vol. 10 núm. 2 (2012): fuentes, el reventón energético

Con el fn de facilitar el diseño de las hornillas paneleras, en el 2004, Corpoica y la UIS propusieron un modelo matemático, para el diseño de la cámara de combustión [1]. Posteriormente se validó este modelo, con un trabajo de investigación experimental cuantitativa, en el marco del proyecto “Desarrollo de Modelos de Hornillas Paneleras de Alta Efciencia Térmica y Bajo impacto Ambiental” ejecutado por Corpoica y la UIS y fnanciado por el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural. Este trabajo se realizó, con una muestra representativa de las hornillas comerciales Ward-CIMPA que operan en la Hoya del Río Suárez, y permitió mejorar el modelo a través de un ajuste de las correlaciones establecidas para el exceso de aire y la cantidad de material no quemado. De esta forma el modelo ajustado, predice los parámetros de diseño de las cámaras de combustión con un nivel de confanza del 95%, donde los nuevos parámetros de operación son: periodo de alimentación del bagazo de 150 s, aire suministrado de 315 a 321 kmol aire/kg bagazo seco y excesos de aire de 58%  a 61%.  

El objetivo de este artículo es presentar una metodología que permita reproducir a escala de laboratorio el proceso de recobro térmico denominado inyección continua de vapor utilizando el equipo de desplazamiento radial E.D.R Para el desarrollo de este proyecto se llevaron a cabo 4 fases de experimentación que integradas contribuyeron al desarrollo de la prueba de inyección continua de vapor a escala de laboratorio. En la primera parte de este trabajo se procedió a la construcción de plugs sintéticos para el análisis y determinación de las variables más infuyentes para su construcción y la posterior determinación de las propiedades petrofísicas básicas. Posteriormente se desarrollaron una serie de pruebas preliminares de inyección de vapor utilizando los plugs construidos con el fn de identifcar y seleccionar los parámetros operacionales óptimos del equipo generador de vapor.Posteriormente se procedió con la construcción del medio poroso homogéneo el cual representa un cuarto de patrón de yacimiento y constituye el modelo físico en el que se realizará la prueba de desplazamiento utilizando vapor, también se añade un procedimiento técnico para la ejecución de pruebas de inyección continua de vapor utilizando el equipo de desplazamiento radial (E.D.R.) y se incluyen los resultados fnales de la prueba realizada. Finalmente se presenta el  desarrollo del modelo analítico utilizado para representar el proceso de inyección continua de vapor y posteriormente la construcción y ejecución del modelo de simulación numérica a condiciones de laboratorio. De la misma manera se incluye la comparación y el análisis de los resultados de los tres modelos utilizados para el desarrollo de este proyecto.  

  Actualmente en el mundo el 64 % de las reservas existentes son de crudos pesados, los cuales no son de fácil extracción por métodos  convencionales. Con  el fn de  explotar  estos yacimientos  se han desarrollado  técnicas de recobro mejorado con diferentes mecanismos de desplazamiento: Empuje de fluidos miscibles e inmiscibles, reducción  de  la  viscosidad  por  aumento  de  la  temperatura,  reducción  de  la  tensión  superficial  por  métodos químicos, etc. Entre estas técnicas, se encuentra la combustión in situ (CIS), que es conocida como un método térmico puesto que se basa en transferencia de energía en forma de calor para disminuir la viscosidad y la densidad del crudo pesado que se desea extraer del yacimiento.   La CIS es una técnica compleja debido a que tiene varios mecanismos de desplazamiento tanto físicos como químicos, los cuales ocurren en cinco pasos: dispersión del aire a la superfcie, adsorción del oxígeno en el medio, reacciones químicas, desorción de gases de combustión a la superficie y por último, difusión de estos. La velocidad del proceso global de la técnica es controlada por la rapidez de aquel que ocurra más lentamente, que usualmente es la cinética química o la dispersión.   En este artículo se estudian por separado los aspectos anteriormente mencionados, empezando por la revisión de las reacciones que ocurren en este proceso. También se muestran las transformaciones químicas más importantes de cada régimen de temperatura (baja, intermedia y alta), además de la cinética y la termodinámica de las reacciones, donde se introduce el tema del equilibrio de fases para la técnica. Por otra parte, se realiza una revisión de los diferentes tipos de dispersión que se presentan en el yacimiento y los factores que afectan este proceso, teniendo en cuenta que se trata de fenómenos de transferencia de masa que ocurren en un medio poroso, lo que genera la necesidad de nuevas correlaciones donde se incluyan factores de corrección. Esto con el fin último de representar los fenómenos de desplazamiento presentes en el yacimiento mediante expresiones matemáticas.    

