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CCOOMMBBUUSSTTIINNIINNSSIITTUU((CCIISS))Ing. Fabin Camilo Yatte Garzn

Maestra en Ingeniera de hidrocarburosRecobro MejoradoProfesor: Msc. Samuel Fernando Muoz N

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COMBUSTIN IN SITU (CIS) UIS

I n g . F a b i n C a m i l o Y a t t e G a r z n 2

TABLA DE CONTENIDO

Pag.

INTRODUCCIN ........................................................................................................................................... 6

1. MARCO HISTRICO ............................................................................................................................. 7

2. CAMPOS COMERCIALMENTE ACTIVOS ................................................................................................ 9

2.1CAMPO SUPLACU DE BARCAU ........................................................................................................................... 9

2.2CAMPO BELLEVUE ....................................................................................................................................... 13

2.3CAMPO BALOL Y SANTHAL ............................................................................................................................ 15

3. DEFINICIN DE UN PROCESO CIS ....................................................................................................... 20

4. GENERACIN DE LA COMBUSTIN .................................................................................................... 21

5. TIPOS DE COMBUSTIN IN SITU ........................................................................................................ 24

5.1COMBUSTIN FRONTAL SECA: ....................................................................................................................... 24

5.2COMBUSTIN HMEDA: ............................................................................................................................... 26

5.3COMBUSTIN EN REVERSA ............................................................................................................................ 29

6. MECANISMOS DE DESPLAZAMIENTO ................................................................................................ 33

7. REACCIONES QUMICAS ..................................................................................................................... 34

7.1REACCIONES DE OXIDACIN A BAJAS TEMPERATURAS (LOW TEMPERATURE OXIDATION -LTO) .................................. 35

7.2REACCIONES DE OXIDACIN A INTERMEDIAS TEMPERATURAS -PIROLISIS (INTERMDIATE TEMPERATURE

OXIDATION ITO)............................................................................................................................................... 37

7.3REACCIONES DE OXIDACIN A ALTAS TEMPERATURAS -(HIGH TEMPERATURE OXIDATION HTO) ................................ 39

7.4CINTICA DE REACCIN ................................................................................................................................. 40

7.5FACTORES QUE AFECTAN LAS REACCIONES DE OXIDACIN .................................................................................... 42

8. CRITERIOS DE SELECCIN PARA CIS (SCREENING)................................................................................... 44

9. PROBLEMAS MS COMUNES Y SUS RESPECTIVAS SOLUCIONES EN PROCESOS CIS ................................ 47

9.1FACTORES QUE AFECTAN EL FRENTE DE COMBUSTIN ......................................................................................... 47

9.2PROBLEMAS ASOCIADOS AL PROCESO CIS Y METODOS DE SOLUCIN ....................................................................... 50

9.3EJEMPLOS IDENTIFICACIN Y SOLUCIN DE PROBLEMAS CIS ................................................................................. 53

10. PRUEBAS DE LABORATORIO PARA CIS .................................................................................................. 55

10.1TCNICAS CUALITATIVAS TRMICAS ............................................................................................................... 56

10.2TUBOS DE COMBUSTIN ............................................................................................................................. 57

10.3VARIABLES CRITICAS ANALIZADAS MEDIANTE PRUEBAS DE TUBO .......................................................................... 62

11. DISEO DE PROCESOS DE COMBUSTIN IN SITU ................................................................................. 64

11.1VARIABLES DE DISEO ................................................................................................................................ 65

11.2MTODO DE NELSON &MCNEIL.................................................................................................................. 68

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12. PLANTA DE COMPRESIN DE AIRE ....................................................................................................... 83

13. BENEFICIOS Y LIMITACIONES ................................................................................................................ 85

13.1BENEFICIOS .............................................................................................................................................. 85

13.2LIMITACIONES ........................................................................................................................................... 85

CONCLUSIONES .......................................................................................................................................... 86BIBLIOGRAFA ............................................................................................................................................ 87

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LISTA DE FIGURAS

Pag.

FIGURA 1.CAMPO SUPLACU DE BARCAU. .................................................................................................................... 9

FIGURA 2INYECCIN DE AIRE VS.TIEMPO .................................................................................................................. 11

FIGURA 3. VISTA TRANSVERSAL DEL CAMPO BELLEVUE. ................................................................................................ 13

FIGURA 4.ESQUEMA DE LOS CAMPOS BALOL Y SANTHAL,Y LOCALIZACIN DE PATRONES. .................................................... 17

FIGURA 5.PRODUCCIN DE ACEITE PARA EL CAMPO BALOL Y SANTHAL RESPECTIVAMENTE. ................................................. 18

FIGURA 6.DIAGRAMA COMBUSTIN IN SITU .............................................................................................................. 20

FIGURA 7.UPGRADING DEL CRUDO .......................................................................................................................... 20

FIGURA 8.ETAPAS DE LA COMBUSTIN-SITU ............................................................................................................... 21

FIGURA 9.PRIMERA ETAPA,INYECCIN DE AIRE .......................................................................................................... 22

FIGURA 10.SEGUNDA ETAPA,GENERACIN DE LA IGNICIN (ESPONTANEA) ..................................................................... 22FIGURA 11. SEGUNDA ETAPA,GENERACIN DE LA IGNICIN (ARTIFICIAL). ....................................................................... 23

FIGURA 12.ESQUEMA DE LA COMBUSTIN FRONTAL SECA. ........................................................................................... 24

FIGURA 13.VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA COMBUSTIN FRONTAL SECA. ...................................................................... 26

FIGURA 14.COMBUSTIN HMEDA. ........................................................................................................................ 27

FIGURA 15.RELACIN AGUA AIRE EN PROCESOS DE COMBUSTIN HMEDA. ..................................................................... 28

FIGURA 16.VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA COMBUSTIN HMEDA. .............................................................................. 28

FIGURA 17.ANALOGA DE COMPARACIN,COMBUSTIN FRONTAL VS COMBUSTIN EN REVERSA. ....................................... 29

FIGURA 18.COMBUSTIN EN REVERSA. ..................................................................................................................... 30

FIGURA 19.VENTAJA Y DESVENTAJAS DE LA COMBUSTIN FRONTAL SECA. ........................................................................ 30

FIGURA 20.MECANISMOS DE DESPLAZAMIENTO DE CRUDO PRESENTES EN LA COMBUSTIN IN SITU. ..................................... 33

FIGURA 21.EFECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE EL CONSUMO DE OXIGENO (REGIONES DE LAS REACCIONES DEOXIDACIN) ................................................................................................................................................. 36

FIGURA 22.FRENTE DE AVANCE UNIFORME (CENTERBURN). ......................................................................................... 48

FIGURA 23.OVERBURN Y CANALIZACIN DEL AIRE. ...................................................................................................... 49

FIGURA 24.CLASIFICACIN DE LAS PRUEBAS DE LABORATORIO ....................................................................................... 55

FIGURA 25.ESQUEMA GENERAL DE UN TUBO DE COMBUSTIN. ..................................................................................... 57

FIGURA 26.ESQUEMA DETALLADO TUBO DE COMBUSTION ............................................................................................ 61

FIGURA 27.EFICIENCIA DE BARRIDO VOLUMTRICA PARA UN PROCESO CIS ...................................................................... 66

FIGURA 28.REPRESENTACIN DE UN PATRN DE 5PUNTOS NORMAL. ............................................................................. 73

FIGURA 29.ITINERARIO DE LAS TASAS EN UN PROYECTO DE COMBUSTIN IN-SITU .............................................................. 78

FIGURA 30.CALENDARIOS DE INYECCIN DE AIRE PARA LA QUEMA SIMULTNEA DE CUATRO PATRONES DE CINCO

PUNTOS NORMAL .......................................................................................................................................... 79FIGURA 31.ESQUEMA DE ZONAS PRODUCTORAS EN UN PROCESO DE COMBUSTIN IN-SITU................................................. 80

FIGURA 32.PLANTA DE COMPRESIN DE AIRE ............................................................................................................ 83

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LISTA DE TABLAS

Pag

TABLA 1.PROPIEDADES DEL YACIMIENTO SUPLACU DE BARCAU. ..................................................................................... 10

TABLA 2.PROPIEDADES DEL YACIMIENTO BELLEVUE. .................................................................................................... 14

TABLA 3.PROPIEDADES DEL YACIMIENTO BALOL Y SANTHAL. ......................................................................................... 16

TABLA 4.CARACTERSTICAS DE LOS TIPOS DE COMBUSTIN. ........................................................................................... 31

TABLA 5.CRITERIOS DE SCREENING PARA PROYECTOS DE COMBUSTIN IN-SITU. ................................................................ 46

TABLA 6.GENERALIDADES PRUEBAS TRMICAS ........................................................................................................... 56

TABLA 7.EFICIENCIAS DE BARRIDO EN PROCESOS CIS ................................................................................................... 66

TABLA 8.EFICIENCIAS DE BARRIDOS AREALES PARA TRMINOS DE FLUJO ESPECFICOS. ......................................................... 75

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INTRODUCCIN

Debido a la disminucin de nuevos hallazgos de campos de petrleo en Colombia as como en el

mundo entero, se hace necesario aplicar nuevas tecnologas y tcnicas que permitan incrementarel factor de recobro de campos maduros y adems contribuyan a la explotacin de yacimientos de

crudos no convencionales. El Caso de los yacimientos de crudo pesado es bien conocido en el

mbito petrolero; bajos factores de recobro, bajas tasas de produccin, altas inversiones en

extraccin, transporte y refinacin, sumados al menor valor de este tipo de crudos en el mercado

nacional e internacional, son solo unos de los muchos inconvenientes que estos presentan.

