Metodología para la simulación numérica de la adición de agentes catalíticos en procesos de inyección de vapor

Methodology for numerical simulation of catalytic agent addition in steam injection processes

Las reservas de petróleo hoy en día se encuentran integradas en gran medida por aceites pesados y extrapesados, de los cuales se obtienen pequeñas cantidades en su producción primaria. En este tipo de yacimientos la aplicación de métodos de recuperación térmica es una etapa importante en el programa de desarrollo y explotación de los campos. La inyección de vapor es uno de estos métodos empleados con el objetivo principal de reducir la viscosidad del crudo. En la literatura existen investigaciones experimentales las cuales recopilan evidencia de una interacción entre el vapor y el aceite en el yacimiento, permitiendo la aparición de reacciones químicas en un proceso denominado acuatermólisis, esta transformación es un resultado químico que se presenta a temperaturas entre los 200 y 325 °C típicas de la inyección de vapor. La adición del catalizador al proceso posibilita establecer un escenario donde se reduce la energía de activación necesaria generando cambios permanentes en propiedades del crudo, incluso si el calor suministrado se ha dispersado. La representación de este fenómeno mediante simulación numérica de yacimientos constituye un desafío, ya que las reacciones que gobiernan el proceso de cambios fisicoquímicos sobre el crudo presentan incidencias por parte de factores externos los cuales no pueden ser representados de manera directa por los simuladores comerciales. De esta manera, el presente trabajo se enfocó en el análisis de las investigaciones encontradas en la literatura acerca de la representación de los fenómenos fisicoquímicos, con los cuales se generó una metodología para replicar los efectos mediante simulación numérica.

INTRODUCCIÓN

La industria del petróleo hoy en día se ha enfocado en fortalecer el desarrollo de tecnologías que permitan la producción de crudos pesados y extrapesados [1-3]. Este comportamiento es resultado de la disminución en las reservas de hidrocarburos livianos y un incremento en la dificultad de extracción de crudo en los campos del mundo [4]. El panorama internacional de distribución de reservas presenta un escenario donde el 70% de sus recursos son de tipo no convencional, con un 25% de crudos pesados y el otro 45% relacionado a crudos extra pesados y bitumen [5].

El recobro térmico como método de inyección de fluidos calientes a la formación, ha sido una técnica ampliamente aplicada en los campos de petróleo alrededor del mundo [6-9]. Un proceso de esta técnica es la inyección de vapor, en el cual se inyecta agua en fase de vapor saturado a la formación en diversas modalidades: cíclica, continua, asistida por drenaje gravitacional (SAGD). Durante la implementación se genera una interacción entre el agua inyectada y el hidrocarburo localizado en el yacimiento, dando lugar a un proceso químico el cual agrupa una serie de reacciones denominadas acuatermólisis [10].