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OXIDACION DE ALTA TEMPERATURA O COMBUSTIÓN IN-SITU
Involucra la combustión parcial del aceite para generar calor dentro del mismoyacimiento. Se puede inyectar aire, aire enriquecido con oxígeno (O2) o
solamente O2. Se producen gases de combustión resultando en meores
condiciones de !luo.
"s un m#todo $nico debido a que se utili%a cerca del &' del aceite residual
del yacimiento para reali%ar una combustión con el propósito de generar
calor dentro del yacimiento, lo cual implica una alta e!iciencia t#rmica.
"l proceso de combustión Insitu se inicia generalmente baando un calentador o
quemador que se coloca en el po%o inyector, despu#s se inyecta aire
atreves del po%o y se pone a !uncionar el calentador *asta que inicia la
combustión. +espu#s que se *a iniciado la combustión se contin$a con la
inyección de aire.
Mecanismos de recuperacin!
• rans!erencia de energía en !orma de calor mediante conducción y
convección que por lo tanto, disminuye la viscosidad del aceite.• -os productos de la destilación de vapor y del craqueo t#rmico que son
llevados en el !rente de combustión para me%clarse con el aceite
de meor calidad.• uema de coque que es producto de los componentes m/s pesados del
aceite.• 0or la presión suministrada al yacimiento mediante la inyección de aire.
Limi"aciones de# m$"odo
• Si no es depositado el coque su!iciente, producto del aceite que
est/ siendo quemado, no se podr/ mantener el tiempo requerido el
proceso de combustión.
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Figura 9. Criterios de selección Combustión In-situ
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• Si es depositado demasiado coque, la tasa de avance de la %ona de
combustión ser/ lenta y la cantidad de aire requerida para
mantener el proceso ser/ muy alta.• -a saturación de aceite y la porosidad deben ser altas para minimi%ar las
p#rdidas de calor en la !ormación.• "l barrido tiende a ser por la parte alta del yacimiento, por la
tanto la e!iciencia de barrido ser/ de!iciente en !ormaciones con
espesores grandes.
Des%en"a&as de# m$"odo
• Se puede dar una relación de movilidades des!avorable.
• "s un proceso compleo1 se requieren para su implantación grandes
inversiones de capital, adem/s de ser un proceso de di!ícil control.• -a producción de gases de combustión puede presentar problemas en el
entorno.• 0roblemas operacionales tales como una alta corrosión debido al p del
agua caliente, serias emulsiones aguaaceite, incremento en la producción
de arena, deposición de carbón y para!inas, !allas en las tuberías y en los
po%os productores debido a las altas temperaturas.
'('('('( COMBUSTIÓN IN SITU SECA
"n este tipo de combustión, el aire es inyectado para quemar parte de los*idrocarburos in situ. "l gas de combustión y una %ona de vapor delante del!rente de combustión despla%an al aceite *acia el po%o productor. "l calor estransportado para la parte delantera del !rente de combustión por los gases decombustión, el agua cong#nita evaporada y por conducción. "ste transporte es!recuentemente insu!iciente para remover todo el calor disponible. 3omoresultado, una porción del calor es deado atr/s del !rente de combustión paraser al !inal disipado en las partes superior e in!erior de la %ona en que se e!ect$ael proceso.-a %ona de combustión act$a como un pistón. 0ero generalmente existe una
segregación por gravedad signi!icativa en la %ona de combustión por lo cual el
!rente de combustión tiende a ser m/s *ori%ontal que vertical. 4na ve% que
ocurre la ruptura en el po%o productor la temperatura en el po%o lo cualaumenta la di!icultad y el costo de producción
-a viscosidad del crudo se reduce notablemente, de manera que la
productividad del po%o aumenta.
5ona de aire inyectado y agua, esta %ona se consume a medida que el !rente de
combustión avan%a.
5ona de aire y vapor de agua, el agua de la !ormación se convierte en
vapor en esta %ona debido al calor residual. "ste vapor !luye *acia la %ona no
quemada del yacimiento ayudando a calentarla.
5ona de combustión esta %ona avan%a a trav#s de la !ormación *acia los po%os
productores. -a velocidad con que se mueve esta %ona dependiente de la
cantidad de *idrocarburos involucrado en la combustión y el gasto de inyección
de aire, en esta %ona la temperatura varía de entre los 6'' y &2'' 78.
5ona de crac9eo las temperaturas que se desarrollan !rente a la %ona de
combustión causan que las !racciones ligeras se separen y deen una !racción
de carbón residual !ormado por la !racción m/s pesada.
