alvarado, d. y bánzer s., c. - recuperación térmica de petróleo
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CapItulo I
Recuperacin Trmica
1.1. DEFINICION:
L . a Recuperacin Trmica, se define coino un proceso por el cu.1,
intencionalmente, se introduce calor dentro de las acumulaciones subterr
neas cie compuestos orgnicos, con el propsito cie producir combustibles por
medio de los pozos1.
Por niltiples razones se utilizan los intodos trraicos en lugar de
otros mtodos de extraccin. En el caso de petrOleos viscosos, los cuales
actualmente son los de mayor inters, se
utiliza calor para mejorar la eficiencia del desplazamiento
y de la extraccin. La reducciOn de laviscosidad del petrleo que acompafia al incremento de temperatura, permite
no sOlo ue el petrOleo fluya ins fcilmente sino que tambin resulta en
una relacin de movilidad rns favorable.
1.2. HISTORIA:
Desde 1865 se han publicado numerosos trabajos y artfculos referentes
a Ia introducciOn de calor en los yacimientos petrolIferos para inejorar o
acelerar la extracciOn de petrOleo. El intodo rns antiguo conocido para
introducir calor en los yacimientos fu el de los calentadores de fondo.
Una de las primeras referencias de esta prctica est. en una patenteotorgada a Perry y Warner2 en 1865. El propOsito
primario de las calentadores de fondo, es reducir l . a viscosidad y
con esto, incrementar la
tasa de produccin de crudos pesados, aunque ocasionalmente los calenta
dores se utilizan para mantener el crudo a una temperatura por encima del
punto de fluidz (pour point) durante su movimiento hasta la superficie,
y para remover o inhibir La formaciOn y deposiciOn de slidos orgnicos
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tales como, parafinas y asfaltenos. Coino el iso de los calentadores en el
fondo del hoyo y los sistemas equivalentes que utilizan la circulacin de
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fluidos calientes desde la superficie solamente afectan la parte produc
tora del hoyo y su vecindad ininediata, en la prctica, tales aplicaciones
estn asociadas con los tratamientos de estimulacin y de
prevencin. Actualmente, en algunas partes del mundo, se utilizan
diferentes formas de calentamiento hoyo abajo por inedlo de
quemadores y de calentadores elctricos, inediante inyecciOnintermitente de fluidos calientes. Estas aplicaciones han disminuIdo
en los itimos aos, en cornparacin con el nfasis inicial
dado a los calentadores de fondo segun el reporte
presentado par Nelson y McNlel3 y por la publicacin del API, History of
Petroleum Engineering4.
La combustion in situ en yacimientos de petrOleo probablemente
ocurri durante la ejecucion de proyectos de inyeccin de aire usados aprincipios de siglo para mejorar la extracciri de petrOleo. En 1920,
Wolcott5 y Howard6 consideraron aigunos elementos claves de los procesos de
combustion subterrnea para yacimientos petroilferos, inciuyendo inyecciOn
de aire para quetnar parte del crudo para generar calor y
reducir la
viscosidad de ste y proporcionarle al rnismo tiempo una fuerza de despiaza
miento. Estos mismos aspectos fueron reconocidos en patentes emitidas en
1923.
La primera publicaciOn sobre una operacin de campo del proceso de
combustiOn subterrnea en gran escala corresponde a las lievadas a cabo en
la EJRSS7. Estas pruebas, sin embargo, fueron realizadas en
vetas de carbon, las cuales ahora se conocen como procesos in situ
para gasificaciOn del carbn (in situ coal gasification process).
El primer intento de apllcacin de este proceso a yacizuientos
petroliferos ocurriO tambin en la tJRSS en 19348.
En EE.UU., las primeras aplicaciones de campo documentadas del
proceso de combustion fueron probablemente promovidas por E.W. Hatman9 a
partir de 1942.
