Recuperación Mejorada del Petróleo por Inyección de Álcalis ~ PetroleoAmerica.com

26 febrero 2011

Recuperación Mejorada del Petróleo por Inyección de Álcalis

Recuperación Mejorada del Petróleo por Inyección de Álcalis


Resumen

La Recuperación Mejorada del Petróleo, es la recuperación de petróleo por medio de la inyección de materiales que normalmente no están presentes en el yacimiento y que modifican el comportamiento dinámico de los fluidos residentes. No se restringe a alguna etapa en particular de la vida del yacimiento.

El método ÁLCALIS, consiste en la inyección de soluciones cáusticas o alcalinas en la formación. Estos reactivos químicos reaccionan con los ácidos orgánicos presentes naturalmente en los crudos, produciendo sustancias jabonosas (Surfactantes) en la interfase petróleo-agua, que traen como consecuencia la producción del petróleo.

Es aplicable a un amplio rango de yacimientos de petróleo. La mezcla y dispersión de la solución alcalina pueden causar una respuesta pobre, además requiere un alto consumo de caustica

Introducción

La Recuperación Mejorada del Petróleo por métodos químicos, implica la inyección de moléculas de encadenamientos largo n n s en los pozos, que fluyen junto con el agua, aumentando la presión en los pozos, que a su vez ayuda a elevar el petróleo. A veces las sustancias químicas alternativas se usan para ayudar a disminuir la tensión superficial y así evitar que las gotas salgan del reservorio.

La Inyección de soluciones alcalinas, es un fenómeno que se conoce como formación de escamas y consumo de álcali. La producción de petróleo, se lleva a cabo por: 1Reducción de la tensión interfacial, 2Cambio de Humectabilidad, 3Emulsión y entrampamiento del petróleo, 4Solubilización de las películas rígidas del petróleo.

A continuación se tratará a detalle este mecanismo, exponiendo ventajas, desventajas, parámetros de aplicación y casos de aplicación en campos.

http://www.monografias.com/trabajos31/recuperacion-petroleo/Image1390.gif

Figura 2. Proceso de inyección de álcalis. Fuente: PDVSA-CIED, 1998.

La producción de petróleo, ocurre por uno de los siguientes mecanismos:

1.- Reducción de la tensión interfacial: Al aumentar la concentración de NaOH no necesariamente disminuye la TIF, como se puede observar en la Figura 3

Figura 3. Grafica pH vs TIF

Pero, Al aumentar el Nc disminuye la TIF,:

Nc = μυ/σ

Nc: Numero Capilar (Relacion de la independencia entre las fuerzas viscosas y la TIF)

μ: Viscosidad

υ: Velocidad Darcy

σ: Tensión Interfacial

- A altas temperaturas y en algunos ambientes químicos, se puede consumir excesivamente el álcali debido a reacciones con arcillas, minerales o sílica presente en la arena del yacimiento.

- Los carbonatos deben evitarse debido a que usualmente contienen anhidrita y yeso, los cuales reaccionan adversamente con las químicas cáusticas

Ventajas

- El proceso es relativamente barato.

- El control de la movilidad es mejor que en los procesos de inyección de gas.

- Es aplicable a un amplio rango de yacimientos de petróleo.

- La conversión de inyección de agua a invasión con caustica es relativamente fácil.

Desventajas

- Los problemas de corrosión requieren la protección de tuberías y tanques, así como de la tubería de producción.

- El proceso no es para yacimientos carbonatados.

- El yeso y la anhidrita se pueden precipitar en los alrededores de los posos de producción.

- La mezcla y dispersión de la solución alcalina pueden causar una respuesta pobre.

- Alto consumo de caustica.

- Caso #3

Operador: Orcutt Hill, Union

Viscosidad del petróleo a T residual (μo): (17- 60)cp

Temperatura residual del yacimiento: 140 °F

Saturación Inicial de petróleo (Soi): 50%

Porosidad (θ): 22,5%

Espesor neto: 155pies

Profundidad: 2200pies

Material químico: Orto-Silicato

Numero acido: 0,6 mg KOH/g

Concentración química inyectada: 0,42%

Factor de recobro: 0,06%

Aumento producción: (0,05-0,03) Bbl/lbm


Desarrollo

Los álcalis son óxidos, hidróxidos y carbonatos de los metales alcalinos. Actúan como bases fuertes (pH>7) y son muy hidrosolubles. De tacto jabonoso, pueden ser lo bastante corrosivos como para quemar la piel, al igual que los ácidos fuertes.

Ejemplos son el amoníaco, hidróxido amónico, hidróxido y óxido cálcico, hidróxido de potasio, hidróxido y carbonato potásico, hidróxido de sodio, carbonato, hidróxido, peróxido y silicatos sódicos y fosfato tri-sódico.

Inyección de soluciones alcalinas

Fenómeno que se conoce como formación de escamas y consumo de álcali.

