Efecto De Las Tasas De Flujo.docx

Efecto de las tasas de Flujo La velocidad de flujo generalmente es relevante para la movilidad global de la espuma o la caída de presión durante el flujo de espuma, pero no directamente para los mecanismos específicos de generación de espuma. Además, al igual que los efectos de la heterogeneidad, el papel del caudal sobre las propiedades reológicas de la espuma sigue siendo un tema controvertido. Sin embargo, es aparente que, si se pudieran obtener otras condiciones favorables para el snap-off, el aumento de la velocidad intersticial del gas (alto número de capilares) debería aumentar el número de sitios de germinación (según el criterio de Roof) debido al hecho de que los poros son más pequeños. podría ser invadido por gas [15, 16, 32]. Un efecto adverso a su vez causado por un alto número de capilares es que el intervalo de tiempo para la fluctuación de la presión capilar puede ser más corto que el de la desconexión. Como resultado, la tasa de generación de espuma se reduciría. De manera similar, el aumento de la velocidad del líquido tanto en el drenaje como en el desplazamiento de la imbibición puede mejorar la frecuencia de los "precortamientos" y "correcciones" rectilíneas. En las secciones sobre estudios de inundación central a continuación se presenta una discusión adicional sobre el papel del efecto de la tasa de flujo. (Modelo de estudio de Espumas en medios porosos). Aumentar el índice de flujo puede acelerar el acercamiento al estado estacionario; el efecto es más pronunciado en espumas más débiles. El papel de la velocidad de flujo no es crítico, porque la espuma no aparece en todas partes en el núcleo simultáneamente cuando la tasa de flujo aumenta ni colapsa cuando el caudal se reduce a su valor anterior o a cero. (Condiciones para generar espumas en medios porosos) Los resultados experimentales establecen que el índice de flujo de espuma tiene un efecto pronunciado sobre la textura de la espuma. En cada tipo de preempaquetado estudiado, los caudales más rápidos produjeron espumas con tamaños de burbuja más pequeños y más uniformes que los caudales más lentos. Las burbujas más pequeñas se pueden formar a velocidades más rápidas debido al aumento del cizallamiento de las burbujas en el medio poroso. (algunos parámetros que afectan la formación de Espumas) Altas tasas de corte en las cercanías a la cara del pozo darán como resultado bajas viscosidades, altas inyectividades y bajas presiones de Inyección. A distancias de pentración más profundas donde las tasas de corte son menores, las viscosidades aparentes aumentarán, mejorando con esto el control de movilidad y la restricción al flujo. (Metodología de la formación de Espumas) La Figura 3 es un diagrama de ejemplo de la altura de espuma inicial de las soluciones tensioactivas de hitenol en función de la concentración de tensioactivo. La figura muestra una altura de espuma dos veces mayor cuando la inyección de gas se duplicó de 4,5 a 9, lo que indica un volumen inicial de espuma equivalente a los volúmenes dispersos de gas y solución levantados por la espuma generada. Por lo tanto, se formó una estructura estable de espuma sin ruptura significativa. (Screening)

