CAPITULO 6

Combustin In-situ

Ing. Lus Albn

Combustin In-situLa primera propuesta documentada para recuperar petrleo por combustin in-situ en los Estados Unidos fue propuesta por Frey de Phillips Petroleum Company en una patente de 1945Numerosos programas de inyeccin de aire se llevaron a cabo en algunos reservorios de petrleo explotados durante la primera parte de este siglo*

Combustin In-situEl propsito del aire era llevar el petrleo hacia el pozo productor. Sin embargo, en algunos casos, donde se analizo el gas producido aproximadamente se hallo del 10 15 % de dixido de carbono y adems se encendieron cajas de paja colocadas en los pozos productores. Lo que dio el comienzo a la combustin in-situ*

Combustin In-situTres formas de combustin in-situ:

Combustin convencional

Combustin inversa

Combustin hmeda

Combustin convencionalLa ignicin ocurre en el pozo de inyeccin y el frente ardiente se mueve hacia el pozo de produccin

La siguiente figura tomada de Nelson y McNeil, muestras el mecanismo del proceso de la combustin

Combustin convencional

Combustin convencionalEntre el pozo de inyeccin de aire a la izquierda y el pozo productor en la derecha, esta la regin quemadaDelante de la regin quemada esta el frente de combustin a una temperatura de 600 1200 FLuego de esto viene la regin de coque que contiene el material carbonoso utilizado en la combustin

Combustin convencionalDelante de la zona de coque esta el agua caliente o la zona de vapor y condensado, la zona de hidrocarburos ligeros y un banco de petrleoY por ultimo se encuentra la zona del yacimiento a condiciones originales

Combustin convencionalVentajaLa fraccin de crudo menos valiosa se quema en la forma de coqueDesventajasEl petrleo producido debe atravesar una regin fra del reservorioEl calor acumulado en la regin quemada no se utiliza eficazmente

Combustin inversaLa combustin inversa puede explicarse con un ejemplo.- Si uno enciende un cigarrillo, Cuando se inhala, los movimientos de la zona de combustin son hacia la boca, siguiendo la direccin del aire. Esta es la combustin convencional. Cuando se exhala, la zona de combustin todava se acerca a la boca, pero el movimiento del aire est en la direccin opuesta. Esta es la combustin inversa.

Combustin inversa

Combustin inversaVentajaEvita el bloqueo de petrleos viscosos

DesventajasLa combustin inversa no es tan eficaz como la combustin delantera porque un fragmento deseable del petrleo se quema como combustible

Combustin inversaDesventajasLa combustin inversa requiere dos veces tanto aire que la combustin delantera

Tendencia fuerte hacia la combustin espontnea

Combustin hmedaEs una combinacin de la combustin convencional y la inyeccin de agua

El agua es utilizada para llevar el calor de la zona quemada delante del frente de combustin

Combustin hmeda

Combustin In-situReacciones qumicasEl proceso de Laydown

Ecuacin estequiomtrica

Combustin In-situDonde: m = CO2/CO relacin en el gas producido

n = H/C relacin atmica

CHn = coque (carburante)

Combustin In-situComportamiento del reservorio

El comportamiento del proceso de combustin in-situ incluye: volumen de combustible, velocidad de encendido, utilizacin de oxgeno, aire requerido, eficacia del barrido, recuperacin de petrleo y relacin petrleo-aire (AOR)

Combustin In-situVolumen de combustible

Combustin In-situVelocidad del frente de combustin Efecto del flujo de aire

Combustin In-situUtilizacin de oxgenoEfecto de Flujo de aire

Combustin In-situAire Requerido Efecto de Gravedad de Petrleo

Combustin In-situMtodos de ignicinIgnicin espontneaSe debe a la friccinEs ayudada por: calentadores elctricos, catalizadores e inyeccin de vaporIgnicin artificialSe da por: calentadores elctricos (20 kW y 40 kW); y quemadores de gas natural y propano

Combustin In-situProblemas operacionales y sus soluciones

PROBLEMASCAUSASOLUCIONES1. Pobre inyectividadAlta viscosidad del crudo y baja permeabilidad de la rocaAcidificacin, Fracturacin, Aci-Frac y/o Inyeccin de vapor con aditivos2. Baja productividadAlta viscosidad del crudo y baja intercomunicacin entre pozosLavado de las perforaciones, tratamiento con petrleo caliente, inyeccin cclica de vapor y/o quemando los productores3. ContaminacinCombustinQuemar los gases y colocar filtros4. Corrosin en casing, tubing, lneas, vlvulas y accesoriosCombustin hmeda, azufre, oxgeno y CO2Inhibidores de corrosin5. ErosinArena sin consolidar y partculas de coqueMallas y grava6. EmulsinCombustin hmeda y agua de formacinInyeccin de demulsificantes

Combustin In-situCriterios de diseoA favor:Temperatura de la formacin > 150 FPermeabilidad vertical bajaAgua dulce disponiblePozos en condicin de resistir altas presionesGas disponible para los compresores

Combustin In-situCriterios de diseoEn contra:Fracturas extensasAcumulaciones de petrleo < 1000 bbls/acre-pieGorra de gasFuerte empuje de aguaAlta heterogeneidades del reservorio