El estudio que aquí se presenta es el primer paso en la búsqueda del conocimiento sobre la técnica de combustión ín situ para su utilización industrial confiable. Dentro la recuperación de crudos pesados, se encuentra una técnica que en la actualidad tiene poca aplicación comercial, en general por desconocimiento de los fenómenos químicos que en yacimiento tienen lugar, es necesario entonces, trabajar en estos aspectos, en busca de la solución al inminente problema en la reducción del nivel de reservas explotables de crudo alrededor del mundo. La complejidad en el estudio químico que la técnica requiere, ha dificultado su aplicación industrial, además de que el desconocimiento de aspectos como la cinética o el comportamiento del crudo durante la aplicación de la técnica no dan el nivel de confiabilidad suficiente para invertir, y desarrollar proyectos de recobro con esta técnica. En este artículo se seleccionó el  reactor fujo pistón o PFR  (Plug Flow Reactor) que entre diferentes  reactores presente las mayores ventajas para representar el fenómeno de combustión ínsita, dadas sus características de operación a escala de laboratorio además del desarrollo matemático general sobre el mismo, con el fin de establecer condiciones de operación apropiadas. Con el estudio de la técnica a escala de laboratorio y  un enfoque químico, se puede identificar la influencia de los fenómenos de transporte de masa y energía además de cómo se desarrollan las reacciones que tienen lugar, aplicado esto facilita el entendimiento de la técnica y el escalamiento de la misma. Se lograron expresiones matemáticas en función de las ecuaciones de diseño, balances de masa, de energía y la aplicación de relaciones de aplicación en el entorno petrolero, como la ley de Darcy,  un esquema de ecuaciones que determinen condiciones apropiadas de operación para el reactor, partiendo de una cinética de reacción simple de primer orden. Si bien es cierto que el desarrollo matemático con base en esa cinética no describe el comportamiento del sistema real, este es una aproximación para llegar a la descripción del sistema real.      

Durante y finalizada  cada prueba de  tubo de  combustión,  al desarmar   y    extraer  el post-core de  la prueba  la producción  de  fluidos  es  analizada.  Las  emulsiones    producidas  son  estudiadas  con  la  adición  de  tolueno  y centrifugación. Cada muestra de aceite es analizada para determinar su viscosidad y densidad. Además, se realiza un análisis del agua producida teniendo en cuenta la medición de pH, sólidos totales, el total de carbono, varios cationes y aniones tales como sulfatos, carbonatos, cloruros, magnesio, sodio y potasio. El análisis más importante en las pruebas de tubos es el análisis de gases, este se hace para la determinación de parámetros estequiométricos, los cuales son utilizados para observar el desempeño del proceso y para el cálculo de los parámetros de diseño de un proceso de combustión in situ a escala de campo. Esto se hace con la ayuda de los resultados dados por cromatografía, donde se hallan las composiciones molares de los compuestos del gas que se produce. Con estos resultados se procede a calcular las variables más importantes para la evaluación del proceso. Con estas variables se pueden comparar pruebas hechas en laboratorio para observar si son o no exitosas o en que rango de temperatura se está operando.  

  La interpretación sísmica en la exploración de recursos hidrocarburos está sujeta a un alto nivel de incertidumbre cuando trata de establecer las propiedades de la roca y la misma existencia de fuidos de interés comercial. La metodología de interpretación sísmica empleada en este trabajo permite predecir de manera cuantitativa los fuidos presentes en la roca, mediante la integración de técnicas estocásticas basadas en el análisis estadístico de los principales parámetros que caracterizan el reservorio, con la utilización de datos sísmicos (velocidad, impedancia, amplitud) [1], registros de pozo (gamma ray, densidad, y resistividad, entre otros) y relaciones de física de rocas (litología, porosidad, permeabilidad, fuido de poro y net to gross). Mediante el método probabilístico de Bayes se obtienen funciones de densidad de probabilidad (pdf) condicionadas a los parámetros que se van a estudiar y en las que se describe la distribución esperada de las propiedades una vez se especifca el estado de saturación de la roca reservorio. Estas pdfs son empleadas a su vez para predecir la zona más probable para la ubicación de nuevos pozos. Esta investigación busca favorecer procesos de toma de decisiones con base en la aplicación de técnicas de inferencia estadística reunidas en una metodología de interpretación sísmica de tipo cuantitativa. La metodología integra múltiples fuentes de información exploratoria para cuantifcar la probabilidad de ocurrencia de fuidos en reservorios.  

La optimización en la perforación de pozos está enfocada en la disminución de tiempos y por ende costos  operacionales. Esto se puede lograr a partir de la evaluación de los parámetros de perforación utilizados durante la  perforación de los pozos vecinos y con el desarrollo de programas de mejoramiento continuo y procesos eficientes  del desempeño durante la perforación. Este artículo presenta una fácil y práctica metodología en la cual se evalúa la relación de la energía suministrada  durante la perforación de un pozo con las propiedades geomecánicas, para determinar los parámetros óptimos que  permitan aumentar la eficiencia del sistema de perforación y por lo tanto aumentar la tasa de penetración. Del análisis de los parámetros de perforación, utilizados en los pozos, se estima la eficiencia mecánica del sistema  y se definen las zonas más críticas para implementar acciones de optimización de la perforación en pozos futuros  de la zona, con la ayuda de la información registrada en la operación.