Juan Yacimientos

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    02-Aug-2015

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<p>CONTENIDOPgina CONTENIDO.. II NOMENCLATURA. VII UNIDADES EMPLEADAS EN CLCULOS DE RECUPERACIN TRMICA XII</p> <p>CAPTULO IRECUPERACIN TRMICA1.1.- DEFINICIN.. 1.2.- HISTORIA 1.3.- PROCESOS DE RECUPERACIN TRMICA. 1.3.1.- INYECCIN DE VAPOR 1.3.2.- INYECCIN DE AGUA CALIENTE.. 1.3.3.- COMBUSTION IN SITU. 1.3.3.1.- COMBUSTIN CONVENCIONAL. 1.3.3.2.- COMBUSTIN HMEDA 1.3.3.3.- COMBUSTIN EN REVERSO.. 1.4.- IMPORTANCIA DE LOS PROCESOS DE RECUPERACIN TRMICA 1.5.- CONSIDERACIONES GENERALES. 1.5.1.- PROFUNDIDAD.. 1.5.2.- PETRLEO IN SITU.. 1.5.3.- POROSIDAD 1.5.4.- SATURACIN DE AGUA.. 1.5.5.- SEGREGACIN.. 1.5.6.- HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTO 1.5.7.- ESPESOR DE ARENA.. 1.5.8.- MOVILIDAD DEL PETRLEO.. 1.6.- REFERENCIAS.. 1 1 4 5 6 7 7 9 11 12 17 18 18 19 19 19 20 21 21 22</p> <p>CAPTULO IIPROPIEDADES TRMICAS DE ROCAS Y FLUIDOS2.1.- VISCOSIDAD DE LOS LQUIDOS.. 2.1.1.- MTODO DE SAUDER.. 2.1.2.- MTODO DE THOMAS. 2.2.- VISCOSIDAD DEL PETRLEO. 2.2.A.- ECUACIN DE ANDRADE 2.2.B.- TCNICA DE UN SOLO PUNTO 2.2.C.- CARTA ASTM DE VISCOSIDAD-TEMPERATURA 2.3.- VISCOSIDAD DE MEZCLAS LQUIDAS 2.4.- VISCOSIDAD DEL AGUA Y DEL VAPOR. 2.5.- EFECTO DEL GAS EN SOLUCIN SOBRE LA VISCOSIDAD DEL PETRLEO. 25 26 27 28 29 30 31 36 38 40</p> <p>II 2,6.2.7.2.8.2.9.OTRAS UNIDADES DE VISCOSIDAD. DENSIDAD DEL PETRLEO DENSIDAD DEL AGUA CALOR ESPECFICO.. 2.9.A.- HIDROCARBUROS LQUIDOS Y PETRLEOS. 2.9.B.- HIDROCARBUROS GASEOSOS. 2.9.C.- AGUA SATURADA. 2.9.D.- ROCAS 2.10.- CAPACIDAD CALORFICA DE ROCAS SATURADAS.. 2.11.- CONDUCTIVIDAD TRMICA (KH). 2.11.1.- CONDUCTIVIDAD TRMICA DE LQUIDOS Y GASES.. 1.11.2.- CONDUCTIVIDAD TRMICA DE ROCAS. 2.12.- DIFUSIVIDAD TRMICA. 2.13.- SATURACIN RESIDUAL DE PETRLEO. 2.14.- REFERENCIAS. 43 45 45 46 46 46 46 47 47 48 49 51 53 55 57</p> <p>CAPTULO IIIPROPIEDADES TRMICAS DEL AGUA Y DEL VAPOR3.1.- TEMPERATURA DE SATURACIN DEL AGUA 3.2.- CALOR ESPECFICO DEL AGUA Y DEL VAPOR. 3.3.- CALOR SENSIBLE DEL AGUA. 3.4.- CALOR LATENTE DE VAPORIZACIN.. 3.5.- CALOR TOTAL O ENTALPA DEL VAPOR SECO Y SATURADO. 3.6.- CALIDAD DEL VAPOR Y VAPOR HMEDO.. 3.7.- ENTALPA DISPONIBLE. 3.8.- VOLUMEN ESPECIFICO 3.9.- DENSIDAD DEL VAPOR 3.10.- VAPOR SOBRECALENTADO.. 3.11.- CORRELACIONES DE EJIOGU Y FIORY. 3.12.- DIAGRAMA TEMPERATURA-ENTALPA PARA EL AGUA 3.13.- DETERMINACIN DE LA CALIDAD DEL VAPOR.. 3.13.1.- MTODO DEL SEPARADOR 3.13.2.- MTODO DE LOS CLORUROS 3.13.3.- MTODO DE LA CONDUCTIVIDAD 3.13.4.- MTODO DEL MEDIDOR DE ORIFICIO 3.14.