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DISEÑO DE UN SISTEMA PARA LA REPRODUCCIÓN DE UN PROCESO DE INYECCIÓN CÍCLICA DE VAPOR CON FLUE GAS EN LABORATORIO.

Commented [u1]: El titulo debe ser más grande

INFORME DE AVANCE N°: UNO JUAN CAMILO MUÑOZ RODRÍGUEZ FREDY ALBERTO MACÍAS LIZARAZO

Commented [u2]: Numero

OBJETIVO GENERAL 

Diseñar un sistema para la reproducción de un proceso de inyección cíclica de vapor con Flue gas en laboratorio.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS  

Estudiar las generalidades de la inyección cíclica de vapor mostrando las fases de este mecanismos y factibilidades de aplicación. Realizar un análisis de los equipos utilizados en la inyección cíclica de vapor mostrando los parámetros de operación para llevar a cabo tal fin, determinar los parámetros con los cuales van a funcionar los equipos para la reproducción del proceso a escala de laboratorio.

FECHA DE ENTREGA: 14 DE MAYO DE 2018 RESUMEN

INTRODUCCIÓN

En la etapa terciaria de extracción de petróleo la mayoría de estos crudos son pesados los cuales tienen baja movilidad y el yacimiento no cuenta con la energía necesaria para producir, por eso se recurre a diversos mecanismos de para recuperación de estos, entre ellos se encuentran la inyección continua de vapor y la inyección cíclica de vapor con los cuales se estimula el yacimiento y facilita la producción.

Los múltiples mecanismos utilizados para extracción de petróleo tal vez sean los térmicos de los mas exitosos encontrados en campo, en este informe se muestran las generalidades de la de estos mecanismos en especial la inyección cíclica de vapor y junto con algunos datos muy generales sobre este. También se hace un análisis de los equipos existentes en la industria los cuales hacen posible la aplicación de este mecanismo de recobro mejorado

El estudio de los equipos con que se cuentan en la industria con la finalidad de obtener las caracteriscas de trabajos de estos para hacer futuras investigaciones, simulaciones y finalmente aplicar este proceso a escala de laboratorio antes de sus respectivas simulaciones numérica.

Inyección de Vapor

Commented [u3]: La introducción muestra de forma más detalladas las generalidades de lo que se hablara en el informe

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MARCO TEÓRICO GENERALIDADES DE LA INYECCION CICLICA DE VAPOR Y FLUE GAS

Los mecanismos de extracción han sido clasificadas en tres grandes: mecanismos de extracción primaria, secundaria y tercería ; estas etapas de producción describen la secuencia cronológica del yacimiento en la primera etapa la producción inicial el desplazamiento es producido por la energía natural del yacimiento, la segunda etapa de producción casi sinónimo de la inyección de agua se implementa al presentarse caídas en la producción después de su primera etapa de producción y finalmente la tercera etapa consiste en la inyección de gases miscibles, energía térmica o agentes químicos con la finalidad de extraer el petróleo resaltante de la segunda etapa y aplicado cuando esta deja de ser rentable(Ferrer,2001, p. 5). Uno de los mecanismos más exitosos en la actualidad inyección de energía térmica entre los que se encuentran la inyección cíclica de vapor la cual consiste inyectar por medio un pozo vapor durante un periodo tiempo determinado, luego el pozo es cerrado por algunos para finalmente llegar a la fase de producción; a continuación, se describe de manera detallada el mecanismo. Fase de Inyección (Huff Phase): en esta primera etapa se inyecta vapor durante un periodo alrededor de siete días a un mes como se muestra en la parte izquierda de la figura 1 con presiones menores a la presión de confinamiento y calidades de vapor entre 0.85 y 0.8 a la salida del generador de vapor con un esperado de calidades en el yacimiento entre 0.6 y 0.75 debido a las pérdidas de calor a través de las tuberías entre otras.

en la movilidad de este como se puede apreciar en la parte central de la figura 1.

Commented [u4]: El marco teórico estará dividido en generalidades de vapor y de los equipos? Si es así debe poner subtítulos

Fase de Producción (Puff Phase): En esta etapa el pozo es reabierto y se comienza a producir mostrado en la figura 1, el ciclo llega a su fin cuando la producción alcanza valores cercanos antes de la inyección cíclica de vapor.