Este método consiste en la inyección de soluciones cáusticas o alcalinas en la formación. Estos reactivos químicos reaccionan con los ácidos orgánicos presentes naturalmente en los crudos; a medida que el agua alcalina y el petróleo reaccionan, se van produciendo sustancias jabonosas (Surfactantes) en la interfase petróleo-agua, que traen como consecuencia la producción del petróleo.

En la Figura 2, se puede observar el proceso de inyección de Soluciones Alcalinas.

2.- Cambio de humectabilidad: En necesario reducir la Fuerza Capilar para mejorar la recuperación del petróleo

Pc=2 σ/r

Cambios en el pH, activan los materiales de la interfase agua-petróleo y trae cambios en la humectabilidad. Al cambiar el agente humectante en el poro, y la concentración del agente comienza a aumentar la superficie de contacto, el poro comienza a progresivamente a ser mojado por petróleo.

3.- Emulsión y entrampamiento del petróleo:

Una emulsión es una mezcla de dos líquidos inmiscibles de manera más o menos homogénea. Un líquido (la fase dispersa) es dispersado en otro (la fase continua o fase dispersante).

El petróleo producido a través de la inundación alcalina son gotas finas, por lo tanto se supone que la reducción de la TIF que tiene lugar entre los ácidos orgánicos y la solución alcalina también conduce a la formación de la emulsión.

La emulsión puede ser Petróleo/Agua o Agua/ Petróleo, o ambos dependiendo del tipo de crudo.

4.- Solubilización de las películas rígidas del petróleo en la interfase petróleo-agua

El petróleo producido a través de la inundación alcalina son gotas finas, por lo tanto se supone que la reducción de la TIF que tiene lugar entre los ácidos orgánicos y la solución alcalina también conduce a la formación de la emulsión.

La emulsión puede ser Petróleo/Agua o Agua/ Petróleo, o ambos dependiendo del tipo de crudo.

Limitaciones

- Se obtienen mejores resultados si el material alcalino reacciona con el petróleo del yacimiento; este debe tener un numero acido mayor de 0,2 mg KOH/g de petróleo.

- La tensión interfacial entre la solución alcalina y el petróleo debe ser menor de 0,01 dinas/cm.

Gravedad API

13-35

Viscosidad

<200>

Composición

Necesarios ácidos orgánicos

Saturación de petróleo

>35%

Litología

Preferiblemente arenisca

Espesor de arena

No crítico

Permeabilidad Promedio

>20 mD

profundidad

<9000>

Temperatura

<200>

Salinidad

<>

Porosidad

No critico

Condiciones de aplicación

Casos de aplicaciones

- Caso #1

Operador: Northward-Estes, Golfo Texas

Viscosidad del petróleo a T residual (μo): 2,28 cp.

Temperatura residual del yacimiento: 115 °F

Saturación Inicial de petróleo (Soi): 64%

Porosidad (θ): 20,6%

Espesor neto: 36 pies

Profundidad: 3,140 pies

Material químico: NaOH

Numero acido: 0,22 mg KOH/g

Concentración química inyectada: 5,0%

Factor de recobro: 8%

Aumento producción: 0,03 Bbl/lbm

- Caso #2

Operador: Chevron

Viscosidad del petróleo a T residual (μo): 40cp

Temperatura residual del yacimiento: 120 °F

Saturación Inicial de petróleo (Soi): 51%

Porosidad (θ): 30%

Profundidad: 1500pies

Material químico: NaOH

Concentración química inyectada: 0,2%

Factor de recobro: (5-7) %

Aumento producción: (0,32 -0,43) Bbl/lbm

Conclusiones

- Cada yacimiento es único en lo que se refiere a las propiedades de los crudos y del medio poroso, por lo cual se deben diseñar sistemas químicos característicos para cada aplicación.

- Los reactivos químicos empleados, sus concentraciones en los procesos de inyección y el tamaño de los mismos, dependerán de las propiedades de los fluidos y del medio poroso de la formación, así como, de las consideraciones económicas correspondientes.

- El proceso de Inyección de Soluciones Alcalinas, es relativamente barato.

- El control de la movilidad es mejor que en los procesos de inyección de gas

- Para la ejecución dl método, se requiere un alto consumo de caustica

- Dada la situación actual en el mercado de precios del petróleo, la recuperación mejorada por métodos químicos se constituye en una de las principales vías para aumentar el factor de recobro en los yacimientos.

Referencias

PDVSA-CIED, Métodos de Recuperación Mejorada con Aditivos Químicos, Instituto de Desarrollo Profesional y Técnico, Caracas, 1998.

Magdalena, Paris de Ferrer. Inyección de Agua y gas en yacimientos petrolíferos. Ediciones Astro Data, 2001.

Erle C, Donaldson. Enhanced Oil Recovery I, Fundamentals and analyses. Elsevier sciencie publishing company Inc., 1985.

http://www.petroleumworldve.com/

http://www.shell.com.ar/

http://www.pdfqueen.com/

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