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DESCRIPCIN DEL PROCESO DE RECUPERACIN MEJORADA THAI UNIDAD V

DESCRIPCIN DEL PROCESO DE RECUPERACIN MEJORADA THAI

5.1 RECUPERACIN MEJORADA DE CRUDO PESADO.

5.1.1 RECUPERACIN DE ACEITE MEJORADA (IOR) vs. RECUPERACIN MEJORADA DE ACEITE (EOR).

Los trminos EOR e IOR (por sus siglas en ingls) se utilizan indistintamente. IOR es la recuperacin mejorada de hidrocarburos, es un trmino general que implica el mejoramiento de la recuperacin de hidrocarburos por cualquier medio. Por ejemplo, las estrategias operacionales, como la perforacin de pozos horizontales, verticales y mejoramiento de las zonas de barrido, lo que lleva a un aumento en la recuperacin de hidrocarburos.Ahora, la recuperacin mejorada de aceite (EOR) o recuperacin asistida del petrleo, es un concepto ms especfico, y puede considerarse como un subconjunto de IOR. La recuperacin asistida del petrleo implica una reduccin de saturacin de petrleo por debajo de la saturacin de aceite residual (Sor).La recuperacin de aceites retenidos debido a las fuerzas capilares y de aceites que son inmviles o casi inmviles debido a la alta viscosidad (aceites pesados y bitmenes) slo puede lograrse mediante la reduccin de la saturacin de petrleo (Sor).El alcance de la recuperacin asistida, vara considerablemente para los distintos tipos de hidrocarburos. La figura 5.1 muestra los diferentes porcentajes de recuperacin de aceite que se pueden obtener en cada una de las etapas de recuperacin (primaria, secundaria y mejorada), as mismo, se puede apreciar que cualquiera que sea el tipo de aceite siempre existir la presencia de agua.

Figura 5.1 Porcentaje de la Recuperacin Mejorada de Aceite para diferentes Hidrocarburos, (Thomas, 2008).La figura anterior (5.1), representa el porcentaje que se busca recuperar del aceite in situ (OIP), por medio de la recuperacin Primaria (RP), Recuperacin Secundaria (RS) y la Recuperacin Mejorada de Aceite (EOR). Cabe mencionar que los porcentajes mostrados son tericos, por cual en la prctica no siempre se logran alcanzar.

5.1.2 RECUPERACIN MEJORADA DE ACEITE (EOR)

Muchos mtodos de recuperacin mejorada de petrleo se han utilizado en el pasado, con distintos resultados, para la recuperacin de los aceites ligeros y pesados, as como de los bitmenes. Una clasificacin general de estos mtodos se muestra en la figura 5.2. Los mtodos trmicos estn destinados principalmente a aceites pesados y bitmenes, tambin pueden ser aplicados a aceites ligeros en casos especiales. Los mtodos no trmicos son normalmente utilizados para aceites ligeros. Algunos de estos mtodos han sido probados para aceites pesados, sin embargo, han tenido un xito limitado en el campo.Al determinar las propiedades del yacimiento es posible seleccionar el mejor mtodo de recuperacin mejorada de aceite. Entre los mtodos trmicos, los basados en vapor han tenido ms xito comercialmente que otros.Entre los mtodos no trmicos, tales como los miscibles y las inundaciones alcalinas han tenido un xito notable, sin embargo su aplicabilidad es limitada por la disponibilidad y el costo de los disolventes a escala comercial. Los mtodos qumicos han sido en general ms rentables en el pasado y son una promesa para el futuro.Entre los mtodos de inyeccin de gas miscibles, las inundaciones de CO2 han sido relativamente ms exitosas que otros mtodos para la recuperacin de aceites pesados.

Figura 5.2 Clasificacin de los mtodos de recuperacin mejorada de aceite, (Thomas, 2008).

5.1.3 ESTADO ACTUAL DE LA RECUPERACIN MEJORADA DE ACEITE PESADO.La Figura 5.3, muestra la produccin a partir de la recuperacin mejorada del petrleo pesado durante los ltimos 20 aos en EE.UU. (dato al 2008), la cual se puede observar que est declinando. Los principales contribuyentes de esta produccin fueron los mtodos trmicos, los cuales tambin estn en descenso, principalmente porque la mayora de los yacimientos ya han sido explotados o estn en fase de declinacin. La produccin por medio de la inyeccin de gas est en aumento, principalmente las inyecciones de CO2. La produccin por medio de mtodos qumicos es inexistente en la actualidad. El total de la produccin por la EOR en los EE.UU. representa alrededor del 12% del total de produccin nacional de petrleo.

Figura 5.3 Produccin de crudo pesado en los EE.UU. por EOR, (Thomas, 2008).El total de la produccin mundial de petrleo hoy en da (incluido el condensado y lquidos de gas natural) al 2008 es 84.5 millones de bbl/d. La produccin de crudo pesado por EOR en todo el mundo es alrededor de 2.5 106 bbl/d, y casi la totalidad de esta produccin se refiere a la producida por EE.UU., Mxico, Venezuela, Canad, Indonesia y China, como se muestra en la figura 5.4.

Figura 5.4 Desglose de la produccin de crudo pesado por pas mediante EOR, (Thomas, 2008).

La Figura 5.5 (pgina siguiente) muestra el desglose de la produccin de los pases contribuyentes. Los mtodos trmicos predominan en cinco pases.Los ltimos avances en tecnologa y el actual panorama econmico han dado lugar a un renovado inters en los mtodos de EOR. El crecimiento a futuro de la recuperacin mejorada del petrleo depender de la tecnologa y los precios del petrleo. A largo plazo el capital y el recurso humano, as como la investigacin y el desarrollo, sern esenciales para el xito en la prctica de los mtodos de EOR.Teniendo en cuenta la ampliacin de la brecha entre la oferta y la demanda de energa, la recuperacin mejorada de petrleo continuar desempeando un papel fundamental en la mejora de los factores de recuperacin del aceite.

Figura 5.5 Produccin de crudo pesado por pas mediante EOR, (Thomas, 2008).

