Efecto de la saturación de agua durante la ignición de un proceso de combustión in situ

Effect of water saturation during the ignition of an in situ combustion process

Combustión In Situ (CIS) es un método térmico para la recuperación mejorada de crudo pesado. Para iniciar el proceso de CIS es necesario consumir una parte del aceite en la formación mediante reacciones de oxidación y luego mantener la combustión mediante la inyección continua de aire. Esta etapa inicial es conocida como la ignición del proceso y su estudio permite identificar el requerimiento energético del sistema roca-fluido. La correcta investigación de la ignición puede conducir a una aplicación exitosa en campo de CIS.

El propósito del presente trabajo es predecir la ignición espontánea de un yacimiento de crudo pesado colombiano mediante un modelo matemático programado en MATLAB, el cual tiene en cuenta la transferencia de masa y energía que ocurre en el régimen de oxidación a bajas temperaturas (LTO). Los parámetros cinéticos fueron obtenidos a partir de las pruebas de celda isotérmica realizadas en el laboratorio de inyección de aire del Instituto Colombiano del Petróleo. Los resultados mostraron el efecto directo de la saturación de agua sobre el tiempo de retardo y la distancia a la cual toma lugar la ignición espontánea desde el pozo inyector.

Introducción

Colombia cuenta con más de un 38% de reservas que corresponden a crudo pesado y extra pesado, en yacimientos de este tipo el factor de recobro es solo del 6%. La recuperación de crudo pesado es compleja debido a que este tipo de fluido se caracteriza por tener alta viscosidad, alta densidad y bajas propiedades de fluidez. Por lo tanto, para su extracción es necesario emplear métodos de recuperación mejorada de petróleo que atenúen estas condiciones adversas de movilidad.

Uno de estos métodos es la recuperación térmica, que reduce la viscosidad en varios órdenes de magnitud mediante el incremento de la temperatura. Dentro de esta modalidad se encuentra la Combustión In Situ (CIS), considerada como una de las técnicas más eficientes para la recuperación mejorada de petróleo. Esta técnica permite la liberación de energía dentro del yacimiento a partir de reacciones exotérmicas entre el hidrocarburo y el oxígeno inyectado.

Al momento de planear un proceso de recobro mediante CIS, uno de los principales problemas es el inicio de la propagación estable del frente de combustión, denominada ignición. Esta se produce cuando la reacción entre el crudo presente en el yacimiento y el oxígeno contenido en el gas inyectado alcanzan la energía necesaria para dar lugar a las reacciones de oxidación total. El requerimiento energético, usualmente es identificado a partir de la temperatura de ignición, esta puede ser alcanzada mediante fuentes externas de calor, ignición asistida, o el calor liberado por las reacciones a bajas temperaturas (LTO), ignición espontánea. En cualquier proceso de CIS, la ignición juega un papel esencial, no solo para iniciar el frente de combustión sino también para mantener un control adecuado de un proceso de CIS y garantizar la propagación del frente de combustión.