Entre los procesos de recobro trmico se tienen: Inyeccin Continua de vapor, Combustin In-Situ

(ISC) e inyeccin de agua caliente. La combustin in situ, es trmicamente el mtodo mas

eficiente de todos, sin embargo, tiene serias limitantes por las cuales nunca ha tenido el auge de

procesos trmicos como la inyeccin de vapor. La combustin in situ es una tcnica de recobromejorado que permite recuperar gran parte del crudo pesado presente en un yacimiento, esta se

basa en la generacin de calor para reducir la viscosidad del crudo, permitiendo que este fluya

fcilmente

En este proceso el aire reacciona con el coque presente en los hidrocarburos, formando as un

frente de combustin el cual ira avanzando hacia el pozo productor y a medida que este frente va

avanzando el aumento de temperatura origina una disminucin de la viscosidad del crudo y

parcial mejoramiento en las propiedades del crudo, proceso conocido como upgrading

Debido a los altos costos de inversin y operacin y a la naturaleza problemtica de este proceso,no es usado tanto como la inyeccin de vapor, si bien muchos proyectos han sido llevados a cabo.

No obstante es aplicable en yacimientos ms profundos y ms delgados que la inyeccin de vapor

y puede ser operado sobre un mayor espaciamiento de pozos. La inversin principal en un

proceso de combustin in situ es debida a los costos de compresin del aire, el cual es requerido

en grandes cantidades.

En el presente trabajo se pretende dar conocer los principales aspectos relacionados con la

tcnica, iniciando con temas tales como marco histrico, campos comercialmente activos,

pasando desde luego a las etapas de generacin y avance de la combustin, tipos de combustin,

tocando temas de suma importancia y complejidad como son las reacciones qumicasinvolucradas. Posteriormente se describirn los principales problemas que se pueden presentar,

generalidades de las pruebas de laboratorio y por ultimo algunos aspectos importantes para el

diseo, como los sugeridos en el mtodo de Nelson & McNeil. Para terminar se presenta un

diagrama de una planta empleada para compresin del aire, algunos beneficios y limitaciones del

la tcnica.

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1. MARCO HISTRICO

La combustin in situ probablemente ocurri en los primeros aos del siglo XX, en

proyectos de inyeccin de aire del sureste de Ohio en donde la inyeccin de aire calientese implemento para combatir problemas de depositacin de parafinas.

El primer proyecto planeado de combustin in situ en Estados Unidos y quizs en el

mundo, tom lugar en Octubre de 1920 cerca del pueblo de Marietta en Ohio (Mills,

1923). La compaa Smith-Dunn us la tcnica de combustin in situ para fundir parafinas

depositadas e incrementar la produccin. Tambin The National Petroleum News

describi en detalle el proceso. En el anlisis del proyecto, Mills seal que las

temperaturas del fondo de pozo alcanzaron los 2300oF que conllevaron a la perdida de

varias secciones de tubera.

El primer documento terico sobre recobro de aceite por inyeccin de gases de

combustin desde arenas depletadas fue publicada por la agencia de minas de los Estados

Unidos en 1928 (Lindsly, 1928). En ste, se estimo que aproximadamente un billn (10^9)

de BTU de calor son necesarios para aumentar la temperatura de 1 ac-ft de una arena

productora hasta 700F y fue la primer vez que se present clculos de ingeniera y

economa de un proceso experimental.

El primer experimento en campo de combustin in situ fuera de USA ocurri en Rusia, en

1935 (Sheinmann, 1938) y a mediados de la dcada de los cuarentas este proceso empez

a recibir seria atencin de las principales compaas del mundo. En 1947, dos compaas,

Magnolia Petoleum Company y Sinclair Oil and Gas Company comenzaron a investigar el

proceso a escala de laboratorio para aprender acerca de los parmetros de control del

proceso. Las investigaciones de ambas compaas culminaron en el establecimiento de

pilotos en Oklahoma en 1950. Ambos proyectos iniciaron el camino al desarrollo de este

mtodo de recobro.

La primera propuesta documentada en Amrica sobre recobro de crudo por combustin

In-situ fue hecha por Frey de la compaa petrleos Phillips en una patente de 1945. Eldescribi el uso de un tipo de combustin sin llama que podra ser propagada a travs de

la arena. La primera prueba experimental piloto de la cual se tiene conocimiento, fue

conducida independientemente en Oklahoma por Sinclair Oil Company y Magnolia

Petroleum Company. Las compaas condujeron sus pilotos en arena poco profundas de

alta permeabilidad. Los dos procesos tenan una aplicacin diferente. El mtodo

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propuesto por Magnolia Petroleum Company era para producir crudo pesado o muy

viscoso, esto es, aquellos en el rango de 10 a 25 API. En contraste el proceso de recobro

propuesto por Sinclair Oil Company tena su aplicacin en crudo de alta gravedad API.

Ambos mtodos representaron las necesidades individuales de cada compaa.

A partir de 1950 ms de 162 proyectos de pilotos en campo de CIS se han llevado a cabo.

El proceso en este punto ha sido extensivamente estudiado tanto en laboratorio como en

pilotos de campo.

En el periodo de 1970 a 1995 un mximo de 19 proyectos de CIS se reportaron. De

acuerdo a los reportes de la OIL & GAS JOURNAL para abril de 1992, la produccin

incremental diaria de aceite de procesos CIS fue aproximadamente de 4700 BOPD (8

proyectos) en USA, 8000 BOPD (10 proyectos) en la unin sovitica, 7300 BOPD (3

proyectos) en Canad y 12000 BOPD (5 proyectos) en Rumania. Para 1992 la produccin

diaria reportada por CIS estuvo alrededor de los 32000 BOPD de 26 proyectos reportados.El nmero de proyectos no incluye solamente comerciales sino tambin algunos proyectos

semi-industriales. Sin embargo este nmero a decrecido 4 proyectos comerciales activos

actualmente.

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2. CAMPOS COMERCIALMENTE ACTIVOS

El proyecto Suplacu de Barcau es el ms grande de esta clase y ha estado en operacin por

ms de 34 aos como un proceso de combustin en seco, los proyectos Balol y Santhal enIndia, han estado en operacin por ms de 7 aos, y han sido aplicados de modo hmedo,

y unido a esta gama se encuentra el campo Bellevue el cual ha estado en operacin

tambin por ms de 34 aos, todos ellos se han aplicado con xito usando el proceso CIS.

2.1CAMPO SUPLACU DE BARCAU

2.1.1 Localizacin

El campo se encuentra situado en la parte nor-oeste de Rumania en la formacin

Pannonian. La estructura forma un monoclinal con una pendiente de 5oal norte.

2.1.2 Caractersticas del Yacimiento

Este es un yacimiento somero, con una arena no consolidada de alta porosidad y

permeabilidad, el cual est limitado al sur y al este por la principal falla de Suplacu de

Barcau, y al norte y al oeste por un acufero. Un vistazo general se presenta en la figura 1.

Figura 1. Campo Suplacu de Barcau.

Fuente:Tomado y modificado de CARCOANA, A. Results and Difficulties of the Worlds Largest In Situ Combustion Process: Suplacu de

Barcau Field Rumania. SPE/DOE 20248, 1990.

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El proyecto Suplacu de Barcau usa un proceso de CIS en seco y maneja bajas presiones

(

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inyector y 8 pozos productores ms. Posterior a ello, se desarroll un estado semi-

comercial que consisti de 6 patrones contiguos, donde se desarrollaron ambos mtodos.

Basados en el desarrollo semi-comercial, en 1970 se tom la decisin de usar la

Combustin In Situ para su explotacin comercial, al mismo tiempo se us la estimulacin

cclica con vapor a fin de precalentar los pozos productores. Se tom la decisin de barrer

el yacimiento comenzando desde la parte superior de la estructura, donde se mostr una

buena eficiencia y control del yacimiento.

En 1976-1977 se prob la combustin hmeda en 9 pozos y se extendi a 20 pozos en

1978 y 1979.

Desde 1979 los patrones de 9 puntos fueron reemplazados por un mecanismo de empuje

lineal, donde ms o menos un frente de combustin continuo se movi pendiente abajo

desde la lnea de pozos inyectores, para mejorar el barrido horizontal. La posicin actualdel frente de CIS se muestra en la figura 1.

Basados en el desarrollo de los pozos para las zonas ya procesadas por Combustin In Situ,

un ltimo recobro calculado, fue del 55%, y para la zona total se calcul un recobro ltimo

mayor del 50%.En 1983 empez a propagarse un segundo frente de combustin lineal,

paralelo al principal, pero debido a la disminucin en la velocidad del primer frente, se

tom la decisin de abandonarlo en 1996. En el periodo de 1985-1991 la produccin lleg

a su mximo, e igualmente la tasa de inyeccin de aire, (ver fig. 2). Desde entonces la

relacin aire-aceite (AOR) ha tenido una tendencia de incremento, y hoy est en el rangode 14600-16000 SCF/bbl, de aceite incremental.

Figura 2 Inyeccin de aire vs. Tiempo

Fuente: PANAIT, A., SERBAN. D, and ILIE, N. Suplacu de Barcau Field- A Case Histoy of a Successfull In Situ Combustion Exploitation. SPE

100346, 2006.

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Desde 1998, las tasas de inyeccin de aire y la capacidad de vapor usada por la

estimulacin cclica con vapor se han reducido. Seguido a ello, la produccin total de

aceite permaneci constante durante los primeros seis meses, pero luego hubo un decline

en la produccin.

Con respecto al corte de agua, se ha incrementado sobre un 82% el cual es el valor actual.

Este incremento se debe a la naturaleza extendida del contacto agua-aceite y a la

proximidad de un buen nmero de pozos productores al contacto.