5.2 PROCESO THAI.

5.2.1 ANTECEDENTES.La inyeccin de gas en yacimientos de aceite ligero es un mtodo comprobado de recuperacin mejorada de petrleo, sin embargo la aplicacin de estos procesos es limitada por la disponibilidad del gas y el costo. Por otro lado las tecnologas de inyeccin de aire, por tener mayor disponibilidad y ser ms econmicas, han renovado el inters por el uso de estos mtodos (Greaves et al., 1999).En los yacimientos de petrleo pesado, donde el objetivo principal es la reduccin de la viscosidad del aceite presente en el yacimiento para facilitar su movilidad, la inyeccin de aire ha sido ampliamente utilizada para la generacin de calor a travs del proceso de Combustin In-Situ (ISC, por sus siglas en ingles), el cual se explic en el captulo II de este trabajo. Algunos de los xitos ms recientes de los proyectos de inyeccin de aire se han llevado a cabo en los E.E.U.U y Canad (Moritis, 1992 2002, Sarathi, 1999).A pesar de los beneficios obtenidos por los procesos de ISC, los problemas para generar un frente estable de combustin y las deficiencias en el barrido de los fluidos del yacimiento, se traducen en un xito limitado de estos procesos. La segregacin gravitacional entre los gases calientes por la combustin y el aceite frio, reduce aun ms la eficiencia de barrido en los yacimientos. La eficiencia de barrido esperada al utilizar el mtodo de ISC es alrededor del 30% (Greaves y Turta, 1997).La inyeccin de aire de la punta del pie al taln (THAI), por sus siglas en ingls, o bien en la literatura en espaol, como inyeccin de aire de principio a fin), es un nuevo proceso que propone solucionar los problemas asociados con los mtodos convencionales de ISC, debido a la estabilizacin de los frentes de inundacin. El objetivo principal de Toe-to-Hell, es prevenir la segregacin gravitacional de los lquidos inyectados y desplazados in-situ y generar un mejor frente de barrido para desplazar los fluidos en el yacimiento.Este proceso fue desarrollado al tratar de estabilizar la gravedad del proceso ISC, segn estudios realizados en 1993 por Ostapovich y Pebdani, quienes demostraron experimentalmente que al realizar una inyeccin de aire a alta presin (mayor a 1600 psi) en el yacimiento a travs de un pozo vertical y combinndola con la produccin de un pozo horizontal, disminua el frente de combustin debido a la baja presin generada por la produccin del pozo horizontal.Esto permite un drene por gravedad del aceite caliente presente en el yacimiento, mejorando el barrido del mismo y permitiendo que alcance los pozos productores. Sin embargo, en el experimento de Ostapovich y Pebdani, se presentaba un prematuro avance del frente de combustin a lo largo de una gran parte de la porcin transversal y horizontal del yacimiento, lo cual generaba una zona no barrida comprendida entre la punta del pie y el frente de avance (Greaves y Turta, 1997).El proceso THAI surge de los intentos por eliminar las limitaciones del experimento de Ostapovich y Pebdani. El proceso THAI realiza un mejor barrido de los fluidos del yacimiento y permite controlar mejor el frente de combustin. Es un proceso integrado por pozos horizontales y es operado por medio de desplazamientos a corta distancia (SDD, por sus siglas en ingles), ver figura 5.6.

Figura 5.6 Desplazamiento a corta distancia del proceso THAI (SDD), (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).

En el proceso THAI (figura 5.7), los pozos horizontales de produccin, se localizan en la parte baja del yacimiento, mientras que el o los pozos verticales de inyeccin se encuentran en la parte superior del yacimiento. El aire enriquecido con oxigeno es inyectado a travs del pozo vertical, llevndose a cabo la ignicin en la parte superior del yacimiento para crear una zona de combustin y reducir la viscosidad del aceite pesado, para despus por drene gravitacional producir el aceite por el pozo horizontal.

Figura 5.7 Esquema del proceso THAI (SDD), (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).

Los beneficios potenciales del proceso THAI incluyen eliminar los problemas de conificacin del gas, controlar el frente de combustin, facilitar el flujo de fluidos por drene gravitacional y reducir los problemas generados por la heterogeneidad del yacimiento (Greaves et al., 1999 y Greaves y Turta, 1997).

5.2.2 DEFINICIN DEL MTODO THAI.El mtodo de recuperacin mejorada de aceite THAI, es un proceso de combustin para la recuperacin de aceite pesado y bitmenes, el cual combina una produccin con pozos horizontales y un pozo vertical de inyeccin de aire.En el proceso THAI, se pueden distinguir las siguientes zonas mostradas en la figura 3.8 (pgina siguiente):

1. Zona de combustin2. Zona de coque3. Zona de petrleo movible4. Zona de petrleo fro

Figura 5.8 Zonas durante el proceso THAI, (T. X. Xia, M. Greaves, W. S, 2002.).

El proceso consiste de las siguientes etapas (ver figura 5.9 en la pgina siguiente): Se inicia el fuego que alimenta la compresin de aire y se bombea hacia el fondo del pozo vertical de inyeccin en cuya extremo se encuentra el toe del pozo horizontal. La cmara de combustin se expande a medida que se bombea aire, y esto provoca calor dentro del yacimiento. El crudo, inicialmente fro, es calentado debido al calor generado por la cmara de combustin. Esto provoca la disminucin de la viscosidad del crudo, haciendo ms fcil el flujo de fluidos hacia el pozo horizontal de produccin. En vez de propagarse en cualquier direccin, el frente de combustin se mueve hacia el principio del pozo horizontal (heel), hacia sitios de menor presin.La primera etapa (fase inicial o precalentamiento) es una fase en la que se inyecta aire a travs del pozo vertical y opcionalmente se puede inyectar a travs del pozo horizontal, para calentar el yacimiento y favorecer la movilidad del aceite; su aplicacin depende de las condiciones de viscosidad del aceite y de la temperatura del yacimiento; puede variarse el grado en el que el aire fluye hacia la formacin durante la operacin.El inyectar aire en el yacimiento aumenta la regin quemada, un flujo de aire alto puede emplearse para mantener la oxidacin a alta temperatura y una tasa de produccin de petrleo alta. La segunda etapa (o de estado estacionario), es en la que el frente de combustin se forma, se estabiliza y regulariza el ritmo de produccin de hidrocarburos.En la tercera y en la ltima etapa, el frente combustin llega al pozo horizontal y se desplaza hasta el taln, momento en el cual se inicia la produccin del aceite.

Figura 5.9 Etapas del proceso THAI, (Petrobank.com)

El frente de combustin que se forma debajo del pozo vertical y que se desplaza a lo largo del pozo horizontal, permite el drene por gravedad del aceite caliente hacia el pozo productor. Durante el desarrollo de este proceso se identifica la zona de combustin con temperaturas superiores a 700 F (370 C).La zona de depsito del coque (combustible del proceso) se crea justo por delante de la parte frontal de la combustin. A su vez, por delante de estas dos zonas se crea la zona de aceite mvil (MOZ), donde la viscosidad del aceite es reducida como resultado del calentamiento por la combustin.A diferencia de la combustin en sitio tradicional (cuyos resultados son cuando mucho de un 30% de recuperacin) adems de aplicarse slo en pozos verticales y de presentar otra serie de problemas, como un descontrol en el frente de combustin, lo que ocasiona que en algunos casos este frente llegue a la tubera de produccin y queme todo el equipo, adems de que hay un deficiente barrido de aceite del yacimiento, con este mtodo se puede controlar el movimiento del frente de combustin, porque con las herramientas convencionales luego de generar el fuego en el yacimiento, ste se propagaba en cualquier direccin dependiendo de la estructura geolgica del yacimiento. Para esto se utiliza un pozo vertical y un pozo horizontal de produccin.La va para el desplazamiento del petrleo es diferente de la ruta en los procesos convencionales de combustin in situ. Como en el proceso de Segregacin Gravitacional Asistida por Vapor (SAGD, por sus siglas en ingles) y en la extraccin de vapor (VAPEX, por sus siglas en ingles), el petrleo movilizado, no tiene que desplazarse a travs de la regin fra (petrleo de alta viscosidad), en cambio toma el camino ms corto al pozo de produccin horizontal.La zona de coque provee el combustible para el proceso de combustin in situ; se forma inmediatamente despus del frente de combustin como un resultado de los procesos precursores que llevan al desplazamiento del petrleo: incluyendo vaporizacin y craqueo termal.Al alcanzar la estabilizacin de la operacin, todos los fluidos producidos (gas, vapor, petrleo) pasan por la zona de petrleo movible, y por ende son arrastrados bajo un flujo forzado a la seccin expuesta del pozo productor horizontal. Cerca del borde de drene de la zona de petrleo movible, en el lmite con la regin de petrleo frio, el petrleo drena principalmente por gravedad.

