Desplazamiento Miscible 3j4e3z

DESPLAZAMIENTO MISCIBILE POR VINCENT VALTIERRA SORIANO ING PETROLERO 8IPQ

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INDICE

5.1 Desplazamiento Miscible…………………………………………………………………………3 5.2 Miscibilidad al primer o………………………………………………………………….5 5.3 Miscibilidad Multí-o………………………………………………………………………5 5.4 Factores que afectan la miscibilidad……………………………………………………………6 5.5 Ejemplos de campo…………………………………………………………………………………7 Conclusion………………………………………………………………………………………………..8 Bibliografia………………………………………………………………………………………………..8

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5.1 DESPLAZAMIENTO MISCIBLE Definición: Término general para procesos de inyección que introducen gases miscibles en el yacimiento. Un proceso de desplazamiento miscible mantiene la presión del yacimiento y mejora el desplazamiento del petróleo debido a que se reduce la tensión interfacial entre el petróleo y el agua. El efecto de la inyección de gas es similar a la de un drenaje por gas disuelto. El desplazamiento miscible es una rama importante de los procesos de recuperación de petróleo mejorada. Los gases inyectados incluyen gas licuado de petróleo (LPG), como el propano, metano a alta presión, metano enriquecido con hidrocarburos ligeros, nitrógeno a alta presión y dióxido de carbono [CO2] en condiciones del yacimiento adecuadas de temperatura y presión. El fluido más comúnmente utilizado para el desplazamiento miscible es el dióxido de carbono porque reduce la viscosidad del petróleo y es menos costoso que el gas licuado de petróleo. El desplazamiento miscible también se denomina drenaje por gas miscible, drenaje miscible o inundación miscible. El desplazamiento miscible es el método más eficiente de recuperación mejorada de aceite, teóricamente es posible lograr factores de recuperación de 100%.Los procesos de desplazamiento miscible consisten en la inyección de un fluido a una Presión Mínima de Miscibilidad (PMM), necesaria para que el fluido desplazado y el fluido desplazante. FUNDAMENTOS DEL DESPLAZAMIENTO MISCIBLE Las fuerzas que principalmente actúan dentro del medio poroso son las fuerzas capilares, las fuerzas de gravedad y las fuerzas viscosas. En un proceso de recuperación, la eficiencia en el desplazamiento se determina por la relación entre ellas. La gravedad actúa cuando las condiciones del yacimiento permiten el movimiento de los fluidos debido a diferencias de densidad. En procesos de desplazamiento con agua o gas, a bajos gastos de inyección la segregación gravitacional ayuda a mantener frentes de desplazamiento bien definidos y mejora la eficiencia de barrido. Por otra parte, las fuerzas viscosas toman importancia en la movilidad de los fluidos. Debido a que la mayoría de los fluidos desplazantes son menos viscosos que el aceite del yacimiento, éstos se mueven más rápido y promueven la formación de frentes de desplazamiento no uniformes. Basta recordar que una razón de movilidades desfavorable resulta en la rápida surgencia del fluido desplazante en los pozos productores y en la reducción de la eficiencia de barrido. Las fuerzas capilares también desempeñan un papel fundamental dentro del proceso de desplazamiento, ayudando o restringiendo la recuperación de aceite. Si bien se les considera como la causa principal de que grandes cantidades de aceite permanezcan en el yacimiento después de un proceso de inyección de agua, las fuerzas capilares pueden, igualmente, favorecer el desplazamiento del aceite en los canales de poro menos permeables contribuyendo a la recuperación y no al entrampamiento. Desde los años sesenta se ha reconocido el papel que juegan las fuerzas capilares en el control de la eficiencia de los mecanismos de recuperación, la retención del aceite en la matriz del yacimiento y el control del movimiento de los fluidos. 3

Figura 15. Ejemplo de un desplazamiento miscible ideal. El fluido desplazante forma un frente miscible que trabaja como un pistón para remover el aceite del yacimiento.

La inyección de un fluido miscible con el aceite del yacimiento da lugar al desarrollo de un banco de aceite seguido por un frente miscible que crece conforme el desplazamiento continúa. El aceite es entonces desplazado mientras la miscibilidad se mantenga resultando en eficiencias de desplazamiento microscópico próximas al 100% Según las características del yacimiento a ser intervenido, el fluido desplazante puede ser inyectado bajo los siguientes esquemas: 1. Inyección continúa. El fluido es inyectado de forma continua hasta que el proyecto deje de ser rentable. 2. Inyección de un bache. Puesto que muchos de los fluidos de inyección son de alto costo y no pueden utilizarse para inyección continua, en ocasiones suele inyectarse únicamente un volumen óptimo para economizar el costo del proceso. Este esquema consiste en la inyección del solvente hasta que un volumen preseleccionado ha sido inyectado en el yacimiento y después un fluido menos costoso es usado como fluido desplazante. 3. Inyección alternada. Consiste en inyectar pequeños baches de fluido miscible en alternancia con baches de un fluido desplazante de menor costo que mejore la eficiencia de barrido por medio del control de movilidad y estabilidad del frente de desplazamiento. Idealmente el segundo bache debe ser miscible con el primero para lograr un desplazamiento más eficiente. 4. Inyección cíclica. También conocido como un proceso de Huff and Puff se aplica a yacimientos depresionados, donde el fluido es inyectado y producido junto con el aceite en el mismo pozo después de un tiempo determinado de cierre durante el cual, el aceite experimentará hinchamiento, reducción de la viscosidad y la tensión interfacial.

