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Sin ttulo de diapositiva

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Experiencias en la implementaci n de proyectos de combusti n in-situ ... Despu s del abandono el reservorio queda ocupado por un gas sin valor comercial. ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Sin ttulo de diapositiva


1
Experiencias en la implementación de proyectos de
combustión in-situ Workshop sobre EOR B. Aires,
Noviembre 8 y 9 del 2007
Jorge L. Mustoni Pan American Energy
2
Experiencias en la implementación de proyectos de
combustión in-situ
  • Contenido
  • Introducción.
  • Ventajas del proceso de ISC.
  • Aspectos negativos.
  • Aplicaciones.
  • Aspectos prácticos del diseño.
  • Evaluación económica
  • Conclusiones

3
Inyección de aire para combustión in-situ
  • El proceso de combustión incluye los mecanismos
    de
  • Intercambio de masa,
  • Intercambio de energía,
  • Reacciones químicas, y
  • Otros procesos físicos como arrastre del flue
    gas (CO2 y N2) generado, presurización,
    hinchamiento.

Saturation
Evaporation Zone
Combustion Zone
Steam Plateau
Temperature
Formation Temperature
  • Requisitos para establecer el proceso de manera
    apropiada
  • El petróleo debe ser suficientemente reactivo
    (ARC),
  • El depósito de combustible y el flujo de aire
    deben estar en una determinada relación que
    asegure la estabilidad dinámica (Combustion
    Tube).
  • Como cualquier proceso de inyec. de gas, debe
    controlarse la eficiencia de barrido
    (conformance).
  • Los reservorios de escaso espesor (lt10 m) y
    buzamiento, se pueden barrer eficientemente
    cuando la distribución de permeabilidad es
    relativamente uniforme.
  • Reservorios con mayor espesor se debería inyectar
    en el tope utilizando una combinación de pozos
    horizontales y verticales (SPE 59334Recent
    Laboratory Results of THAI and Its Comparison
    with Other IOR Processes próximo piloto a
    iniciarse en Alberta).

4
Ventajas de la ISC
  • El aire esta siempre disponible y puede
    inyectarse aun en zonas donde es imposible
    hacerlo con agua o gas.
  • Se puede usar como método de desplazamiento
    mediante la propagación de la zona de reacción o,
    en cambio, para generar flue gas (CO2 y N2) y
    favorecer el drenaje gravitacional.
  • La mayor eficiencia del proceso se obtiene con
    petróleos en los que se logra establecer el
    régimen de reacciones bond scission esto
    ocurre tanto en petróleos livianos, medianos y
    tambien, con algunos requisitos, en crudos
    pesados.
  • ISC es aplicable para un alto rango de petróleos
    y gran variabilidad de reservorios
  • 10-20 API a 500 m hasta gt 30 API a 3000 m,
  • Aunque su uso se indica para capas de escaso
    espesor (3-13 m), se aplicó exitosamente en capas
    de hasta 46 m (nuevo desarrollo THAI),
  • La presión del reservorio al comienzo del
    proceso, no afecta la eficiencia del mismo,
  • La perm. de la roca, tiene un mínimo efecto sobre
    el proceso (rango aplicado 5 mD a 10 D)
  • Tiene una elevada eficiencia de desplazamiento (a
    escala poral), cuando la cinética de la reacción
    de oxidación está en el modo correcto de
    operación (bond scission).

5
Ventajas de la ISC (Cont.)
  • Además de la alta eficiciencia de recuperación,
    es más rapido que otros métodos, especialmente
    comparado con respecto a recuperación secundaria.
  • Mayor eficiencia que al gas natural para el
    mantenimiento de presión, dada su característica
    de menor compresibilidad y solubilidad.
  • Después del abandono el reservorio queda ocupado
    por un gas sin valor comercial.
  • Con respecto a las emisiones de CO2, y aún cuando
    pueda suponerse lo contrario, si se calcula en
    términos del volumen de CO2 generado por unidad
    de petróleo recuperado, es inferior a otros
    métodos de recuperación mejorada. Por otro lado,
    el flue gas generado puede ser reutilizado via
    secuestro/captura del CO2.

