Download - Recuperacion Inyeccion de Agua Caliente

7/21/2019 Recuperacion Inyeccion de Agua Caliente

http://slidepdf.com/reader/full/recuperacion-inyeccion-de-agua-caliente 1/34

INYECCIÓN DE AGUACALIENTE

Hernández MartínezOscar Mares Morales JosúeOrtíz Sánchez Gerardo

Pérez García Diego Alonso

UNIVERSIDAD NACIONALAUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍADivisión de Ciencias de la Tiea

RECPERAC!"# SEC#DAR!A $MEJORADA



La inyección de agua caliente es un proceso térmico de

desplazamiento, el proceso consiste en inyectar agua caliente a travésde un cierto número de pozos y producir el petróleo por otros. Lospozos de inyección y producción se perforan en arreglos, tal como enlos procesos de inyección convencional de agua (waterooding).

La inyección de agua caliente involucra el ujo de dos fases, agua y

petróleo. n este sentido, los elementos de la inyección de aguacaliente son relativamente f!ciles de descri"ir, ya #ue se trata"!sicamente de un proceso de desplazamiento en el cual el petróleoes desplazado inmisci"lemente tanto por agua caliente como fr$a.

%ceptuando los efectos de temperatura y el &ec&o #ue generalmentese aplican a crudos relativamente viscosos, la inyección de aguacaliente tiene varios elementos comunes con la inyecciónconvencional de agua.

F!nda"en#$s Teóic$s de la Rec!%eación Me&$ada de'e#óle$ %$ In(ección de A)!a Calien#e*



Mecanis"$s de Rec!%eación.

'uando se inyecta agua caliente a través de un pozo, laformación en la vecindad del pozo es calentada, mientras #ueal mismo tiempo parte del calor inyectado se pierde &acia lasformaciones adyacentes. l agua caliente inyectada

suministra el calor necesario y como resultado su temperaturadisminuye. dem!s, como el agua caliente se muevealej!ndose del pozo de inyección, ésta uye con los uidos delyacimiento formando una zona calentada en la cual latemperatura var$a desde la temperatura de inyección en el

pozo inyector &asta la temperatura del yacimiento a unacierta distancia del pozo inyector.




La recuperación de petróleo mediante el desplazamiento con aguacaliente se de"e principalmente a los siguientes mecanismos

* +ejoramiento de la movilidad del petróleo como resultado de lareducción

de su viscosidad de"ido al incremento de la temperatura.

* educción del petróleo residual a altas temperaturas.

La reducción del petróleo residual se de"e a la e%pansión térmica

del petróleo a altas temperaturas y a los cam"ios de las fuerzassuper-ciales de los uidos.

stas fuerzas incluyen fuerzas interfaciales entre los uidos y losuidos y las rocas. Los cam"ios en las fuerzas super-ciales noreducen necesariamente las fuerzas capilares.




'RO'IEDADES TÉRMICAS DE LAS ROCAS + LOS FLUIDOS•Visc$sidad

–'e#óle$

–A)!aonde / esta en 01 y la

en cp

•

Te"%ea#!a de e,!llición del a)!a a di-een#e %esión 'on / en 01 y 2 en psi

•Cal$ es%eci.c$ –'e#óle$

–

A)!a

–R$ca

•Ca%acidad cal$/.ca de la $ca sa#!ada




•Densidad –'e#óle$

–A)!a

•C$nd!c#ividad #0"ica –L/1!id$s

–

'e#óle$

–R$ca




l propósito de los métodostérmicos es aumentar latemperatura del crudo en elyacimiento, de manera #ue éstepueda uir m!s f!cilmente. 2or lo

tanto, es desea"le calentar elyacimiento e-cientementetomando en cuenta #ue no todoel calor inyectado en elyacimiento permanece en él, ya

#ue parte de este calor se pierdecon los uidos producidos, yparte se pierde &acia lasformaciones adyacentes.

Calen#a"ien#$ de la -$"ación %$ In(ección de A)!aCalien#e*



Dis#i,!ción de la #e"%ea#!a en el (aci"ien#$

'uando un uido caliente tal como el agua,caracterizados solamente por su calor sensi"le, esinyectado en un medio poroso se crea una distri"uciónde temperatura en el medio. cual#uier tiempo dado,

la temperatura en el punto de inyección es igual a latemperatura del uido. medida #ue el uido semueve del punto de inyección la temperatura caealcanzando eventualmente la temperatura delyacimiento. sta distancia, y por lo tanto el tama3o de

la zona calentada por el uido aumentar! a medida#ue aumenta el tiempo de inyección, pero latemperatura de la zona calentada siempre estar! porde"ajo de la temperatura del uido.