2.1.4 Problemas operacionales y soluciones

Una de las principales dificultades al comienzo de la produccin fueron los gases de

combustin en la superficie, debido al mal sellamiento de los pozos productores viejos,

escapes en el casing y quizs a las bajas profundidades del yacimiento.

Esto se vio reflejado en la presencia de gases peligrosos en el stano de las casas del rea

donde 700 familias estaban sobre la zona de combustin.

Los pozos viejos daados o el completamiento no efectivo de estos, tuvieron que ser

sellados con repetida inyeccin de lodo de alta viscosidad. Aun as, despus del avance del

frente de combustin bajo la estructura, y de la inyeccin lejos del rea, haba escapes de

gas. Tambin se us vlvulas para mantener un balance entre la inyeccin de aire y los

fluidos producidos a una presin por debajo de la presin de fractura de la formacin.

Gracias a esto se logro el control del frente de combustin.

Otros de los problemas encontrados fueron las emulsiones estables, tales como

asfltenos, resinas, cidos naftnicos y partculas slidas finamente dispersas, las cuales

fueron controladas por fluidos especiales administrados al fondo del pozo, para romper

dichas emulsiones.

Tambin se observaron altos picos de temperatura (600C) en la parte superior de la capa,

permitiendo el dao de algunos pozos productores, pero aproximadamente el 15% de

ellos fueron reemplazados por pozos nuevos.

Con respecto a la seguridad de las operaciones de workover en los pozos productores

calientes, se desarroll un lodo de perforacin especial para matar esos pozos, el cual

aseguraba el equilibrio del pozo, evita el bloqueo de la formacin y presenta

caractersticas reolgicas coloidales a la temperatura especificada. Este fluido se recuper

posteriormente para su reutilizacin.

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Con respecto a la deshidratacin y desalacin del crudo, se patent una tecnologa

especial de tratamiento termo-qumico.

Finalmente se estim que se necesitaran 20 aos ms para que el frente cubra la

superficie entera del yacimiento, esto quiere decir una operacin comercial continua de

CIS por ms de 50 aos.

2.2CAMPO BELLEVUE

2.2.1 Localizacin

Se encuentra ubicado en el nor-oeste de Lousiana, EEUU, en Bossier Parish. El campo estsituado en un domo en la formacin Nacatoch, de la edad Cretcea.


El yacimiento es una arena no consolidada, de alta porosidad con surcos de limo fosilfero

y arena-arcillosa y se divide en tres zonas como se muestra en la figura 3. Solamente la

zona superior e inferior es productiva.

Figura 3. Vista transversal del campo Bellevue.

La profundidad del yacimiento se encuentra en el rango de 300 a 420 ft, y su espesor vara

de 10 a 83 ft. Las principales propiedades del yacimiento se encuentran en la tabla 2.

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Tabla 2. Propiedades del yacimiento Bellevue.

PROFUNDIDAD (ft) 300-420

ESPESOR NETO (ft) 10-83

TEMPERATURA (F) 75

POROSIDAD (%) 32

Swi (%) 27

Soi (%) 73

PERMEABILIDAD (md) 650

VISCOSIDAD (cp) 676

API 19

Pini.Yac./Pini. CIS (psi) /40

OOIP (Mbbl) 4.6-10.6

Fuente: Tomado y modificado de TURTA, A., CHATTOPADHYAY, S. K., BHATTACHARYA, R., CONDRACHI, A. and HANSON, W. Current

Status of Commercial In Situ Combustion Projects Worldwide. Journal of Canadian Petroleum Technology.

2.2.3 Historia de Produccin

El campo fue descubierto en 1921 y produjo alrededor del 5% del aceite original bajo

produccin primaria.

En 1923 alcanz su produccin pico de 7000 bbl/d con tasas iniciales de 1000 bbl/d/pozo,

pero las altas viscosidades del crudo y las bajas presiones del yacimiento contribuyeron a

un rpido decline en la produccin.

En 1963, Getty Oil inici un piloto de CIS en un patrn invertido de 9 puntos, y debido al

xito que se tuvo, los patrones se extendieron con la perforacin de pozos adicionales. Al

final de 1966 el piloto produjo 145 bbl/d llegando 184000 bbl/d en 1969. Se esperaba un

recobro del 60%.

Ms tarde en el periodo de 1970-1971, la compaa Cities Service Oil (CSO) y la

Corporacin Bayou State Oil (BSOC), comenzaron un programa experimental de CIS. CSO

trabaj con cuatro patrones contiguos. Ambas compaas operaron con un proceso de

combustin hmeda y se expandieron en poco tiempo. Hasta 1982, Getty Oil produjo msde 9 Mbbl de aceite, con una tasa diaria de 2750 bbl/d.

Estas compaas descontinuaron sus proyectos, y solamente qued operando (BSOC). Esta

compaa, empez con tres patrones de siete puntos en la zona inferior de la arena, el

rea promedio de cada patrn fue de 2.5 acres. Ms tarde, en 1978 haba 10 pozos

inyectores de aire operando en la arena inferior.

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En 1983 se dio el inicio a tres patrones en la zona superior, comenzando una operacin

simultnea de CIS con la zona inferior. En 1986, se empez a aplicar combustin seca.

Hoy en da, hay 15 patrones de inyeccin activos donde 1.6 MSCF/d de aire es inyectado

para la produccin de 320 bbl/d de aceite, la tasa de inyeccin promedio por pozo es de

3000 SCF/d para un patrn de 2.5 acres. Los cortes de agua varan entre 95% y 98% en la

zona inferior, y de 90% a 96% en la zona superior.


Los principales problemas de operacin que se han presentado en el campo son corrosin,

emulsiones y arenas no consolidadas.

Los gases de combustin, los cuales contienen algo de sulfuro de hidrgeno, dixido de

sulfuro y vapor de agua combinado con altas temperaturas (100-150 F) crean un

ambiente corrosivo, pero es controlado por tratamiento con inhibidores de corrosin o

biocidas.

Los problemas de emulsin han sido muy tediosos. Se han tratado con rompedores de

emulsiones inyectados a travs del tubing en el fondo del pozo. Aunque la naturaleza del

crudo cambia a medida que el frente de combustin se acerca, nuevos tratamientos

desarrollados ayudan con este problema.

Respecto a las arenas extremadamente no consolidadas, la abrasin causada por stas se

empeora con las partculas de coke, pues el tubing usualmente se destruye por el efectode la arena.

Tambin se ha presentado el dao de algunos pozos productores debido a las altas

temperaturas, observndose picos de 400 F. Superior al 10% de los pozos productores

viejos han sido reemplazados por pozos nuevos.

2.3CAMPO BALOL Y SANTHAL

2.3.1 Localizacin

El campo Balol est ubicado en el norte de Gujarat, India, forma parte del cinturn de

crudo pesado.

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La estructura consiste de una trampa combinada estructural estratigrfica, y la

acumulacin de aceite est limitada por un pinchamiento buzamiento arriba, y un

contacto agua-aceite buzamiento abajo. El yacimiento consta de tres arenas productoras

KSI, KSII y KSIII. La seccin productora es una arena no consolidada con intercalaciones dearcilla.

Se caracterizan por tener altas permeabilidades, del orden de 3-8 darcy, y bajos GOR, la

viscosidad incrementa de sur a norte, de 50 a 200 cp para Santhal y 100 a 450 cp para

Balol. Las propiedades del yacimiento se encuentran en la tabla 3.

Tabla 3. Propiedades del yacimiento Balol y Santhal.

CAMPO BALOL SANTHAL

PROFUNDIDAD (ft) 3280 3280ESPESOR NETO (ft) 9-50 9-50

TEMPERATURA (F) 158 158

POROSIDAD (%) 28 28

Swi (%) 30 30

Soi (%) 70 70

PERMEABILIDAD (md) 3000-8000 3000-5000

VISCOSIDAD (cp) 100-450 50-200oAPI 16 18

Pini yac/Pini CIS (psi) 1450/1450 1450/1450

OOIP (Mbbl) 128 300

Fuente: TURTA, A., CHATTOPADHYAY, S. K., BHATTACHARYA, R., CONDRACHI, A. and HANSON, W. Current Status of Commercial In Situ

Combustion Projects Worldwide. Journal of Canadian Petroleum Technology.

Debido a los bajos factores de recobro primario (13%), a causa de la alta relacin de

movilidad entre el aceite y el agua, fue necesaria la aplicacin de una tcnica de recobro

mejorado.

Cabe resaltar que los dos campos operan usando un proceso de CIS hmedo en un

yacimiento que produce bajo un fuerte empuje de acufero lateral.

2.3.3 Historia de Produccin

El yacimiento fue descubierto en 1971, y la produccin industrial comenz en 1974 en

Santhal y en 1985 en Balol. Originalmente su produccin se dio por flujo natural.

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El proceso de CIS en el campo Balol comenz en 1990. Se dise un piloto y se

implement en un rea de 5.5 acres al sur del campo con un patrn de cinco puntos

invertido. Posteriormente se agrand a 22.3 acres perforando 4 pozos nuevos.

Luego se agreg un segundo patrn en la parte norte, figura 4. Su produccin inicial

estuvo en el rango de 19 a 38 bbl/d/pozo.

En el periodo de 1995-1996, basados en el desarrollo favorable de esos patrones, se tom

la decisin de explotar comercialmente el yacimiento por el mtodo de CIS, con un

empuje en lnea perifrica.

Es de mencionar, que antes de la aplicacin comercial de CIS los cortes de agua eran de

60% y 75% para ambos campos. Adems, se prob la CIS hmeda para su aplicacin

comercial.

Figura 4. Esquema de los campos Balol y Santhal, y localizacin de patrones.