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'('('()( COMBUSTIÓN IN SITU *+MEDA
+urante la combustión la entalpia almacenada en la matri% es
parcialmente usada para precalentar el aire inyectado y el resto se pierde
en las !ormaciones las cercanías de la !ormación. 0or lo cual se consideró la
idea de combinar la inyección de agua y aire despu#s de la ignición del procesode combustión. 3on esto se busca aprovec*ar la alta capacidad t#rmica del
agua la cual puede usarse para recuperar la entalpia remanente detr/s
del !rente de combustión y transportarla *acia el po%o productor.
-a sección transversal entre el po%o inyector y el po%o productor puede
dividirse esquem/ticamente en : %onas;
5ona &. "sta %ona *a sido barrida por el !rente de combustión y
contiene poco o nada de *idrocarburos. Sin embargo dado que la temperaturaes menor a la del punto de ebullición de agua, los poros est/n saturados de
agua en !orma líquida, los espacios remanentes est/n ocupados por el aire
inyectado que no reacciono.
5ona 2. "l agua se encuentra en !orma de vapor en esta %ona, los poros est/n
saturados con una me%cla entre vapor y el aire de inyección. "l !rente del agua
inyectada *a sido evaporada y est/ entre el límite entre la %ona & y 2.
5ona <. "sta %ona es la %ona de combustión, en esta sección el oxígeno es
consumido por la combustión de los *idrocarburos y como producto de esa
combustión se deposita el coque.
5ona =. 5ona de vapori%ación > condensación, la temperatura en esta %ona
es cercana a la de vapori%ación del agua, progresivamente la condensación
del vapor y la combustión tienen lugar en esta %ona. ?dem/s algunas
!racciones ligeras e intermedias se evaporan y se segregan a la parte baa
del yacimiento. Si la temperatura es lo su!icientemente alta algunas reacciones
químicas pueden ocurrir en esta %ona.
5ona :. "sta %ona se encuentra a alta presión, debido a la !ormación de un
banco de agua precedido de un banco de aceite.
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Figura 10. Combustión in situ húmeda
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'('('(,( COMBUSTIÓN IN SITU INERSA
"ste proceso es importante para carbón y arenas bituminosas. -a combustión
inversa es usada primero para desarrollar una trayectoria de altapermeabilidad entre los po%os productor e inyector de aire. "n una segunda
etapa, la combustión es usada como m#todo de producción de gas. "n el
concepto de po%os verticales comunicados, la comunicación entre los
po%os (productor e inyector) a trav#s de la trayectoria de alta permeabilidad es
lograda por el ligado t#rmico.
"n este m#todo los *idrocarburos son encendidos en el po%o productor,
mientras que el aire es introducido en el po%o de inyección. "l !rente de
combustión sigue las !isuras naturales *acia la !uente de oxígeno y desarrolla
una trayectoria permeable y caliente de *idrocarburos carboni%ados. 4na ve%
que la comunicación inyectorproductor es establecida, el !rente de
combustión se mueve *acia el po%o inyector a lo largo de la trayectoria
permeable.
+espu#s de la ignición, el !rente de combustión se mueve del po%o productor
*acia el po%o inyector. "n la sección transversal se pueden distinguir = %onas en
este proceso.
5ona &. -a !ormación est/ a condiciones originales sin embargo est/ siendo
barrido por el aire y si la temperatura de la !ormación la capacidad de oxidación
de los *idrocarburos son altas cierta reacción de oxidación puede ocurrir.5ona 2. "n esta %ona la temperatura incrementa por la conducción desde la
%ona caliente, el inicio de la oxidación tambi#n contribuye al aumento en
la temperatura, en esta %ona los siguientes !enómenos ocurren;
• @apori%ación del agua de !ormación
• +estilación de las !racciones ligeras de *idrocarburos
• Aompimiento de cadenas de *idrocarburos en presencia del oxigeno
-a !racción liquida y la !racción vapor son despla%adas, mientras ciertos
componentes !orman un depósito de carbón o coque.5ona <. "sta es la %ona de combustión. "n esta %ona la temperatura alcan%a su
valor m/ximo.
-as reacciones de combustión y oxidación involucran a las mol#culas de
*idrocarburos m/s reactivas consumen todo el oxígeno que no reacciono en la
región que la precede.