M$del$ de La!2eie

Lauwerier, &a sido reconocido como el primero enesta"lecer -rmemente los c!lculos apro%imados dela distri"ución de temperatura en el yacimiento.

Lauwerier consideró la inyección de agua caliente aun ujo constante en un yacimiento ideal, &orizontalde propiedades uniformes y constantes, adem!ssupone #ue la transferencia de calor &acia lasformaciones adyacentes se efectúan por conducción

vertical solamente, y #ue la distri"ución detemperatura en el yacimiento es independiente dela posición vertical, y el ujo de calor dentro delyacimiento se realiza únicamente por convección.




La distri"ución de temperatura en el yacimiento yen las formaciones adyacentes a cual#uier distanciadel punto de inyección est!, dada por la siguienteecuación




'0didas de cal$ en el %$3$

4e de"e a la diferencia de temperatura #uee%istente entre el agua caliente en la tu"er$a deinyección y el espacio anular en el pozo, parte delcontenido del calor del uido se pierde antes de

llegar a la formación. Los principales factores #ueafectan las pérdidas de calor en el pozo son

•Tie"%$ de in(ección

•Tasa de in(ección

•'$-!ndidad del %$3$•'esión ( #e"%ea#!a de in(ección




n los procesos de inyección de agua caliente, se

&ace necesario estimar la distri"ución detemperatura del uido con la profundidad del pozo




Fac#$es 1!e a-ec#an la ec!%eación de%e#óle$ %$ in(ección de a)!a calien#e 4

•M$&a,ilidad•

'esión Ca%ila•'e"ea,ilidad Rela#iva

•Visc$sidad

•M$vilidad

•5e#e$)eneidad

In(ección de A)!a Calien#e*



Ec* De 6!&$ -acci$nal

n un proceso de desplazamiento de uidos inmisci"les deinyección de agua se de-ne como el caudal de agua dividido parael caudal total durante el proceso.

La ecuación de ujo fraccional es una relación muy importantede"ido a #ue &ace posi"le la determinación de las ratas relativasde ujo de petróleo y agua en cual#uier punto en un sistema deujo en un medio poroso.

5ncorpora todos los factores #ue afectan la e-ciencia dedesplazamiento de un proyecto de inyección de agua6 esto es,propiedades del uido, propiedades de la roca, rata de ujo,gradiente de presión, y propiedades estructurales del yacimiento.

Fac#$es 1!e a-ec#an la ec!%eaciónde %e#óle$ %$ in(ección de a)!a calien#e*



fecto de la +oja"ilidad

2ara una saturación de agua en particular, la permea"ilidadefectiva del agua, 7w, ser! m!s pe#ue3a en una roca mojadapor agua #ue en una roca mojada por petróleo. Losyacimientos mojados por agua producir!n a una alta e-cienciade desplazamiento y un alto reco"ro, #ue los yacimientos

mojados por petróleo.




fecto del grado "uzamiento de la formación y de la direccióndel desplazamiento.

'uando se inyecta agua en un yacimiento con un !ngulo deinclinación signi-cante, la magnitud del !ngulo y la direcciónde la inyección de agua relativa al !ngulo de inclinación puedetener una considera"le inuencia en el reco"ro de petróleo. l

efecto del !ngulo de inclinación o "uzamiento de la formaciónafecta en la gravedad.




E-ec#$ de la %esión ca%ila

4er$a desea"le en una inyección de agua disminuir o eliminar elgradiente de

presión capilar. sto puede o"tenerse alterando la moja"ilidad de laroca o disminuyendo o eliminando, la tensión interfacial entrepetróleo y agua. Los

métodos de recuperación mejorada #ue permiten disminuir lapresión capilar son los métodos #u$micos.

E-ec#$ de las "$vilidades de %e#óle$ ( de a)!a

l mejoramiento de la recuperación de petróleo resulta de disminuir

la movilidad del agua, o incrementar la movilidad del petróleo. Laspermea"ilidades efectivas para el petróleo y agua son afectadasprincipalmente por las saturaciones de uido e%istente en elreservorio, mientras #ue las viscosidades son afectadas por latemperatura, la cual disminuye durante un proceso térmico.