- MEDICIN DEL FLUJO DEL VAPOR. 3.15.- DISTRIBUCIN DEL VAPOR 3.16.- TABLAS DE VAPOR.. 3.17.- PROBLEMAS.. 3.17.- REFERENCIAS.. 59 60 61 62 63 63 65 65 67 67 68 70 73 73 73 74 75 77 82 82 85 86</p> <p>III</p> <p>CAPTULO IVPRDIDAS DE CALOR DURANTE LA TRANSMISINDE FLUIDOS CALIENTES4.1.- MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR 4.1.a.- CONDUCCIN. 4.1.b.- RADIACIN.. 4.1.c.- CONVECCIN. 4.2.- EFICIENCIA TRMICA DEL GENERADOR.. 4.3.- PRDIDAS DE CALOR EN LNEAS DE SUPERFICIE 4.4.- CLCULO DE LAS PRDIDAS DE CALOR EN LNEAS DE SUPERFICIE 4.4.1.- PROCEDIMIENTO DE CLCULO PARA PRDIDAS DE CALOR 4.4.1a.- PROCEDIMIENTO MATEMTICO. 4.4.1b.- PROCEDIMIENTOS GRFICOS. 4.5.- CALIDAD DEL VAPOR EN EL CABEZAL DEL POZO. 4.6.- CADA DE PRESIN EN LNEAS DE SUPERFICIE 4.7.- PRDIDAS DE CALOR EN EL POZO. 4.8.- CLCULO DE LAS PRDIDAS DE CALOR EN EL POZO.. 4.8.1.- MTODO DE WILLHITE 4.8.2.- PROCEDIMIENTO DE CLCULO.. 4.8.2a.- TUBERA DE INYECCIN SIN AISLANTE. 4.8.2b.- TUBERA DE INYECCIN CON AISLANTE 4.8.3.- MTODO DE RAMEY 4.8.4.- MTODO DE SATTER. 4.8.5.- MTODO DE PACHECO Y FAROUQ ALI. 4.8.6.- MTODO DE SUGIURA Y FAROUQ ALI.. 4.9.- CALIDAD DEL VAPOR EN EL POZO.. 4.10.- CADAS DE PRESIN EN EL POZO.. 4.11.- PRDIDAS DE CALOR DURANTE LA INYECCIN DE UN FLUIDO CALIENTE MONOFSICO 4.12.- PROBLEMAS.. 4.13.- REFERENCIAS.. 89 91 94 95 96 98 98 111 113 117 125 127 130 130 130 138 138 140 147 148 149 150 150 151 154 156 157</p> <p>CAPTULO VCALENTAMIENTO DE LA FORMACIN POR INYECCIN DE FLUIDOS CALIENTES5.1.- MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN LA FORMACIN 5.2.- CALENTAMIENTO DE LA FORMACIN POR INYECCIN DE VAPOR.. 5.3.- MODELO DE MARX Y LANGENHEIM 5.4.- MODIFICACIN DE MANDL Y VOLEK.. 161 163 163 176</p> <p>IV 5.5.- CALENTAMIENTO DE LA FORMACIN POR INYECCIN DE AGUA CELIENTE. 5.6.- MODELO DE LAUWERIER 5.7.- MODELO DE SPILLETTE.. 5.8.- INYECCIN A TASAS VARIABLES. 5.9.- REFERENCIAS</p> <p>182 182 186 187 187</p> <p>CAPTULO VIINYECCIN DE AGUA CALIENTE6.1.- MECANISMOS DE RECUPERACIN EN INYECCIN DE AGUA CALIENTE. 189 6.2.- CLCULO DE LA RECUPERACIN DE PETRLEO POR INYECCIN DE AGUA CALIENTE.. 191 6.3.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA INYECCIN DE AGUA CALIENTE. 196 6.4.- ESTIMULACIN CON AGUA CALIENTE 197 6.5.- REFERENCIAS 198</p> <p>CAPTULO VIIINYECCIN CCLICA DE VAPOR7.1.- MECANISMOS DE RECUPERACIN EN INYECCIN CCLICA DE VAPOR. 7.2.- CLCULO DE LA RECUPERACIN DE PETRLEO EN INYECCIN CCLICA DE VAPOR.. 7.3.- MODELO DE BOBERG Y LANTZ 7.4.- MODELO DE BOBERG Y TOWSON.. 7.5.- OTROS MODELOS PARA PREDECIR LA RECUPERACIN DE PETRLEO EN INYECCIN CCLICA DE VAPOR. 7.5.1.