La estabilidad del proceso THAI depende de dos factores clave:a) Una zona de quemado de alta temperatura (450-650C).b) Un sello en el pozo productor horizontal, que prevenga que el gas se canalice desde atrs del frente de combustin al pozo productor horizontal. El efecto de sello dinmico se crea cuando la temperatura cerca del pozo horizontal comienza a incrementarse.

5.2.3 RESULTADOS DE LA APLICACIN DEL PROCESO THAIDebido a que el proceso THAI cuenta con un desplazamiento a corta distancia se ubica dentro de los nuevos procesos de recuperacin mejorada de crudo, dentro de los cuales tambin se encuentra los procesos SAGD y VAPEX. En el proceso THAI, la movilizacin de petrleo pesado, en la zona de aceite mvil (MOZ, por sus siglas en ingls) delante del frente de combustin (figura 5.10 pgina siguiente) y el drene hacia los pozos horizontales productores es a corta distancia. Greaves et al., (1999) mencionan que la relevancia del proceso THAI radica en la zona de combustin vertical la cual minimiza los efectos de la gravedad y da como resultado una eficiencia de 2 a 4 veces mayor que la eficiencia de barrido de los procesos de inyeccin de vapor.

Figura 5.10 Diferentes zonas del proceso THAI, (Petrobank.com).

El desplazamiento de aire inyectado en la zona de combustin es resultado de un mecanismo de difusin. El balance estequiomtrico entre el flujo del oxigeno necesario para quemar el coque por delante del frente de combustin, la eliminacin de los productos de combustin y la movilizacin de los fluidos a travs del pozo horizontal son requisitos claves para la estabilidad del proceso THAI y para incrementar el frente de combustin.La produccin es resultado de la eliminacin de los productos de combustin y de la movilizacin de los fluidos a la cual est expuesto el pozo horizontal de produccin. Por lo tanto, Greaves et al., (1999) consideran que el mtodo THAI es un proceso de gravedad estable y est controlado por el gradiente de presin establecido entre la seccin de depsito del yacimiento y la entrada de los fluidos al pozo horizontal.Estos investigadores al utilizar aceites con diferentes gravedades API, mostraron que la creacin de la zona mvil de aceite (figura 5.10) es esencial para mantener la inundacin de aceite en el frente, junto con el aceite pesado, frio y viscoso que desciende de la parte frontal del yacimiento, adems acta como un sello natural a lo largo del pozo horizontal y evita el desvo de los gases. El proceso THAI mantiene condiciones estables tanto para aguas arriba como para aguas abajo de la zona de aceite, resultando en una reduccin significativa de la sensibilidad del proceso a la heterogeneidad del yacimiento.Greaves (1999), llev a cabo la inyeccin de aire en 3 dimensiones, utilizando una celda de combustin, una muestra de crudo ligero de 30.7 API (mezcla Forties, Mar del Norte), otra de aceite mediano de 20.8 API (Clair, Mar del Norte) y una de aceite pesado con 10.95 API (Wolf Lake, Canad). Observ que en un pozo controlado, la zona de aceite mvil se crea justo por delante del frente de combustin, el tamao de dicha zona depende de las caractersticas in-situ del crudo pesado y del grado de sello de los pozos horizontales. Los resultados experimentales mostraron factores de recuperacin de aceite muy alto, cercano al 85%. Para el caso del crudo pesado de Wolf Lake observ adems, una significativa reduccin de la viscosidad y el mejoramiento del mismo (20 API).Xia y Greaves (2000), realizaron experimentos en 3-D con bitmenes y arenas alquitranadas de Athabasca para investigar el comportamiento de la combustin seca (sin presencia de agua) y hmeda (presencia de agua). Para la combustin hmeda se compararon los resultados con una prueba de inundacin de vapor que fue seguida por inundacin de aire. Observaron que el frente de combustin fue estable y reportaron una recuperacin del 80% de petrleo. Adems, este proceso brind un mejoramiento de 8 API sobre el crudo original, disminuyo la viscosidad del aceite y redujo significativamente el contenido de azufre, nitrgeno y metales pesados.El anlisis SARA realizado al bitumen de Athabasca, posea menos fracciones de asfaltenos, resinas y compuestos aromticos con un aumento significativo en el aceite de la fraccin de saturados (del 14.5% al 70%), esto demuestra segn Xia y Greaves (2001) que los asfaltenos son el principal combustible en el proceso THAI.

5.3.4 BENEFICIOS DEL METODO THAI

a) Alta recuperacin de hidrocarburos Se estima una recuperacin de aceite de hasta el 80% segn clculos experimentales (Xia y Greaves (2001)). En comparacin con la inyeccin tradicional de vapor, se requiere menos energa para generar vapor. Disminuye la viscosidad del crudo que se encuentra en el yacimiento. Se puede mejorar la gravedad API del aceite, de 8 a 14 API, para el caso del crudo pesado del yacimiento Wolf Lake.b) Ambientales No deteriora al medio ambiente. Mayor aumento de la gravedad API del crudo; Petrobank (2008) estima una reduccin del 22% de emisin de dixido de carbono porque no se quema gas natural en superficie para generar vapor al compararse con el drene por gravedad asistida con vapor, adems de un uso mnimo de agua dulce. 50 por ciento menos de emisiones de gases de efecto invernadero.

c) Econmicos Cuando se lleva a cabo la combustin, se generan productos benficos como gases, calor y agua. Gases como el nitrgeno, que llegan a superficie junto con el petrleo, que se pueden comercializar. Se genera calor que aporta energa al yacimiento para su produccin y el agua producida se destila con calidad industrial. Se puede operar con un solo pozo horizontal de produccin, con un mnimo de vapor y de instalaciones de procesamiento de agua. Mnimos requerimientos de gas natural para generar vapor. Menor tiempo de ejecucin del procesoEn la tabla 5.1 se presentan los beneficios que ofrece el proceso THAI con respecto al proceso SAGD:

Tabla 5.1 Beneficios THAI vs SAGD, (Hernndez, A., 2004).THAI vs SAGDAmbientalesEconmicos

Mnima cantidad de agua en uso. Reformulacin de la calidad del petrleo.