Vaiación de la a3ón de "$vilidad d!an#e la in(ección dea)!a

La co"ertura &orizontal y vertical de un yacimiento cual#uiera porcual#uier uido inyectado se mejora con valores "ajos de larelación de movilidad y se reduce con valores altos.2uesto a #ue la viscosidad del aceite del yacimiento varia de .8 a8999 cp. la relación de movilidad de la inyección de agua desde9.9:; &asta cerca de <.= para el sistema mojado por agua y de .8=a ;.: para un sistema mojado por aceite. Los valores mas comunes&allados durante la inyección de agua varia entre 9.9: a :

E.ciencia de ,aid$ a la s!)encia del a)!a

esde el punto de vista del !rea, la inyección y la producciónocurren en puntos determinados. 'omo resultado de esto, sedesarrollan ciertas distri"uciones de las presiones y l$neas de ujoentre los pozos de inyección y los de producción.




n los arreglos simétricos de pozos la l$nea de ujo mas cortaentre dos pozos es una l$nea recta #ue conecte el de inyeccióncon el de producción, por lo tanto el gradiente a lo largo deesta l$nea es el m!%imo

2or lo tanto el agua inyectada #ue se mueve en la super-cie a

lo largo de esta l$nea de ujo mas corta, alcanza el pozoproductor antes de #ue el agua se mueva por otra l$nea deujo .

2or lo tanto, en el momento de la surgencia del agua solo una

parte del !rea del yacimiento #ue #ueda entre estos dospozos es tocada por el agua. sta fracción en contacto es lae-ciencia de !rea "arrida para el arreglo en el momento de lasurgencia


Fac#$es 1!e a-ec#an la ec!%eación



Fac#$es 1!e a-ec#an la selección del "$del$ de in(ección

'uando un ingeniero planea una inyección de"e cumplir uncierto lineamiento. l arreglo propuesto de"e de cumplir losiguiente

8.2roporcionar la capacidad de producción de aceite deseada

:.2roporcionar una cuota de inyección de agua su-ciente parao"tener la productividad de aceite deseada<.+a%imizar la recuperación de aceite con un m$nimo deproducción de agua;.provec&ar las faltas de uniformidad conocidas delyacimiento (permea"ilidad direccional, fracturas, ec&ados,

etc.).=.4er compati"le con el arreglo de pozos e%istente y re#uerirun m$nimo de nuevos pozos>.4er compati"le con las operaciones de inyección de otrosoperadores en predios adyacentes



Factores que afectan el comportamiento de la recuperaciónde aceite mediante inyección de agua

•La pro"a"ilidad de #ue el yacimiento se comporte como unaseria de capas independientes, o como zonas depermea"ilidad diferente con ujo cruzado de uidos•?onas de alta saturación de gas o de agua #ue puede servircomo canales para desviar el agua•l yacimiento contiene fracturas naturales largas opermea"ilidad direccional, #ue puedan causar un movimientoareal preferente en una dirección•?onas de "ajo y alta permea"ilidad #ue pueden causar uncomportamiento des"alanceado de la invasión•strati-cación cruzada a un grado de impedir lacomunicación de uidos entre pozos inyectores y productores




@tro factor #ue ayuda a la recuperación de &idrocar"uros porinyección de agua caliente son los cam"ios en las permea"ilidadesrelativas con la temperatura, sin em"argo &asta el momento noesta claro cual es el mecanismo #ue induce a estos cam"ios.




2ara un tiempo dado se puede

gra-car el per-l de saturación deagua, a partir de la curva de ujofraccional, de la cual se o"tiene elvalor de la pendiente y se calculala posición y el valor de lasaturación detr!s del frente de

ruptura.

La saturación promedia antes de#ue ocurra la ruptura se puede

determinar a partir del gr!-co dela curva de ujo fraccional o apartir de la siguiente relación, enla cual se necesita el valor de lapendiente de la curva de ujofraccional




Des%!0s de la R!%#!a

espués #ue el agua de inyecciónalcanza el pozo productor la velocidad dela saturación del agua es varia"le, por lo#ue la saturación promedia de agua var$aconstantemente con el tiempo.

Aelge demostró #ue cuando el frente de

saturación alcanza al pozo productor lasaturación de agua promedio se puedeo"tener a partir de la curva de ujofraccional.

'omo se puede o"servar el

procedimiento para determinar el valorde la saturación promedio de agua antesy después de la ruptura son similares, sepuede o"tener a partir de la siguienterelación o de la curva de ujo fraccional.

Dis#i,!ción de la sa#!ación de a)!a



C7lc!l$ de la ec!%eación de 8id$ca,!$s

2ara estimar el comportamiento de la inyección de agua calientese &an propuesto tres enfo#ues. l primero propuesto por BanCeiningen y 4c&warz, los cuales utilizan el efecto de laviscosidad del aceite en los procesos isotérmicos, se ignoran, losefectos de la temperatura so"re la e%pansión térmica y en lasfuerzas de super-cie. n la aplicación de este procedimiento, losprincipales elementos re#ueridos son la relación de viscosidadaceiteDagua en función de la temperatura, y la temperaturapromedio del yacimiento en función del tiempo.

l segundo enfo#ue es tam"ién prestado de la tecnolog$a de lainyección convencional de agua, y se "asa en la ecuación de

Euc7ley y Leverett para el desplazamiento isotérmico en losprocesos de e%tracción. Los cuales se realizan las modi-cacionescorrespondientes en la ecuación de ujo fraccional.