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INMICIBILIDAD La inmisicibilidad es un fenómeno físico y no químico dónde gracias a la interfase de dos sustancias una puede ejercer una fuerza de desplazamiento sin mezclarse o reaccionara otra. Los procesos de inyección de agua y de inyección de gas, dentro de un esquema de recuperación secundaria, son procesos inmiscibles. 5.2 MISCIBILIDAD AL PRIMER O El término miscibilidad de primer o, literalmente significa que al poner en o el fluido inyectado con el aceite crudo del yacimiento, se formará una sola fase en el yacimiento. Este tipo de miscibilidad se alcanza cuando se tienen solventes o gases de inyección muy ricos en hidrocarburos o a muy altas presiones. Se incluyen aquí como fluidos desplazantes los hidrocarburos solventes, como el gas LP, el propano, keroseno, gasolina y alcoholes (alcohol metílico, etílico e isopropílico), que en virtud de que su costo y calidad es mayor y mejor que el aceite a recuperar, se inyectan al yacimiento como baches que son luego desplazados con otro fluido de bajo costo. Otros gases, como el dióxido de carbono o el nitrógeno, requieren altas presiones de inyección para desarrollar miscibilidad por este mecanismo. 5.3 MISCIBILIDAD MULTI-O La miscibilidad por o múltiple ocurre cuando el aceite crudo interacciona con el fluido de inyección por medio de la transferencia de masa entre el fluido de inyección y el aceite a través de un repetido o entre las fases mientras el frente de desplazamiento recorre el yacimiento. Generalmente, la miscibilidad por o múltiple se alcanza a presiones menores en comparación con la miscibilidad al primer o con el inconveniente de que requiere una mayor distancia a partir del pozo inyector para desarrollarse. Nuevamente este proceso implica la ausencia de una interfase entre los fluidos y depende en gran medida la composición de las fases involucradas y las interacciones de transferencia de masa entre las mismas. Los mecanismos por los cuales se puede obtener un desplazamiento miscible por múltiples os se pueden dividir en: 

Miscibilidad por vaporización de gas La miscibilidad se consigue por la transferencia o vaporización in situ de los componentes livianos e intermedios del aceite hacia el gas de inyección, de tal forma que mientras el gas de inyección continúa su movimiento desde los pozos inyectores y va ando el crudo, alcanza tal grado de enriquecimiento al haber evaporado suficientes hidrocarburos ligeros y genera una zona de transición miscible con el aceite virgen del yacimiento. La miscibilidad no se pierde mientras el frente continúe su avance en el yacimiento y la presión se mantenga. El proceso requiere la inyección de un gas a alta presión que sea pobre en componentes pesados e intermedios o que sea un gas seco o inerte (metano, dióxido de carbono, nitrógeno, gases de combustión); el aceite por otra parte debe ser rico en hidrocarburos intermedios.

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Miscibilidad por condensación de gas. La miscibilidad se alcanza cuando los componentes intermedios del gas de inyección se incorporan al aceite del yacimiento enriqueciéndolo en una cantidad suficiente para generar un frente miscible. Este mecanismo es aplicable para gases de inyección con alto porcentaje de hidrocarburos intermedios y aceites con baja concentración de los mismos. La inyección de gas enriquecido no es económicamente atractiva a consecuencia de la cantidad y calidad de fluido desplazante requerido para realizar dicho proceso, es por eso que en su aplicación se busca optimizar los volúmenes inyectados para obtener la máxima recuperación posible. En algunos casos se usa un tapón de metano enriquecido con etano, propano y butano y como desplazante un gas pobre o agua. La inyección alternada de gas junto con agua permite además controlar la inestabilidad del frente de desplazamiento y mejorar la eficiencia de barrido vertical.

Debe tomarse en cuenta que en el yacimiento, con frecuencia se produce la transferencia de masa entre la fase inyectada y los fluidos del yacimiento, sin embargo la miscibilidad sólo se desarrolla siempre y cuando se alcancen las condiciones óptimas de composición, presión y temperatura.