La combustiOn in situ, tal coma es conocida actualmente, se desarro
116 muy rpidamente en los .UU. a partir de las Investigaciones de
laboratorlo de Kuhn y Koch , publicadas en 1953, y las de Grant y Szasz
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pubticadas al ao siguiente. Estos investigadores visualizaron una onda de
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calor movil (1 e el calor dejado atrs en Ia zona quernada seria ilevado
corriente abajo por el aire inyectado a temperatura ambiente). Inmediata
mente, una sucesin de artfculos tcnicos siguieron a estas
primeras publicaciones. Dc estos ltimos articuios, el de
Wilson et al.12 introdujo el concepto de zonas secuenciales de
petrleo y vapor y el de Dietz y
WeiJdema13 muestra los aspectos de recuperacln del caJ.or de la combustion
in situ reconocidos por Grant y Szaszt1 podrIan ser mejorados significa
tivamente aadlendo agua al aire.
El uso de la lnyecciOn contInua de vapor comienza en los aflos 1931
1932, cuando se inyect vapor por 235 dIas en una arena de 18 pIes de
espesor, a una profundidad de 380 pies, en la parcela de Wilson y Swain,
cerca de Woodson, Texas. No hay registro aparente del uso de la inyecciOn
de vapor en los siguientes 20 aos, hasta el proyecto photo de inyecciOn
de vapor que funcion en Yorba Linda,
California14.
Los primeros proyectos de Inyeccin de vapor a gran
realizaron en Schoonebeek, Hoianda15 y Tia Juana, Venezuela16.
escala se
La inyeccln a].ternada de vapor, se descubri en 1959, accidentalmen
te durante una prueba pHoto de inyeccin continua de vapor que se estaba
17lievando a cabo en Mene Grande, Estado Zulla, Venezuela
Hoy, la inyecciri alternada de vapor (tambin conocida como inyeccin
ciclica de vapor, remojo con vapor y estimulaclOn con vapor), es un intodo
muy utilizado en operaciones de recuperacin trmica.
La utilizacin de las reglas de escalamiento18, y de los rnodlos
fIsicos a escala19 han desempeado un papel importante en el desarrollo de
los procesos de lnyeccin continua y de inyeccin alternada.
El primer registro de un proceso de inyeccin de gas caliente en Un
yacimiento petroilfero cubre el propuesto por Lindsiy2 en 1928.L.indsly
reconoci que el crudo se podia someter a pirlisis y los compuestos
].ivianos del crudo podlan ser despojados preferencialmente, y al
condensarse auinentarIan la gravedad API y disminuirlan Ia viscosidad de los
crudos. La primera prueba de campo reseada tuvo lugar en un formaciOn en
el rnuniclpio de Chusov, LJRSS, en 193521.
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1.3. PROCESOS DE RE CION ICA
Los procesos trrnicos de extracciOn utilizados hasta el presente, se
calsifican en dos tipos: aqueiios que Implican Ia inyecciOn de un fluldo
caliente en el yacimiento y los que utilizan la generacin del calor en el
propio yacimiento. A stos 1timos se les conoce como procesos en situ
entre Los cuales se encuentra La combustiOn in situ.
Los procesos trmicos de extracciOn, tambin se pueden clasificar
como desplazamientos trmicos o tratamientos de estimuiacin.
En los desplazamientos trmicos, el fluldo se inyecta contInuamente
en un nmero depozos inyectores para desplazar el petrOleo y obtener
producciOn por otros pozos. La presin requerida paramantener la inyeccin del fluldo tambln aumenta
las fuerzas impelentes en el yaciraiento, awnentando asf el
flujo del crudo. De esta tnanera, el despla
zainiento trmico no soiamente reduce la resistencia al flujo si no que
adems, afiade uxia fuerza que aumenta las tasas de flujo.
En los tratamientos mediante estitnulaciOn trtnica, solamente
se calienta la parte del yacimiento cercana a los pozos productores.
Aquellas fuerzas impelentes en el yacimiento, como: Ia gravedad, el gas
en solucin y el desplazamiento por agua natural,afectan las
tasas inejoradas de extracciOn una vez que se reduce la x-
esitencia al flujo. En este tipo de tratamiento, l . areduccin en
l . a resistencia al flujo, tambin puede resultar en laremocin de slidos orgnicos o de otro tipo de los
orificios del revestidor, del frro ranurado o de la malla de alambre y aun
de pox-os de la roca que fox-ma el yacirniento.
Los tratamientos de estirnuiaciOn tambln pueden ser combinados con
los desplazainientos trmicos, y en este caso, las fuerzas impelentes son
ambas: naturales e Impuestas.
A continuacin, se presenta una breve descripcin de los procesos
trmicos de extraccin ms comnmente utilizados.