Rec!%eación de 5id$ca,!$s



La curva de ujo fraccional es una funciónde la saturación de"ido a las

permea"ilidades relativas y de latemperatura de"ido a la viscosidad. F esutilizada frecuentemente como una manerasencilla de estimar el comportamiento de lae%tracción mediante la inyección de aguacaliente en sistemas lineales y radiales.

l tercer enfo#ue para estimar elcomportamiento de la inyección de aguacaliente es mediante el uso de simuladorestérmicos numéricos. Los simuladores soncapaces de calcular con mayor e%actitud elcomportamiento de e%tracción de lo #ue sepuede lograr con los dos métodos sencillos#ue se aca"an de e%poner. 4in em"argo,los simuladores tienen dos limitaciones elalto costo especialmente de preparar losdatos re#ueridos para alimentar el modeloy la calidad de los datos de alimentación

Rec!%eación de 5id$ca,!$s



+odelos de inyección

Gno de los primeros pasos de un proyecto de inyección de agua es laselección del modelo de inyección, el o"jetivo es seleccionar un modeloapropiado #ue mejore la inyección del uido contactando la mayorcantidad de petróleo posi"le en el yacimiento.

'uando se realiza la selección del modelo de inyección se de"e

considerar los siguientes factores* 2roporcionar una capacidad productiva deseada.

* 2roporcionar la su-ciente rata de inyección de agua para un adecuadorendimiento en la productividad del petróleo.

* +a%imizar el reco"ro de petróleo con un m$nimo de producción de agua.

* /omar ventajas de las anomal$as conocidas en el yacimiento comopermea"ilidad direccional, diferencias regionales de permea"ilidad, fracturas,etc.

* 4er compati"le con el patrón de pozos e%istentes y re#uerir un m$nimo denuevos pozos.

* 4er compati"les con los modelos de inyección ya e%istentes en el yacimiento.

M$del$s de in(ección



BH/I4 F 4BH/I4 L 5HF''5JH KG 'L5H/

un#ue el agua caliente es capaz de transportar una mayor cantidad decalor(entalp$a) #ue el vapor, en "ase volumétrica, en general lainyectividad del vapores muc&o mayor #ue la del agua caliente. Lainyección de agua caliente ser! ventajosa donde las formaciones tenganuna alta permea"ilidad, su-ciente para mantener una tasa de inyecciónalta, con el o"jeto de minimizar las pérdidas de calor. dem!s, como elincremento de temperatura logrado con el agua caliente es menor #ueel logrado con vapor, la inyección de agua caliente resultar! m!sefectiva en yacimientos #ue contengan petróleos viscosos #ue e%&i"anuna gran disminución en viscosidad para incrementos de temperaturarelativamente pe#ue3os. un#ue el agua caliente e%&i"e una razón demovilidad m!s favora"le #ue el vapor, los datos de campo tienden ademostrar #ue el agua caliente es suscepti"le a formar canales y adigitarse. sto se de"e en parte a los efectos de gravedad.

Ven#a&as ( desven#a&as



La inyección de agua caliente puede ser desea"le en el caso de formaciones#ue contengan arcillas sensitivas al agua, puesto #ue el vapor podr$a da3ar la

formación.

Los pro"lemas en los e#uipos de inyección de agua caliente, en general,ser!n menos severos #ue en la inyección de vapor. 4in em"argo, la cantidadinvertida en generadores, e#uipos de super-cie y en el pozo, es compara"le ala del caso de la inyección de vapor.

Las pérdidas de calor en las l$neas de super-cie y en el pozo, pueden causaruna seria disminución en la temperatura del agua, mientras #ue en el caso devapor sólo &a"r! una reducción en su calidad.

n el caso de petróleos livianos, donde la destilación con vapor contri"uye en

una alta proporción a la recuperación total, la inyección de agua calientepodr$a no ser efectiva, ya #ue la destilación no se &ar! efectiva de"ido a laausencia de una fase gaseosa. un#ue esto, podr$a ser compensado por lainyección simult!nea de gas como proponen 4lo"od y Hielsen. n resumen,e%isten !reas donde de-nitivamente la inyección de agua caliente podr$a serutilizada económica y e-cientemente como un proceso de recuperación.

Ven#a&as ( desven#a&as