Simulación térmica y evaluación económica aplicada en proyectos de petróleo pesado.
En la actualidad, se está observando un incremento a nivel mundial en la producción y reservas de petróleo pesado; tanto así que Venezuela y Canadá tienen tanto o más petróleo que Arabia Saudita, con al menos 100 años de producciòn, con la única diferencia de que este crudo es pesado o extrapesado. Estos números reflejan la necesidad urgente a desarrollar tecnologías para convertir fuentes de petróleo pesado y extrapesado en reservas probadas, y eventualmente poder producirlas eficientemente.
Inyección de fluidos calientes
Generalmente los fluidos inyectados son calentados a nivel de superficie, y los tipos de fluidos a inyectar varían desde los más comunes, como agua (tanto líquida como en vapor) y aire, a otros tales como: gas natural, dióxido de carbono, y hasta solventes; la escogencia será controlada por el costo, efectos esperados en la producción del crudo, y la disponibilidad de los fluidos.
El objetivo principal de inyección de fluidos calientes es reducir la viscosidad del petróleo y con esto, mejorar la eficiencia de desplazamiento hasta obtener una eficiencia parecida a la obtenida por inyección de agua convencional.
Combustión in situ
Se inyecta oxigeno al yacimiento, se produce una ignición del crudo del yacimiento y parte de éste es quemado en la formación para generar calor; y con esto, aumentar la movilidad del crudo y para que este pueda fluir gravitacionalmente hacia el pozo, en un yacimiento con adecuada permeabilidad. La inyección de aire es, hasta ahora, la vía más común para introducir oxigeno al yacimiento.
VAPEX
Los procesos VAPEX (Extracción de Vapor), usualmente utilizan un par de pozos horizontales, uno encima del otro y desplazados también de manera horizontal. Este proceso utiliza un solvente de hidrocarburo liviano (o combinaciones de hidrocarburos livianos), inyectados encima del pozo horizontal. El solvente se disuelve en el crudo pesado, reduciendo su viscosidad para que pueda ser producido gravitacionalmente en el pozo horizontal ubicado por debajo del inyector. Las condiciones operacionales son controladas por el objetivo de mantener el solvente en la fase de vapor muy cerca de su presión de vapor para maximizar los efectos de disolución.
THAI
Es un proceso de combustión que combina un pozo vertical de inyección de aire, con uno de producción horizontal. Durante el proceso, el frente de combustión es creado donde se quema una parte del petróleo del yacimiento, generalmente el calor reduce la viscosidad del petróleo, permitiéndole producir de manera gravitacional hacia el pozo productor horizontal. El frente de combustión barre el yacimiento de manera muy eficiente, obteniendo un estimado del factor de recobro de petróleo del 80% del POES. El pozo vertical se ubica buzamiento arriba en el yacimiento y los horizontales en las zonas relativamente mas bajas; los gases calientes (mayormente N2, CO2 y vapor de agua) atraviesan la zona fría del petróleo a través del frente de combustión, creando una zona de movilidad en donde el crudo y los gases fluirán hacia el pozo; esta producción se estabilizará a una tasa constante, cuando el frente de combustión avance a una velocidad constante.
SAGD
Este proceso usa dos pozos horizontales perforados a 5 metros aproximadamente de espaciamiento entre pozos, a una profundidad cercana a la de la base del yacimiento; el vapor es inyectado entre ambos pozos para la fase de precalentamiento y poder así, estabilizar la comunicación de los fluidos entre los dos pozos. Una vez establecida y estabilizada la comunicación, el pozo se convierte en productor y el vapor se inyecta continuamente en el tope del pozo. El vapor calienta al crudo hasta reducir su viscosidad para que pueda ser drenado al pozo productor.
Calentamiento eléctrico
La inyección de vapor es la técnica térmica comúnmente más usada, pero puede ser económicamente no viable en situaciones de: formaciones profundas, zonas prospecto muy delgadas, formaciones de baja permeabilidad, etc. Se necesitan métodos alternos para producir eficientemente estos crudos pesados y viscosos. La viscosidad del petróleo pesado es función de la temperatura y decrece drásticamente con el incremento de ésta. Otros factores que controlan la tasa de producción para patrones estabilizados de flujo en este tipo de yacimientos son: viscosidad, espesor, permeabilidad y porosidad.