- MODELOS DE DAVIDSON, MILLER Y MUELLER, Y DE MARTIN.. 7.5.2.- MODELOS DE SEBA Y PERRY, Y DE KUO, SHAIN Y PHOCAS 7.5.3.- MODELO DE CLOSMANN, RATLIFF Y TRUITT 7.5.4.- MODELO DE SWAAN. 7.6.- CRITERIOS DE DISEO PARA LA SELECCIN DEL YACIMIENTO EN UN PROYECTO DE INYECCIN CCLICA DE VAPOR.. 7.7.- DESVENTAJAS DE LA ESTIMULACIN CON VAPOR. 7.6.- OTROS PROCESOS DE ESTIMULACIN 7.9.- REFERENCIAS 204 206 209 219 222 222 222 222 222 222 225 227 227</p> <p>V</p> <p>CAPTULO VIIIINYECCIN CONTINUA DE VAPOR8.1.- MECANISMOS DE RECUPERACIN EN INYECCIN CONTINUA DE VAPOR 8.1.- CLCULO DE LA RECUPERACIN DE PETRLEO POR INYECCIN CONTINUA DE VAPOR. 8.2.1.- MTODO DE MYHILL Y STEGEMEIER.. 8.2.2.- MTODO DE GOMAA. 8.2.3.- MTODO DE FAIRFIELD 8.2.4.- MTODO DE VAN LOOKEREN 8.3.- OTROS MODELOS PARA CALCULAR LA RECUPERACIN DE PTROLEO EN LA INYECCIN CONTINUA DE VAPOR.. 8.3.1.- MODELO DE DAVIES, SILBERBERG Y CAUDLE. 8.3.2.- MODELOS DE SHUTLER 8.3.3.- MODELO DE ABDALLA Y COATS 8.3.4.- MODELO DE VINSOME.. 8.3.5.- MODELO DE COATS, GEORGE, CHU Y MARCUM. 8.3.6.- MODELO DE COATS.. 8.3.7.- MODELO DE RINCON, DAZ MUOZ Y FAROUQ ALI. 8.3.8.- MODELO DE FERRER Y FAROUQ ALI 8.4.- CRITERIOS DE DISEO PARA LA INYECCIN CONTINUA DE VAPOR.. 8.5.- REFERENCIAS 231 235 240 244 248 248 251 251 251 252 252 252 252 253 253 253 255</p> <p>CAPTULO IXCOMBUSTIN IN SITU9.1.9.2.9.3.9.4.9.5.9.6.9.7.COMBUSTIN CONVENCIONAL CONTENIDO DE COMBUSTIBLE REQUERIMIENTOS DE AIRE.. VELOCIDAD DEL FRENTE DE COMBUSTIN CALOR DE COMBUSTIN CANTIDAD DE AGUA FORMADA POR LA COMBUSTIN IGNICIN.. 9.7.1.- IGNICIN ESPONTNEA 9.7.2.- IGNICIN ARTIFICIAL. 9.8.- TASA DE INYECCIN DE AIRE.. 9.9.- RADIO DE EXTINCIN.. 9.10.- EFICIENCIA AREAL Y VERTICAL 9.11.- DISEO DE UN PROYECTO DE COMBUSTION IN SITU CONVENCIONAL 9.12.- COMBUSTIN EN REVERSO. 9.13.- VARIACIONES DEL PROCESO DE COMBUSTIN CONVENCIONAL 9.13.1.- COMBUSTIN HMEDA 9.14.- CRITERIOS PARA LA SELECCIN DEL YACIMIENTO EN UN PROCESO DE COMBUSTIN IN SITU. 9.15.- MODELOS MATEMTICOS. 259 262 268 269 271 271 274 274 277 278 279 283 284 286 288 289 291 293</p> <p>VI 9.15.1.- MODELO DE RAMEY.. 9.15.2.- MODELO DE BAILEY Y LARKIN 9.15.3.- MODELO DE THOMAS, SELIG Y COUCH.. 9.15.4.- MODELO DE CHU 9.15.5.- MODELO DE KUO 9.15.6.- MODELO DE GOTTFRIED. 9.15.7.- MODELO DE SMITH Y FAROUQ ALI.. 9.16.- REFERENCIAS 293 294 294 295 295 294 295 295</p> <p>CAPTULO XRECUPERACIN TRMICA EMPLEANDO POZOS HORIZONTALESRECUPERACIN TRMICA EMPLEANDO POZOS HORIZONTALE.. 10.1- DRENAJE GRAVITACIONAL AYUDADO POR VAPOR 10.1.1.- CONCEPTO Y MECANISMO 10.1.2.- PREDICCCIONES TERICAS DE LA TASA DEL PROCESO SAGD. . 10.1.3.-PROFUNDIDAD DE LA PENETRACIN DEL CALOR . . 