Efecto de la Presencia de Aceite Es bien sabido que una adición de pequeñas trazas de aceite o partículas hidrófobas (o una mezcla de ambas) influye fuertemente en la estabilidad de la espuma. Debido a que la espuma es un sistema cerrado, el aceite alcanza solo la superficie externa de la espuma. La actividad antiespumante del aceite (u otros antiespumantes) generalmente se explica en términos de los efectos que resultan de la actividad superficial del aceite o la remoción de humectación del aceite por la solución acuosa. Esto a su vez depende de varios parámetros físico-químicos. En este capítulo resumimos las teorías existentes sobre la estabilidad de la espuma en presencia de petróleo. (Interacción Espuma Aceite) El contacto de una espuma convencional con aceite tiende a disminuir su estabilidad y su viscosidad aparente. El grado de tolerancia de la Espuma a la presencia de aceite depende de su naturaleza y del tipo de crudo. Altas saturaciones de aceite aceleran la desestabilización de una espuma. (Formación de Espumas) Generalmente hay mucha menos reducción de movilidad con espuma en presencia de aceite que en su ausencia. 29,35,39,55,57-63 En algunos casos, no hay reducción de la movilidad hasta que la saturación de petróleo sea lo suficientemente baja. Esto podría ofrecer una ventaja si la espuma reduce la movilidad en las regiones barridas por vapor y el vapor desviado en las regiones saturadas de petróleo. En experimentos de laboratorio con petróleo, la propagación de la espuma generalmente se retarda debido a la presencia del aceite. Tal vez esto se deba a que la saturación del aceite debe reducirse para la propagación de la espuma y se necesita propagación de la espuma para reducir la saturación del petróleo. (Hirasaki) La presencia de aceite en medios porosos es generalmente conocido por disminuir la reducción de la movilidad del gas obtenido por espuma. La difusión del petróleo en burbujas de espuma o laminillas disminuyen la estabilidad de espuma. La propagación del petróleo puede causar que la película se diluya debajo de un límite crítico, y la lamela se rompe. (Propiedades del flujo de espuma en medios porosos) El efecto de la saturación de petróleo y la composición sobre la espuma es complejo y no se comprende completamente, y hay muchas preguntas pendientes sobre cómo representar el efecto del aceite sobre la espuma. El efecto del aceite sobre la espuma a veces se representa como un cambio abrupto en función de la saturación de petróleo. Esto conduce potencialmente al mismo tipo de complicaciones observadas con la saturación de agua, ya que la saturación de petróleo en los retículos en un frente de espuma pasa a través de saturaciones de petróleo donde las propiedades de la espuma cambian abruptamente.

En un desplazamiento inmiscible (o parcialmente miscible), si la saturación de petróleo delante del banco de espuma es lo suficientemente grande como para matar espuma, la espuma aún puede desplazar el aceite si el aceite drena la cuadrícula en el borde delantero del desplazamiento lo suficientemente rápido como para que la espuma. Si esto ocurrirá en realidad depende de la ola de desplazamiento en el frente de desplazamiento, donde el petróleo se desplaza a medida que llega la espuma. Si esto sucederá en la simulación depende de qué tan bien el simulador, en un bloque de cuadrícula, represente la ola que viaja. (Simulación de Espumas)

La figura 11 compara las variaciones del factor de resistencia general R con el volumen de poro de espuma inyectado para la caja libre de aceite con el caso de saturación de aceite residual. Se empleó un aceite refinado con una viscosidad en el rango de los aceites pesados típicos de California. La saturación de aceite residual por inundación de agua fue 24.4% y no se produjo petróleo adicional durante la inundación de espuma. El factor de resistencia se vio afectado sustancialmente por la fase oleosa residual, lo que indica que el aceite tuvo un efecto perjudicial sobre la espuma inyectada. Los experimentos de permeabilidad relativa descritos previamente indicaron que el aceite residual era perjudicial para la espuma de formación. En este caso, podría argumentarse que la fase de aceite evita la regeneración in situ de espuma una vez que ha sido desestabilizada. De nuevo, las gotitas de aceite podrían ubicarse en la expansión desde gargantas de poro más pequeñas a