Mnimo de consumo de gas Natural

Ahorros en el costo de gas combustible.

85% menos de agua producida, calidad industrial.

Ahorro en el costo de los diluentes

Recuperacin de calor para generar electricidad.

Petrleo mejorado elimina la necesidad de diluyentes.

.

34% menos de CO2 vs SAGD.

Alta recuperacin de recursos:

70-80% para THAI, 40-60% para SAGD.

La tecnologa, conocida como Toe to- Heel Air Injection (THAI), genera calor in situ en lugar de inyectarlo desde la superficie. Estamos hablando de una tecnologa que podra dejar atrs la tecnologa con vapor y probablemente elimine el uso de vapor en estos yacimientos, seala Barry Blacklock (Hernandez A., 2004), representante de Petrobank en Venezuela.Blacklock explica que Petrobank inicio el proyecto, con un valor de $30 millones, en la poca ms cruda del invierno. En esa parte del mundo, el nico momento en el que realmente se pueden perforar pozos petroleros es cuando todo est congelado, indic.De lo contrario, la tierra est demasiado suave. Blacklock expresa que el equipo de Petrobank espera estar produciendo crudo para cuando todo empiece a calentarse la prxima primavera. Entonces, se sentarn a observar la produccin por otros seis a doce meses. Si los resultados son positivos, se espera que inmediatamente despus lancen una fase comercial, seala Blacklock, quien agrega que inmediatamente despus de eso, empezarn con proyectos pilotos en otras partes del mundo, incluyendo Venezuela.Desde de enero de 2004 el mundo del petrleo prest atencin a lo que se est realizando en los campos del norte de Alberta, en Canad. All, en las vastas arenas bituminosas cerca del lago Cristina, Petrobank Energy and Resources Limited espera encender un fuego subterrneo, calentar el bitumen y transformarlo en crudo fluido de alta calidad.5.3 ANALISIS DEL PROCESO THAI UTILIZANDO MODELOS ANALITICOS SIMPLESLos modelos analticos simples son una herramienta que nos permite estimar de manera sencilla, entre otra informacin, la posible produccin que se tendr al implementar el proceso de combustin THAI, adems que nos otorga informacin valiosa para el diseo del proceso. Los modelos analticos que se mencionaran sern los siguientes: Satman y Brigham, Gates y Ramey y el de Nelson McNeil.Para determinar la fiabilidad de los diversos modelos analticos simples, se correlacionaran los resultados arrojados por estas con los obtenidos en una simulacin. La simulacin ser realizada con el software STAR, de la compaa CMG.Los datos necesarios para desarrollar los modelos sern proporcionados por un laboratorio que realizara un experimento en un tubo de combustin que representa al yacimiento, el aceite (pesado) utilizado ser del yacimiento Wolf Lake, Canad.Lo que se pretende con esta comparacin, es determinar cul de los modelos provee la mejor informacin para el diseo del proceso de combustin in-situ.5.3.1 SIMULACIN DE LA COMBUSTIONLos datos obtenidos para la simulacin del proceso THAI fueron proporcionados por la compaa CMG, ubicada en Houston, Texas (Brugman, 2003), el modelo proporcionado para esta simulacin tiene las siguientes caractersticas (tabla 5.2, pgina siguiente).

Tabla 5.2 Caractersticas del modelo de combustin, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).CARACTERSTICAS PARA LA SIMULACIN DE LA COMBUSTIN

Dimensiones del modelo (ft)1000 x 340 x 70

Porosidad (%)30

Saturacin inicial de aceite (Soi) (%)66

Permeabilidad (mD)5000

Relacin kv/kh0.1

Profundidad del pozo horizontal de produccin (ft)990

En la figura 5.11 se muestra la ubicacin del pozo horizontal de produccin y del pozo vertical de inyeccin, propuestos en la simulacin.

Figura 5.11 Disposicin de los pozos en el proceso THAI (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).El modelo realizado por CMG utiliz aire enriquecido (50% de O2 + 50% de N2), como fluido de inyeccin. Realiz simulaciones variando la composicin de aire (por ejemplo, aire normal: 79% de N2 + 21% de O2 y gases de combustin (OCRC, 2003): 6% H2O + 13% de CO2 + 77.5% CO/N2 + 3.5% O2) para estudiar los efectos de la composicin del gas y determinar la posibilidad de capturar el CO2.A) PRUEBA CON INYECCIN DE AIRE ENRIQUECIDOEn las figuras 5.12 (abajo), 5.13 y 5.14 (pgina siguiente) muestran los resultados simulacin del proceso THAI usando aire enriquecido (50% de O2 + 50% de N2).

Figura 5.12 Simulacin del proceso THAI con aire enriquecido, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).

En la figura 5.12 se observa que el agua inyectada es principalmente usada como captadora de calor para recuperar este de las regiones quemadas del yacimiento y de esta forma no afectar significativamente el proceso de desplazamiento como se ha observado al disminuir la relacin aceite vapor al incrementar la inyeccin de aire.La figura 5.13 muestra el incremento lineal en la inyeccin acumulada aire agua y el correspondiente incremento del promedio en la temperatura del yacimiento, la entalpia del yacimiento muestra buena inyeccin de aire y un frente de combustin sostenido para el proceso THAI.La figura 5.14 muestra los perfiles de produccin del proceso THAI durante la inyeccin de aire enriquecido. Casi el 58% (533.2 Mbbl) de aceite original del yacimiento es recuperado, y cuando el avance del gas ha sido total, la recuperacin de aceite es significativamente ms alta (74% del aceite original del yacimiento, equivalente a 683.1 Mbbl).

Figura 5.13 Simulacin del proceso THAI con aire enriquecido, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000TIEMPO (DAS]Figura 5.14 Simulacin del proceso THAI con aire enriquecido, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).

La figura 5.15 muestra el excelente barrido del aceite del yacimiento durante el proceso THAI con la inyeccin de aire enriquecido.

Figura 5.15 Desplazamiento vertical del frente de combustin y perfil de temperatura para la inyeccin de aire enriquecido en el proceso THAI, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).En la figura 5.15 el color rojo representa el frente de combustin, se puede observar cmo va incrementndose este a medida que se aumenta la inyeccin de aire. Al desplazarse el frente de combustin llega a la zona de aceite pesado frio (escala de azules), incrementando su temperatura y disminuyendo su viscosidad.

B) INYECCION DE AIRE NORMAL Y GAS DE COMBUSTIONSe observa un excelente barrido del yacimiento, cerca de frente de combustin tanto para aire normal como para gas de combustin, sin embargo en la figura 5.16 (ver pgina siguiente) se observa que para una concentracin menor de oxigeno (21% para aire normal y 3.5% para gas de combustin) el incremento de la temperatura es menor. Bajas temperaturas del frente dan como resultado mnimos incrementos en la produccin de aceite para aire normal y gas de combustin, respectivamente (figura 5.17 pgina siguiente).

Figura 5.16 Efecto del porcentaje de oxgeno durante la simulacin del proceso THAI, Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 TIEMPO [DAS]Figura 5.17 Efecto del porcentaje de oxgeno en la inyeccin para el proceso THAI, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).

