RECUPERACION TERCIARIA

Los mtodos no trmicos abarcan los procesos qumicos y los miscibles.

1. Invasiones qumicasLa mayora de los procesos qumicos involucran la inyeccin de materiales que usualmente no se encuentran en los yacimientos.

1.1. Invasin con polmeros.

La invasin con polmeros es una modificacin de la inyeccin de agua y consiste en aadir el agua de inyeccin un tapn de polmeros de alto peso molecular antes de que esta sea inyectada en el yacimiento, sta propiedad hace que mejore la razn de movilidad agua-petrleo, lo cual da como resultado un mejor desplazamiento y un barrido ms completo que en la invasin con agua convencional. Con polmeros, se forma un banco de petrleo que de empuja como en la inyeccin de agua convencional.

1.2. Invasin con surfactantes.

El principal objetivo de este proceso es recuperar el petrleo residual, 20 a 40% del volumen poroso, que permanece despus de la recuperacin primaria o de una inyeccin de agua. Como beneficio secundario puede tambin mejorar la eficiencia de barrido volumtrico. En algunas de las primeras investigaciones en las invasiones con surfactantes, se trata de que ocurra como un desplazamiento miscible, sin las desventajas caractersticas de la movilidad desfavorable y la segregacin por la gravedad.

Habitualmente, para asegurarse de que la movilidad est bien controlada, el tapn de surfactante se empuja con un determinado volumen de solucin de polmeros. Adems, se utilizan varios aditivos con el surfactante para protegerlo contra las sales minerales del agua de formacin por la precipitacin o secuestro de los cationes divalentes. Los aditivos ms populares son amonio, carbonato de sodio y trifosfato de sodio.

1.3. Invasiones alcalinas o procesos de inversin de humectabilidad

La inyeccin de soluciones alcalinas emplean un proceso de emulsificacin en el sitio, este mtodo de EOR requiere adicionar al agua de inyeccin de ciertas sustancias qumicas como hidrxido de sodio, silicato de sodio, soda custica o carbonato de sodio, las cuales reaccionan con los cidos orgnicos que contiene el petrleo del yacimiento.

1.4. Invasiones micelares.

La invasin micelar o microemulsin es un proceso muy complejo, pero es un mtodo terciario de recuperacin de petrleo muy promisorio para petrleos livianos. Ha sido extensamente probado en el laboratorio y existen varias pruebas de campo con resultados exitosos.

La tcnica consiste en la inyeccin de un tapn micelar seguido por un volumen de solucin de polmero, el cual se empuja con agua; a menudo se inyecta un preflujo delante del tapn micelar para condicionar la roca. La solucin micelar que se utiliza es el elemento clave del proceso y esta formada por agua, un hidrocarburo, 10-15% de surfactante, junto con pequeas cantidades de sal y un alcohol adecuado, el cual este ltimo se utiliza para controlar la viscosidad y el comportamiento de fase. 1.5. Inyeccin de espuma.

Las espumas son acumulaciones de burbuja de gas separadas unas de otras por pelculas gruesas de lquidos, con la propiedad de tener una viscosidad mayor que la del gas o lquido que la componen. La inyeccin de espuma consiste en inyectar aire, agua y un agente qumico que la estabiliza, y se realiza a una razn de movilidad menor que la inyeccin de gas o lquido solos. La calidad de la espuma se define como la razn entre el volumen de gas contenido y el volumen total de la espuma. Es altamente eficiente ya que las espumas se ubican primero en los poros ms grandes, donde tienden a obstruir el flujo, los poros pequeos son invadidos luego, mientras que las secciones ms permeables se van llenando de espuma y la eficiencia del barrido vertical se mejora.

2. Desplazamientos miscibles.

Este proceso consiste en inyectar un agente desplazante completamente miscible con el petrleo existente. En condiciones ideales, el fluido desplazante y el petrleo se mezclan en una banda estrecha que se expande a medida que se mueve en el medio poroso, y desplaza todo el petrleo que se encuentra delante como un pistn.

El desplazamiento miscible puede ser del tipo de primer contacto, como el de un hidrocarburo por otro y cuando los dos son miscibles en todas las proporciones, es decir, la miscibilidad entre los dos se alcanza por varios contactos y el correspondiente equilibrio de fases.

2.1. Proceso de tapones miscibles

Consiste en la inyeccin de algn solvente lquido miscible al petrleo del yacimiento al entrar en contacto con este. La figura 1 muestra un esquema del desplazamiento de petrleo por un tapn de propano u otro LPG, seguido de agua. Para mejorar la movilidad de los fluidos se inyecta al agua y el gas de manera alternada. Asimismo, debe alcanzarse una presin considerable que permita la miscibilidad tanto entre el tapn y el petrleo, como entre el tapn y el gas desplazante.