6
Aspectos negativos del proceso
  • Por qué la inyección de aire no ha sido utilizada
    en forma extensiva?
  • Alto costo de inversión en la planta compresora y
    elevado gasto de mantenimiento.
  • Falta de confianza en el proceso por la
    información del amplio rango de resultados en la
    aplicación, entre los éxitos y fracasos.
  • Frecuentemente, su aplicación se decidió como
    último recurso esto es, cuando ningún otro
    método era viable (resevorios altamente complejos
    en estratigrafía, petrofísica y otras condiciones
    desfavorables).
  • Diseño inapropiado de la capacidad de inyección
    para el tipo de reservorio a ser tratado Nelson
    y McNeil aportaron importantes conceptos sobre el
    flujo de aire necesario para mantener la
    estabilidad del frente de combustión.

7
Aspectos negativos del proceso
  • La mayoría de los fracasos provienen por su
    aplicación en el reservorio inapropiado y/o por
    falta de control del proceso
  • Ha existido el error conceptual de que el proceso
    de ISC es un método térmico de recuperación
    asistida, y que el principal, o casi exclusivo,
    mecanismo es la reducción de la viscosidad por
    incremento de la temperatura, en resevorios con
    petróleo viscoso.
  • Calidad pobre de la reacción de combustión no se
    logra la auto ignición o hay discontinuidad, o
    poca extensión, entre las reacciones LTO y HTO.
  • Efecto negativo por segregación gravitacional y/o
    gas overriding.
  • Canalización debido a la gran heterogeneidad del
    reservorio.
  • Desfavorable relación de movilidad entre el gas y
    el petróleo movilizado hacia la zona fría.

8
Algunas aplicaciones exitosas
9
Algunas aplicaciones exitosas
Waterflooding and air injection performance
comparison (SPE 99454)
10
Algunas aplicaciones exitosas
Waterflooding and air injection performance
comparison (SPE 99454)
ISC
WF
  • Conclusiones
  • El proyecto de ISC fue más exitoso que el de
    secundaria, esto en términos de incremento de
    recuperación, velocidad de respuesta y
    producción.
  • La producción incremental acum. al 31de Dic. 2005
    es 1.8 mmbo, con una inyección de aire acum. de
    22.3 Bcf. Esto resulta en un promedio de inyec
    de 12 Mscf por bbl de petróleo recuperado.
  • En el caso del proyecto WF, la prod. Increm.
    acum. al 31 de Dic. de 2005 es 1.0 mmbo, con una
    inyec. de aire acum. de 5.3 mmbw. Esto resulta en
    un prom de inyec. de 5 bw por bbl de petróleo
    recuperado.
  • Aunque la rec final estim es similar para ambos
    procesos, la velocidad es mayor para el proyecto
    de ISC. Sin embargo, la selección final de cual
    de los dos conviene aplicar, depende de la eval.
    económica.

11
Algunas aplicaciones exitosas
Increm. by air inj. 6 MMSTB (14)
12
Algunas aplicaciones exitosas
Increm. by air inj. 39 MMSTB (19)
13
Algunas aplicaciones exitosas
La respuesta de petróleo no fue evidente
Sin embargo, el petróleo obtenido tenía una
composición modificada por la reacción de
combustión.
14
Aspectos prácticos a considerar en el diseño del
piloto 1/8
  • Debe pertenecer a una porción representativa del
    yacimiento al que potencialmente se escalará,
  • La compartimentalización mejora la
    interpretabilidad de los resultados,
  • Tipo de proceso (desplazamiento horizontal vs
    drenaje gravitacional),
  • Geometría de malla vs desplazamiento lineal,
  • Espaciamiento se deben evaluar aspectos como
    tiempo de respuesta, tiempo de residencia,
    pérdida de calor, relación entre las fuerzas de
    flotación y las viscosas.

15
Aspectos prácticos a considerar en el diseño del
piloto 2/8
  • Disponibilidad de pozos y otras instalaciones de
    superficie,
  • Diseño de pozo inyector
  • Pozos existentes (conversión) vs perforación
    (diseño apropiado considerando los efectos de la
    temperatura).
  • Instalación de inyección de fondo control de la
    distribución (BP, PKR, limited entry, tap selec,
    mandriles) prevenir pérdidas de tubing
    (conexiones especiales, revestimiento, espacio
    anular lleno y permanentemente monitoreado.
  • Cabeza de pozo con sistema de inyección dual,
    medidores de caudal y temperatura, scrubber,
    filtro y válvulas de control.