5.3.3 SIMULACION DE LA COMBUSTION EN 1-DPara el anlisis del proceso THAI aplicando modelos simples, se requiere un tubo de combustin, para calcular el combustible que requerir la combustin, as como el aire de inyeccin requerido. El aire inyectado ser gas enriquecido. Lo anterior se realiz para generar los datos necesarios para aplicar modelos analticos simples y predecir el rendimiento de la simulacin piloto del proceso THAI. El aceite utilizado correspondi a crudo del yacimiento Wolf Lake (Canad), para garantizar consistencias en la comparacin.La figura 5.18 muestra el aceite, la relacin agua aceite (WOR) y la relacin gas aceite producido (GOR) arrojados por el tubo de combustin 1-D. La figura 5.19 (pgina siguiente) resume los componentes individuales del gas producido. En la figura 3.20 (pgina siguiente) se muestra el avance del frente de combustin, desde el pozo inyector hasta el productor.

Figura 5.18 Experimento 1 D en el tubo de combustin, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).

Figura 5.19 Componentes de gas producido, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).

Figura 5.20 Simulacin del proceso THAI con aire enriquecido, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).

5.3.4 MODELOS ANALITICOS SIMPLES APLICADOS AL PROCESO THAILas correlaciones son otro mtodo para desarrollo de proyectos de combustin in-situ; correlaciones como la de Chu (1977), Nelson y McNeil (1961), Gates y Ramey (1980), Satman (1981) y Brigham (1980), son las ms utilizadas y forman parte de los modernos simuladores numricos (el objetivo de este trabajo no se enfoca a describir tales correlaciones, simplemente se mencionarn de manera cualitativa, proporcionando solamente, el propsito de la msma). Esta simulacin utiliza estas correlaciones para comparar los resultados con los obtenidos en el experimento realizado con el software STARS (Steam, Thermal and Advanced processes Reservoir Simulator) de la compaa CMG para el proceso THAI.Es importante sealar que todas las correlaciones utilizadas para los diseos de procesos de combustin in-situ son nicamente para casos de combustin en seco. Esta hiptesis se justifica, ya que el agua inyectada no tiene ningn efecto sobre el proceso de desplazamiento y solo acta como un captador de calor el cual ya fue explicado en pginas anteriores.A) CORRELACION SATMAN Y BRIGHAMSatman y Brigham (1979), presentaron dos correlaciones para predecir la recuperacin de petrleo en proyectos de combustin in-situ.Los autores advierten que la correlacin no es vlida si cualquiera de los parmetros del yacimiento se encuentra fuera de los rangos siguientes (tabla 5.3):

Tabla 5.3 Rangos para el uso de la correlacin Satman Brigham, (Satman et al., 1979).RANGOS PARA EL USO DE LA CORRELACIN SATMAN BRIGHAM

Saturacin de aceite (So)0.36 < So < 0.79 [1]

Viscosidad del aceite (o)10 < o < 700 [cP]

Espesor del yacimiento (h)4.4 < h < 150 [ft]

Los parmetros utilizados para la simulacin del proceso THAI son (tabla 5.4):Tabla 5.4 Parmetros utilizados para la simulacin del proceso THAI, (Satman et al., 1979).PARMETROS UTILIZADOS PARA LA SIMULACIN DEL PROCESO THAI

Saturacin de aceite (So)So= 0.66 [1]

Viscosidad del aceite (o)o = 1370 [cP]

Espesor del yacimiento (h)h = 60 [ft]

Como se observa en la tabla 5.4 el valor de la viscosidad esta fuera del rango recomendado.La correlacin de Satman (Sarathi, 1999), se utiliz para predecir la recuperacin de aceite para el proceso THAI junto con la correlacin tradicional de Satman Brigham.La figura 5.21 muestra los resultados de la simulacin del proceso THAI realizado por STAR CMG.

Figura 5.21 Resultados de la simulacin del proceso THAI, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).

En la figura 5.22 (pgina siguiente) se muestran los parmetros utilizados para predecir la recuperacin de aceite por medio del proceso THAI.El modelo de Satman Brigham predice correctamente la recuperacin de aceite inicial, sin embargo, existieron desviaciones significativas en el perfil de produccin real que fueron observados en las etapas posteriores de la vida del proyecto.Esta desviacin se debe principalmente a la incapacidad del modelo de Satman - Brigham para manejar viscosidades de aceite altas (o > 700 cP), tampoco incluye el mecanismo de desplazamiento (drene por gravedad en la zona de aceite mvil) en el modelo para la prediccin de la recuperacin de aceite.

INYECCIN ACUMULADA DE AIRE/ ACEITE ORIGINAL IN 5ITU [MMCF/Bbl]Figura 5.22 Parmetros utilizados para predecir la recuperacin de aceite por medio del proceso THAI, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).

B) CORRELACION DE GATES - RAMEYGates y Ramey (1980), presentaron un mtodo ingenieril para el clculo de los coeficientes aire aceite y de la recuperacin de aceite en funcin del volumen calentado del yacimiento (algunas ecuaciones utilizadas se muestran a continuacin), basados en datos de laboratorio y en pruebas de campo realizadas con datos de un pozo perteneciente al campo Sur Belridge de la compaa Mobil, California.

Donde:OR = Recuperacin de aceite, [%]X = fraccin de volumen de aceite realmente desplazado, [1]Y = Desviacin / mxima desviacin, [1]MD = mxima desviacin en funcin de Sgi, [%]VB = aceite quemado, [%]VBo = aceite quemado total por el frente de combustin, [%]Sgi = saturacin de gas inicial, [%]

Los autores advierten que los yacimientos candidatos para el uso de esta correlacin, deben de cumplir con caractersticas similares a las del campo Sur Belridge de la compaa Mobil, las cuales se mencionan en la tabla 5.5Tabla 5.5 Caractersticas del Campo Sur Belridge, (Gates y Ramey, 1980)Caractersticasrecomendadas para el usode la correlacinValores del Campo Sur BelridgeValores utilizados para la simulacin