En Santhal, se prob el proceso de CIS con un patrn de cinco puntos invertido durante

pocos aos, el cual estaba localizado en la parte norte del campo. Basados en laexperiencia del campo adyacente Balol, se tom la decisin de trabajar con un mecanismo

de empuje en lnea perifrica el cual an sigue operando.

Su explotacin comercial tambin inici en 1997, con una produccin de de 31.5 a 63

bbl/d/pozo.

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Hasta el presente ambos campos han mantenido constante la presin esttica. Esto

confirma la presencia de un fuerte acufero y la produccin de aceite sobre la presin de

punto de burbuja. Esta produccin diaria es de 4400 bbl/d para Balol y 4000 bbl/d para

Santhal, y el recobro ltimo esperado es de 38% y 36% respectivamente.

La relacin agua-aire ha estado entre 0.00018 y 0.00036 bbl/SCF, la combustin hmeda

ha ayudado al mantenimiento de temperaturas moderadas en el frente de combustin,

permitiendo de esta manera la reduccin de sulfuro de hidrgeno en los gases de

combustin.

En la figura 5, se observa la produccin de aceite de cada campo e igualmente los cortes

de agua que han mostrado un dramtico, pero favorable cambio pasando de 75% a 5%

para Balol a medida que el frente de combustin in situ fue desplazando el aceite y

empujndolo hacia los pozos. Esto demuestra que la CIS es un mtodo eficiente para la

explotacin de crudo pesado en presencia de un fuerte acufero lateral, pues el agua esdevuelta nuevamente al acufero.

Figura 5. Produccin de aceite para el campo Balol y Santhal respectivamente.

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Problemas de polucin causados por sulfuro de hidrgeno, dixido de azufre y gases

hidrocarburos. La concentracin de esos gases vara entre 100 y 1500 ppm con picos de

hasta 4000 ppm, pero en algunos pozos la concentracin de acido sulfrico se est

neutralizando con la inyeccin de soda caustica.

Se not tambin la presencia de nitrgeno y dixido de carbono en los gases producidos.

Respecto a la corrosin, est siendo monitoreada con cupones controlada con inhibidores

de corrosin.

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3. DEFINICIN DE UN PROCESO CIS

Proceso trmico en el cual se inyecta un gas que contiene oxigeno (generalmente es aire),

esto con el fin de crear un aumento de temperatura en el yacimiento gracias a lasreacciones de oxidacin y pirolisis, posteriormente se genera una combustin, gracias a

estas elevadas temperaturas. En esta reaccin de oxidacin el aire reacciona con el coque

presente en los hidrocarburos, formando un frente de combustin (ver figura 6) el cual ira

avanzando hacia el pozo productor y a medida que este frente va avanzando el aumento

de temperatura gracias a reacciones de pirolisis se origina una disminucin de la

viscosidad del crudo y parcial mejoramiento en las propiedades del crudo, proceso

conocido como upgrading (Ver figura 7).

Figura 6. Diagrama Combustin in situ

Figura 7. Upgrading del Crudo

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4. GENERACIN DE LA COMBUSTIN

Es necesario conocer a fondo en qu consiste el proceso de combustin in situ, y para una

mayor compresin este, se puede dividir en tres etapas, como se observa en la figura 8.

Figura 8. Etapas de la combustin-situ

En la primera etapa el oxigeno reacciona con el crudo exotrmicamente; se genera un

aumento de temperatura, donde la velocidad de reaccin depende de la temperatura

inicial del yacimiento. La inyeccin contina hasta lograr una alta permeabilidad relativa alaire que permita inyectar a tasas elevadas (ver figura 9). La inyeccin de aire en el

yacimiento se comprueba analizando los gases producidos en el pozo productor

(presencia de N2).

3.CONTINUACION DE LA INYECCIN DE AIRE

se realiza con el fin de mantener y propagar a travs detodo el yacimiento el frente de combustin.

El frente genera suficiente energa trmica: (disminuyeviscosidad, aumenta la produccin de fluidos). Varios

fenmenos tienen lugar en esta etapa

2.GENERACION DE LA IGNICION O ENCENDIDO DEL COMBUSTIBLE

Espontanea: Ocurre en aquellos crudos que tienencomponentes que fcilmente se oxidan.

Inducida y artificial: Mtodos; Dispositivos elctricos,Inyeccin de fluidos cal ientes, Reacciones qumicas

exotrmicas.

1.INYECCION DE UN MATERIAL OXIDANTE (NORMALMENTE AIRE)

El oxigeno reacciona con el crudo (reaccin exotrmica)La inyeccin contina hasta lograr una alta permeabilidad

relativa al aire que permita inyectar a tasas elevadas

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Figura 9. Primera Etapa, inyeccin de aire

La segunda etapa corresponde a la generacin de la combustin, en esta la temperatura

aumenta hasta alcanzar la temperatura de ignicin; existen dos formas de ignicin:

Espontanea: Ocurre en aquellos crudos que tienen componentes que fcilmente seoxidan (ver figura 10).

Figura 10. Segunda Etapa, generacin de la ignicin (Espontanea)

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Inducida o artificial: Mtodos; Dispositivos elctricos, Inyeccin de fluidoscalientes, Reacciones qumicas exotrmicas (ver figura 11).

Figura 11. Segunda Etapa, generacin de la ignicin (Artificial).

La tercera etapa se realiza con el fin de mantener y propagar a travs de todo el

yacimiento el frente de combustin. El frente genera suficiente energa trmica:

(disminuye viscosidad, aumenta la produccin de fluidos). Varios fenmenos tienen lugar

en esta etapa: Flujo multifasico, flujo multidimensional, Reacciones qumicasheterogneas y catalizadas, Fenmenos complejos de transferencia de calor, Problemas

de equilibrios de sistemas de mltiples componentes.

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5. TIPOS DE COMBUSTIN IN SITU

Como se menciono anteriormente existen diferentes tipos y variaciones de la combustin

in situ, dentro de las cuales se destacan la combustin frontal seca y la combustin frontalhmeda ya que estas han sido aplicadas comercialmente. A nivel de laboratorio y

simulacin se ha propuesto otra tcnica denominada combustin en reversa la cual

intente mitigar algunos problemas causados en la CIS seca.

5.1COMBUSTIN FRONTAL SECA:

Es la forma ms comnmente usada de los procesos de combustin. Es llamada

combustin seca debido a que solo se inyecta aire (sin nada de agua) La ignicin es frontal

debido a que ocurre cerca del pozo inyector y que el frente de llama se mueve desde el

pozo inyector hasta el pozo productor.

Figura 12. Esquema de la combustin frontal seca.

La figura 12 presenta las diferentes zonas que se generan en el proceso de combustin

frontal seca. La curva roja representa un perfil de temperaturas desde el pozo inyector

hasta el pozo productor. Aqu se muestran las mximas temperaturas alcanzadas;

usualmente en el orden de 600 a 1200F en la zona de combustin. Cerca al pozo de

inyeccin, el aire inyectado recientemente es bastante frio, usualmente cerca de

POZO INYECTOR POZO PRODUCTOR

Z .DE COMBUSTION

Z .DE COQUE

AIRE

Z .DE VAPORIZACIONHIDROCARBUROS LIVIANOS

AGUA CALIENTE

BANCO DE ACEITE

AIRE

TMP

TR

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temperatura ambiente, as la temperatura del pozo de inyeccin estar bastante fra

despus de algunas semanas. La temperatura del aire incrementa cuando este avanza

desde el pozo de inyeccin hasta el productor y llega a ser igual a la temperatura de

combustin.

Inmediatamente delante de la zona de combustin se encuentra una zona de vapor

(platea de vapor), la cual posee una temperatura del orden de 200 350F, dependiendo

de que la presin este siendo mantenida. La temperatura de la zona de vapor, es la del

vapor saturado bajo condiciones de operacin. La temperatura entre la zona del vapor y el

pozo productor est muy cerca de la temperatura del yacimiento no perturbado o virgen.

Aceite, agua y gases de combustin estarn fluyendo constantemente a travs de esta

regin; pero mientras la zona de vapor y el frente de llama no estn cerca del pozo

productor, la regin continuara bastante fra.

La figura representa una seccin transversal de la formacin, que podra ser esperada enel proceso de combustin frontal seca. Entre el pozo de inyeccin de aire sobre el lado

izquierdo y el pozo productor de la derecha, hay una regin quemada. Cuando las arenas

no consolidadas son quemadas en el laboratorio, esta regin quemada estar

completamente libre de crudo o contenido de coque y puede tener un color entre blanco

y gris muy suave.

Delante de la regin quemada esta el frente de combustin, inmediatamente delante de

este est la regin de coquizacin, la cual contiene material carbonaceo dejado o

depositado a partir del crudo, debido a las altas temperaturas existentes inmediatamentedelante de la zona de combustin. El combustible es diferente del crudo original; ya que el

material que lo compone es prcticamente coque.

Delante de la zona de coquizacin esta la zona de vapor condensado o de agua caliente, la

zona de hidrocarburos livianos, y un banco de crudo resultante del aceite que est siendo

empujado hacia delante por el frente de llama. Despus del banco de crudo esta el

yacimiento no perturbado, a una temperatura cercana a la temperatura original del

yacimiento. Esta regin contiene aceite, agua y gases de combustin cuando estos fluidos

se mueven hacia el pozo productor. El CO2contenido en el gas de combustin puede serbeneficioso debido a disolucin en el crudo, resultando en una disminucin de la

viscosidad y densidad del crudo.

Como se aprecia en la figura 13 una ventaja del proceso de combustin frontal seca es que

la fraccin menos valiosa del crudo es quemada en la forma de coque, dejando la arena

limpia en la regin tras el frente de combustin, sin embargo tiene dos limitantes.

