Vol. 44 Núm. 2 (2022): Boletín de Geología
Artículos científicos

Evaluación del volumen de gas original in situ en yacimientos no convencionales tipo gas-shale mediante múltiples modelos a nivel mundial y su analogía a una formación colombiana

Angee Moreno-Enriquez
Universidad Industrial de Santander
Diego Vargas-Silva
Universidad Industrial de Santander
Maika Gambús-Ordaz
Universidad Industrial de Santander
Zuly Calderón-Carrillo
Universidad Industrial de Santander
Emmanuel Robles-Albarracín
Universidad Industrial de Santander

Publicado 2022-07-07

Palabras clave

  • Isotermas,
  • Yacimientos de roca generadora,
  • Geoquímica

Cómo citar

Moreno-Enriquez, A., Vargas-Silva, D., Gambús-Ordaz, M., Calderón-Carrillo, Z., & Robles-Albarracín, E. (2022). Evaluación del volumen de gas original in situ en yacimientos no convencionales tipo gas-shale mediante múltiples modelos a nivel mundial y su analogía a una formación colombiana . Boletín De Geología, 44(2), 109–123. https://doi.org/10.18273/revbol.v44n2-2022005

Altmetrics

Resumen

El gas puede estar presente en la roca generadora, ya sea como gas libre en el medio poroso, gas libre en las fracturas naturales o gas que se encuentra adsorbido, el cual puede llegar a representar hasta el 85% del volumen total presente en el yacimiento. Diferentes cuestionamientos han sido generados por los profesionales de la industria de los hidrocarburos acerca de si todos los parámetros necesarios son considerados en la cuantificación del volumen de gas original in situ, con el fin de mitigar la incertidumbre en su estimación. El objetivo de esta investigación es estudiar los principales métodos y correlaciones empleados para cuantificar el gas adsorbido por la roca, para finalmente estimar el gas total. Para lo anterior, se estudiaron múltiples modelos de adsorción con información de la literatura, con el fin de determinar cuáles modelos presentaban menor desviación, con respecto a los datos de laboratorio. Así mismo, usando las características de la Formación La Luna en Colombia, se propone una analogía con el fin de estimar las posibles reservas de esta formación. Los resultados demostraron que los modelos con mayor número de parámetros involucrados presentan mejor ajuste con los datos de laboratorio, sin embargo, modelos como el de Langmuir de tres parámetros o el de Jovanović se acercaron en gran medida a los valores reales. Lo anterior garantiza un menor error en el cálculo del gas total.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Referencias