5.4 FACTORES QUE AFECTAN LA MISCIBILIDAD 1. Temperatura En general, la solubilidad de sólidos en líquidos aumenta al aumentar la temperatura. Ello se debe a que estos procesos de disolución son, por lo común, endotérmicos (hay absorción de calor). Existen pocos casos en los que la solubilidad disminuye al aumentar la temperatura, un ejemplo es el Ca(OH)2 o cal apagada en agua. La solubilidad de un gas en un líquido y de un gas en un sólido siempre disminuye al aumentar la temperatura. La solubilidad de un gas en otro gas no se afecta por ningún factor y los gases se mezclan en todas las proporciones . 2. Presión La presión tiene efecto especialmente sobre la solubilidad de gases en líquidos. Por ejemplo, el gas carbónico, CO2, se disuelve a presión en las gaseosas y al destaparlas, se disminuye la presión y se expele el exceso de gas disuelto con relación a la nueva presión. La presión tiene poco efecto sobre la solubilidad de un líquido en un líquido y de un sólido en un líquido. 3. Naturaleza del soluto y del solvente Generalmente, una sustancia polar es soluble en un solvente polar y una no polar es soluble en un solvente no polar. Esto se expresa con la máxima: ""Lo semejante disuelve lo semejante"". El solvente polar más conocido y utilizado es el agua y entre los no polares se cuentan el benceno, ciclohexano, tetracloruro de carbono, gasolina, thiner y el solvente 10-20; estos tres últimos son mezclas de hidrocarburos. Algunas soluciones conducen muy bien la corriente eléctrica, otras son poco conductoras y otras, no la conducen. 6

5.5 EJEMPLOS DE CAMPO El desplazamiento miscible es un mecanismo de recuperación terciaria del tipo no convencional no térmico, éste consiste en inyectar un agente desplazante completamente miscible con el petróleo existente, el resultado es ausencia de la interfase, el número capilar se hace infinito y desplazamiento al 100% del petróleo en los poros si la razón de movilidad es favorable.

En la siguiente imagen se puede apreciar la clasificación del mecanismo de desplazamientos miscibles, posteriormente se dará una breve explicación de la misma.

El desplazamiento miscible puede ser del tipo de primer o, como el de un hidrocarburo por otro, cuando los dos son miscibles en todas las proporciones; en esta categoría cae el desplazamiento de un crudo liviano con propano o LPG. El desplazamiento de un petróleo por un gas a alta presión es generalmente del tipo de múltiples os; esto es, la miscibilidad entre los dos se alcanza por varios os y el correspondiente equilibrio de fases. Para determinar si después de varios os se puede lograr la miscibilidad a la presión de operación, se utiliza un diagrama ternario de equilibrio de fases. El dióxido de carbono y el nitrógeno también se pueden usar como agentes miscibles de desplazamiento, en condiciones apropiadas (muy altas presiones de operación, crudos de alta gravedad API). Las soluciones micelares o microemulsiones pueden actuar como agentes miscibles de desplazamiento, en los cuales el petróleo no es desplazado completamente y lo mismo es válido para ciertos alcoholes. A pesar de que se han efectuado cientos de invasiones miscibles, muy pocas han resultado exitosas, debido a los problemas señalados y a otros que están relacionados con la geología de la formación (heterogeneidad del yacimiento) y con la disponibilidad del material adecuado. Entre los casos exitosos puede señalarse el de los yacimientos de Alberta en Canadá, con un gran buzamiento vertical y con el desplazamiento de petróleo buzamiento abajo. Así, con un empuje con la gravedad estabilizada se puede recuperar hasta un 90% del petróleo in situ. Una buena discusión sobre este tópico se presenta en el trabajo de Howes.

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CONCLUSION La importancia de los proyectos de recuperación mejorada ha aumentado con la subida de los precios globales de la energía y el desarrollo de nuevas tecnologías de producción. Los gases industriales de Carburos Metálicos se emplean actualmente para aumentar las reservas de hidrocarburos recuperables, lo que se traduce en mayores ingresos para los productores de petróleo y gas. Nuestra tecnología de recuperación mejorada abarca la producción de nitrógeno de alta pureza para aplicaciones como mantenimiento de presión, desplazamientos miscibles y recuperación de líquidos de gas natural (NGL). Las plantas de rechazo de nitrógeno presentan una utilidad adicional en el refinado de BTU para gas comercial. Carburos Metálicos ha suministrado satisfactoriamente múltiples proyectos de inyección de nitrógeno y de rechazo de nitrógeno y sigue a la vanguardia en el desarrollo de técnicas de recuperación mejorada de gases distintos de los hidrocarburos.

BIBLIOGRAFIA

Rodriguez, I. J. (2014). Principios Basicos de Ingenieria Petrolera, AC. Ciudad de Mexico: Diana. Serrano, J. G. (2011). Tesis; Simulación de un proceso de inyección de gases en YNF de Gas y Condensado. Obtenido de Universidad Autonoma de Mexico: http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/3627/Tesi s.pdf?sequence=1

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