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DEFENSA PÚBLICA

Concurso de Excelencia Docente - 2010

Juan Manuel Mejía C. Candidato Perfil E41 Facultad de Minas Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín

Contenido
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Propuesta de investigación

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Propuesta académica

Propuesta de investigación

Recobro mejorado de crudos pesados mediante procesos de combustión in–situ. Modelamiento y simulación computacional

1.Introducción
Con el decline de las reservas de crudo liviano, la explotación de crudos pesados y extra pesados se ha vuelto de gran relevancia para la industria. Aproximadamente el 40% de las fuentes de crudos a nivel mundial están compuestas por crudos pesados y extra pesados siendo muy similar al caso Colombiano (39%) Existen diferentes métodos de recobro mejorado de crudos pesados

AreasColombianas de interés en crudos pesados
Valle del Magdalena medio

Fuente: Ecopetrol

1. Introducción

Efecto de la temperatura sobre la viscosidad de algunos crudos pesados. Tomado de (Ali, 2003)

Recobro térmico mejorado de crudos pesados

Inyección de agua

Inyección de aire (combustión in-situ).

Otras: • Microondas, • Geotérmica • Resistencias eléctricas

1. IntroducciónInyección de aire (combustión in-situ).
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Puede ser enriquecido con oxígeno y vapor de agua. Factores de recobro de 56%. La mayor parte de la energía del proceso es generada internamente (insitu). Poco consumo de crudo en el proceso. El proceso se ha aplicado exitosamente durante mas de 90 años
Oxidante

• La distribución horizontal del pozo de

producción permite tasas de recobrosuperiores (Petrobank, tecnología THAITM). 5 proyectos en curso.
60 50 40 30 20 10 0 400
CO2(g) CO(g) O2(g) H2O(g) H2(g)

la corriente oxidante

y (%mol/mol)

• Existen ventajas en la adición de agua a

600

800

1000

Temperatura (ºC) Distribución en el equilibrio de H2, CO, CO2, O2 y H2O a 70 bar y diferentes temperaturas.

1. Introducción
• El desarrollo de modelos matemáticospermiten un

mayor entendimiento de los diferentes fenómenos interactuantes en el proceso.
• La simulación de yacimientos es la metodología mas

sofisticada para determinar las condiciones óptimas de operación que maximicen la recuperación económica de hidrocarburos de un campo operado prudentemente (Fanchi,2006).
• Modelos matemáticos actuales: • Hasta 3 dimensiones • Hasta 4 fases en elporo • Equilibrio termodinámico de fases • Número reducido de especies y reacciones químicas

1. Introducción
• Observaciones sobre los modelos: • Especies intermedias no son consideradas en los mecanismos. • No se ha encontrado la incorporación de hidrógeno. • Son despreciadas las fluctuaciones espaciales locales. • La incorporación de múltiples especies en el

mecanismo cinético implicaincrementar el costo computacional. • El costo computacional se puede mitigar asumiendo el frente de combustión como un conjunto de pequeñas llamas o “flamelets”.
• Permite incorporar mecanismos detallados. • El problema computacional de la combustión se limita resolver

entre 2 hasta 4 variables (fracción de mezcla y variables de progreso). • Considera aproximadamente las fluctuaciones espaciales.2. Hipótesis
La adición controlada de vapor de agua a la corriente oxidante en el pozo de inyección permite un mejor control de los procesos de combustión que dan lugar en el frente de llama, y mejora la recuperación final de crudos pesados.

3. Objetivos
Como objetivo general se plantea: • Desarrollar un modelo matemático de base fenomenológica de procesos de recobro mejorado de crudospesados mediante combustión in-situ que permita una representación adecuada de los fenómenos cinéticos, de transporte y de transferencia y predecir la eficacia de la recuperación del yacimiento

3. Objetivos
Los siguientes objetivos específicos se plantean en la propuesta: • Definir las ecuaciones de balance del modelo y las constitutivas requeridas para cerrar el modelo matemático.
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