cuerpos de poro más grandes. Esto podría evitar una reducción de la curvatura de la interfaz de gas-surfactante en movimiento, impidiendo así la formación de un collar detrás de la interfaz y el salto de una nueva burbuja. Otro posible mecanismo podría ser que la espuma se desestabilice por las interacciones con el aceite. No se pudo medir ninguna partición significativa de surfactante en el aceite con chaser. Esto no excluye que la dispersión de las películas de aceite en la interfaz de aceite y salmuera podría desestabilizar las burbujas de espuma. El tensioactivo también podría tener suficiente afinidad para que la fase oleosa migre lejos de la interfaz gas-salmuera para formar micelas solubilizantes de aceite. (Algunos parámetros que afectan la formación de espumas en el medio poroso) La Figura 8 presenta una instantánea que muestra la distribución de la fase oleosa dentro de la estructura de la espuma que se acumula en los bordes de la meseta, lo que indica la resistencia de las películas de espuma H. Sin embargo, el aceite extraído se escurrió de la estructura de espuma en un corto espacio de tiempo. La presencia de aceite, en la fracción de volumen implementada, afecta la estabilidad de las columnas de espuma. El efecto depende del tipo de tensioactivo y la concentración de tensioactivo donde la estabilidad disminuye a bajas concentraciones y en todas las concentraciones del intervalo evaluado de H-10.

Concentración de Surfactante Cuando las dos superficies de la película de espuma se aproximan entre sí por debajo de un cierto espesor crítico, el componente negativo de Van der Waals de la presión de separación se vuelve muy fuerte y la película se rompe. Siguiendo este mecanismo, el aceite puede reducir la vida útil de la espuma al cambiar la tensión superficial en las superficies de la película y así aumentar la

probabilidad de formación de puntos críticos en las películas con un espesor inferior al crítico. En consecuencia, se han propuesto dos mecanismos para explicar el efecto: -

Reducción de la concentración de tensioactivo en la interfaz gas / agua ya que el tensioactivo puede dividirse en la fase oleica o transferirse a la interfaz aceite / agua.

(Interacción Espuma Aceite) Resultados experimentales han mostrado que el diámetro de la burbuja y el rango de tamaño disminuyen con el aumento de la concentración de tensioactivo. Un 0,1% de surfactante, el tamaño medio de burbuja fue de 57, mientras que la espuma generada con un 1% de surfactante tuvo un tamaño medio de burbuja de 36. (Algunos parámetros que afectan la formación de Espumas en el medio poroso) La estabilidad de la espuma puede depender de la concentración de tensioactivo en la fase acuosa. La elasticidad de la película pasa a través de un valor máximo a medida que aumenta la concentración de surfactante, mientras que la viscosidad superficial aumenta con la concentración.13 La alta viscosidad de la superficie puede reducir la tasa de drenaje de las laminillas de espuma. Sin embargo, también puede reducir la tasa de generación de espuma. Por lo tanto, el resultado neto de la concentración de tensioactivo en la estabilidad de la espuma que fluye no es fácil de predecir. Esto puede ilustrarse con algunos ejemplos de observaciones. ~ Azalm ea aseguró una baja y constante resistencia al flujo de espuma para las concentraciones de surfactante de 0.005% en peso a 0.01% en peso. Cuando la concentración se incrementó aún más, la resistencia al flujo aumentó bruscamente antes de que se nivelara entre el 1% en peso y el 5% en peso, por encima del cual disminuyó la resistencia al flujo. Treinen et al.15 observaron que cambiar la concentración de tensioactivo de 0,005% en peso a 0,05% en peso provocó un aumento rápido en la viscosidad aparente de la espuma, mientras que el aumento adicional de la concentración tuvo poco efecto sobre la resistencia al flujo. Lee et a.1.16 midieron una disminución en la movilidad de la espuma para un aumento gradual en la concentración de surfactante de 0.05% en peso a 1.0 wtX para núcleos de arenisca de 0.4 md a 300 md de permeabilidad. Los resultados indican que podría alcanzarse un valor asintótico a una concentración más alta, por encima de la cual no es de esperar una disminución adicional de la movilidad de la espuma. En un sistema libre de aceite, Bernard y la espuma en saturaciones de gas de hasta 50%, hechas de soluciones que contienen 0,01% en peso, 0,1% en peso o 1,0% en peso de agente activo de superficie, redujeron la permeabilidad a los gases de un paquete de arena de 3890 md a menos de 1 md. A mayores saturaciones de gas, se demostró que la disminución en la permeabilidad del gas depende de la concentración de tensioactivo. Pero incluso la solución al 0,01% en peso redujo la permeabilidad del gas en el paquete a menos de 12 md en saturaciones de gas de hasta el 75%. Llave y Olsenl 'también encontraron una disminución en la movilidad de la espuma cuando la concentración de surfactante aumentó de 0.01% en peso a 1.0 wtX en una arenisca Berea de 750

