Juan Yacimientos

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Text of Juan Yacimientos

CONTENIDOPgina CONTENIDO.. II NOMENCLATURA. VII UNIDADES EMPLEADAS EN CLCULOS DE RECUPERACIN TRMICA XII

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

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

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

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

III

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

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

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

182 182 186 187 187

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

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

V

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

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

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

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

VII

NOMENCLATURAa : coeficiente de expansin lineal, F-1 a : gradiente geotrmico,

F piePCN pie3

a : requerimiento de aire, A : rea, pie2 b : ancho, espesor, pie

B : factor volumtrico de formacin, BY/BN c c : compresibilidad, lpc-1 : calor especfico,

BTU lb F

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

f(t) : funcin transitoria de calor, adimensional F : factor de correccin adimensional FaF:

relacin aire/combustible, PCN/lb

Fao : relacin aire/petrleo, PCN/lb g : constante de aceleracin debida a la gravedad, gc : factor de conversin (32,17

pie . seg 2

lbm pie lbf seg 2

VIII

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

lb . h pie

hc : coeficiente de transferencia de calor por conveccin,

BTU h pie 2 F

hcr : coeficiente de transferencia de calor por conveccin y radiacin,

BTU h pie 2 Fhf : coeficiente de pelcula (film coefficient) de transferencia de calor o coeficiente de condensacin,

BTU h pie 2 F BTU h pie 2 F

hh : coeficiente de transferencia de calor por radiacin,

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 vap