender el coque y la alta temperatura resultante puede dañar los

tubulares de fondo de pozo

8

Conclusión

Podemos concluir que la ignición espontánea como todo proceso de combustión

depende del triángulo de fuego pero para que se mantenga en el tiempo debe cumplir

con el tetraedro de fuego, para que esto suceda se requiere de unas condiciones de

yacimiento y de inyección de aire que permitan garantizar la reacción en cadena de la

combustión, estas son volatilidad del crudo , temperatura del yacimiento, y yo

agregaría metodología de inyección de aire, luego de evaluarse estas condiciones . es

recomendable seleccionar este método ya que ahorra costos de operación para el

proyecto de combustión en sitio.

9

Referencias Sarati, Pharta, IN-SITU COMBUSTION HANDBOOK - PRINCIPLES AND PRACTICES