10.1.4.-PERMEABILIDAD RELATIVA PROMEDIO PARA EL FLUJO DEL PETRLEO . 10.1.5.-COMPARACIONES DE LAS TASA DE DRENAJE PREDICHAS PARA CRUDOS TPICOS. 10.1.6.-SAGD EN PETRLEOS PESADOS CONVENCIONALES 10.1.7.-EFECTO DE LAS HETEROGENEIDADES DEL YACIMIENTO 10.2.- INYECCIN CCLICA DE VAPOR USANDO POZOS HORIZONTALES HCS 10.3.- COMBINACIN DE INYECCIN ALTERNADA Y CONTINUA DE VAPOR USANDO POZOS HORIZONTALES, HASD 10.3.1- COMPORTAMIENTO DE UN PROYECTO HASD EN PRESENCIA DE ACUFEROS 10.4.- REFERENCIAS 301 304 305 308 319 323 325 327 329 331 332 333 334</p> <p>VII</p> <p>NOMENCLATURAa : coeficiente de expansin lineal, F-1 a : gradiente geotrmico,</p> <p>F piePCN pie3</p> <p>a : requerimiento de aire, A : rea, pie2 b : ancho, espesor, pie</p> <p>B : factor volumtrico de formacin, BY/BN c c : compresibilidad, lpc-1 : calor especfico,</p> <p>BTU lb F</p> <p>Cm : contenido de combustible, lb/pie3 d : dimetro, pie de : distancia entre el pozo inyector y el pozo productor, pie dh : dimetro exterior, pie dh : dimetro del hoyo, pie D : profundidad, pie erf(x) : funcin error erfc(x) : funcin error complementaria E : eficiencia, fraccin E : mdulo de elasticidad de Young, lpc f : factor de friccin adimensional</p> <p>f(t) : funcin transitoria de calor, adimensional F : factor de correccin adimensional FaF:</p> <p>relacin aire/combustible, PCN/lb</p> <p>Fao : relacin aire/petrleo, PCN/lb g : constante de aceleracin debida a la gravedad, gc : factor de conversin (32,17</p> <p>pie . seg 2</p> <p>lbm pie lbf seg 2</p> <p>VIII</p> <p>G : velocidad de masa o flujo de masa, h : espesor, pie hh : espesor afectado por el vapor, pie hn : espesor neto, pie ht : espesor total, pie</p> <p>lb . h pie</p> <p>hc : coeficiente de transferencia de calor por conveccin,</p> <p>BTU h pie 2 F</p> <p>hcr : coeficiente de transferencia de calor por conveccin y radiacin,</p> <p>BTU h pie 2 Fhf : coeficiente de pelcula (film coefficient) de transferencia de calor o coeficiente de condensacin,</p> <p>BTU h pie 2 F BTU h pie 2 F</p> <p>hh : coeficiente de transferencia de calor por radiacin,</p> <p>Hf : tasa de calor removida por los fluidos producidos, BTU/D Hl : factor hola-up del lquido, adimensional Hr : entalpa disponible, BTU/lb Hw : entalpa del agua saturada, BTU/lb Hs : entalpa del vapor seco y saturado, BTU/lb ia ist : tasa de inyeccin de aire, PCN/D : tasa de inyeccin de vapor, B/D</p> <p>k : permeabilidad absoluta, darcy kg : permeabilidad efectiva al gas, darcy ko : permeabilidad efectiva al petrleo, darcy kw : permeabilidad efectiva al agua, darcy K : tasa de oxidacin, lbdeoxgeno lbdepetrleo d BTU h