2.2. Proceso con gas enriquecido o empuje con gas condensante

En este caso el tapn inyectado es de metano enriquecido con etano, propano o butano y este es seguido de gas pobre y agua. En la formacin se encuentra una zona rica en C2 y C4 miscible al petrleo, debido a que este absorbe los componentes enriquecidos del gas. Para lograr la operacin debe lograrse una presin en el rango de 1.450 a 2.800 lpc.

2.3. Empuje con gas vaporizante o de alta presinConsiste en la inyeccin continua de gas pobre como el metano o el etano a una presin por encima de 2.900 lpc para formar una zona de miscibilidad. Esta zona se alcanza en un punto ms alejado del punto de inyeccin, a unos 100 pies antes de que el gas haya vaporizado suficiente C2 al C6 para ser miscible.

2.4. Inyeccin alternada de agua y gasEste proceso, conocido como proceso WAG, consiste en inyectar tapones de agua y gas de manera alternada hasta que dichos fluidos lleguen al pozo productor, de tal forma que el tapn de agua no llegue a conseguir fluido miscible en el banco.

2.5 Inyeccin usando solventesSe les llama solventes a la mayora de los fluidos que son miscibles con el petrleo de manera parcial. El proceso de inyeccin de solventes es uno de los primeros mtodos que se empleo para extraer petrleo. Este consiste en inyectar gas licuado del petrleo (LPG) en pequeos tapones y desplazarlo por medio de otro tapn de gas seco. Este mecanismo cumple funciones importantes como son la extraccin del crudo, disolucin, disminucin de la viscosidad, incremento del petrleo y el empuje por gas en solucin, siendo el principal la extraccin. Entre los fluidos ms utilizados en la operacin se encuentran: alcoholes orgnicos, cetonas, hidrocarburos refinados, gas condensado del petrleo (LPG), gas natural y gas licuado (LNG), dixido de carbono, aire, nitrgeno, gases de combustin y otros.

3. Empujes con gasLa inyeccin de gas disminuye la tensin interfacial y mejora la movilidad del petrleo. Gracias a ello el desplazamiento de miscibles e inmiscibles pueden lograr altas eficiencias en la recuperacin el crudo que queda en las zonas barridas y no barridas. El objetivo de utilizar dixido de carbono u otro gas junto con el agua, es reducir la viscosidad del petrleo y aumentar la presin del yacimiento. A continuacin se explican algunas de estas tcnicas:

3.1. Inyeccin cclica de gasEn este proceso se introduce un tapn de gas, generalmente C02, en el pozo, luego cerrarlo por un tiempo de remojo para lograr el equilibrio de las fases, y posteriormente reabrirlo. 3.2. Inyeccin de agua carbonatadaComo se representa en la figura 2, este proceso consiste en introducir dixido de carbono al agua que se inyecta, con la finalidad de reducir la viscosidad y facilitar la movilidad. Para remover el agua carbonatada se inyecta agua al final.

Estos procesos son especialmente tiles para los crudos pesados (5-15 API), ya que la funcin principal de estos es disminuir la viscosidad del petrleo y optimizar su movilidad. Cabe mencionar, que estos mtodos de recuperacin han alcanzado el mayor xito en los ltimos aos y por ello gran porcentaje de la produccin diaria de Recuperacin Mejorada en Canad, Estados Unidos y Venezuela proviene principalmente de ellos.A continuacin se describen brevemente los distintos mtodos de recuperacin trmica:1. Inyeccin de agua calienteEste mtodo, sencillo y convincente, consiste en desplazar el petrleo inmisciblemente al inyectar agua caliente y agua fra. La zona prxima al pozo inyector se calienta y al mismo tiempo parte de ese calor se pierde hacia las formaciones adyacentes. El agua introducida pierde calor rpidamente y alcanza la temperatura del yacimiento, por lo que en el borde de este frente se desplaza es el petrleo no calentado. Este proceso permite disminuir la viscosidad del crudo y mejorar su movilidad, reducir el petrleo residual y expandir el fluido por temperatura.2. Inyeccin continua de vaporDel mismo modo que la inyeccin de agua, este mecanismo de empuje es un arreglo entre pozos de inyeccin y produccin. En este caso, las prdidas de calor son mayores, por lo que el tamao del arreglo es un punto importante a considerar. Sin embargo, al recobro de petrleo puede pasar del 50%. El proceso consiste en inyectar continuamente el vapor, formndose una zona de vapor que avanza a una tasa siempre decreciente. Para disminuir las prdidas de calor, se debe reducir el volumen de inyeccin hasta un valor conveniente, ms tarde se interrumpe por completo y se introduce agua caliente o fra mientras que los productores se mantienen abiertos.