  1. Ambrose, R.J.; Hartman, R.C.; Díaz-Campos, M.; Akkutlu, I.Y.; Sondergeld, C.H. (2012). Shale gas-in-place calculations. Part I: New pore-scale considerations. SPE Journal, 17(1), 219-229. https://doi.org/10.2118/131772-PA
  2. Amrhar, O.; Nassali, H.; Elyoubi, M. (2015). Two and three-parameter isothermal modeling for adsorption of Crystal Violet dye onto Natural Illitic Clay: Nonlinear regression analysis. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research, 7(9), 892-903.
  3. Ayawei, N.; Ebelegi, A.N.; Wankasi, D. (2017). Modelling and interpretation of adsorption isotherms. Journal of Chemistry. https://doi.org/10.1155/2017/3039817
  4. Chun, J.H.; Jeon, S.K.; Kim, N.Y.; Chun, J.Y. (2005). The phase-shift method for determining Langmuir and Temkin adsorption isotherms of over-potentially deposited hydrogen for the cathodic H2 evolution reaction at the poly-Pt/H2SO4 aqueous electrolyte interface. International Journal of Hydrogen Energy, 30(13-14), 1423-1436. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2004.12.005
  5. Dale, S. (2021). BP statistical review of world energy. BP Plc, London, United Kingdom.
  6. Favre, E.; Nguyen, Q.T.; Clement, R.; Neel, J. (1996). Application of Flory-Huggins theory to ternary polymer-solvents equilibria: A case study. European Polymer Journal, 32(3), 303-309. https://doi.org/10.1016/0014-3057(95)00146-8
  7. Farouq, R.; Yousef, N.S. (2015). Equilibrium and kinetics studies of adsorption of copper (ii) ions on natural biosorbent. International Journal of Chemical Engineering and Applications, 6(5), 319-324. https://doi.org/10.7763/ijcea.2015.v6.503
  8. Fritz, W.; Schluender, E.U. (1974). Simultaneous adsorption equilibria of organic solutes in dilute aqueous solutions on activated carbon. Chemical Engineering Science, 29(5), 1279-1282. https://doi.org/10.1016/0009-2509(74)80128-4
  9. Gasparik, M.; Ghanizadeh, A.; Bertier, P.; Gensterblum, Y.; Bouw, S.; Krooss, B.M. (2012). High-pressure methane sorption isotherms of black shales from the Netherlands. Energy & Fuels, 26(8), 4995-5004. https://doi.org/10.1021/ef300405g
  10. Glorioso, J.C.; Rattia, A. (2012). Unconventional reservoirs: Basic petrophysical concepts for shale gas. SPE/EAGE European Unconventional Resources Conference and Exhibition, Vienna, Austria. https://doi.org/10.2118/153004-ms
  11. Halsey, G. (1948). Physical adsorption on non-uniform surfaces. The Journal of Chemical Physics, 16(10), 931-937. https://doi.org/10.1063/1.1746689
  12. Hamdaoui, O.; Naffrechoux, E. (2007). Modeling of adsorption isotherms of phenol and chlorophenols onto granular activated carbon. Part I. Two-parameter models and equations allowing determination of thermodynamic parameters. Journal of Hazardous Materials, 147(1-2), 381-394. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2007.01.021
  13. Harkins, W.D.; Jura, G. (1944). The decrease (π) of free surface energy (γ) as a basis for the development of equations for adsorption isotherms; and the existence of two condensed phases in films on solids. The Journal of Chemical Physics, 12(3), 112-113. https://doi.org/10.1063/1.1723913
  14. Hartman, R.C.; Ambrose, R.J.; Akkutlu, I.Y.; Clarkson, C.R. (2011). Shale gas-in-place calculations part II - Multi-component gas adsorption effects. North American Unconventional Gas Conference and Exhibition, The Woodlands, USA. https://doi.org/10.2118/144097-ms
  15. Ho, Y.S. (2004). Selection of optimum sorption isotherm. Carbon, 42(10), 2115-2116. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2004.03.019
  16. Jovanović, D.S. (1969). Physical adsorption of gases. I: Isotherms for monolayer and multilayer adsorption. Kolloid-Zeitschrift & Zeitschrift Für Polymere, 235(1), 1203-1213. https://doi.org/10.1007/BF01542530
  17. Keller, J.U.; Staudt, R. (2005). Gas adsorption equilibria: experimental methods and adsorptive isotherms. Springer Science & Business Media.
  18. Koble, R.A.; Corrigan, T.E. (1952). Adsorption isotherms for pure hydrocarbons. Industrial & Engineering Chemistry, 44(2), 383-387. https://doi.org/10.1021/ie50506a049
  19. Lewis, R.; Ingraham, D.; Pearcy, M.; Williamson, J.; Sawyer, W.; Frantz, J. (2004). New evaluation techniques for gas shale reservoirs. Reservoir Symposium.
  20. Loganathan, S.; Tikmani, M.; Ghoshal, A.K. (2015). Pore-expanded MCM-41 for CO2 adsorption: Experimental and isotherm modeling studies. Chemical Engineering Journal, 280, 9-17. https://doi.org/10.1016/j.cej.2015.05.103
  21. Marczewski, A.W.; Jaroniec, M. (1983). A new isotherm equation for single-solute adsorption from dilute solutions on energetically heterogeneous solids. Monatshefte für Chemie/Chemical Monthly, 114(6-7), 711-715. https://doi.org/10.1007/BF01134184