Yacimientos de crudo pesado13 API10.95 API

Altas permeabilidades3000 Md5000 Md

Alta porosidad34 %30 %

Alto contenido de aceite1700 bbl/Ac - ft1970 bbl/Ac - ft

Datos preliminares del modelado de la correlacin de Gates Ramey mostraron que el contenido de aceite presente en el yacimiento es de 379.08 Bbl / acre-ft. Este valor es significativamente ms alto que el del yacimiento Sur Belridge, California (280 Bbl / acre ft). El modelo de Gates Ramey predice la produccin de agua para el proceso THAI en un 48.55%, que es significativamente ms alta en comparacin con el valor real de 31.5%.Al aplicar el modelo Gates Ramey al yacimiento Wolf Lake se encontraron amplias diferencias con los resultados obtenidos en el yacimiento Sur Belridge, las cuales sern ilustradas a continuacin:Baja saturacin de agua innata: 0.34 en Wolf Lake en comparacin del 0.37 de Sur Belridge.Mayor saturacin de aceite inicial en el yacimiento Wolf Lake (0.66) en comparacin con la saturacin de aceite inicial del yacimiento Sur Belridge (0.60).Basndose en los puntos anteriores, se observa que no es aplicable la correlacin de Gates Ramey debido a las amplias diferencias en cuanto a las caractersticas de los yacimientos (Wolf Lake y Sur Belridge).La limitante del modelo Gates Ramsey, radica principalmente en la incapacidad de abordar directamente el comportamiento o la influencia de los parmetros del yacimiento, tales como: permeabilidad del yacimientos, la viscosidad del aceite y los efectos de la permeabilidad relativa, esto da como resultado la limitada aplicacin del modelo para el proceso THAI.C) MTODO NELSON - MCNEILNelson y McNeil (1961), presentaron un procedimiento ingenieril para evaluar el rendimiento de las zonas de combustin in situ. Sarathi (1999) sugiri que aunque el mtodo Nelson McNeil considera una gran cantidad de suposiciones, el mtodo est basado en experiencias de campo y por lo tanto puede proporcionar estimaciones confiables.Estimacin del depsito de combustibleEl depsito de combustible es el parmetro ms importante para los procesos de combustin in - situ, ya que la sostenibilidad del frente del combustin depende de este depsito. Las correlaciones de Chu (1977) junto con la de Alexander Showalter (Sarathi, 1999) fueron utilizadas para estimar y comparar el depsito de combustible estimado en el experimento de simulacin. La tabla 5.6, resume los resultados de estas comparaciones.La cantidad de combustible mnimo necesario para mantener cualquier frente de combustin es estimado en 1.05 lbm / ft3 (Sarathi, 1999), la tabla 5.6 muestra los valores comparativos entre la simulacin y la correlacin de Alexander Showalter.Tabla 5.6 Estimacin del depsito de combustible, (Sarathi, 1999)CORRELACINDEPSITO DE COMBUSTIBLE"Lbm ft3

Contenido mnimo de combustible1.05

Chu1.30

Alexander2.60

Showalter2.17

Experimento en el tubo de combustin2.43

Procedimiento Nelson - McneilPara aplicar el procedimiento Nelson McNeil es necesario contar con los datos experimentales de laboratorio del tubo de combustin. Estos datos son empleados para realizar la simulacin del proceso THAI. La tabla 5.7a, 5.7b y 5.7c (pgina siguiente), muestran los resultados obtenidos con este procedimiento.Tabla 5.7a Resultados de la simulacin en el tubo de combustin, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).SIMULACIN EN EL TUBO DE COMBUSTIN

ParmetroValor [ft3]

CO producido0.1478

CO2 producido2.40785

Gas total producido10.9137

Requerimiento total de inyeccin de aire11.0358

Tabla 5.7b Resultados con el mtodo NELSON - McNEIL , (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).MTODO NELSON McNEIL

ParmetroValor

Carbono quemado en el combustible (Wc)0.080918 [Lbm]

Agua debido a la combustin (Ww)0.0856591 [Lbm]

Hidrgeno quemado en el combustible (Wh)0.0320437 [Lbm]

Combustible total consumido (Wf)0.112962 [Lbm]

Volumen total de arena quemada (Wb)0.0679913 [ft3]

Combustible consumido (W)1.6614 P^l L ft3 J

Requerimiento total de aire de inyeccin11.035779 [ft3]

Aire de inyeccin consumido por el combustible97.6937 y^J

Aire de inyeccin consumido por quemado de arena162.3099 P^l

Permeabilidad promedio efectiva al aire11.94 [mD]

Requerimiento de aire para THAI (calculado)4.4 x 1012[MMCFllAc-ft]

Requerimiento total de aire (calculado)7,088,000 [MMCF]

Gasto de inyeccin de aire (calculado)529,764.1683 ^j

Aceite total recuperado (calculado)602,616.994 [Bbl]

Agua total recuperada (calculado)220,434.7 [Bbl]

% de error en la recuperacin de aceite (calculado)5.76 [%]

% de error en la recuperacin de agua (calculado)41.76 [%]

Tabla 5.7c Resultados de la simulacin del proceso THAI, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).SIMULACIN DEL PROCESO THAI

ParmetroValor

Requerimientos de aire de inyeccin5.12 x 1012[MMCFllAc-ft]

Requerimiento de aire total (simulacin)8, 370,016 [MMCF]

Gasto de inyeccin de aire (simulacin)529, 764 \^f\

Aceite total recuperado (simulacin)683, 144 [Bbl]

Agua total recuperada (simulacin)527, 768 [Bbl]

Este procedimiento permite determinar de manera adecuada la cantidad de aire necesario para la inyeccin, la cantidad de combustible que ser consumido y predice la recuperacin total de aceite. El procedimiento Nelson McNeal se puede adaptar para procesos de combustin en seco (baja presencia de agua), en comparacin con otras correlaciones, este procedimiento es ms verstil y arroja resultados ms ptimos. Al aplicar este procedimiento al proceso THAI, se obtienen los siguientes resultados figura 5.23.

Figura 5.23Diseo del programa de inyeccin de gas, (Kulkarni, M. M., Rao, D. N., 2004).

5.4 SIMULACION DEL PROCESO THAI PARA DETERMINAR EL ARREGLO PTIMO DE POZOS5.4.1 INTRODUCCIONHoy en da, la industria petrolera se ha enfocada cada vez ms en la recuperacin de hidrocarburos no convenciones (crudos pesados), debido principalmente al continuo crecimiento en la demanda de energa. Casi el 70% de los hidrocarburos, son fuentes de crudo pesado; a su vez el 90% de estas acumulaciones (crudo pasado, extrapesado y bitumen), provienen de Venezuela y Canad.Como resultado de esta creciente demanda, se han desarrollado nuevos mtodos de recuperacin de crudo pesado para satisfacer la demanda de energa y aprovechar al mismo tiempo los recursos naturales, humanos y tecnolgicos.La combustin in-situ junto con la inyeccin de vapor, han proporcionado una alternativa eficiente y viable, para la produccin de crudo pesado.El desarrollo de procesos de combustin no ha sido difcil hasta la fecha, sin embargo, debido a un mal control en la parte frontal de la combustin la eficiencia de barrido del crudo no ha sido fcil de lograr. THAI ofrece un mayor control sobre este proceso, debido principalmente a que en todo momento se dirige el frente de combustin, por medio de la inyeccin controlada de aire.