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Primero; el crudo producido debe pasar a travs de la regin fra del yacimiento. Si el

crudo es bastante viscoso el bloqueo del lquido ocurrir, lo cual puede terminar el

proceso. Segundo; el calor almacenado en la regin quemada, no es utilizado

eficientemente, debido a que el aire inyectado no transporta eficientemente el calor hacia

delante.

Figura 13. Ventajas y desventajas de la combustin frontal seca.

5.2COMBUSTIN HMEDA:

Tambin conocida como proceso COFCAW (Combinacin of forward combustin and

Waterflooding), constituye por s mismo un remedio para la segunda limitante del proceso

de combustin convencional, que es el uso ineficiente del calor almacenado tras el frente

de combustin.

En el proceso de combustin frontal seca, ms de la mitad del calor total generado bajo

tierra estar contenido entre el pozo de inyeccin y el frente de combustin (ver figura

14). Muchos intentos han sido hechos para transportar este calor por delante de la zona

de combustin.

VENTAJA:Se quema la fraccinmenos valiosa del crudo

DESVENTAJA:El crudo calentadodebe pasar por la regin fra

DESVENTAJA:El calor almacenadoen la regin quemada no esutilizado eficientemente.

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El agua, a causa de su alta capacidad calorfica y su calor latente de vaporizacin, puede

ser usada ventajosamente para este propsito. Cuando el agua es inyectada en el pozo de

inyeccin en una operacin de combustin frontal, ya sea alternada o simultneamente

con el aire; toda o gran parte del agua se vaporiza pasando a travs del frente de

combustin, transfiriendo el calor por delante del mismo.

Figura 14. Combustin Hmeda.

Muchas consecuencias favorables resultan de esta transferencia de calor, el mtodo

aplicado reduce la viscosidad del crudo frio, al extender la platea de vapor o zona caliente

a mucha mayor distancia por delante del frente de combustin. Esto permite mover el

crudo viscoso, operar a ms bajas presiones y tambin operar con menor cantidad de

combustible. Esta combinacin de factores puede reducir la reaccin aire aceite en

algunos casos.

La figura 15 muestra el cambio en el perfil de temperatura dentro del yacimiento cuando

la relacin agua-aire (WAR) varia. El perfil para WAR=0 se refiere a la combustin frontal

seca. Con un WAR moderado, probablemente de orden de 4ft3/MSCF la temperatura de

la zona de combustin aun permanece alta, pero la temperatura tras el frente de llama ha

sido reducida significativamente. El calor ha sido transferido hacia delante y

efectivamente usado para la transferencia del crudo.

POZO INYECTOR

POZO PRODUCTOR

Z .DE COMBUSTION

AIRE AGUA

AIRE AGUA

MAYORTRANSFERECNIA DECALOR

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Figura 15. Relacin agua aire en procesos de combustin hmeda.

FUENTE: Interstate Oil Compact Commision, Improve oil Recovery. Oklahoma city.

Un mayor WAR, del orden de 7ft3/MSCF, puede generar una combustin parcialmentesofocada. Un incremento adicional en el WAR podra sofocar completamente la

combustin y desmantelar as el propsito original del proceso. El agua no necesita ser

inyectada inmediatamente o simultneamente con el aire. La combustin seca puede ser

iniciada hasta quemar una distancia considerable, antes de que el agua sea inyectada en la

arena caliente. En ese momento, el agua inyectada es convertida a vapor y por ello

desplaza el crudo hacia el pozo productor. La sola inyeccin de agua en la ltima etapa del

proceso, es referida como una operacin de recuperacin de calor, o inyeccin de agua

despus de la combustin.

Figura 16. Ventajas y desventajas de la combustin hmeda.

VENTAJA:El calor de la zona quemada es transportado maseficientemente hacia la zona fra

VENTAJA:Permite operar a mas bajas presiones y conmenor cantidad de combustible

DESVENTAJA:Si la relacin WAR es muy alta se puedeahogar el frente de llama.

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En la figura 16 se describen las principales ventajas y desventajas de este tipo de proceso,

el cual como se ha mencionado es mas aplicado para la recuperacin de crudo altamente

viscoso.

5.3COMBUSTIN EN REVERSA

La combustin en reversa es una variacin del proceso convencional de combustin in

situ, que remedia la posibilidad de un bloqueo del lquido. Esta puede ser explicada

mediante la siguiente analoga: si uno enciende un cigarrillo, el se quema, tanto si

inhalamos como si exhalamos (ver figura 17). Cuando inhalamos, la zona de combustin se

mueve hacia la boca, siguiendo la direccin de aire; esto es combustin frontal. Cuando

exhalamos, la zona de combustin aun se mueve en direccin a la boca, pero el

movimiento del aire es en direccin opuesta; esto es combustin en reversa.

Figura 17. Analoga de comparacin, Combustin frontal Vs Combustin en reversa.

La figura 18 muestra lo que ocurre en un proceso de combustin en reversa. El aire se

mueve de izquierda a derecha. La ignicin ocurre cerca del pozo productor en el lado

derecho y el frente de llama se mueve contracorriente al flujo de aire inyectado, desde el

lado derecho hasta el izquierdo.

Esta figura muestra tambin, las diferentes zonas que se han formado en el yacimiento

durante el proceso. Como puede ser visto, el crudo fluye a travs de la zona de alta

temperatura, posiblemente en el rango de 500 a 700F, donde la viscosidad del aceite es

reducida por un factor de 100 o ms. Tal reduccin de la viscosidad permite al aceite fluir

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ms fcilmente hacia el pozo productor. Este proceso debera por ende tener mayor

aplicacin en crudos extremadamente pesados.

Figura 18. Combustin en reversa.

La combustin en reversa no es tan eficiente como la combustin frontal, a causa de la

deseable cantidad de crudo que es quemada como combustible y la indeseable fraccin

que permanece en la regin tras el frente de combustin, adems de que requiere cerca

del doble del aire de la combustin frontal.

Figura 19. Ventaja y desventajas de la combustin frontal seca.

POZO NYECTOR POZO PRODUCTOR

AIRE

AIRE

Z .DE COMBUSTION

Z .DE COQUE

Z .DE VAPORIZACIONHIDROCARBUROS LIVIANOS

BANCO DE ACEITE

TMP

TR

VENTAJA:El crudo fluye a travs de la zona de altatemperatura.

DESVENTAJA:No es tan eficiente como la CombustinFrontal

DESVENTAJA:Hay una fuerte tendencia de Combustinespontnea cerca al pozo inyector de aire

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Otro problema de la combustin en reversa es la fuerte tendencia hacia la combustin

espontanea. Dependiendo de la naturaleza del crudo, cuando este es expuesto al aire a

temperatura ambiente de 10 a 100 das, el crudo se oxidara. Si no hay perdidas de calor, la

temperatura se elevara y la ignicin espontanea probablemente ocurrir, aun en crudos

de muy baja reactividad. Un crudo a 150F puede encenderse espontneamente entre 5 y

40 das. A una temperatura de 200F, la ignicin espontanea podra posiblemente ocurrir

en menos de 10 das. Si la ignicin espontanea ocurre cerca del pozo de inyeccin, un

proceso de combustin frontal se iniciara y consumir todo el oxigeno necesario para la

combustin en reversa y por ende esta cesara por completo. En la tabla 4 que se

encuentra al final del documento, se presenta una comparacin de la combustin frontal

seca y la combustin en reversa.

Tabla 4.Caractersticas de los tipos de combustin.

CARACTERSTICAS CONVENCIONAL REVERSO

PUNTO DE INYECCIN DE AIRE Pozo Inyector Pozo Inyector

SITIO DONDE SE PRODUCE LA

IGNICINPozo Inyector Pozo Productor

DESPLAZAMIENTO DEL FRENTE

DE COMBUSTIN

Ocurre en el mismo sentido del

desplazamiento del aire

Ocurre en el sentido contrario

del desplazamiento del aire

COMBUSTIBLE UTILIZADO

Fracciones ms pesadas del

crudo contenido en el

yacimiento

Fracciones intermedias del crudo

contenido en el yacimiento

VOLUMEN BARRIDO POR LA

COMBUSTIN

Es saturado totalmente con el

aire inyectado (llamado zona

quemada)

Las partes ms pesadas del

crudo se depositan como

residuos (zona parcialmente

quemada)

MOVIMIENTO DE LOS FLUIDOS

PRODUCTO DE LA COMBUSTIN

Desplazados hacia delante del

frente de combustin,

movindose a travs de la zona

virgen o fra del yacimiento.

Desplazados hacia detrs del

frente de combustin,

movindose a travs de la zona

parcialmente quemada o

caliente del yacimiento.

PETRLEO PRODUCIDOEs algo diferente del petrleo in-

sitio

Es muy diferente del petrleo

contenido en sitio

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Existen algunas variaciones de la combustin in situ como son: THAI CAPRI, COSH los

cuales emplean pozos horizontales como productores y se inyecta aire por la parte

superior de la formacin para as mitigar problemas de baja eficiencia de barrido vertical.

El CAPRI a diferencia del THAI posee catalizadores en el pozo productor que aceleran las

reacciones qumicas y mejoran el proceso de upgrading. Por otro lado se encuentra la

tcnica HPAI (High Pressure Air Injection), la cual puede ser aplicada a crudos livianos.

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6. MECANISMOS DE DESPLAZAMIENTO

Gracias a las elevadas temperaturas y al desplazamiento de fluidos que se presenta en la

combustin in situ, se dan mltiples mecanismos de desplazamiento del crudo, (ver figura20). Tales mecanismos son: Vaporizacin, Condensacin, Empuje por gas,

Desplazamientos miscibles, Empuje por vapor, Desintegracin cataltica entre otros.