md cuando el gas fue inyectado en un núcleo saturado con surfactante y cuando el gas y la solución surfactante fueron inyectados slugwise. Irani e hizo experimentos de desplazamiento de petróleo crudo en tubo delgado con espumas de CO. Midieron la presión diferencial en cinco secciones del tubo. Después de 2 V, inyección total (0,44 V, 0,075% en peso de solución tensioactiva seguida de CO), la espuma se colapsó por completo. Cuando la concentración de la solución de surfactante se incrementó a 0,125% en peso de la presión diferencial obtenida aún era muy alta en comparación con la inyección de agua pura en las últimas cuatro secciones del tubo delgado. (Propiedades del flujo de Espuma en el medio poroso) El efecto de la concentración de surfactante sobre la movilidad del gas en la espuma no es lineal, con la mayor parte del efecto en concentraciones bajas. En ausencia de dispersión (física y numérica), dos concentraciones de tensioactivo son importantes para un proceso de espuma: la concentración inicial en el depósito (es decir, la concentración de tensioactivo cero) y la concentración inyectada. En ausencia de una dispersión física significativa, la dispersión numérica separa rápidamente el frente del agente tensioactivo de su perfil inicial agudo sobre muchos bloques de cuadrícula, aunque la adsorción de agente tensioactivo (si se modela con una isoterma de Langmuir) ayuda a afilar el frente. Si el verdadero efecto del surfactante en la movilidad de la espuma se combina con la dispersión numérica del frente del surfactante, el banco de espuma se extiende más allá de donde debería estar, hacia el borde anterior del frente disperso, y la llegada de espuma en cualquier ubicación es más temprana y más gradual de lo que debería ser. Al igual que con la saturación de agua, cuanto menor sea la aceleración de la movilidad del gas con la disminución de la concentración de surfactante, menores serán los efectos. En este caso, los artefactos surgen de un cambio abrupto no requerido para unir datos, sino como la consecuencia involuntaria de tratar de mitigar otro problema, el efecto de la dispersión de la concentración de tensioactivo. (Simulación de Espumas) LEER El DOCUMENTO CONCENTRACIÓN DE SURFACTANTE Y SUS EFECTOS FINALES La Figura 1 resume la recuperación de agua acumulada para cada concentración de solución, medida mediante la recolección del efluente desde el lado de aguas abajo del regulador de contrapresión. Las curvas de recuperación muestran un aumento en la recuperación global y un aumento en el tiempo de avance del gas a medida que aumenta la concentración de surfactante. Por ejemplo, el avance de la espuma en el caso del 0.01% ocurre a aproximadamente 0.60 VP y el avance es de aproximadamente 0.58 VP. En el caso de la solución al 1%, el tiempo de penetración y la recuperación en el avance son aproximadamente 1.2 VP y 1.05 VP, respectivamente.

Además, a una alta concentración de tensioactivo, las caídas de presión generadas son grandes, lo que indica compresión de gas. Por lo tanto, la producción acumulada de líquido y el tiempo de pausa excedieron 1 para los experimentos con mayor concentración de surfactante.