5.4.2 DESARROLLO DEL MODELOEl desarrollo del modelo de simulacin para representar el proceso de combustin estuvo inicialmente basado en las pruebas de sensibilidad para todos los parmetros (prueba de laboratorio).Este modelo exigi ajustes para proporcionar la combinacin correcta de las variables involucradas en el proceso. Este modelo consiste en una celda de combustin de acero inoxidable cuyas medidas son 40 x 40 10 [cm], esta celda se utilizar para simular la forma ptima en que los pozos pueden producir, mediante diversos arreglos de los mismos, el aceite utilizado fue un crudo pesdo de Wolf Lkae de 10.5 [API], una densidad de 0.995 [gr/cm3], viscosidad de 48 500 [mPa*s].Las condiciones de la celda del experimento 3 D son las siguientes: porosidad 38.5 [%], Soi 75 [%], Swi 20 [%], Temperatura inicial 20 [C], combustin seca. Presin de inyeccin 20 [psig].5.4.3 ARREGLOS DE POZOS USADOS PARA EL PROCESO THAIEn este caso, se probaron cuatro modelos que combinan los pozos horizontales y verticales. El parmetro para esta prueba consista en almacenar un volumen de inyeccin constante, para todos los casos a 5 MMscf/d, mientras se controlaba la presin de fondo de los pozos de produccin. Los resultados de estos modelos se muestran en las tablas 5.8 y 5.9.

Tabla 5.8 Arreglo de pozos para el proceso THAI, (Ruiz, J., 2007).

Tabla 5.9 Arreglo de pozos para el proceso THAI, (Ruiz, J., 2007).

Tabla 5.10 Arreglo de pozos para el proceso THAI, (Ruiz, J., 2007).

Basado en los resultados anteriores (obtenidos de injection well producer well combinations in THAI, SPE 75137), se concluye, que al combinar pozos horizontales tanto para la inyeccin como para la produccin genera mejores resultados, al crear el frente de combustin.Este arreglo se refiere al caso de HI2HP, en el cual se registraron mejores factores de recuperacin, generacin de temperaturas ms altas y una mejor eficiencia de barrido.5.4.4 PROCESO THAI vs LA COMBUSTION IN SITU CONVENCIONAL (CISC)Una celda que tiene las mismas caractersticas para ambos casos se us para los propsitos comparativos para los rangos de combustin convencional. La misma proporcin de inyeccin de aire (5 MMscf/d), se us para ambos casos, y la produccin se control regulando la presin del fondo del pozo. Inicialmente, se precalentaron ambos modelos durante un mes para reducir la viscosidad en la regin cercana al pozo.En la serie convencional (Figura 5.24), se observ que el frente de combustin desplaz la produccin hacia el pozo de produccin despus de 120 das, periodo despus del cual el proceso lleg a su fin.Mientras que en el proceso THAI, se observ una mejor eficiencia de barrido en yacimiento, lo cual se tradujo en una produccin que dur aproximadamente dos aos, en la 5.25 se observa de igual forma, que con el proceso THAI, el frente de combustin bajo las mismas condiciones que la serie convencional, fue ms estable, barriendo una mayor zona de aceite del yacimiento, teniendo como resultado un mayor periodo de produccin de aceite.

Figura 5.24 Aire inyectado despus de 120 das (C-ISC), (Ruiz, J., 2007).

Figura 5.25 El modelo THAI despus de 2 aos de simulacin, (Ruiz, J., 2007).La recuperacin se muestra en la tabla 5.11 en la cual se observa que para el mismo perodo en que ambos mtodos eran activos (120 das) una cantidad adicional de casi 30% se recupera por la inyeccin THAI contra el mtodo tradicional, con recuperacin que excede 300 [% ] al punto simulado.Tabla 5.11 THAI vs C ISC, (Ruiz, J., 2007).PROCESOTIEMPO [DIAS]Np [MBbl]Incremento [%]

C -ISC12019.20.0

THAI120 77024.8 80.429.2 318.7

5.4.5 CONCENTRACIN DE OXGENO Y PROPORCIN DE INYECCINEn la serie THAI simple, el frente de combustin empieza a perder temperatura con el tiempo, dicha prdida es asociada con el decremento de oxigeno en el yacimiento. Para la serie convencional (figura 5.26), despus de 16 meses se observa que la temperatura del frente de combustin est por debajo de los 700 [F], por consiguiente se desarrollaron dos pruebas, una en que la proporcin de inyeccin de aire se duplic (10MMscf/d) que es el caso aleatorio, y en el segundo caso (estocstico) se aument de 20 a 40% la concentracin de oxigeno.

Figura 5.26 Variaciones de la temperatura respecto del tiempo en el proceso THAI, (Ruiz, J., 2007).

Despus de 5 aos de simulacin matemtica, estos modelos mostraron el perfil de produccin siguiente (tabla 5.12):

Tabla 5.12 Produccin acumulada respecto a la heterogeneidad del yacimiento, (Ruiz, J., 2007).CASONP [MBbl]NP CASO BASE [%]

Homogneo1598900.00

Estocstico156316- 2.24

Aleatorio152560- 4.58

La tabla demuestra que en la simulacin las heterogeneidades afectan la recuperacin de aceite pero no impactan en el desarrollo del proceso significativamente.Por consiguiente, la fuerza de gravedad y la presin del fondo del pozo de produccin permiten que prevalezca el desarrollo del proceso por encima de los efectos de las heterogeneidades.El avance del frente de combustin despus de 5 aos, se muestra en las figuras 5.27a, 5.27b y 5.27c. En dichas figuras se muestra la zona de barrido, el color azul representa el aceite bajo el frente de combustin y la zona en color rojo la saturacin de aceite inicial.

Figura 5.27a Avance del frente de combustin en el caso homogneo, (Ruiz, J., 2007).

Figura 5.27b Avance del frente de combustin en el caso aleatorio, (Ruiz, J., 2007).

Figura 5.27c Avance del frente de combustin en el caso estocstico, (Ruiz, J., 2007).

5.4.7 CONCLUSIONES DE LA SIMULACION La tecnologa THAI mejora la combustin convencional (CIS), procesa, proporciona y permite un mejor control del frente de combustin. La temperatura de la combustin del frente disminuye con el tiempo. El incremento de la concentracin de oxgeno aumenta la combustin y la produccin de aceite. Detrs del frente de combustin no existe ninguna acumulacin de hidrocarburos, los cuales econmicamente no son recuperables. El uso de pozos horizontales para la inyeccin permite una mejor eficiencia de barrido de los fluidos del yacimiento. El arreglo HI2HP demuestra ser el mejor arreglo para el desarrollo del proceso THAI. El aumento de la temperatura en la tubera de produccin permite un mejor flujo de fluidos a travs de sta. La inyeccin de un gran volumen de aire mantienen activo el frente de combustin. Para los casos estudiados la fuerza de gravedad y la presin de fondo del pozo prevalecen por encima de los efectos de la heterogeneidad del yacimiento.5.5 YACIMIENTOS CANDIDATOS PARA LA APLIACIN DEL PROCESO THAILa tabla 5.13 describe los yacimientos candidatos (caractersticas) para la aplicacin del proceso THAI.