1.3.1.- INYECCION DE VAPOR:
Es un proceso inediante e l . cual se suniinistra energIa trmica
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al yacimiento tnyectando vapor de agua. El proceso de inyecclon puede ser
en forma contInua o alternada.
En La inyeccin contInua de vapor, el vapor es inyectado a
travs de Un cierto nunero de pozos, rnientras el petrleo es producido a
travs de pozos adyacentes.
Los principales mecanismos que contribuyen al desplazamiento
del petrOleo en este tipo de proceso son: Ia expansiOn trmica de los
fluldos del yacimiento, la reducciOn de la viscosidad del petrleo y la
destilaciri por vapor. Este ltimo es quizs el ms significativo.
Adems de estos mecanisinos, tambln se han notado efectos de empuje por gas
en solucin y c i e extx-accin por solventes.
Uzio de los procesos de inyecclOn de vapor ms utilizados en
la actualidad, es el de la inyecciOn aiternada de vapor (tambirz conocida
como iziyeccinciclica de vapor, remojo con vapor y
estimulacln con vapor). Esta tcnica consiste en la
estimulaciOn individual de cada pozo mediante la inyeccin
intermitente de vapor. En una forma simple, e J .
proceso consiste en inyectar vapor a una fortnacin productora a travs de
un pozo productor por un perIodo de tiempo determinado, luego del cul e J .
pozo es cerrado par u . n cierto tiempo (para pernitir la su.ficiente
distribucin del caior inyectado). Despus de esto, e ] . pozo es nuevamente
puesto en produccin.
Los principales mecanismos que contribuyen a la recuperaciOn
de petrleo rnedlante inyecciOn ciclica de vapor son: la disminuciOn de Ia
viscosidad del petrOleo, la expansin trmica de los fluidos de Ia
formacin, Ia compactacin de la rocayaciruie ntoen cao de existir, etc.
1.3.2. -
INYECCION DE AQUA CALI1TE:
La inyecciOn de agua cai.iente al igual. que la inyecciOn
continua de vaoor, es Un proceso de desplazamiento. El proceso consiste en
inyectar agua caliente a travs de un clerto nmero de pozos y producir el
petrleo por otros. Los pozos de lnyeccion y producciOn se perforan en
arreglos, t a l . como en la Inyeccin continua de vapor.
En su forma tna sencilla, l.a jnyeccin cle agua caliente
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involucra Solamente el flujo de dos fases agua y petroleo mientras que
los procesos a vapor y los de combustin envuelvea una tercera fase: gas
En este sentido, los elementos de la inyecciOn de agua caliente sonrelativamente fciles de describir, ya que se trata bsicamente de Un
proceso de desplazamiento en el cui el petrleo es despiazado inmiscibie
inente tanto por agua caliente corno frIa.
Exceptuando los efectos de temperatura y el hecho que gene
ralmertte se aplican a crudos relativamente viscosos, La inyeccin de agua
caliente tiene varios elernentos coniunes con la inyecciOn convencional de
agua. Los principales rnecanIsmos que contribuyen al despiazamiento del
petx-Oleo en la inyeccin de agua caliente bsicamente son: la reduccin de
la viscosidad del petrleo y la expansiOn trmica de los fluldos de la
formactn.
1.3.3. COMBUSTION IN SITU:
La combustiOn in situ implica la inyecciOn de aire al yaci
miento, el cul mediante igniciOn espontnea o inducida, origina un frente
de combustiOn que propaga calor dentro del mismo. La energia trinica
generada por ste mtodo da lugar a una serie de reacciones qulmicas tales
como oxidacin, desintegraciOn catalitica, destilacin y polimerlzacin,
que contribuye simultneamente con otros rnecanismos tales corno empuje por
gas, desplazamientos rniscjbles, condensacin, empuje por vapor y vaporiza
clan, a mover el petrleo desde la zona de combustiOn hacia los pozos de
produccin. Se conocen dos rnodalidades para ilevar a cabo la combustiOn in
situ en un yacimiento, denominadas combustiOn convencional 6 hacia adelante
(forward combustion) y combustiOn en reverso o contracorriente (reverse
combustion). En La primera de ellas se puede aad1r La variante de
lnyectar agua alternada o simultneamente con el aire,
originndose la denominada combustiOn hnieda, la cui a
su vez puede subdividirse dependiendo de la
relacin agua/aire inyectado, en combustiOn hmeda normal,
incompleta y superhmeda. Las r i i i s m a spersiguen lograr una mejor
utilizacin del calor generado por la combustiOn dentro del
yacimiento,
reducindose asI los costos del proceso.