pie F</p> <p>Kh : conductividad trmica L : distancia, longitud, pie</p> <p>IX</p> <p>Lv : calor latente de vaporizacin, BTU/lb m : masa, lb m : razn de molculas de CO2 a molculas de CO M : capacidad calorfica, M : peso molecular, BTU pie 3 F</p> <p>lb lb mol</p> <p>n : razn de tomos de hidrgeno a tomos de carbono Np : produccin acumulada de petrleo, bl OSR : razn petrleo producido / vapor inyectado, acumulada, fraccin OSR(t) : razn petrleo producido/vapor inyectado, instantnea, fraccin p : presin lpca pe : presin en el lmite exterior, lpca pi : presin del pozo de inyeccin, lpca ps : presin de saturacin, lpca pw : presin del pozo de produccin, lpca q : tasa de flujo, tasa de produccin, B/D qo : tasa de produccin de petrleo, B/D qoc : tasa de produccin de petrleo antes de la estimulacin, B/D qoh : tasa de produccin de petrleo despus de la estimulacin, B/D qw : tasa de produccin de agua, B/D Q : tasa de flujo de calor o tasa de inyeccin de calor, BTU/D Q : tasa de prdidas de calor, BTU/h r : radio, pie rd : radio de drenaje, pie re : radio externo, pie rh : radio de la zona calentada, pie Re : nmero de Reynolds, adimensional Rg : razn gas-petrleo, PCN/BN Rs : razn gas en solucin-petrleo, PCN/BN Rw : razn agua-petrleo, BN/BN</p> <p>X</p> <p>S : efecto de dao, adimensional S : saturacin, fraccin Sl : saturacin de lquido, fraccin Sor : saturacin residual de petrleo, fraccin Sorst : saturacin residual de petrleo en la zona de vapor, fraccin t : tiempo, d tD : tiempo adimensional ti : tiempo de ignicin, d T : temperatura, F T* : temperatura absoluta, R Ta : temperatura ambiente, F Tavg : temperatura promedio, F Tb : temperatura de ebullicin, F Tc : temperatura de ignicin, F Te : temperatura de la tierra, F Tr : temperatura del yacimiento, F Ts : temperatura de saturacin, F Tsurf : temperatura superficial, F u : flujo o tasa de flujo por unidad de rea, ua : flujo local de aire,</p> <p>PCN pie 2 d</p> <p>PCN pie 2 d PCN pie 2 d</p> <p>umin : tasa mnima de flujo de aire,</p> <p>U : variable usada en combustin in situ, pie2/d U : coeficiente de transferencia de calor total, v : volumen especfico, pie3/lb va : velocidad del aire (viento), milla/h vb : velocidad de la zona de combustin, milla/h vr : solucin unitaria</p> <p>BTU h pie 2 F</p> <p>XI</p> <p>vz : solucin unitaria V : volumen, pie3 Vb : volumen de arena empacada en el tubo de combustin, pie3 Vp:</p> <p>volumen poroso, pie3</p> <p>Vs : volumen de la zona de vapor, pie3 w : tasa msica de flujo, lb/d XD : distancia adimensional Y : fraccin de oxgeno utilizado Z : factor de compresibilidad, adimensional</p> <p> : difusividad