Tabla 5.13 Yacimientos candidatos para la aplicacin del proceso THAI, (Oil Sands Technology Roadmap, 2004).YACIMIENTOS CANDIDATOS PARA LA APLICACIN DEL PROCESO THAI

ParmetroDescripcin

Estatus del mtodoPrueba piloto /planes de implementacin

Profundidad [m]

< 50No aplica

> 50 y < 100No probado

> 100 y < 300No probado

> 300 y < 1000Posible aplicacin

> 1000Posible pero no probado

Climas rticoPosible pero no probado

Costa afueraPosible pero no probado

CarbonatosNo probado

Espesor de la formacin (< 10 [m])Improbable

Altamente estratificadosImprobable

A continuacin se describen algunas de las tecnologas aplicables al proceso THAI.Simulaciones y modelosEs la capacidad de simular los gastos de produccin, determinar el factor de recuperacin, definir los requerimientos de energa, etc. Son fundamentales para la seleccin del mtodo de produccin, nmero y ubicacin de pozos, ubicacin de instalaciones superficiales y rentabilidad del proyecto. El simulador debe reproducir el comportamiento y las propiedades del sistema, as como los elementos que interactan con l.GeomticaEs la ciencia y tecnologa de obtencin, anlisis, interpretacin, distribucin y uso de informacin geogrfica. La informacin geogrfica juega un papel fundamental en actividades tales como manejo de recursos terrestres y marinos, monitores de campos petroleros y minas.En el sector petrolero, mide y dimensiona la formacin, determina las propiedades mecnicas para la perforacin y establece las condiciones de produccin. Los datos anteriores son necesarios para el desarrollo ptimo del campo.Toma de muestras en el fondo del pozoRecuperacin de fluidos in situ (aceite, agua y gas natural) sin contaminantes, sin prdida de componentes o sin degradacin. Tales muestran son tiles para pruebas PVT. En ocasiones, debido al proceso de movilizacin del aceite, la toma de muestras es un difcil problema tcnico.Viscosidad in situNo pueden existir variaciones muy grandes en el valor de la viscosidad del aceite presente en el yacimiento. Es necesario un mtodo para medir la variacin de la viscosidad in situ. La resonancia magntica en el pozo proporciona una aproximacin, pero presenta inexactitudes para viscosidades superiores a 100 cp.Caracterizacin de fluidosDescripcin del fluido (composicin del aceite pesado, gravedad, viscosidad, gas disuelto en el aceite, etc.) que proporciona los datos necesarios para la correcta planificacin del mtodo de produccin. Estos datos deben de ser representativos de los fluidos presentes en el yacimiento para poder ser ingresados en el simulador y obtener resultados satisfactorios. Para la obtencin de datos fidedignos de laboratorio, es necesario considerar tanto la temperatura como la presin del yacimiento, adems de determinar si existe presencia de algn solvente o existi algn proceso combustin.Aseguramiento de flujoEs necesario para garantizar el transporte de aceite pesado posiblemente mezclado con arena, agua, gas y/o disolventes, a travs de tuberas o pozos horizontales. De no realizarse este procedimiento la arena puede bloquear el flujo en tuberas o a lo largo de los pozos horizontales o se puede presentar depositacin de asfaltenos en las tuberas. Para garantizar el flujo en regiones de bajas temperaturas (regiones rticas, submarinas, oleoductos del norte, etc.), se pueden implementar sistemas de calefaccin, tuberas con aislantes, inyeccin de disolventes y otros mtodos que permitan el flujo en tuberas.PerforacinLos avances en la tecnologa de perforacin pueden disminuir el costo de los pozos productores de aceite pesado. La tecnologa de perforacin direccional, ha tenido un impacto en la produccin convencional de aceite y gas.Los pozos horizontales son un ejemplo de cmo la tecnologa puede reducir los costos, lo que permite la extraccin de recursos anteriormente no recuperables debido a su costo de produccin.Colocacin de los pozosLa colocacin ptima de los pozos horizontales y multilaterales es necesaria para maximizar el contacto con el yacimiento, minimiza el contacto con el agua de fondo y con la capa gas, y permite la colocacin de los pozos en las zonas productoras del yacimiento.Pozos multilateralesLos pozos multilaterales cuentan con varias lneas desde una central o de un pozo principal. Los pozos multilaterales maximizan el contacto con el yacimiento, minimizan el rea de operacin en superficie y reducen la construccin de pozos. En zonas con altas temperaturas, s difcil mantener la integridad hidrulica de los pozos, debido a la resistencia de las uniones.CementacinLos mtodos trmicos de produccin requieren de un cemento capaz de soportar altas temperaturas (> 200 C) y la expansin trmica resultante. Tambin debe de ser capaz de soportar los ataques por parte de agentes qumicos, para evitar la prdida de aislamiento hidrulico.Terminaciones a alta temperaturaLos empacadores deben de ser capaces de soportar altas temperaturas y expansiones trmicas. Algunos pozos utilizan juntas de deslizamiento entre tuberas. El vapor a alta temperatura puede corroer las tuberas de acero. En la combustin in situ se crean mayores esfuerzos trmicos debido a las altas temperaturas generadas por la combustin.Durabilidad de las bombas a la temperaturaLos yacimientos de aceite pesado por lo general requieren un sistema artificial que proporcione la energa necesaria al pozo para poder elevar los fluidos hacia la superficie. Los sistemas artificiales ms comnmente usados para este tipo de crudos son los sistemas de bombeo por cavidades progresivas (BCP) y los sistemas por bombeo electrocentrfugo sumergible (BEC).En el equipo BCP, especialmente las partes de materiales sintticos (hule, goma, etc.), se ven afectadas por las altas temperaturas, lo que implica que las bombas sean reemplazadas peridicamente. Las bombas BEC poseen de igual forma un tiempo de vida reducido debi principalmente a la alta temperatura a las que se encuentran sometidas.Capacidad de bombeo con alto contenido de arena y slidosMuchos de los pozos de crudo pesado producen arena y otros slidos, debido a que los pozos penetran en zonas de arenas poco consolidadas.

Control de arenaEn muchos de los pozos productores de crudo pesado la produccin de arena no es deseable o se trata de evitar, para ello se utilizan algunas herramientas para evitar este tipo de produccin, algunos de ellos son: camisas ranuradas (cedazos o filtros) y empaques de grava. El conocimiento del tamao del grano es necesario para el diseo de los cedazos y de los empacadores de grava.Monitoreo y controlCualquier mtodo de produccin relacionado con el aumento de la temperatura en el yacimiento, inyeccin de vapor, de solventes o de agua, se ve beneficiado enormemente al contar con la capacidad de supervisin y control del proceso. Para algunos mtodos trmicos el mayor costo es generado debido a la produccin de vapor.Dispositivos de fondo de pozo para el control del flujoEstos dispositivos incluyen: control de bombas, vlvulas de seguridad, filtros deslizables y empacadores.Distribucin de la temperaturaActualmente se utiliza la fibra ptica para monitorear la temperatura a lo largo del pozo. La durabilidad del equipo debido a las altas temperaturas y a los ambientes corrosivos en un problema en la industria petrolera.Presin en el fondo del pozoActualmente la medicin se limita a determinar la presin en un solo punto (fondo del pozo); pero es recomendable realizar mediciones de la presin en diferentes puntos del pozo.Sensores electrnicos para altas temperaturas (