Figura 20. Mecanismos de desplazamiento de crudo presentes en la combustin insitu.

La zona de mayor temperatura se encuentra en el frente de llama, en el se alcanzan

temperaturas entre los 600 a 1200F, por esta razn se presentan reacciones de craqueo

trmico, en las cuales las fracciones ms pesadas e indeseables del crudo son separadas

de fracciones intermedias y voltiles. A medida que el crudo se encuentra ms alejado del

frente de llama, experimentara temperaturas cada vez menores, teniendo como resultadozonas de vaporizacin y condensacin, que a su vez ayudan a trasmitir el calor hacia la

zona de crudo virgen. Los gases de chimenea generados al igual que los vapores ayudan al

desplazamiento del crudo de una forma miscible e inmiscible. Miscible ya que el co2

formado a partir de las reacciones de oxidacin se introduce en el crudo disminuyendo su

viscosidad y densidad, permitiendo al crudo fluir fcilmente.

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7. REACCIONES QUMICAS

A si como en los procesos de inyeccin de vapor, donde la composicin del aceite y la

mineraloga de la roca, tienen un impacto en el recobro del aceite, estos procesos tambinjuegan un rol muy importante en el proceso de combustin in situ. Esto es debido a que el

proceso CIS depende para su existencia de la generacin de reacciones qumicas entre el

aceite crudo y el aire inyectado en yacimiento.

La naturaleza de estas reacciones qumicas y sus efectos calricos inducidos dependen de

las caractersticas del sistema Aceite Matriz. Los minerales de la roca y el contenido de

arcilla del yacimiento influencian las reacciones de formacin del combustible y su

subsecuente combustin. Por lo tanto un estudio de las reacciones qumicas y de su

influencia es crtica para el diseo del proceso y posteriormente el desempeo en campo.El objetivo de este captulo es presentar una revisin de las principales reacciones

qumicas asociadas al proceso CIS.

Las reacciones qumicas asociadas a procesos de combustin in-situ son numerosas y se

producen en diferentes rangos de temperatura. En general, con el fin de simplificar los

estudios, los investigadores agruparon estas reacciones en tres clases: la oxidacin a baja

temperatura (LTO por sus siglas en ingles), oxidacin a temperatura intermedia(ITO), la

formacin de combustible, y (3) oxidacin a alta temperatura (HTO) o la combustin de

hidrocarburos de residuos slidos (coque).

Las reacciones LTO son heterogneas (de gas o lquido) y, generalmente resultan en la

produccin de compuestos parcialmente oxigenados y poco o nada de xidos de carbono.

En temperatura media, la formacin de combustible implica reacciones de craqueo /

pirolisis de hidrocarburos las cuales conducen a la formacin de coque (un Pesado carbn,

baja volatilidad).

Las reacciones a alta temperatura de combustin son reacciones heterogneas, en la

cual el oxgeno reacciona con el aceite no oxidado, el combustible y los compuestosoxigenados para dar xidos de carbono y agua.

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7.1 REACCIONES DE OXIDACIN A BAJAS TEMPERATURAS (LOW TEMPERATURE

OXIDATION -LTO)

Durante la combustin in situ los hidrocarburos inicialmente estn sometidos a dos tipos

de reacciones con el oxigeno, dependiendo de las temperaturas que se presenten. Estas

reacciones las cuales ocurren en temperaturas bajo 400 oF son definidas como oxidacin a

bajas temperaturas (LTO), y las que se presentan por encima de dicha temperatura, son

llamadas oxidacin a altas temperaturas (HTO). A diferencia de la HTO la cual produce

CO2, CO y H2O como productos de la reaccin primaria, en LTO se forma agua e

hidrocarburos parcialmente oxigenados tales como: cidos carboxlicos, aldehdos,

cetonas, alcoholes e hidroperxidos. Las LTO ocurren en yacimientos de baja temperatura

y son causadas por la disolucin del oxigeno en el crudo. El grado de disolucin depende

de la tasa de difusin de las molculas de oxigeno en el crudo a temperatura de

yacimiento. Los crudos livianos son ms susceptibles a LTO que los crudos pesados.

Las reacciones LTO son altamente complejas y no han sido bien comprendidas. Sin

embargo se cree que estas reacciones consisten en la condensacin de componentes de

bajo peso molecular a productos de alto peso molecular. Composicionalmente se ha

encontrado en las LTO que se incrementa el contenido de asfltenos del aceite y decrecen

el contenido de aromticos y resinas.

LTO muestran un incremento de la viscosidad original del aceite, el rango de ebullicin yde densidades. Estas tambin incrementan la cantidad de combustible disponible para

combustin, adems causa una sustancial declinacin en el recobro de aceite de las zonas

de destilacin y craqueo trmico.

Bajos flujos de aire en la zona de oxidacin resultantes de heterogeneidades de

yacimiento y canalizacin del oxigeno, promueven las reacciones LTO. Pobres

caractersticas de combustin del crudo tienden a promover LTO debido al bajo consumo

de oxigeno.

Moore en 1993 hiso las siguientes observaciones con respecto a LTO

Las LTO generalmente se cree que ocurren a temperaturas menores a 600 F, pero este

rango depende de la viscosidad del aceite. Es muy difcil asignar un rango de temperaturas

debido a las reacciones del oxido de carbono; pueden ocurrir en temperaturas entre 270F

y 320F. Este tipo de reacciones son evidenciadas por un rpido incremento en el oxigeno

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consumido debido a la generacin de los xidos de carbono, pero estas declinan en

temperaturas del rango de 450-540F. Esto se debe alza del gradiente de temperatura

negativo, en el cual el intervalo de temperatura sobre el que la tasa de oxigeno consumido

decrece cuando se incrementa la temperatura. (Figura 21).

Figura 21.Efecto de la temperatura sobre el consumo de oxigeno (regiones de lasreacciones de oxidacin)

En esta etapa de gradiente temperatura negativo, est acompaado de una baja eficiencia

de desplazamiento, esto debido a que las reacciones de oxidacin, causan el encogimiento

significativo y tambin hacen que el aceite sea menos mvil. Gracias a que el producto

final dominante de la reaccin LTO es el coque, la prolongacin por un periodo extendido

de tiempo, pueden causar que el aceite quede atrapado en los poros.

Sobre las observaciones basadas en estudios LTO de bitmenes (Athabasca). Segn

estudios de laboratorio este tipo de reacciones no afectan la movilidad y recuperacin de

crudos livianos. Sin embargo estas reacciones afectan dramticamente la movilidad decrudo de crudos pesados (con alto contenido de asfltenos y resinas). La preoxidacion del

crudo pesado en bajas temperaturas tambin incrementa sustancialmente la cantidad de

combustible disponible y subsecuentemente los requerimientos de aire para combustin.

Luego las condiciones que promueven las reacciones LTO deben ser minimizadas durante

la combustin in situ de crudos pesados.

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7.2 REACCIONES DE OXIDACIN A INTERMEDIAS TEMPERATURAS - PIROLISIS

(INTERMDIATE TEMPERATURE OXIDATION ITO)

A medida que la temperatura est en alza, el aceite presenta diversos cambiosdenominados pirolisis. Las reacciones de pirolisis (Reacciones de oxidacin a temperatura

intermedia) son frecuentemente referidas en la literatura como las reacciones de

Depositacin de combustible (Depositacin del coque- Carbn pesado rico en

componentes hidrocarburos de baja volatilidad) para su subsecuente combustin. Las

reacciones de pirolisis son principalmente homogneas (Gas-Gas) y endotrmicas

(Absorcin de calor), e involucran tres tipos de reacciones: deshidrogenacin, Craqueo y

condensacin. En las reacciones de deshidrogenacin los tomos de hidrogeno son

despojados de las molculas de hidrocarburos mientras los tomos de carbn no han sido

alterados. En las reacciones de craqueo, los enlaces carbono-carbono de las molculas de

hidrocarburos pesados son rotos, resultando en la formacin de bajo nmero de

carbonos. En el caso de las reacciones de condensacin, el nmero de tomos de carbono

en las molculas incrementan, liderando la formacin de hidrocarburos pesados. El tipo

de aceite y la estructura qumica de sus constituyentes hidrocarburos, determinan la tasa

y extensin de las diferentes reacciones de pirolisis.

Las parafinas no experimentan reacciones de condensacin. En 700 a1250F, experimentan

deshidrogenacin y/o reacciones de craqueo trmico, esto depende de la longitud de la

cadena de hidrocarburos. En general pequeas cadenas de hidrocarburos (metano hasta

Butano) sufren deshidrogenacin y las grandes molculas experimentan craqueo. Las

reacciones de craqueo son usualmente iniciadas por la divisin del enlace carbono

carbono, seguido de la abstraccin del hidrogeno. Las molculas deshidrogenadas son

combinadas con las molculas pesadas, formando de esta forma el coque. Por lo tanto

una larga cadena de molculas luego de un prolongado calentamiento o cuando est

sujeto a altas temperaturas producen coque y una considerable cantidad de fracciones de

hidrocarburos voltiles.

Los componentes aromticos (benceno y otros componentes), experimentan reacciones

de condensacin ms que de degradacin (Craqueo) sobre 1200F -3000F. En la reaccinde condensacin el dbil enlace C-H de las molculas cclicas son rotos y remplazados por

un enlace ms estable C-C liderando as la formacin de menor cantidad de molculas

poliaromaticas hidrogenadas.