  22. McCarthy, K.; Rojas, K.; Niemann, M.; Palrnowski, D.; Peters, K.; Stankiewicz, A. (2011). Basic petroleum geochemistry for source rock evaluation. Oilfield Review, 23(2), 32-43.
  23. Mukhopadhyay, P.K. (1994). Vitrinite reflectance as maturity parameter. Petrographic and molecular characterization and its applications to basin modeling. ACS Symposium Series, 570, 1-24. https://doi.org/10.1021/bk-1994-0570.ch001
  24. Murillo-Martínez, C.A.; Gómez-Rodríguez, O.A.; Ortiz-Cancino, O.P.; Muñoz-Navarro, S.F. (2015). Aplicación de modelos para la generación de la isoterma de adsorción de metano en una muestra de shale y su impacto en el cálculo de reservas. Revista Fuentes El Reventón Energético, 13(2), 131-140. https://doi.org/10.18273/revfue.v13n2-2015012
  25. Radke, C.J.; Prausnitz, J.M. (1972). Adsorption of organic solutes from dilute aqueous solution of activated carbon. Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, 11(4), 445-451. https://doi.org/10.1021/i160044a003
  26. Samarghandi, M.R.; Hadi, M.; Moayedi, S.; Askari, F.B. (2009). Two-parameter isotherms of methyl orange sorption by pinecone derived activated carbon. Iranian Journal of Environmental Health Science and Engineering, 6(4), 285-294.
  27. Sandoval, D.R.; Yan, W.; Michelsen, M.L.; Stenby, E.H. (2018). Modeling of shale gas adsorption and its influence on phase equilibrium. Industrial and Engineering Chemistry Research, 57(17), 5736-5747. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.7b04144
  28. Sartarelli, A.; Cyrulies, E.; Echarri, R.; Vera, S.; Samson, I. (2012). Método para la determinación de parámetros de adsorción del par metanol-carbón activado utilizado en sistemas de refrigeración solar. Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente, 16, 8.1-8.8.
  29. Silva Da Rocha, M.; Iha, K.; Faleiros, A.C.; Corat, E.J.; Suárez-Iha, M.E. (1998). Henry’s law as a limit for an isotherm model based on a statistical mechanics approach. Journal of Colloid and Interface Science, 208(1), 211-215. https://doi.org/10.1006/jcis.1998.5779
  30. Sivarajasekar, N.; Baskar, R. (2014). Adsorption of basic red 9 onto activated carbon derived from immature cotton seeds: isotherm studies and error analysis. Desalination and Water Treatment, 52(40-42), 7743-7765. https://doi.org/10.1080/19443994.2013.834518
  31. Skopp, J. (2009). Derivation of the Freundlich adsorption isotherm from kinetics. Journal of Chemical Education, 86(11), 1341-1343. https://doi.org/10.1021/ed086p1341
  32. Stanley, C.R.; Lawie, D. (2007). Average relative error in geochemical determinations: Clarification, calculation, and a plea for consistency. Exploration and Mining Geology, 16(3-4), 267-275. https://doi.org/10.2113/gsemg.16.3-4.267
  33. TerHeege, J.H.; Zijp, M.; DeBruin, G.; Buijze, L. (2014). Upfront predictions of hydraulic fracturing and gas production in underexplored shale gas basins: Example of the posidonia shale formation in the Netherlands. 48th US Rock Mechanics / Geomechanics Symposium Minneapolis, Minnesota.
  34. van Vliet, B.M.; Weber, W.J.; Hozumi, H. (1980). Modeling and prediction of specific compound adsorption by activated carbon and synthetic adsorbents. Water Research, 14(12), 1719-1728. https://doi.org/10.1016/0043-1354(80)90107-4
  35. Vijayaraghavan, K. (2015). Biosorption of lanthanide (praseodymium) using Ulva lactuca: Mechanistic study and application of two, three, four and five parameter isotherm models. Journal of Environment and Biotechnology Research, 1(1), 10-17.
  36. Vijayaraghavan, K.; Padmesh, T.V.N.; Palanivelu, K.; Velan, M. (2006). Biosorption of nickel(II) ions onto Sargassum wightii: Application of two-parameter and three-parameter isotherm models. Journal of Hazardous Materials, 133(1-3), 304-308. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2005.10.016
  37. Walls, J.D.; Cerón, M.R.; Anderson, J. (2016). Characterizing unconventional resource potential in Colombia; A digital rock physics project. Unconventional Resources Technology Conference, San Antonio, Texas. https://doi.org/10.15530/urtec-2014-1913256
  38. Weber, T.W.; Chakravorti, R.K. (1974). Pore and solid diffusion models for fixed‐bed adsorbers. AIChE Journal, 20(2), 228-238. https://doi.org/10.1002/aic.690200204
  39. Wu, F.C.; Liu, B.L.; Wu, K.T.; Tseng, R.L. (2010). A new linear form analysis of Redlich-Peterson isotherm equation for the adsorptions of dyes. Chemical Engineering Journal, 162(1), 21-27. https://doi.org/10.1016/j.cej.2010.03.006
  40. Zhang, T.; Ellis, G.S.; Ruppel, S.C.; Milliken, K.; Lewan, M.; Sun, X. (2013). Effect of organic matter properties, clay mineral type and thermal maturity on gas adsorption in organicrich shale systems. Unconventional Resources Technology Conference, Denver, USA. https://doi.org/10.1190/urtec2013-205