16
Aspectos prácticos a considerar en el diseño del
piloto 3/8
  • Para la primera etapa del proyecto se debe
    disponer de un sistema de purga (agua o N2) para
    cargar al pozo inyector automáticamente cuando el
    compresor se para.
  • Instalación de fondo en pozos productores debe
    considerar los siguientes aspectos
  • Alta relación gas-líquido anclas para gas u
    otros dispositivos separadores,
  • Corrosión y erosión materiales apropiados,
    inyección de inhibidores, revestimientos
    protectores,
  • Alta viscosidad uso de bombas PCP, varillas de
    bombeo del tipo hollow, inyección de
    deselmusionante,

17
Aspectos prácticos a considerar en el diseño del
piloto 4/8
  • Alta temperatura (etapa final) uso de
    refrigerante para prevenir la pérdida de
    eficiencia en bombas por el bloqueo con vapor de
    agua.
  • Instalaciones de producción en superficie
  • Equipos de tratamiento convencionales aunque con
    mayor eficiencia en el manejo de emulsiones
    (tiempo de residencia, temperatura, agitación,
    etc.)
  • El tratamiento final del gas producido depende de
    la composición y de las regulaciones internas y
    externas, pero debe ser previamente recolectado
    medido y analizado.
  • El sistema de producción debe ser tratado
    diferencialmente del resto del yacimiento.

18
Aspectos prácticos a considerar en el diseño del
piloto 5/8
  • Instalaciones de producción en superficie
  • Gas producido por el proceso
  • Positivo
  • Con incremento del contenido de líquidos (2-3
    galones de NGL por Mscfd)
  • Negativo
  • Se produce un gradual aumento del N2 que
    disminuye el poder calorífico y aún mezclado
    puede exceder las impurezas admitidas.
  • Las opciones para la disposición final pueden
    ser incineración, reinyección, utilización en
    turbinas, condensación, etc.)

19
Aspectos prácticos a considerar en el diseño del
piloto 6/8
Compresión de aire diferencias con el gas HC
  • El ciclo de compresión de aire, comparado con el
    del gas, requiere mayor potencia (HP) y
    desarrolla mayor temperatura.
  • Cada etapa de compresión puede ser considerada
    como una compresión adiabática y el gas debe ser
    enfriado (320 a 120 F) antes de entrar a la
    siguiente.
  • El aire comprimido es un potente oxidante y debe
    mantenerse separado de cualquier material
    orgánico que pueda ser oxidado violentamente.
  • El compresor de aire admite mayor tolerancia
    leakage.

20
Aspectos prácticos a considerar en el diseño del
piloto 7/8
Tipos de compresores
  • Desplazamiento positivo (reciprocante) tienen
    mayor eficiencia mecánica, son flexibles,
    limitados a 5 MMscfd.
  • Dinámico (centrífugo) menor mantenimiento y
    potencia requerida, menor contaminación del aire
    con el lubricante, caudales de 2 a 150 MMscfd.
  • Tornillo rotativo es otro tipo de desplazamiento
    positivo, maneja caudales relativamente altos
    (2-30 MMscfd) pero desarrolla presiones de solo
    200 psi. Se utiliza como etapa previa a los
    reciprocantes.

21
Aspectos prácticos a considerar en el diseño del
piloto 8/8
Otras consideraciones prácticas
  • Se debe utilizar lubricante sintético (alto flash
    point) en compresores y grasa del mismo tipo en
    conexiones de cañería y todo elemento que esté
    expuesto a la corriente de aire.
  • Utilizar trampas para lubricante y agua, también
    válvulas de retención.
  • Es necesario desgrasar la cañería antes del
    comienzo de la inyección.
  • El gas producido debe ser controlado en su
    contenido de O2 (máximo admitido 5 ).

22
Economía de los proyectos de ISC
Existe potencial para la economía de escala
23
Conclusiones
  • ISC es una técnica que ha sido extensamente
    probada y se han identificado las causas de los
    fracasos.
  • Existen proyectos relativamente pequeños que han
    demostrado ser económicos.
  • La economía puede mejorar por razones de escala.
  • El conocimiento del mecanismo del proceso y la
    experiencia operativa ha reducido el riesgo de
    aplicación.
  • Para GSJ subsiste la limitación de procesar
    varias capas en paralelo.

24
Conclusiones
  • Actualmente existe metodología disponible para
    evaluar reservorios candidatos para procesar con
    ISC.
  • Hay nuevos desarrollos que permiten aun ser más
    optimistas en la eficiencia del proceso (THAI).

25
  • Back up material

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THAI (Toe-To-Heel Air Injection)
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