trmica, pie2/h</p> <p> : coeficiente de expansin volumtrica, F-1</p> <p> : gravedad especfica, adimensional H : calor de combustin, BTU/lb p : cada de presin, lpca r : distancia radial, pie t : incremento de tiempo, d</p> <p> : movilidad (k/ ), darcy/cp</p> <p> : emisividad, adimensional</p> <p> : prdidas de calor debida a los fluidos producidos, adimensional : constante de Stefan-Boltzmann,BTU h pie 2 R 4</p> <p> : viscosidad, cp oc : viscosidad del petrleo antes de la estimulacin, cp oh : viscosidad del petrleo despus de la estimulacin, cp: flujo de aire adimensional usado en combustin : viscosidad cinemtica, cts densidad, lb/pie3</p> <p> :</p> <p> F : densidad del combustible, lb/pie3</p> <p> osc : densidad del petrleo a condiciones normales, lb/pie3</p> <p>: porosidad, fraccin</p> <p>XII</p> <p>UNIDADES EMPLEADAS EN CLCULOS DE RECUPERACIN TRMICACONVERSIN UNIDADES DE UNIDADES DE UNIDADES USO COMN USO COMN MTRICAS A MTRICAS</p> <p>SIMBOLO</p> <p>NOMBRE</p> <p>a A B c c Fao Fwa g h H</p> <p>Requerimientos de aire rea Factor volumtrico de formacin calor especfico compresibilidad relacin aire/petrleo relacin agua/aire aceleracin debida a la gravedad coeficiente de transferencia de calor entalpa</p> <p>MCPN pie 3pie 2</p> <p>m3 N m3</p> <p>1,0113 E+00 9,2903 E-02 1,0000 E+00 4,1865 E+00 1,4504 E-01 1,8012 E+02 5,5519 E-03 3,0480 E-01</p> <p>m2m 3Y m3 N</p> <p>BY BN</p> <p>BTU lb F lpc 1 MPCN bl Bl MPCN 32,17 pie s2</p> <p>kJ kg C</p> <p>kPa 1m3 N m3 m3 m3 N 9,81 m s2</p> <p>BTU pie d F2</p> <p>kJ 2,0442 E+00 d m2 C kJ kg m3 N d m3 d2,3260 E+00</p> <p>BTU lb MPCN d Bl dmd</p> <p>ia ist k Kh K</p> <p>tasa de inyeccin de aire tasa de inyeccin de vapor permeabilidad conductividad trmica tasa de oxidacin</p> <p>2,8636 E-02 1,5899 E-01 9,8692 E-04 6,2307 E+00 1,0000 E+00</p> <p>m 2kJ md K kg kg d</p> <p>BTU pie d F lb lb d</p> <p>XIII</p> <p>Lv m M p q Q r t T umin U</p> <p>calor latente de vaporizacin masa capacidad calorfica presin tasa de flujo tasa de flujo de calor radio tiempo temperatura flujo mnimo de aire coeficiente de transferencia de calor total</p> <p>BTU lblb</p> <p>kJ kgkg</p> <p>2,326 0 E+00 4,5359 E-01 6,7066 E+01 6,8946 E+00 1,5899 E-01 1,0551 E+00 3,0480 E-01 3,6000 E-03</p> <p>BTU pie 3 F</p> <p>kJ m K3</p> <p>lpcBl d BTU d pieh</p> <p>kPa</p> <p>m3 d kJ dm s C</p> <p>FPCN pie 2 d2</p> <p>5( F 32) 93,0824 E-01</p> <p>m3 N m2 d</p> <p>BTU kJ 2,0442E01 2 pie d F m d K milla h pie d pie 3 lb pie 3 acre pie lb d BTU lb pie 2 d Km h m dm3 kg</p> <p>va velocidad del aire vb v V velocidad del frente de combustin volumen es...</p>