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1.3.3.1.- CC STION CC ClO
En este proceso los fluidos lnyectados y el frente
de combustion se rnueven en ci r n i s r n osentido, es decir, del pozo inyector
hacia los pozos productores. Durante este COCCSO sc forman dentro del
yacimiento varias zonas perfectamente diferenciables22 las cuales se
indican en detalle en la Flgura 1.1. Estas zonas se originan por las altas
temperaturas generadas dentro dcl rnedlo poroso, el cual se encuentra
saturado inicialmente con agua, petrOleo y gas.
Los mecanismos que actan durante este proceso son
muy vartados, destacndose el empuje p o t - gas, los
desplazamlentos miscibles, la vaporizacin y condensacln. Tales
macanismos son auxillados por importantes reacciories, como Ia oxidacin,
destilacln, desintegracOn cataiftica y polimerizacln, las cualesocurrcn stmultnearncntc en las zonas de combustin, coque y
dcslnlcgracln catallilca Indicadas en la Figura 1.1. En
estas zonas ocurre tambitk un Incremento en la prosln debido
proncipaimente al aumento en el volumen de los fluidos por expansion trmica,
lo cual produce un aurnento de latasa de flujo hacia los pozos
productores.
1.3.3.2.- COMBUSTION lIUMEDA:
Esta variante de combustin corivcncional se genera
al inyectar agua laternada o simultneamente con el aire, una vez que se ha
logrado la ignicin del crudo in situ. Su clasificacin en himeda normal
incompleta y superhmeda, ha sido propuesta en base a las caracterIsticas
de los perfiles de temperaLura y saturaciOn originados duranle ci proceso,
los cuales se indican en la Flgura 1.2.
En ci caso de combustion hOncda, normal o incomple
ta, el agua inyectada al ponerse en coritacto con La zona quemada se evapora
y fluye a travs del frente de combustion como parte de la fase gaseosa
pues la m.xia b.eperat.ura dcl frente de combustin es, en este caso, mayor
que la teperatura de vaporlzacln del agua a la pres1 del sistema. E
proceso se denornina hmeda normal cuando el coque depositado se consume
completamente, por el contrarlo, cuando ci agua inycctada hace que e J .
combustible depositado no se queme por coinpieto, entonces se trala de una
combustiOn hmeda incompleta.
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POZO NYECTOR POZO PRODUCTOR
ZONA QUEMADA (ARENA LIMPIA)
ZONA DE COMBUSTION
COQUE
DESINTEGRACION CATALITICA
EVA PORACON
CONOENSAC ION
FBCO DE AGUA
BANCO DE PETROLEO
ZONA
INALTERAC1A
.. 1- ----
=f=
. L..
SENTIDO DEL MOVIMIENTO DEL FRENTE DE COMBUSTION
TEMPERATURA DE FORMACON
DIS TAN C IA
Fig. LI.- Diferentes zonas focmadas durante Ia combustion
convencional y perfil de temperatura.22
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1-9
FRENTE DE COM8USTON
D
IUi0
Ui
/
COMBUSTION HUMEDA NORMAL01STANC IA
FRENTE DE COMBUSTION
D
LU
a L UI-
V
DI
(I)Q
COMBUSTION HUMEDA INCOMPLETA
D ISTA N C IA
D ,FRENTE DE COMBUSflON
tu0.
I-
I ,
CQMBUSTQN SUPER HUMEDA
Fig 1.2.- Diferentes tipos de combustion humeda24
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La combustion superhumeda se logra cuando la canti
dad de calor disponible en la zona quemada, no es suficiente para vaporizar
toda el agua inyectada al sistema. En este proceso la maxima temperatura
de combustion desaparece, y la zona de vaporizaciOn-condensaciOn se esparce
por todo el medic poroso.
parcialmente apagada24.
