Calentamiento de la formacion por inyeccion de fluidos calientes

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CAPITULO V
CALENTAMIENTO DE LA FORMACION POR INYECCION DE FLUIDOS CALIENTES

El propósito general de los métodos de recuperación térmica es aumentar la temperatura del crudo en el yacimiento, de manera que éste puede fluir más fácilmente. Por lo tanto, es deseable calentar el yacimiento eficientemente, tomando en cuenta que no todo el calor inyectado o generado en el yacimiento permanece enél, ya que parte de éste calor se pierde con los fluidos producidos y parte se pierde hacia las formaciones adyacentes no productivas, a menudo referidas como suprayacentes y subyacentes.

Cuando el calor se disipa hacia las formaciones adyacentes mediante el mecanismo de transferencia de calor por conducción (lo que es el caso común), el calor disipado se puede estimar fácilmente, mientras que lacantidad de calor que sale del yacimiento con los fluidos producidos, es generalmente difícil de pronosticar sin la ayuda de simuladores físicos o numéricos.

El objetivo de este capítulo, es presentar algunas aproximaciones básicas para el cálculo de las áreas calentadas, por un lado, y la distribución de temperatura en el yacimiento por otro. Estos métodos son basados en un número desuposiciones simplificantes, las cuales permiten obtener una solución analítica del problema. Sin tales simplificaciones, la solución numérica es necesaria, lo cual cae en el campo de la simulación de yacimientos.

5.1- MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN LA FORMACIÓN

Cuando un fluido caliente, gas, líquido o una mezcla de ambos, es inyectado en una formación, parte de su contenido calorífico estransferido a la roca matriz y a los fluidos intersticiales, así como también a las formaciones adyacentes no productivas.
A medida que el fluido inyectado desplaza parcialmente al petróleo, al agua y al gas, transporta el calor a los espacios porosos. Así, los fluidos en la formación son calentados por conducción y convección, la roca matriz es calentada por conducción, y los fluidos desplazadosson calentados por conducción y convección, con la predominancia de alguno de los dos dependiendo del tipo de fluido inyectado y de la viscosidad del petróleo. La transferencia conductiva de calor a la roca matriz ayuda a igualar las temperaturas del sólido y del fluido, las cuales usualmente se consideran iguales en cálculos de inyección de fluidos calientes. Sin embargo, el tipo de fluidoinyectado determinará el tiempo al cual se alcanza tal equilibrio térmico. Por ejemplo, el coeficiente de transferencia de calor en el caso de vapor es mucho mayor que en el caso de agua caliente, lo cual, parcialmente podría ser responsable del pobre barrido en este último caso.

Normalmente, hay un gradiente vertical de temperatura en la formación en la cual el fluido ha sido inyectado, es decir,paralelo al plano del estrato. Sin embargo, en la mayoría de los tratamientos matemáticos de inyección de vapor, la temperatura se considera constante a lo largo de cualquier plano vertical (o sea, conductividad térmica vertical infinita), por lo cual la temperatura en la “zona de vapor” se considera constante. Así, a cualquier tiempo, habrá sólo dos temperaturas: la temperatura de la zona de vaporTS, disminuyendo abruptamente a la temperatura original del yacimiento TR. Esta explicación simplificada, es una buena aproximación a la distribución actual de temperatura en la inyección de vapor.

La transferencia de calor hacia las formaciones adyacentes es por conducción, ya que no hay flujo de fluidos. El proceso total, sin embargo, es complejo, ya que con el avance del frente de calor enla arena, las formaciones adyacentes son expuestas a cambios de temperatura con tiempo. Así, los gradientes de temperatura resultantes, dan lugar al flujo de calor en dos o tres dimensiones en las formaciones supra y sub-yacentes.

El resultado de los mecanismos anteriores, es que el frente de calor viaja más lentamente que el frente fluidos en cualquier método de inyección de calor.

5.2-...
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