Los estudios de laboratorio en crudos pesados, indican que la pirolisis del crudo en el

medio poroso ocurre a travs de tres etapas: Destilacin, Craqueo (Visbreaking

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Reduccin de viscosidad), y coquizacin. Durante la destilacin, el aceite pierde la mayor

cantidad de fracciones livianas e intermedias. En altas temperaturas (400-540F), el aceite

es craqueado suavemente, causando que los hidrocarburos pierdan pequeos grupos y

tomos de hidrogeno para formar menos ramificaciones de componentes. Hacindolo

ms estable y menos viscoso. En temperaturas mayores, sobre 550 F, el aceite restante en

el medio poroso es craqueado en fracciones voltiles y componentes no voltiles referidos

como coque. El coque es definido como una fraccin del aceite insoluble en tolueno, que

generalmente contiene 80 90% de carbono y 3 -4% de hidrogeno. Tanto el suave como

el considerable craqueo, producen hidrogeno, gas y algunos hidrocarburos livianos en

fase gaseosa. Adems se observo que la destilacin del crudo en bajas temperaturas juega

un rol muy importante en la forma, naturaleza y extensin de las reacciones de craqueo y

formacin de coque. Altas presiones de operacin generalmente lideran la formacin de

combustible que es pobre en hidrogeno.

Investigaciones realizadas en la universidad de Calgary por ms de veinte aos, describen

que las reacciones de pirolisis del bitumen en un proceso de combustin in situ se dan de

la siguiente forma.

Los mltenos son fracciones del crudo las cuales son solubles en pentano y tolueno y

pueden adems ser separados en Saturados, Aromticos y resinas usando cromatografa

liquida. Los asfltenos son solubles en toluenos pero el pentano es insoluble en la fraccin

del bitumen. El coque est definido como la fraccin insoluble en tolueno. El craqueo

trmico de asfltenos para la formacion de coque requiere un periodo largo de tiempo.

Este periodo de tiempo decrece cuando las temperaturas de craqueo incrementan.

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7.3 REACCIONES DE OXIDACIN A ALTAS TEMPERATURAS -(HIGH TEMPERATURE

OXIDATION HTO)

La reaccin entre el oxigeno del aire inyectado y el coque a temperaturas sobre 650F son

frecuentemente referidas como reacciones de alta temperatura de oxidacin. El dixido

de carbono (CO2), el monxido de carbono (CO), y el agua (H2O), son los principales

productos de estas reacciones. Estas son heterogneas, (Gas Solido y Gas Liquido), y

son caracterizadas por el consumo total del oxigeno en la fase gaseosa. La estequiometria

de las reacciones HTO est dada por:

I=0 para una combustin completa dado que solamente se obtiene CO2 y H2O.

El calor generado de esta reaccin proporciona la energa trmica para sostener y

propagar el frente de combustin.

Estudios indican, que las reacciones HTO son predominantemente reacciones de flujo

heterogneas, y el proceso de combustin involucra diversos fenmenos de transporte. El

proceso puede ser divido en las siguientes etapas:

1. Difusin de oxgeno de la mayor parte del flujo de gas combustible a la superficie.

2. Absorcin del oxgeno en la superficie.

3. Reaccin qumica con el combustible.

4. Absorcin de los productos de combustin.

5. Difusin de los productos fuera de la superficie y en la mayor parte del flujo de gas.

Si cualquiera de estos pasos es ms lento que cualquiera de los pasos restantes, el proceso

de combustin puede ser controlado por ese paso. Generalmente las reacciones qumicas

(Paso 3), procede mucho ms rpido que el proceso de difusin. Por lo tanto en la

mayora de los casos la tasa de combustin es controlada por el proceso de difusin.

Algunos autores opinan lo contrario, este es un tema controversial.

)2(

)1(2

)1()42

1(

2

2

2

2

COCO

COI

OHX

COICOIOXI

CHX

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7.4CINTICA DE REACCIN

La cintica de reaccin se puede definir como el estudio de la velocidad y grado de

transformacin qumica de reactivos en productos. Sin embargo, esta definicin es

simplista para este estudio. El estudio de la reaccin cintica en procesos de combustin

in situ se lleva a cabo por las siguientes razones:

1. Para caracterizar la reactividad de los hidrocarburos.

2. Determinar las condiciones necesarias para lograr la ignicin y / o para determinar si

tendr lugar una auto ignicin en el yacimiento al inyectar aire.

3. Conocer la naturaleza de combustible que se formaron y su impacto en la combustin.

4. Establecer los valores de los parmetros de la cintica (velocidad de reaccin) y los

modelos utilizados en la composicin para la simulacin numrica de procesos de CIS.

La combustin de petrleo crudo en medios porosos no es una simple reaccin, pero sigue

varios y consecutivas reacciones que ocurren a travs de diferentes rangos de

temperatura; dado que los aceites se componen de cientos de compuestos.

La ms simple reaccin que representa la oxidacin de un combustible tpico de

hidrocarburos es:

+ 12 > 2 + 32 + 42(3)Donde los coeficientes de estequiometria (ni) estn determinados por la eleccin de

combustible. Esta reaccin es una conveniente forma de aproximacin de los efectos de

muchas reacciones elementales que se dan en el yacimiento durante el proceso de

combustin. Su tasa, por lo tanto, debe representar un promedio individual de todos los

tipos de reaccin involucrados.

La mayora de los investigadores describen la velocidad de reaccin de oxidacin de CIS entrminos de una simple reaccin de tipo un modelo que asume la dependencia funcional

de concentracin de carbono (combustible), y presin parcial de oxgeno. Este modelo

ampliamente aceptado es:

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= = 2 (4)Dnde

RC = tasa de combustin de petrleo crudo

C = concentracin instantnea del combustible

k = constante de velocidad

Po2 = presin parcial de oxgeno

a = orden de reaccin con respecto a la presin parcial de oxgeno

b = orden de reaccin con respecto a la concentracin de combustible.

Estudios de carbono a alta temperatura y oxidacin de petrleo crudo, indican una

reaccin de primer orden en la dependencia de la concentracin de combustible est

entre 0.5-1.0 y la dependencia con respecto a la presin parcial de oxgeno, es decir, a =

1,0 y b = 0,5 a 1,0.

La constante de velocidad de reaccin "k" en la ecuacin anterior es a menudo una

funcin de la temperatura y dada por:

= exp (5)

Dnde

A = factor pre-exponencial

E = energa de activacin

R = constante universal del gas = 1.987 cal/ mol K

T = temperatura absoluta en k (kelvin)

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La Ecuacin se refiere a menudo como de ecuacin de Arrhenius y la constante "A" como

constante de velocidad de Arrhenius en la literatura CIS. Las constantes en la ecuacin

varan con el tipo de aceite, presin, y as como otros parmetros.

Las unidades de la constante A, E y R dependen de las unidades seleccionadas para la

masa, presin, temperatura y el tiempo. En simuladores cinticos de procesos CIS suelen

requerir informacin para el clculo de la tasa de avance del frente de combustin y de

recuperacin de petrleo. La determinacin experimental de parmetros cinticos se

utiliza a menudo para una rpida deteccin en la simulacin de los valores. Por lo tanto, se

debe tener cuidado a las unidades cuando se utilizan estos datos cinticos.

7.5FACTORES QUE AFECTAN LAS REACCIONES DE OXIDACIN

Dos de los factores ms importantes en procesos de combustin in-situ son: la formacin

de combustible y la combustin. Los procesos fsicos y qumicos que rigen la capacidad de

crudo a depositar combustible y posteriormente su combustin (oxidacin) influyen

fuertemente en la economa de un proyecto de combustin. Tambin poco combustible

en el yacimiento puede impedir la formacin de un sostenido y estable frente de

combustin. Del mismo modo, tambin una gran depositacion de combustible se

traducir en un proyecto no viable econmicamente por su alto requisito de gas oxidante.

La tasa de propagacin delante de la cmara de combustin y el aire requerido,depender de la medida de la reaccin de oxidacin exotrmica, que es controlada por la

cintica de estos procesos.

Un esfuerzo de investigacin se ha realizado a travs de los aos en los laboratorios para

estudiar los muchos factores que inciden en las reacciones en procesos CIS en yacimiento

de petrleo pesado. Estas investigaciones indican que la naturaleza y la composicin de la

roca del yacimiento y las caractersticas del aceite pueden influir en las caractersticas

termo-oxidaras del yacimiento de crudos. La arcilla y el contenido metlico de la roca, y

como su superficie tiene una profunda influencia en la tasa de depositacion de

combustible y su oxidacin.

Estudios sobre el efecto de depsito de metales minerales sobre la combustin in situ

indican que promueven bajas temperatura de oxidacin y aumentan el depsito de

combustible. Los estudios realizados por los investigadores en la Universidad de Stanford,

indican que la cintica de las tres reacciones de oxidacin, (LTO, pirolisis, y HTO) se ve

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afectada por la presencia de aditivos metlicos en el petrleo crudo. Estos investigadores

tambin observaron que la actividad cataltica de un metal depende en gran medida de las

composiciones del crudo. Los beneficios de los aditivos metlicos en la promocin y el

mantenimiento de la combustin en un yacimiento de aceite ligero son muy buenos. La

capacidad de iniciar y propagar el frente de combustin en algunos yacimientos es

atribuido a las propiedades catalticas de los aditivos metlicos que aument la

concentracin de combustible.

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8.CRITERIOS DE SELECCIN PARA CIS(SCREENING)

A continuacin se presentan caractersticas apropiadas de un yacimiento para la

aplicacin de procesos de combustin in-situ basadas en experiencias de campo, estudiostericos y de laboratorio realizados por algunos autores como Poettman, Geffen, Lewin,

Iyoho, y Chu.

Contenido de petrleo: en cuanto al consumo de combustible, se consume alrededor del

6 al 15% del petrleo in-situ. Porosidad>20%, Saturacin de aceite>40%, con el fin de que

el proyecto sea rentable, Sw

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En la tabla 1, se presenta un resumen de los criterios de screening establecidos por

diferentes autores en diferentes pocas.