Figura 1: esquema del mecanismo de inyección cíclica de vapor. (Alvarado,2002, p. 202)

El mecanismo anteriormente descrito es aplicable a todo tipo de crudos, es muy usado en yacimientos con crudos pesados con gravedades API que van desde los 8° hasta los 25° (Taber,1997, p. 190). El número de ciclos depende de la rentabilidad del proceso debido a que cada vez la producción del petróleo va a ser menor con respecto al ciclo anterior (Alvarado,2002, p. 203). Los efectos causados con la aplicación de este mecanismo en el yacimiento son mejora de la movilidad del crudo y se presenta una disminución en la viscosidad debido al aumento de temperatura debido al calor transferido del vapor a la formación, este mecanismo normalmente es usado en yacimientos con las condiciones mostradas en la siguiente tabla.

Fase de Cierre (Shut-In Phase): durante esta el pozo es cerrado alrededor de un 35-45 % del tiempo de la primera etapa con la finalidad de que la formación llegue a un equilibrio lo que conlleva a una mejora

Inyección de Vapor

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Parámetro

unidad

Permeabilidad Profundidad Gravedad del Crudo Viscosidad del crudo Litología

mD Pies °API

Espesor neto Saturación actual del crudo

Pies %

cP

mínimo

máximo

1000 50 8

10000 3000 15

400

100000

arenisca y carbonato 20 45

2500 100

Tabla 1: Resumen del screening técnico para el método de inyección cíclica de vapor (Aguillón y García,2004, p.28)

Con la finalidad de mejorar el mecanismo de inyección cíclica de vapor se usa en primera fase una co-inyección con flue gas, el cual está formado con la composición de nitrógeno (N2) y dióxido de carbono (CO2) los cuales son adquiridos comercialmente o para el caso del CO2 una de este puede atrapado a la salida de los gases de combustión del generador de vapor. El objetivo de la inyección de vapor junto con los gases de combustión, o más conocido como Flue gas, es reducir la emisión de contaminantes hacía la atmosfera y en el pozo crear un aislante térmico entre el lecho rocoso superior y el vapor que es inyectado. El dióxido de carbono inyectado se disuelve lo con el crudo, reduciendo su viscosidad y el nitrógeno promueve el desplazamiento en pozo. Una de las desventajas de la inyección de vapor con Flue gas está en la corrosión de las tuberías debido a que el dióxido de carbono presenta un comportamiento corrosivo sobre aceros al carbono y metales no ferrosos (the group linde, p.4), por tal motivo, se espera que el vapor húmedo

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cumpla la función de arrastre de estas partículas adheridas a la pared de la tubería para evitar daños producidos por la corrosión del CO2 y sumado a las incrustaciones depositas en las tuberías por el agua de alimentación a grava más el proceso.

Commented [u5]: ESTA PARTE ME PARECE INTERESANTE PERO ME GUSTARIA QUE LAS EXPLICARAN DE MEJOR MANERA Y MAS DETALLADA

E QUIPOS UTILIZADOS EN LA INYECCIÓN CÍCLICA DE VAPOR

En proceso de inyección cíclica de vapor se utilizan una gran variedad de equipos tanto electrónicos como sistemas de control y sensores, como equipos mecánicos entre los cuales se encuentran bombas, compresores entre otros. Pero sin lugar a duda es el generador de vapor el equipo principal para llevar a cabo este mecanismo de recobro mejorado, por tal razón esta sección será dedica a las generalidades de los equipos usados y los generadores de vapor principalmente. G ENERADORES DE VAPOR El objetivo principal de un generador de vapor o también conocidas como calderas es producir a una presión mayor a la atmosférica, al suministrarle el calor necesario para evaporar el agua proviene de la energía liberada en el proceso de oxidación de un combustible. La transferencia de calor se realiza por medio radicación, convección y conducción logrando evaporar el agua que anteriormente fue suavizada con la finalidad de extender su tiempo de operación. En la actualidad comercialmente se encuentran dos tipos de generadores los cuales son acuotubular y pirotubular. Para el diseño de generadores de vapor el Código de Calderas y Recipientes a Presión de ASME (BPVC) establece las normas de diseño y fabricación el cual

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busca una larga vida de servicio útil que asegura la protección de la vida humana y la propiedad. En las calderas pirotubulares los gases de combustión circulan por medio de tubos por todo es recipiente calentando el agua como se muestra en la figura 2 están calderas son más económicas a la hora de construcción debidos que no alcanzan valores críticos de presión y temperatura y se obtienen caudales grandes 35 t/h(Bosch Industriekessel GmbH,2012, p. 1).