(Concentración de Surfactante y sus efectos en el medio Poroso)

Consideraciones Generales Los principales resultados de este estudio con respecto a la generación de espuma se pueden resumir de la siguiente manera: (1) La espuma se formó fácilmente siempre que el núcleo se presaturó con una solución de surfactante, independientemente de la velocidad de flujo o el gradiente de presión; (2) Cuando la espuma no se formó fácilmente, la espuma podría iniciarse creando regiones de alta saturación de tensioactivo in situ; (3) El inicio de la generación de espuma coincidió con el inicio del drenaje in situ; (4) Era más fácil generar una espuma fuerte que una espuma débil; y (5) Se necesitaron menos PV de inyección para formar espuma en un núcleo más largo que en un núcleo más corto.

Presión Capilar Un mecanismo consistente que surge de estos hallazgos es que los fuertes focos se forman al elevar la presión capilar en las rocas saturadas de surfactante. Además, qué tan rápido se puede formar la espuma depende de qué tan rápido se puede elevar la presión capilar. La base de nuestro argumento es la siguiente.

A medida que el gas entra en las rocas saturadas de surfactante, las lamelas individuales se forman por snap-off en ciertos poros. El hecho de que pueda producirse un desgarro depende de la geometría de los poros, no de la velocidad de flujo o del gradiente de presión. Sin embargo, para que el gas entre en un poro dado, la presión capilar local debe exceder la presión de entrada capilar del poro de interés. Además, estas lamelas deben ser suficientemente estables para elevar la presión capilar local, forzando a los gases a entrar en poros cada vez más pequeños y generar más lamelas. Al presaturar todo el medio poroso o una región dentro de él con un agente tensioactivo concentrado, se asegura que se formen laminillas estables siempre que se produzca un desprendimiento. Si las laminillas de espuma no son suficientemente estables, la presión capilar no puede aumentar con el tiempo, y el drenaje y la apertura se permiten solo en un número limitado de poros, lo que da como resultado una espuma débil con alta saturación de agua. Después de la penetración de gas, la presión capilar puede aumentar solo lentamente. Esto explica por qué la RF de las espumas débiles tiende a aumentar lentamente con el tiempo. También explica el efecto de la longitud del núcleo: los canales de gas continuos abarcan fácilmente un núcleo corto. Si ya existen canales de gas continuos o se crean sobre distancias de desplazamiento de muestras, el gas inyectado fluye preferentemente a través de dichos canales sin drenar los poros ocluidos por el agente tensioactivo, mientras que la solución de agente tensioactivo inyectado fluye a través de los canales de agua existentes. El gas y el agua no se cruzan (la base de la ley de Darcy para el flujo de dos fases), excepto en algunas excursiones causadas por las fluctuaciones locales de presión capilar. Aumentar la velocidad de flujo puede aumentar la fluctuación de presión y, por lo tanto, la presión capilar local. La presión capilar más alta permite un drenaje adicional y un snap-off que genera una espuma más fuerte. (Condiciones para Generar Espumas en medios Porosos) Efecto de la Salinidad El incremento de la Salinidad durante todas las pruebas dio como resultado una disminución dramática en la viscosidad aparente de la espuma, en su estabilidad y un aumento en la movilidad de la espuma. Por tanto surfactantes estables a altas salinidades deben ser utilizados. (Formación de Espumas) En un depósito de aceite, el agua connata contiene electrolitos generados naturalmente. Varios estudios demuestran que la presencia de electrolitos tiene influencia sobre la estabilidad de la espuma estabilizada con surfactante. La Tabla 2 resume la altura inicial y la vida media medidas de las espumas formadas en diferentes salinidades. Indica claramente que la espumabilidad o la altura inicial de la espuma disminuye a medida que aumenta la salinidad. Estas observaciones se suman a una conclusión general de que la adición de electrolitos conduce a una estabilidad reducida de la espuma en un grado pequeño.

(Estabilidad y Movilidad de Espumas) La eficiencia de desplazamiento que se ha encontrado que depende principalmente de la tensión superficial, la viscosidad superficial y la capacidad de formación de espuma no se modifica significativamente mediante la adición de sal. (Eficiencia de Desplazamiento de espumas en el medio poroso) Temperatura