5ona =. -os restos de coque no quemando son depositados en la matri%
mientras las !ases liquidan y vapor !luyen. Si no *ay p#rdidas de calor, las
caídas de temperatura se mantendr/n igual al del !rente de combustión. -a
temperatura disminuye con la distancia de la %ona de combustión. -a
condensación de la !racción destilada de *idrocarburo es producida y
posiblemente tambi#n el vapor.
'('('(.( COMBUSTIÓN IN SITU CON AIRE ENRI/UECIDO
"s una modi!icación de la combustión in situ est/ndar con el potencial de evitarun n$mero de problemas que *an sido superados en aplicaciones de campo del
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proceso. "l oxígeno o!rece muc*as ventaas en el proceso y operacionales sobrela combustión in situ normal por inyección de aire.?l *ablar de aire enriquecido en general se re!iere a una me%cla que contiene
B: oxígeno o bien de una me%cla 2' de nitrógeno y C' de oxígeno.
)( RECUPERACIÓN ME0ORADA MICROBIANA 1MICROBIAL EN*ANCEDOIL RECOER23
"sta t#cnica consiste en la inyección de microrganismos especí!icos al yacimientopara generar subproductos, tales como biosur!actantes o gases que ayuden aldespla%amiento del crudo. ?sí mismo estos microrganismos pueden actuar comoagentes movili%antes de petróleo residual o agentes tapón para aislarselectivamente %onas no deseadas del yacimiento.
"l proceso de D"OA abarca un amplio espectro de tecnologías, las cuales pueden
ser diseEadas para di!erentes aplicaciones usando distintas metodologías. "stasmetodologías pueden ser divididas en los siguientes grupos;
• "stimulación de producción en po%os individuales mediante el uso de
microrganismos.• Inyección contin$a de agua y microrganismos.
• Farrido de nutrientes usando el sistema de *u!!andpu!!.
• -impie%a de po%os con bacterias.
• aponamiento selectivo con bacterias.
• Aecuperación de !luidos de !racturación con microrganismos.
? pesar de que los conceptos b/sicos y los mecanismos de recuperación son losmismos para todas las aplicaciones, las condiciones operacionales y el diseEoóptimo di!iere entre una aplicación y la otra. ?unque los mecanismos derecuperación de D"OA se encuentran presentes en todas las aplicaciones, elmecanismo predominante depende de las condiciones de campo, la bacteriainyectada, el nutriente usado y la aplicación elegida.
+entro de los problemas m/s comunes que estos sistemas pueden en!rentar sino son adecuadamente diseEados y monitoreados, se pueden mencionar;
• 0#rdida de inyectividad debido a taponamiento de la !ormación.
• ransporte y dispersión poco exitosa de todos los componentes necesarios
*acia la ubicación deseada en el yacimiento.• "scasa actividad metabólica deseada in situ.
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Figura 1. In!ección microbiana
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• Omisión del e!ecto de competencia por sobrevivir o actividad secundaria
indeseable por organismos autóctonos.
)('( MECANISMOS DE LA RECUPERACIÓN MICROBIANA
"n el proceso de G!ermentación bacterial in situG la combinación de mecanismoses la responsable de la estimulación de la producción o el meoramiento en larecuperación de petróleo. "sta combinación de mecanismos dependeb/sicamente de la aplicación, los cultivos y nutrientes seleccionados y lascondiciones operacionales. odos los posibles mecanismos se encuentran listadosa continuación;
&. -a generación de gases, los cuales incrementan la presión del yacimiento yreducen la viscosidad.
2. -a generación de /cidos que disuelven la roca, meorando así la
permeabilidad.<. -a alteración de la moabilidad.=. -a producción de biosur!actantes que disminuyen la tensión inter!acial y
super!icial.:. -a reducción de la viscosidad mediante la degradación de las cadenas
largas de los *idrocarburos.
Actividad/Producción
MicrobianaTipo de Microorganismo Mecanismo
Metabolismo dehidrocarburos
"erobios# Pseudomonas putida
$egradación de las cadenas%ara&'nicas
Gases N2, CO2,C!