Un método alterno de recuperación térmica es el uso de calentamiento eléctrico proveniente de mineral isolated; este proceso está basado en la reducción de la viscosidad local, lo cual mejora la razón inyectividad/producción del pozo.
Inyección de fluidos calientes
Generalmente los fluidos inyectados son calentados a nivel de superficie, y los tipos de fluidos a inyectar varían desde los más comunes, como agua (tanto líquida como en vapor) y aire, a otros tales como: gas natural, dióxido de carbono, y hasta solventes; la escogencia será controlada por el costo, efectos esperados en la producción del crudo, y la disponibilidad de los fluidos.
El objetivo principal de inyección de fluidos calientes es reducir la viscosidad del petróleo y con esto, mejorar la eficiencia de desplazamiento hasta obtener una eficiencia parecida a la obtenida por inyección de agua convencional.
Combustión in situ
Se inyecta oxigeno al yacimiento, se produce una ignición del crudo del yacimiento y parte de éste es quemado en la formación para generar calor; y con esto, aumentar la movilidad del crudo y para que este pueda fluir gravitacionalmente hacia el pozo, en un yacimiento con adecuada permeabilidad. La inyección de aire es, hasta ahora, la vía más común para introducir oxigeno al yacimiento.
VAPEX
Los procesos VAPEX (Extracción de Vapor), usualmente utilizan un par de pozos horizontales, uno encima del otro y desplazados también de manera horizontal. Este proceso utiliza un solvente de hidrocarburo liviano (o combinaciones de hidrocarburos livianos), inyectados encima del pozo horizontal. El solvente se disuelve en el crudo pesado, reduciendo su viscosidad para que pueda ser producido gravitacionalmente en el pozo horizontal ubicado por debajo del inyector. Las condiciones operacionales son controladas por el objetivo de mantener el solvente en la fase de vapor muy cerca de su presión de vapor para maximizar los efectos de disolución.
THAI
Es un proceso de combustión que combina un pozo vertical de inyección de aire, con uno de producción horizontal. Durante el proceso, el frente de combustión es creado donde se quema una parte del petróleo del yacimiento, generalmente el calor reduce la viscosidad del petróleo, permitiéndole producir de manera gravitacional hacia el pozo productor horizontal. El frente de combustión barre el yacimiento de manera muy eficiente, obteniendo un estimado del factor de recobro de petróleo del 80% del POES. El pozo vertical se ubica buzamiento arriba en el yacimiento y los horizontales en las zonas relativamente mas bajas; los gases calientes (mayormente N2, CO2 y vapor de agua) atraviesan la zona fría del petróleo a través del frente de combustión, creando una zona de movilidad en donde el crudo y los gases fluirán hacia el pozo; esta producción se estabilizará a una tasa constante, cuando el frente de combustión avance a una velocidad constante.
SAGD
Este proceso usa dos pozos horizontales perforados a 5 metros aproximadamente de espaciamiento entre pozos, a una profundidad cercana a la de la base del yacimiento; el vapor es inyectado entre ambos pozos para la fase de precalentamiento y poder así, estabilizar la comunicación de los fluidos entre los dos pozos. Una vez establecida y estabilizada la comunicación, el pozo se convierte en productor y el vapor se inyecta continuamente en el tope del pozo. El vapor calienta al crudo hasta reducir su viscosidad para que pueda ser drenado al pozo productor.
Calentamiento eléctrico
La inyección de vapor es la técnica térmica comúnmente más usada, pero puede ser económicamente no viable en situaciones de: formaciones profundas, zonas prospecto muy delgadas, formaciones de baja permeabilidad, etc. Se necesitan métodos alternos para producir eficientemente estos crudos pesados y viscosos. La viscosidad del petróleo pesado es función de la temperatura y decrece drásticamente con el incremento de ésta. Otros factores que controlan la tasa de producción para patrones estabilizados de flujo en este tipo de yacimientos son: viscosidad, espesor, permeabilidad y porosidad.
Un método alterno de recuperación térmica es el uso de calentamiento eléctrico proveniente de mineral isolated; este proceso está basado en la reducción de la viscosidad local, lo cual mejora la razón inyectividad/producción del pozo.
fuente: paper SPE 104046