Figura 3: Descripción del caldero acuotubular. Achs.cl. (recuperado 12 mayo 2018) disponible en: [en línea] http://www.achs.cl/portal/trabajadores/Capacitacion/Cent rodeFichas/Documents/descripcion-de-caldera-ygeneradores-de-vapor.pdf

Figura 2: Características principales de calderas pirotubulares. achs.cl (recuperado 12 mayo 2018) disponible en: [en línea] http://www.achs.cl/portal/trabajadores/Capacitacion/Cent rodeFichas/Documents/descripcion-de-caldera-ygeneradores-de-vapor.pdf

Es importante conocer para esta aguan de alimentación es una parte esencial en la vida útil de la caldera por eso a continuación se muestra

Es importante conocer para esta aguan de alimentación es una parte esencial en la vida útil de la caldera por eso a continuación se muestra Estas calderas alcanzan presiones elevadas hasta de 180 bar y temperaturas de 450°C y manejan bajos caudales (Bosch Industriekessel GmbH,2012, p. 4), el agua circula a través de los tubos mientras es calentada por los gases de combustión que se encuentran en hogar como se muestra en la figura 3 donde el agua al pasar por tubos es evaporada por medio de las flamas.

Inyección de Vapor

Figura 4: caracteristicas del agua del aliementacion para un generador acutubular (recuperado 1 junio 2018) disponible en: [en línea] http://fondoriesgoslaborales.gov.co/documents/Normativi dad/Normasproyecto/Proyecto-RTCalderas-feb-252010.pdf

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NORMATIVIDAD Para el diseño de equipos de es importante tanto que cumplan la función para la cual fueron diseñados como la integridad de estos y de las personas que los van a estar operando. Por tal motivo se crearon una serie de normas y parámetros de diseño para llevar a cabo esta función. (ver anexo) Figura 4: caracteristicas del agua del aliementacion para un generador acutubular (recuperado 1 junio 2018) disponible en: [en línea] http://fondoriesgoslaborales.gov.co/documents/Normativi dad/Normasproyecto/Proyecto-RTCalderas-feb-252010.pdf

CONCLUSIONES 

Con el análisis realizado de los generadores de vapor existentes el que mas se acerca al requerido para la escala de laboratorio, es generador pirotubular debido a sus bajos costos de fabricación y mantenimiento.



De los mecanismos que insisten en la actualidad de recobro mejorado, el de inyección cíclica de vapor es uno de los más factibles y fáciles de usar en campos en ce crudo pesado

BIBLIOGRAFÍA Figura 4: tabla comparativa entre calderas pirotubulares y acetabulares (Bosch Industriekessel GmbH,2012, p. 6)

Como se puede ver en la tabla las diferencias entre los dos tipos de calderas existentes son notorias, por lo cual es indispensable hacer una selección acertada del generador de calor para la reproducción del mecanismo en campo. Los datos con que se cuentan a la fecha para realizar la selección o diseño del generador son de una presión de 120-200 psi, un rango de temperatura entre 300-400 °C y se espera que la calidad a la salida del generador sea alrededor del 0.85, datos los cuales fueron entregados por el GRM. Con los cuales se puede observar que el tipo de generador que mas se acerca a parámetros requeridos es un generador pirotubular.

Inyección de Vapor

Torre, Luis. (2014). Modelo simplificado de inyección cíclica de vapor para yacimientos de aceite pesado (trabajo de grado). universidad nacional autónoma de México, México D. F. Alvarado, Douglas y Banzer, Carlos. (2002). recuperación térmica del petróleo. Caracas, editor Dr. Adafael Rincón Mora. París de Ferrer; Magdalena. (1984). Inyección de agua y gas en yacimientos petrolíferos. Caracas, ediciones asiro dala s.a Taber, J.J. SPE, F.D. Martin, SPE, y R.S. Seright, SPE.(1997). EOR Screening Criteria Revisited-Part 1 : Introduction to Screening Criteriaand Enhanced Recovery Field Projects. New Mexico Petroleum Recovery Research Center.

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Aguillón duarte, Javier y García Ribero, Fredy. (2004). Sistema experto para selección técnica de un método de recobro mejorado para un campo de crudo. (trabajo de grado). universidad industrial de Santander , Bucaramanga. Catalogo Bosch Industriekessel calderas y productos. Alemania

Inyección de Vapor

GmbH(2018),

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