3. Inyeccin alternada de vaporEste mecanismo posee diferentes etapas. Primero se inyecta un volumen de vapor preestablecido por una a tres semanas. Luego se cierra el pozo por unos das en fase de remojo de manera que el vapor se disperse uniformemente y caliente la formacin. Finalmente se abre de nuevo de pozo en fase de produccin hasta que este deje de ser econmicamente rentable. A este proceso tambin se le denomina Inyeccin cclica de Vapor o Remojo con Vapor, y fue descubierto en Venezuela accidentalmente en 1957 en una prueba de inyeccin continua de vapor en el Campo Mene Grande.El mtodo se aplica en yacimientos de crudos pesados para aumentar el recobro durante el perodo de produccin primaria. Y generalmente, luego del proceso se inicia una inyeccin continua de vapor. La recuperacin de petrleo es baja frecuentemente porque slo se ve afectada una parte de del yacimiento.

4. Drenaje por gravedad asistido con vapor o sus siglas en ingles SAGDSe inyecta vapor continuamente cerca del fondo del yacimiento, este vapor cuando se condensa tiende a subir mientras que el petrleo calentado baja hasta el fondo, esto permite que el petrleo drene por gravedad hasta el pozo productor.

El pozo superior es el inyector y el pozo ms profundo, el productor. El objetivo es introducir el vapor continuamente y remover el vapor condensado que se va formando junto con el petrleo que se va calentando. El vapor se introduce cerca del fondo del yacimiento y tiende a elevarse, mientras que el petrleo calentado tiende a caer hacia el fondo. La cmara de vapor que se va formando encima del productor, se mantiene a una presin constante durante todo el proceso y est rodeada por la arena petrolfera fra a travs de la cual fluye el vapor hacia la interfase y se condensa; esto permite que el petrleo drene por gravedad hasta el pozo productor.En este mtodo existen diferentes esquemas de arreglos de los pozos. A continuacin se presentan algunos de ellos:

5. Thai, Toe-to-Heel Air InjectionThai, que por sus siglas es Toe-to-Heel Air Injection, genera calor in situ en vez de inyectarlo desde superficie y dicho a grosso modo, Thai adopta una configuracin especial de pozo vertical y horizontal con combustin en sitio.THAI, puede ser utilizado en muchas zonas donde los mtodos de vapor no puede: Depsitos ms delgados y menos de 10 metros de espesor En caso de agua superior o inferior est presente Si el gas superior est ausente reas con "lentes de esquisto" que actan como barreras al vapor6. CapriCapri es Thai ms un catalizador que se agrega al relleno de grava alrededor del pozo de produccin; en otras palabras Capri hace el trabajo de una refinera pero en el subsuelo. Ahora bien, combinando ambos sistemas lo que se quiere es iniciar fuego subterrneo y hacer fluir el petrleo pesado, a la vez que se mejora la condicin del crudo, en trminos de densidad, antes de llegar a superficie.

7. Combustin in situConsiste en quemar una cierta cantidad de petrleo en el yacimiento (aproximadamente 10%) para generar calor. El proceso se inicia bajando un calentador o quemador que se coloca en el pozo inyector. Luego se inyecta aire hacia fondo del pozo, se pone a funcionar el calentador hasta lograr el encendido. Despus se calienta los alrededores del fondo del pozo, se saca el calentador, pero se continua con la inyeccin de aire para mantener el avance del frente de combustin, lo que permite que el fluido sea menos viscoso y se pueda optimizar la produccin de petrleo. Segn Carol Marzuola, (VenEconoma Vol.20 No. 10, Julio 2003) este mtodo posee ciertas desventajas ya que se necesita suficiente cantidad de energa para generar vapor mediante la combustin del gas, otra de ellas es que el vapor pasa por encima del yacimiento del crudo, trayendo como consecuencia que solo se recupere en un 30% del crudo del yacimiento. Existen tres tipos de procesos de combustin:

7.1. Combustin Convencional o hacia adelanteLa zona de combustin avanza en la misma direccin del flujo de fluidos. El aire se inyecta para oxidar el petrleo, produciendo grandes volmenes de gas. Delante de la zona de combustin, ocurre el craqueo del petrleo, originando el depsito de las fracciones ms pesadas, en esa misma zona existe una segregacin por gravedad lo que genera que la temperatura del pozo aumente y que la tasa de produccin sea ms elevada.

7.2. Combustin en reversoSegn Berry y Parrish, la zona de combustin se mueve en direccin opuesta a la corriente del aire, a donde exista ms concentracin de oxgeno. Los fluidos producidos deben fluir a travs de las zonas de altas temperaturas hacia los productores, haciendo que ocurra la reduccin de la viscosidad del petrleo por un factor de 10.000 o ms. Esto lo hace fluir fcilmente hacia los productores. Es utilizado en petrleos viscosos.

7.3. Combustin hmedaSe inyecta agua alternada con aire. Al reducirse la viscosidad del petrleo frio se extiende la zona del vapor o zona caliente, esto hace que el petrleo se mueva ms fcilmente dependiendo de la cantidad del crudo quemado y la tasa de inyeccin del aire.