MISCIBILIDAD POR VAPORIZACION
MISCIBILIDAD POR VAPORIZACIONRESUMEN
El proceso de desplazamiento consiste en inyectar un agente desplazante completamente miscible con el petróleo existente.De esta manera la tensión interfacial entre el crudo y el gas de inyección se anula, logrando vencer las fuerzas capilares que retienen al crudo dentro del medio poroso.
En condiciones ideales, el fluido inyectado (desplazante) se mezcla en una banda estrecha (denominada zona de mezcla o zona de transición) que se expande a medida que se mueve en el medio poroso y desplaza todo el petróleo que se encuentra delante como un pistón alcanzando un máximo valor en las zonas contactadas por el frente miscible.
En este artículo se describe el proceso de miscibilidad por vaporización, así como los fluidos de inyeccion que pueden ser empleados, los parámetros que son considerados para la aplicación de dicho método, y se explica la lectura de un diagrama pseudoternario que permite visualizar la composición de un crudo.
INTRODUCCION
La presión del yacimiento tiende a disminuir con la producción del petróleo. En algunos casos es posible controlar las tasas de inyección y producción a fin de represurizar el yacimiento y llevarlo a condiciones de presión donde es posible desarrollar miscibilidad con el gas inyectado.
La condición de miscibilidad depende principalmente de la composición de los fluidos (crudo y gas de inyección) y de la presión y temperatura del sistema. En vista de que la inyección de gas en un yacimiento es un proceso que en general se considera isotérmico a la temperatura del yacimiento y que es muy difícil alterar la composición del crudo, las variables disponibles para mover el sistema hacia condiciones miscibles son la composición del gas de inyección y la presión del yacimiento.
La composición del gas de inyección depende básicamente de la disponibilidad de una fuente constante y económica de gas comprimido a una presión ligeramente superior a la presión del yacimiento.
DESPLAZAMIENTO MISCIBLE
Ø MISCIBILIDAD
Es una propiedad que establece una condición de tensión interfacial igual a cero entre fluidos formándose, con esto una fase homogénea a una presión y temperatura específicas. Si dos fluidos son altamente miscibles se necesita menos energía para que ellos formen una sola fase.
Ø TENSIÓN INTERFACIAL
Se puede definir como la cantidad de energía por unidad de área [Dynas / cm2] necesaria para formar una interfase, la disminución de la tensión interfacial da origen a la disminución del crudo residual retenido en el medio poroso del yacimiento, obteniéndose con esto altas recuperaciones de crudo residual.
ØDIAGRAMA PSEUDOTERNARIO
Un fluido en un yacimiento es una mezcla multicomponentes de cientos de diferentes compuestos hidrocarburos y no hidrocarburos. Para visualizar de una manera sencilla la composición de un crudo se suele utilizar un diagrama pseudoternario como se muestra en la Fig. 1. En este diagrama el crudo se subdivide en 3 pseudocomponentes: uno representando la fracción liviana, otro la intermedia y el tercero la fracción pesada.
Fig.1 Diagrama Pseudoternario
En cada esquina se representa un pseudocomponente. La esquina superior representa 100 % molar de la fracción liviana del crudo compuesta en su mayoría por metano C1 (incluyendo N2), mientras que la esquina inferior derecha representa 100 % molar de la fracción intermedia del crudo compuesta desde etano hasta hexano (incluyendo el CO2 y H2S). Similarmente la esquina inferior izquierda representa la fracción pesada del crudo compuesta desde el heptano y componentes de mayor peso molecular.
La curva AB representa el domo de saturación del fluido a la presión de saturación y temperatura del yacimiento, el punto C es el punto crítico de la mezcla, en donde la composición del líquido es igual a la composición del vapor; el tramo AC representa la fase del vapor la cual es llamada curva del punto de rocío y el tramo CB es la fase líquida del fluido, la cual es llamada curva del punto de burbuja. Cualquier punto que esté dentro de la curva de saturación se encuentra en la región de dos fases (líquido / vapor) como es el caso del punto M y cualquier punto que esté ubicado por fuera de la curva de saturación se encuentra en la región de una sola fase. La línea xy es llamada línea de equilibrio, la cual representa el equilibrio líquido- vapor entre ambas fases. El tamaño de la región de dos fases, depende de la temperatura y presión del sistema con el cual se trabaja, como se representa en la Fig. 2, en donde se observa la reducción de la región de dos fases cuando la presión (P) aumenta, (P2>P1). Cuando se incrementa la temperatura a presión constante, la región de dos fases se incrementa. Ambos comportamientos tienen relación con la solubilidad de gases en líquidos.
Fig. 2 Efecto de la presión en el Diagrama Pseudoternario @ Tconst.
Los miscibles incluyen los empujes miscibles a alta presión usando un gas de hidrocarburo, nitrógeno o dióxido de carbono, así como el desplazamiento de hidrocarburos líquidos.
Son procesos mediante el cual se pone en contacto el crudo con un gas de inyección que puede ser nitrógeno, dióxido de carbono o gas natural para que exista una transferencia de masa entre ambos fluidos y con esto crear el desplazamiento del crudo retenido en el medio poroso. Existen dos mecanismos para obtener la miscibilidad por múltiples contactos los cuales son: condensación del gas de inyección y vaporización del crudo por el gas de inyección.