(acterias &ermentati)asmetanog*nas# Vibrio
species
"umento de la %resión en el!acimiento ! disolución en el
crudo
"cidos (acterias &ermentati)as$isuel)en la roca e
incrementan la %orosidad
#olventes (acterias &ermentati)asCambio en la mo+abilidad de la
roca ! reducción de la)iscosidad del crudo
$mulsi%cantes Asinotebacter species,Pseudomonas species,
Bacillus species
"lteración de la mo)ilidad delaceite
&iosur'actantes
Pseudomonas aeruginosa,Rhodococcus species,Bacillus licheniformis,
Bacillus polymyxa
,educción de la tensióninter&acial
&iopol(meros
Bacillus brevis, Micrococcusvarians, Micrococcusspecies, Clostridium
acetobutylicum
,educción de la %ermeabilidad
&iomasaa ma!or'a de losmicroorganismos
,educción de la %ermeabilidad
)()( CLASI4ICACIÓN DE LA RECUPERACIÓN MICROBIANA
-a recuperación meorada microbiana se clasi!ica principalmente comorecuperación meorada microbiana super!icial o recuperación microbianasubterr/nea esto en base al lugar donde los microorganismos trabaan.
abla 5. /u'a de "nlisis
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#uper%cial #ubterr)nea
os biosur&actantes# los bio%ol'meros !enimas son %roducidas en lasinstalaciones su%erciales %ara luego
ser in!ectados en el !acimiento comoun m*todo u'mico de recu%eración.
os microorganismos# los nutrientes!o aditi)os son in!ectados dentro del!acimiento %ermitiendo a los
microorganismos mantenerse# crecer#metaboliar ! &ermentarse ba+o tierra
? su ve% la recuperación microbiana subterr/nea se clasi!ica dentro de larecuperación microbiana insitu y recuperación microbiana autóctona. ?*ora biendependiendo del procedimiento del proceso la recuperación microbianasubterr/nea se clasi!ica como;
*ecuperación
microbianasubterr)ne
a
Insitu
*ecuperación microbiana c(clica$+iste un periodo de inección, en el -ue seintroducen al acimiento los microorganismos sus nutrientes. espu0s el o los po1os son cerradosdurante un periodo bastante grande para permitirel crecimiento microbiano la 'ormación de susproductos. Por ltimo, comien1a la etapa deproducción del petróleo, la cual puede prolongarsede semanas a meses. Cuando la producción de
petróleo declina, otra etapa de inección ser)iniciada.
"utóctona
*ecuperación microbiana mediante la inección deagua adicionada con Microorganismosl agua ue se in!ecta al !acimiento )a adicionada conlos nutrientes adecuados %ara la estimulación delcrecimiento de los microorganismos autóctonos del!acimiento. 6' la acti)idad microbiana reuerida no se%resentara# entonces se %odrn in!ectar microorganismosen el !acimiento +unto con los nutrientes.
)(,( ENTA0AS DE LOS PROCESOS MICROBIOLÓ5ICOS
• -os biosur!actantes muestran propiedades equivalentes de emulsi!icación,
con la di!erencia de ser biodegradables.• Aequieren menor inversión de sustancias químicas y energía.
• -as bacterias crecen exponencialmente *aciendo el proceso microbiológico
m/s rentable.• "scasa repercusión ambiental.
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abla . Clasicación recu%eración microbiana
abla 7. ,ecu%eración microbiana subterrnea
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,( RE4ERENCIAS.(
• a!a# " :2013;. Recuperaci!n Me"orada de Crudo #raba"o Monogr$%co de Actuali&aci!n# esis de icenciatura no %ublicada# <="# *>ico $.F.
• ?ino+osa# =. :2011;. Recuperaci!n Me"orada Microbiana de 'idrocarburos# esis
de icenciatura no %ublicada# <="# *>ico $.F.• (alderas# . :2013;. @reselección de @rocesos de ,ecu%eración e+orada de
?idrocarburos %ara Aacimientos @etroleros# esis de icenciatura no %ublicada#<="# *>ico $.F.
• ?olm .B. Discibilit! and iscible $is%lacementE# ournal o& @etroleum echnolog!# agosto 198.
• (oberg# . C. Dhermal methods o& Gil ,eco)er!E "n >>on onogra%h 6eries# ohn Bile! H 6ons Inc.# .<.# :1988;.
• @rats . D,ecu%eración e+orada de ?idrocarburos-"%licaciones en Aacimientos=aturalmente FracturadosE. "%untes de curso# $e%to. de >%loración !>%lotación de ,ecursos nerg*ticos del 6ubsuelo# $i)isión de studios de@osgrado Facultad de Ingenier'a# <="# :1997;.
• aber# . .# artin# F. $. and 6eright# ,. 6. DG, 6creening Criteria ,e)isited- @art2 "%%lications and im%acts o& oil %rices. 6@ ,es. ng. "ugust# 1997
5.
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