Poetmann, en el ao de 1964 estableci las siguientes consideraciones para evaluar o

inicializar un prospecto o piloto de combustin in-situ.

Un espesor usualmente de 10 ft o mayor, arenas muy delgadas no soneconmicamente atractivas.

Profundidad usualmente entre 100 a 3000 ft. Porosidad de 20% o mayor. Permeabilidad de 100 md y mayor. Gravedad API de 40oo menor, sin embargo se dan excepciones.

Los siguientes factores contribuyen con la economa de un proyecto, segn Poetmann.

Amplio espaciamiento Alta permeabilidad Altas saturaciones de aceite Bajas relaciones de movilidad Bajo contenido de combustible, pero sobre el mnimo requerido. Permeabilidad uniforme Altas eficiencias de barrido.

Geffen en 1973 propone la siguiente gua de screening para combustin Hmeda.

Espesor mayor de 10 ft. Profundidad mayor de 500 ft. Presin de operacin mayor de 250 psia. oAPI menor de 45 Transmisibilidad, kh/, mayor a 10md-ft/cp. Espaciamiento de pozos no mayor de 40 acres. Temperatura de formacin mayor de 150oF Baja permeabilidad vertical Disponibilidad de agua con bajo contenido de slidos que se precipiten enpresencia de aire. Gas econmico disponible para compresores.

Los siguientes factores segn Geffen tienden a incrementar el riesgo del proceso:

Fracturas extensivas

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Capa de gas Fuerte empuje de agua Baja relacin espesor neto/bruto Problemas de emulsiones

Los criterios de Screening presentados por Lewin y Asociados fueron principalmentebasados en los de Geffen, con algunas modificaciones. A continuacin se presenta una

tabla resumen con los diferentes criterios de screening establecidos por algunos autores.

Tabla 5. Criterios de screening para proyectos de combustin in-situ.

CRITERIOS DE SCREENING PARA PROYECTOS DE COMBUSTION IN-SITU

Autor Ao Espesor

(ft)

Profundidad

(ft)

(Fraccin)

K

(md)

So

(Fraccin)

API

(Cp)

Poettmann 1964 >0.20 >100

Geffen

(COFCAW)

1973 >10 >500 10 >500 >0.50 10-

45

Chu 1977 >0.22 >0.50 300 >0.50 100 >0.35

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9.PROBLEMAS MS COMUNES Y SUS RESPECTIVAS SOLUCIONES EN PROCESOS CIS

Dentro de los estudios previos a la implementacin de un proyecto de recobro mediante

Combustin In Situ es necesario reconocer las condiciones del yacimiento que podran sercontroladas y destacar aquellas que aunque no se pudieran modificar o controlar,

favorezcan el factor de recobro ltimo esperado cuando se implemente la Combustin In

Situ.

De esta manera, debera guiarse la toma de decisiones en pro de alcanzar las condiciones

que favorezcan el desarrollo de un frente uniforme (Centerburn) y por ende se logren

mejoras en la eficiencia de barrido volumtrico.

No obstante, aunque las condiciones para un buen desempeo estn dadas y de acuerdoal desarrollo reportado de un gran nmero de campos en los cuales se ha implementado

en alguna escala el proceso de Combustin In Situ, los problemas ya sea a nivel de

subsuelo o superficie, han hecho presencia y han impedido en muchos casos que se

puedan alcanzar los mejores resultados.

Lo anterior incentiva a estudiar los problemas que eventualmente se desarrollan y evaluar

que tipo de apoyo tcnico existe para contrarrestar los efectos negativos que traen.De

esta forma se podra integrar al modelo de administracin de yacimiento tanto las

amenazas o desafos inherentes a la Combustin In Situ (CIS) as como las tcnicas para

controlar o mitigar los efectos indeseables.

9.1FACTORES QUE AFECTAN EL FRENTE DE COMBUSTIN

El reconocimiento de las condiciones que favorezcan un barrido vertical ms uniforme del

frente de combustin es quizs el punto ms importante en el diseo de un proyecto CIS.

Pese a la naturaleza segregada del proceso, los siguientes factores tienden a mitigar dicho

efecto:

9.1.1 Espesor de la arena

El espesor de la arena es determinante debido a que arenas delgadas permiten una

conduccin ms rpida del calor hacia la base de la formacin y por consiguiente un

desplazamiento ms uniforme que el que se esperara se desarrollara en arenas de ms de

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40 ft. De esta forma mejores eficiencias de barrido volumtrico son alcanzados ya que

tiende a establecerse un frente uniforme o Centerburn, (Figura 22).

Figura 22. Frente de Avance uniforme (Centerburn).

9.1.2 Tasa de Inyeccin

La tasa de inyeccin es un punto de control que contribuye a mejorar la uniformidad del

frente, ya que tasas de inyeccin moderadas evitan la canalizacin del frente y por ende

retardan su llegada a los pozos productores. Tasas de inyeccin de aire ms bajas dan

mayor tiempo para que la transferencia de calor se d hasta la base de la formacin, con

esto se reducen las condiciones severas en los pozos productores.

Hay que tener en cuenta tambin, que si las tasas de inyeccin son muy bajas, el flujo de

aire y las temperaturas de combustin caern a un nivel en el cual la combustin no se

puede sostener.

9.1.3 Viscosidad de aceite

Las altas viscosidades de aceite impiden el rpido desplazamiento hacia los pozos

productores. Para que este sea producido hay que esperar a que la arena se caliente y

transfiera energa que reduzca la viscosidad del fluido. En arenas con aceite de altas

viscosidades el aire tiende a irse por el camino de menor resistencia presentndose un

alto grado de overburn, (Figura 23).

POZO INYECTOR POZO PRODUCTOR

FRENTE DE COMBUSTION

AIRE

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Por esta razn, las investigaciones apuntan a la implementacin de la Combustin In Situ

como mtodo de recobro terciario en yacimientos con aceite de gravedades altas a

medias.

Figura 23. Overburn y canalizacin del aire.

9.1.4 Permeabilidad Vertical

Las altas permeabilidades verticales permiten la migracin del aire inyectado hacia el tope

de la formacin aunque las barreras de shale ayudan a mantener el centerburn. Pero si se

tienen permeabilidades muy bajas, se pierde gran cantidad de petrleo debido a que no

puede ser producido por la baja comunicacin entre los poros.

Si existe alta permeabilidad en la base de la arena, se esperar un avance ms uniforme

del frente de combustin, puesto que esos caminos de flujo preferencial compensarn en

cierta parte los efectos gravitacionales.

9.1.5 Capa de gas

La presencia de gas en el yacimiento afecta el comportamiento del frente de combustin.

Cuando se tiene una capa de gas en el tope de la formacin, se presentar overburn almomento de inyectar el aire debido a que existe un camino de mnima resistencia para el

fluido inyectado. Este problema se acenta en yacimientos con alta viscosidad de aceite.

Igualmente en yacimientos con saturacin inicial de gas, la produccin de aceite se

retarda hasta que se halla quemado suficiente volumen de arena, para que el fluido

delante del frente de combustin llene los espacios que contienen gas.

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9.1.6 Buzamiento

El movimiento del aire es ms rpido cuando este es inyectado en pozos ubicados en la

parte inferior de la estructura, generando un severo overburn. Debido a esto, es preferible

establecer el movimiento del frente de combustin buzamiento abajo y posicionar en la

parte baja de la estructura los pozos productores para controlar los efectosgravitacionales.

9.1.7 Espaciamiento

En arenas de alta permeabilidad donde la movilidad del aire no est restringida, es ms

conveniente usar un amplio espaciamiento entre pozos para evitar daos tempranos en

las tuberas de produccin y en el casing asociadas con las altas temperaturas. Con

amplios espaciamientos se prologa la vida del proyecto debido a que se retrasar la

irrupcin del frente de combustin en el pozo productor.

9.2PROBLEMAS ASOCIADOS AL PROCESO CISY MTODOS DE SOLUCIN

Una vez estudiado los factores que afectan el frente de combustin, se puede entrar en

ms detalle con los problemas que se han presentado durante la aplicacin del proceso de

CIS a escala comercial o piloto.

Existen varios problemas que generalmente se desarrollan al implementar la CombustinIn Situ.

Entre ellos estn:

9.2.1 Baja Inyectividad

Varias sustancias pueden provocar este problema.

Debido a las reacciones de oxidacin presentes en el pozo inyector, el oxido de hierro

puede ocasionar taponamiento pudindose reducir mediante la circulacin en U del pozo

inyector. En esta tcnica el aire es inyectado por el casing y purgado a travs del tubing.

La reduccin de inyectividad tambin puede estar asociada con la formacin de

asfltenos, los cuales pueden reducirse con lavado a base de solvente. La formacin de

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escamas en la parte baja del tubing compuestas por sulfatos de Bario y Estroncio, y

algunas veces por sulfato de calcio fue reducida usando un fosfato orgnico.

Adicionalmente, la acidificacin es un mecanismo comn para aliviar este problema donde

las condiciones del yacimiento lo permiten.

Adems, en campos en los cuales se produce aceite de alta viscosidad es necesario

estimular la zona antes de que llegue el frente de combustin. Este procedimiento se

realiza lavando las perforaciones con aceite caliente, estimulacin con vapor o inyectando

agua caliente.

9.2.2 Corrosin

Dependiendo de la modalidad de combustin que se implemente se puede agravar la

corrosin.

Proyectos de combustin hmeda han presentado corrosin severa en la parte baja del

tubing. Principalmente, en las zonas donde se presentan dos fases, la mezcla vapor-agua

es altamente corrosiva. Igualmente induce a daos en las bombas. La produccin de

cidos, sulfuros, oxigeno y CO2 tambin es un

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