Este tipo tambin ha sido denominada combustion
1.3.3.3. COMBUSTION EN REVERSO:
En este caso el frente de combustion se mueve en
direccln opuesta al flujo de aire, induclndose la ignicin del crudo en
el pozo productor. La Figura 1.3., presenta un esquema simplificado de
este proceso, indicndose las zonas formadas dentro del yacimiento.
El movimlento del frente de combustion es hacia las
zonas de mayor concentracin de oxIgeno, y los fluldos desplazados
atraviesan dicho frente de combustin como parte de la corriente de
gas, siendo transportados a travs de la zona caliente hacia los pozos de
pro ducciOn por drenaje por gravedad y por empuje por gas. El
comportamiento de este proceso es muy diferente a ] . convencional, pues la
zona de combus tin no consume todo el combustible depositado
delante de ella, pero si parte de los componentes medianos y
livianos del petrleo in situ son utilizados como tal.
Casi no existe produccin de monOxido, o bixido de carbono, y
las principales reacciones ocurridas durante la oxidacin del crudo
originan compuestos oxigenados tales como aldehidos, cidos perxidos
y otros.
1.4. IHPORTANCIA DE LOS PROCESOS DE RECUPERACION TERMICA:
Una de las rnaneras de apreciar la Importancia de los procesos trmi
cos es examinando las estadIsticas de produccin y el nmero de operaciones
de campo, no solamente comparndolos con otros procesos de extraccin
mejorada (excluyendo la inyeccin de agua), si no tambin
absoluto.
en su sentido
Las nicas estadisticas completas, conocidas y disponibies sobre
operaciones trmicas de extracciOn de petrOieo de una region limitada son
las de California2526. La Figura 1.4., muestra el auniento total de la
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produccin de petroleo en California debido a la extraccin de petrleo por
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POZO INYECTOR POZO PRODUCTOR
A /,
ZONA
INALTERADA
ZONADE
ZONA DE
COM8USTION
ZONA CALIENTE
OXI DAC ION
( CONDUCCON)
(CONTIENE LOS FLUID
PRODUCTO D E .LA COM8USTION)
)
)
)
SENTIDO DEL MOVIMIENTO DEL FRENTE DE COMBUSTLO1
TEM PERATURA
bE FORMACION
DISTAN CiA
Fig.I.3.- Diferentes zonas formadas durante Ia combustion
en reverso y perfil de temperaluras22
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500
PRODUCC1ON AD!CIONAL EN CALIFORNIA
4
400
0
0
w(I)
-J
0
Lii0
U)L U
-j
300
200
--.--4-
/
I
/
-a. -I,
-
/
IC
/II
/I
I I I I
1960 1965 1970 1975 1980
ANOS
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Fig. 1.4.- Aumento de Ia produccin total de CaIiforna medianle los
procesos de Recuperacin Tdrmica25
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( )
( )
7
( 7)[1.0119
(
Gas
de combustion
(m
e
Im)
( 8)
procesos trmicos Mucho del petroleo producido en California esta entre
10 y 20 API. La produccin trmica total en 1984 fue de 432.300 BID, la
cual corresponde al 38?. de la produccin total del estado y se ha mantenido
en sostenido crecimiento desde 1964.
La Tabla 1.1., muestra que las tasas de produccion obtenidas mediante
la aplicaciOn de procesos trmicos de extraccin y de otros tiposde
extraccln mejorada en los EE.IJU. han auinentado en los iltlmos aos. De
los 605.000 B/D obtenidos en EE.UU. a principlos de 1986 mediante mtodos
de extraccin mejorada, un 797. (480.000 B/D) se produjo por mtodos trmi
cos. Este porcentaje se ha mantenido airrededor de 79?. durante esta
decacia.
Tal como se muestra en la Tabla 1.1., la tasa promedlo de produccin
por proyecto es significativamente mayor en el caso de procesos trmicos
que en cualquier otra categorla. Sin embargo, la tasa de produccin ms
alta por proyecto corresponde a la subcategorla de inyeccin de gas de
combustion, para Ia cul sOlo se presentan tres proyectos.
La Tabla 1.2., contiene datos de principios de 1986 de algunos de los
mayores proyectos activos de inyeccin de vapor en el mundo. El ms grande
de estos, el proyecto Texaco en Kern River, tenla una producciOn diana de
98.460 BID, mayor que todos los proyectos no trmicos juntos. El proyecto
de Dun (Indonesia), que actualmente produce unos 59.000 BID de petroleo
extra, est programado para producir unos 300.000 B/D para principios del
prximo sig].o27.
