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Disolución de carbonatos en geometría radial

Discretización con corriente de gas de inyección

El texto técnico abordó la simulación numérica del daño en modelo de disolución de carbonatos en geometría radial.

Actualmente en el diseño de una cédula de tratamiento para una estimulación ácida, se considera únicamente un cálculo volumétrico. Este consiste en determinar el volumen de ácido que ocupa el espacio poroso para que recorra un cierto radio que supere el daño del pozo y mejore su permeabilidad; por lo que no se consideran efectos de transporte difusivo y reacción en el medio poroso.

Disolución de carbonatos en geometría radial

En este trabajo se presentó una simulación numérica del daño en el tiempo como consecuencia del fenómeno de la disolución de carbonatos. Se consideró una ecuación de concentración del ácido, ley de Darcy, ecuación de continuidad del ácido y una ecuación de continuidad para la parte rocosa.

La simulación se realizó en el lenguaje C# (C Sharp) y se aplicó a una cédula de tratamiento de un pozo x con buenos resultados: este modelo puede igual programarse en Vb de Excel como parte del programa de diseño de cédulas de tratamiento.

Asimismo, se desarrolló un modelo más completo, considerando los efectos de la temperatura del ácido y de la roca.

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La inyección de ácido en yacimientos carbonatados es comúnmente utilizada en la industria del petróleo para mejorar la productividad de los pozos. Asimismo, esta técnica permite remover y/o traspasar el daño de la formación mejorando la producción de aceite y gas mediante el incremento de la conductividad del yacimiento hacia el pozo.

Del mismo modo, el proceso de la estimulación ácida en yacimientos carbonatados, tiene como finalidad, disolver el carbonato y crear una red de canales conductivos llamados agujeros de gusano; que permiten mejorar la comunicación del yacimiento hacia el pozo o viceversa, incrementando la producción de aceite y gas.

Para el caso de una estimulación ácida en modelo no térmico se tienen siguientes conclusiones. Se determinó numéricamente en función del tiempo y espacio los perfiles de concentración, presión, porosidad, en geometría radial, con información de una cédula de tratamiento y datos de campo.

Disolución de carbonatos en geometría radial

Asimismo, se calculó el valor del daño en el tiempo, para geometría radial con los valores de permeabilidad obtenidos del modelo de Kozeny.

Las simulaciones mostraron que la porosidad es sensible al coeficiente de transferencia de masa y poder de disolución. Esto se debe a que ambos parámetros están relacionados con la rapidez de reacción del ácido en la disolución del carbonato.

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El coeficiente de Kozeny generó cambios grandes en el aumento de la permeabilidad y en la disminución del daño; por lo que debe ser un factor importante a considerar en estos cálculos.

Los gastos de inyección mostraron un efecto definitivo en la simulación; ya que permitieron el transporte advectivo rápido y mayor profundidad de penetración del ácido en el medio poroso.

En tanto, los tiempos de exposición del ácido con la roca permitieron una mayor disolución, lo que repercutió en una disminución del daño.

Asimismo, el modelo puede ser implementado en cualquier otro lenguaje de programación, incluido Visual Basic de Excel. Esto puede usarse como parte del programa de estimulación de un pozo.

Finalmente, se está trabajando en un modelo más completo considerando los cambios de temperatura del ácido y de la formación; con la finalidad de caracterizar los efectos en la rapidez de la reacción, consumo y longitud de penetración del ácido.

Los Ingenieros Olán Zárate Manuel Antonio y Arias González Israel presentaron el trabajo en la última edición del Congreso Mexicano del Petróleo (CMP).

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