ØDESPLAZAMIENTO MISCIBLE
El proceso consiste en inyectar un agente desplazante completamente miscible con el petróleo existente. Logrando que la tensión interfacial entre el crudo y el gas de inyección se anule, logrando vencer las fuerzas capilares que retienen al crudo dentro del medio poroso. En condiciones ideales, el fluido inyectado (desplazante) se mezcla en una banda estrecha (denominada zona de mezcla o zona de transición) que se expande a medida que se mueve en el medio poroso y desplaza todo el petróleo que se encuentra delante como un pistón alcanzando un máximo valor en las zonas contactadas por el frente miscible.
Ø MECANISMO DE VAPORIZACIÓN
En este proceso la transferencia de masa ocurre del crudo hacia el gas, esto es debido a que el metano y nitrógeno tienden a vaporizar y transferirse al gas de inyección junto con algunos componentes hidrocarburos intermedios. La PMM que se obtiene a través de este mecanismo es mayor que la obtenida por condensación, esto es debido a la gran cantidad de metano presente en el gas de inyección. Los gases de inyección utilizados pueden ser nitrógeno, dióxido de carbono o gas natural. La selección del gas de inyección dependerá de la disponibilidad del gas, la economía del proyecto y las condiciones del yacimiento.
Fig. 3 Mecanismo de Vaporización @ T y P constantes
El procedimiento para obtener miscibilidad por múltiples contactos a través del mecanismo de vaporización a condiciones de presión y temperatura constantes se representa en la Fig. 3. El punto Z es la composición del crudo, el punto G es la composición del gas de inyección (gas seco por su alta concentración de metano), al ponerse en contacto estos dos fluidos se mezclan y crean un punto de mezcla M1 caracterizado por la ubicación en la región de dos fases y la formación de una interfase entre ellos. Este punto de mezcla se encuentra ubicado en la línea de equilibrio de Y1 con X1, luego el proceso continua y Y1 se pone en contacto con el crudo original, Z, provocando con esto la formación de un nuevo punto de mezcla M2 el cual se encuentra en la línea de equilibrio de Y2 con X2, igual al paso anterior el proceso continua hasta que la última línea de unión coincida con la línea límite de unión, la cual pasa por el punto crítico y la composición del crudo, Z. Si estas dos líneas convergen, entonces se obtuvo miscibilidad a las condiciones de presión y temperatura de trabajo. Si no se llega a la línea límite se tiene que incrementar la presión, manteniendo la temperatura constante, lo que reduce la región de dos fases y facilita que se llegue a las condiciones de miscibilidad.
EMPUJE CON GAS VAPORIZANTE O DE ALTA PRESION
Es un proceso de múltiples contactos que requiere inyección continua a alta presión de un gas pobre como el metano o el etano, y al igual que en el caso de gas enriquecido (por condensación), se necesitan múltiples contactos entre el petróleo del yacimiento y el gas inyectado antes de que se forme la zona de miscibilidad . Sin embargo, al contrario del método del gas enriquecido, donde los componentes livianos se condensan fuera del gas inyectado y dentro del petróleo, las fracciones intermedias hasta el hexano son transferidas del petróleo hacia el gas, hasta que se alcance la miscibilidad y la presión de operación sea alta, por encima de unos 2900lpc.
Gases de combustión y nitrógeno pueden ser sustitutos del gas pobre, con un incremento aproximado en los requerimientos de presión del orden de 4350 lpc. Si el líquido del yacimiento es rico en fracciones intermedias (C2–C6), el frente de gas se saturará con los componentes livianos del petróleo y se volverá miscible. Es importante observar que la miscibilidad no se alcanza en el pozo, sino en un punto más alejado del punto de inyección, desde unos pocos pies hasta 100 pies antes de que el gas pobre haya vaporizado suficientes cantidades de C2 al C6 para ser miscible. Esto deja un anillo de petróleo residual alrededor del pozo. En el proceso el punto de miscibilidad, la presión y otros parámetros deben determinarse con precisión.
Fig 4. Proceso miscible con gas vaporizante
VENTAJAS
Ø El proceso de gas pobre alcanza una eficiencia de desplazamiento cercana las 100%.
Ø La miscibilidad puede lograrse nuevamente si se pierde en el yacimiento.
Ø No existen problemas con el tamaño del tapón debido a que existe inyección continua .
Ø Es más económico que el proceso del tapón de propano o gas enriquecido.
Ø El gas puede ser reciclado y reinyectado.
DESVENTAJAS
Ø Requiere altas presiones de inyección.
Ø Tiene aplicación limitada debido a que el petróleo en el yacimiento debe ser rico en fracciones de C2 al C6.
Ø La eficiencia areal y la segregación debido a la gravedad son pobres.
Ø Es costo del gas es alto y los sustitutos requieren altas presiones de inyección y ser separados de la corriente gaseosa una vez que ocurra la irrupción y se comience a producir.
CONCLUSIONES
Ø Gran efectividad de barrido en la zona miscible.
Ø Recobro efectivo de acuerdo a tasa de inyeccion Pinyeccion.
Ø Requiere de una Presión mínima de miscibilidad para efectividad del proceso.
Ø Costos asociados de acuerdo a la Pinyeccion y fuente económica de gas.
BIBILIOGRAFÍA
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Ø S. Thomas. Enhanced Oil Recovery – An Overview. Canada. 2007. 11p. No. 1, pp. 9-19.
Ø SALAGER, Jean-Louis. Recuperación Mejorada del Petróleo. Mérida-Venezuela (2005). Universidad de los Andes. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Química. Lab. Formulación, Interfases, Reología y Procesos
Editor: Ana Karina Figueroa
Correo: ana@petroleoamerica.com
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4/24/2011
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