La falta de informacin estadistica sabre el tema no implica que la
extraccin trmica no se haya desarrollado en otros palses del mundo. Todo
lo contrarlo, como ejemplo se puede citar que Venezuela ha producido ms de
150.000 B/D de petrleo por inyeccin de vapor por varios aos consecutivos
y que Canada tiene numerosos proyectos de extraccin trmica aunque las
tasas de producciOn no sean altas.
Dado que histricamente, los procesos trmicos de extraccin sOlo se
han aplicado a crudos viscosos, esta direccin natural ha sido debida a que
no existe ningn otro mtodo prctico in situ para extraer los crudos
viscosos. Sin embargo, los intodos de extracciOn trmica, usualmente se
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10)
29
3)
[9.8126
Tot
a1
75
( 34)
(2.2]7250)
[1.4183
( 84)[1.01108
(
de
todos los proyectos
EOR
Vapor
73.2
( 59)
(1241
76. 9
43)
[179]
77.7
( 36)
[2181
77. 5
35)
Combust IOn
3.6
8)
F 4812.7
8)36]
1.45)
1 2911.7
2)
Total
14
[0.11
1
( 20)
[0.01
3
( 21)
[0.11
1
20
1
22)
[0.0]
3( 55)[0.1]
10
(106)
[0.1]
15
(178
1
6)
[0.11
1
( 10)[0.11
0
( 11)(0.0]
08
2( 42)to. ii
4( 85)[0.11
13
(138)
[0.1]
17
(207
TABLA 1.1.
PROD(JCCIONPOR PROYECTOSACTIVOS DE EXTRACCIONKEJORADA EN EE.UU.2526
PRODUCCION DE PETROLEO EN 1000 8/0 (No. DE PROYECTOS) (PRODUCCION PROHEDIO POR PRO
Trmic
a
f- 1980 - - 1982 - 4- 1984 -
Vapor 24
3
(133) [1.8
1
288 (118) [2.4
1
358 (133) [2.7
1
4
CombustiO
n
Total
12 ( 17)(150)
[0.71
(1.71
10 ( 21)
(139)
[0.51
(2.11
6 18)
(151)
[0.41
[2.41
QuImica
Pol
Imero
Castlca
Total
Gases
Hidrocarburos
(m ) C02 (m )
C02 Urn)
9)
22 17)
( )(1.3]
( 12)
22 ( 28)
( )
[0.81
14 ( 16)31 ( 40)1 18)
[0.91[0.81[0.01
3
2
Total General 333
(226) (1.5] 375 (274) [1.41
461 (373)
[1.21
60
Trmico como un porcentaje
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66)
(115]
79.6
( 51)[1571
79. 1
( 41)
[1951
79.3
( 39)
a. Incluye Ia produccin de petrleo de 700 B/D provenientes de 3 proyectos de lnyeccln de agucaHent b Incluye 1 proyecto de inyeccin de agua carbonatada
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TABLA 1.2.
LOS HAYORES PROYECTOS ACTIVOS DE INYECCION DE VAPOR (1986)27
Operador
TexacoShell
Caltex
Maraven
Maraven
Campo
Kern River, CABeiridge, CA
Dun, Indonesia
Bachaquero, Venezuela (HH8)
Tia Juana Este, Venezuela (M-6)
Promedio de la tasa
de petrleo extra, (BID)
98. 46089. 000
59.000
22.400
20.000
pueden aplicar a cualquier tipo de crudo; no obstante, los intodos deben
ser de apllcacin tcnica factible en el yacimiento escogido y ser competi
tivamente econmicos con respecto a mtodos alternos, especialmente en el
caso de crudos de baja viscosidad.
Adems de los crudos viscosos, el carbon y las lutitas petroifferas
son los prospectos ms indicados para la aplicacin de los procesos
trmicos de extraccin.
