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Simulación de combustión in situ para petróleo pesado

Simulación de combustión in situ de un yacimiento de petróleo pesado naturalmente fracturado.

Simulación de combustión in situ de un yacimiento de petróleo pesado naturalmente fracturado.

El petróleo pesado contenido en yacimientos naturalmente fracturados es de gran importancia en varios países. Adicionalmente, podría contribuir significativamente al suministro de energía en el mundo.

Aunque existen varias opciones de recuperación mejorada de petróleo para recuperar de estos recursos, una de las más prometedoras es la combustión in situ (ISC). A pesar de que se estudia desde hace más de cinco décadas, su uso en yacimientos naturalmente fracturados no se conoce del todo.

En la investigación que se documenta en esta tesis se han realizado dos estudios. Primero, se utilizó un modelo bidimensional de simulación de yacimientos térmicos homogéneos reactivos para investigar las propiedades del yacimiento; incluyendo cómo la porosidad, la permeabilidad, la presión y la difusión de oxígeno afectan al ISC en los yacimientos naturalmente fracturados.

Durante el segundo, Se estudió las fracturas implícitas y pizarra de lecho para investigar cómo las heterogeneidades en un yacimiento de carbonato afectan al ISC. Asimismo, las heterogeneidades en un yacimiento fracturado de carbonato afectan al rendimiento del ISC.

Igualmente, los resultados de resultados muestran que las fracturas semiverticales no sólo proporcionan una vía de alta permeabilidad; sino que también contribuyen al drenaje por gravedad, promoviendo una mejor distribución vertical del aire inyectado y mejorando el rendimiento del ISC.

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A pesar de los esfuerzos por generar nuevas fuentes de energía renovables, la producción y el consumo mundial de petróleo han aumentado durante los últimos 20 años.

Según la Agencia Internacional de la Energí, en la actualidad, se consumen más de 95

millones de barriles de petróleo diariamente en todo el mundo. El petróleo ayuda alimentar las necesidades de transporte, electricidad y materias primas químicas, entre otras.

Hay una amplia variedad de métodos de recuperación mejorada de petróleo (EOR) que se han utilizados para el petróleo pesado y extrapesado. Los procesos de EOR pueden dividirse en térmicos y térmicos y no térmicos.

Igualmente, la combustión in situ (ISC) es un proceso de desplazamiento en el que un gas que contiene oxígeno se inyecta en un yacimiento donde reacciona con el petróleo crudo para crear una zona de combustión a alta temperatura que genera gases de combustión y crea un frente caliente que se propaga por el yacimiento. El fluido más comúnmente inyectado es el aire, pero hay algunos casos en los que se inyecta gas de oxígeno enriquecido o aire.

Adicionalmente, el proceso tiene algunas ventajas sobre la inyección de vapor; entre ellas, una mayor eficiencia térmica, una pérdida de calor relativamente pequeña en los estratos superiores e inferiores.

Por otro lado, el ISC puede generar una severa corrosión, producción de gas tóxico y anulación de la gravedad, y puede ser difícil de controlar dentro de el yacimiento.

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En primer lugar, se comprobó que la dimensión del bloque de la cuadrícula debe ser menor que la zona de combustión para que el resultado sea independiente del tamaño de la cuadrícula. El escenario adecuado para este caso resultó ser igual a 0.05 m.

Las porosidades más altas conducen a picos de temperatura más altos porque hay más combustible disponible cuando el oxígeno llega al frente de fuego. Como consecuencia, se produce un avance irregular del frente de combustión de combustión irregular. Igualmente, se puede observar un consumo de oxígeno más temprano debido a los efectos de la digitación efectos.

Asimismo, la permeabilidad vertical aumenta el impacto del drenaje por gravedad que podría mejorar el factor de recuperación de petróleo con una menor inyección de aire. La ISC a alta presión del yacimiento no sólo puede aumentar la recuperación de petróleo al provocar una reducción de la viscosidad debido a una mayor combustión; sino también por la disolución de dióxido de carbono presente en los gases de combustión en el frente de combustión.

Una mayor difusión molecular del oxígeno difusión molecular puede acelerar las reacciones de oxidación; debido a una mayor transferencia de masa promoviendo mayores factores de recuperación con menor consumo de combustible.

Conclusiones

Las fracturas actúan como vías de alta permeabilidad para el fluido inyectado, como el aire. Asimismo, la ISC puede puede aplicarse cuando el patrón de la fractura principal es vertical o semivertical, promoviendo una mejor distribución vertical del aire inyectado;  mejorando la conformación del frente de combustión, el desplazamiento y mayores factores de recuperación de petróleo.

Igualmente, la inclinación de la fractura permite que el aire inyectado y los gases de combustión se desplacen hacia arriba; lo que conduce a un frente de combustión más rápido avance del frente de combustión en la parte superior de la fractura vertical; que conduce a la ruptura del oxígeno en la en la parte superior del pozo productor.

Las fracturas IN SITU no sólo proporcionan una vía de alta permeabilidad para fluidos; sino que también contribuyen a que se consuma más combustible, produciendo picos de temperatura más altos porque hay más combustible disponible.

El trabajo fue presentado por el Ingeniero Antonio J. Vázquez Zamora en la reciente edición del Congreso Mexicano del Petróleo (CMP).

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