METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE BACHES EN UN PROCESO DE INYECCIÓN DE POLÍMEROS PARA RECOBRO MEJORADO, CONSIDERANDO FENÓMENOS DE INTERACCIÓN ROCA/FLUIDOS.

  • Ana Maria Jimenez Molano Grupo de investigación recobro mejorado, Escuela de Ingeniería de Petróleos, Universidad Industrial de Santander, UIS, Carrera 27 calle 9, Bucaramanga, Colombia.
  • Samuel Fernando Muñoz Navarro Grupo de investigación recobro mejorado, Escuela de Ingeniería de Petróleos, Universidad Industrial de Santander, UIS, Carrera 27 calle 9, Bucaramanga, Colombia.
  • Robinson Jimenez Díaz Instituto Colombiano del Petróleo, ICP, Ecopetrol, Vía Piedecuesta # Km7, Piedecuesta, Colombia.

Resumen


RESUMEN
La inyección de polímeros es un proceso de recobro mejorado que fue desarrollado para realizar mejoras  en la inyección de agua convencional. Esta técnica se enfoca en el aprovechamiento de la viscosidad, propia de las soluciones poliméricas para controlar la movilidad de los fluidos en la formación, con el fin de lograr un barrido más uniforme del yacimiento y a su vez lograr un mayor desplazamiento de petróleo.
Debido a la necesidad de aumentar las reservas de hidrocarburos mediante el uso de estrategias
para optimizar la producción de los campos, la implementación de este proceso se hace atractivo en
yacimientos sometidos a inyección de agua con resultados desfavorables; sin embargo, para que sea
exitosa su aplicación, el diseño del bache de polímero a ser inyectado juega un papel fundamental, ya
que la naturaleza del flujo en medios porosos e interacciones roca-fluido conducen a la disminución
de la eficacia del bache con una consecuente reducción en la eficiencia del proceso, razón por la cual
los volúmenes a inyectar deben ser apropiadamente ajustados para tolerar pérdidas y/o cambios de
concentración y aun así conservar sus propiedades fisicoquímicas para cumplir con el objetivo para el
cual fue diseñado. Por lo anterior, la comprensión de estos fenómenos son consideraciones claves para el diseño del bache en estos procesos, procurando que éste se mantenga durante un cierto periodo mínimo de flujo aceptable.
El presente artículo se enfoca en el desarrollo de una metodología para el diseño de baches en procesos de inyección de polímeros, basada en el análisis de los fenómenos de interacción roca-fluidos presentes en el medio poroso. Fue orientada inicialmente en la realización de una herramienta computacional útil para el pre-diseño del bache, la cual involucra modelos analíticos que incorporan éstos fenómenos, con el objetivo de sensibilizar variables inherentes al diseño del bache y observar el comportamiento de la concentración de un fluido inyectado en el yacimiento en función del tiempo y de la distancia y su afectación con los fenómenos de interacción presentes en el yacimiento.
Seguidamente, ya que los modelos analíticos no contemplan a la vez todos los fenómenos de difusión, dispersión y adsorción en la roca, se desarrolló un modelo de simulación (sector model) en la plataforma STARS de CMG Ltda, la cual permite modelar proyectos de inyección de químicos, donde se consideraron los resultados obtenidos con la herramienta informática desarrollada, con el fin de realizar un análisis de sensibilidad de los parámetros operacionales que influyen en el diseño del bache. A partir del análisis de 1. Grupo de investigación recobro mejorado, Escuela de Ingeniería de Petróleos, Universidad Industrial de Santander, UIS, Carrera 27 calle 9, Bucaramanga, Colombia.
2. Grupo de investigación recobro mejorado, Escuela de Ingeniería de Petróleos, Universidad Industrial de Santander, UIS, Carrera 27 calle 9, Bucaramanga, Colombia.
3. Instituto Colombiano del Petróleo, ICP, Ecopetrol, Vía Piedecuesta # Km7, Piedecuesta, Colombia.REVISTA FUENTES, El Reventón Energético Vol. 12 Nº 2estas variables, y considerándose como unidad de análisis el factor de recobro, las tasas de producción de los fluidos
producidos, velocidad de avance, eficiencia de barrido y cortes de agua, se pueden determinar las mejores condiciones operacionales del proceso. Una vez se determinan las mejores condiciones operacionales para el diseño del bache las cuales son: concentración, caudales de inyección y tiempos de inyección, se procede a ser incluidas en el modelo de
simulación para el análisis de los resultados finales.
Finalmente, los resultados obtenidos permitieron plantear una metodología para el diseño de baches en procesos de inyección de polímeros con el desarrollo de una herramienta computacional útil para el pre-diseño del bache, la cual involucra modelos analíticos como son: ley de Fick, modelo de Perkins, modelo de Warren, método de Bentsen y modelo de El-Khatib que tienen como base principal los fenómenos de interacción roca-fluidos presentes en el medio poroso y posteriormente empleando simulación numérica de yacimientos como herramienta de validación de los
resultados obtenidos.
Palabras clave: Inyección de polímeros, bache de polímero, modelos analíticos, simulación numérica, metodología.
METHODOLOGY FOR SLUG DESIGNING DURING POLYMER
INJECTION PROCESS, TAKING INTO ACCOUNT THE ROCK-
FLUID INTERACTION WITHIN THE POROUS MEDIA
ABSTRACT
Polymer Injection is an enhanced recovery process meant to improve conventional water flooding. This technique takes advantage of polymer´s solution viscosity to control fluids formation mobility and generate an uniform reservoir coverage, resulting in a better oil displacement.
Due to actual needs of increasing hydrocarbon reserves through production optimization strategies, implementing this process is attractive in water flooding fields where recovery of hydrocarbon has not met expectations. To increase the probability of success, it is critical for the process, designing the right slug to be injected, since the nature of flow through porous media is governed by fluid- rock interaction that may affect flooding efficiency. The pill has to be big enough to withstand loss or change of polymer concentration preserving physical and chemical slug properties during
the process. Understanding this phenomenon during design stages is very important to ensure acceptable flow during
minimum required time.
This paper develops a methodology to design polymer slugs during a chemical injection process based on rock- fluid interactions phenomena in porous media, starting from a computerized tool during pre-design stage, involving analytical models available through a sensitivity analysis of the design parameters and observe behaviours of the polymer concentration on the injected fluid as a function of time and length; and how interaction phenomena within
reservoir affects its performance.Additionally, since analytical models do not take into account all diffusion, dispersion and adsorption phenomena on the rock, a simulation model (sector model) was developed on the STARS platform from CMG Ltd. to model chemical
injection projects, where obtained results from computerized tools are processed through a sensibility analysis of operational parameters that affect the process. Considering Recovery factor analysis, production rates, water front
velocity, flooding efficiency and water cut, the optimized operational conditions can be obtained. Once the best conditions for design concentration, injection rate and time are encountered, the next step is to include them in the simulation model for final analysis.
Finally, obtained results allowed stablishing a methodology to design slugs during polymer injection using a computerized tool to pre- design the slug, that involves analytical models such as Fick law, Perkins model, Warren , Bentsen method and El- Khatib model which are based on the rock- fluid interaction within the porous media and finalising with a reservoir numeric simulation to validate the results.


Keywords: Polymer injection, polymer slug, analytical models, numeric simulation, methodology.

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Publicado
2015-06-05