Existen vastos depsitos de crudos viscosos, bitumen, carbon y luti
tas petrolIferas en el mundo. En EE.UIJ. hay una concentracin de petrOleos
pesados en California, donde ya se ha sentido el impacto de los procesos
trmicos de extraccin. Grandes yacimientos de petrieo pesado existen en
Canada y Venezuela y stos, en gran extensiOn, tambin son susceptibles a
la aplicaciOn de mtodos trmicos. En la parte occidental de EE.UU. hay
extensas areas de lutitas petrolIferas y carbon, muchas de las cuales, pro
babiemente, tendrn que ser sometidas de aiguna manera a procesos trmicos
La Tabla 1.3., presenta ejemplos escogidos de los varios tipos de
acumulaciOn que actualmente parecen requerir en aiguria forma la aplicacin
in situ de los procesos trmicos para ser desarrollados apropiadamente.
Considerando que stos son solamente ejemplos escogidos que no representan
todas las fuentes energticas del mundo, se ye claramente que la posibili
dad de apllcaciOn In situ de los mtodos trmicos para la extraccin de
petrleo es muy grande y prometedora.
1.5.- CONSIDACIONES GENERALES28:
En recuperacln trmica, se deben tener presentes una serie de consi
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deraciones respecto a las variables bsicas del yacimiento, tales como.
profundidad, porosidad, saturacin de agua, etc.
TABLA 1.3.
TIPO DE ACUNULACION PARA LA POSIBLE APLICACION IN SITU
DE LOS )4ETODOS TMICOS DE EXTRACCION25
Volumen de la fuente
Petrleo equivalente
Tipo de Acmnulacin ( i09 Els )
Arenas petrolIferas de Alberta 700
Faja Petroilfera del Orinoco 1.000
Cuenca Powder River, vetas de carbOn
de ms de 50 pies de espesor y una
profundidad de ms de 1.000 pies
1.9 x 1011
ton. 900
Cuenca Piceance Creek, lutitas
petroliferas con rendimiento por
encima de 25 gal/ton
450
El volmen del tipo de acumulacin es generalmente mucho mayor que
la cantidad que se puede extraer
El valor calorIfico supuesto del combustible es
carbn
14.000 BTU/lbm de
Nota: La energIa total consumida en el rnundo en 1980 fue equivalentea 49 x barriles de petrOleo
A continuacln se presentan brevemente algunas consicieraciones gene
rales sobre las variables bsicas del yacimiento. Consideraciones especI
ficas a cada uno de los diferentes procesos se presentar.n a rnedlda que
dichos procesos se vayan discutiendo a lo largo de estas notas.
1. - PROFUNDIDAD:
Esta es una consicieracin primordial. A medida que la profundi
dad aumenta, la presin de inyeccin requerida normalmente aumenta. Para
vapor esto se traduce en la necesidad de generadores de mayor capacidad y
de mejor calidad del agua de alimentacin. Para aire, se traduce en un
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mayor numero de etapas de compresion.
Por el lado favorable, Un auinento en profundidad significa que se
puede aplicar ima mayor calda de presin a los pozos productores, lo cul
resultar en mayores tasas de produccin para un crudo dado en ui-ia forma
cin especIfica. Cuando los yacimlentos son poco profundos y la presin de
los misinos es baja, los fluldos lnyectados pueden fluir hacia la superficie
o a travs de caminos de flujo que no conduzcan hacia los pozos producto
res. Si esto ocurre es poco lo que se puede hacer para evitarlo.
La mayoria de los proyectos trmicos existentes se realizan en
yacimientos a profundidades menores de 2.500 pies, sin embargo, existen
proyectos exitosos a mayores profundidades.
2. - PETROLEO IN SITU:
El petroleo in situ al tiempo que el proyecto trmico es iniciado
es otra consideracin importante. El petrleo residual dejado por uria
inundacln con vapor y el petrleo consuznido como combustible en una
combustin in situ, en general, se consideran independientes de la satura
don original de petrOleo. En combustiOn esto es cierto siempre y cuando
la saturacin Iniclal excede un cierto valor mInimo.
Una de las preguritas ms frecuentes es cuanto petrleo debe exis
tir en sitio para iniciar un proyecto de recuperacin trmica. No existe
aun una respuesta sencilla a esta pregurita. Sin embargo, como regla prc
tica, la cual tiene muchas excepciones, se considera que no es recomendable
iniciar un proyecto trmico en una formacin que contenga menos de 1.000
Bis/acrepie de petrieo in situ.
3.- POROSIDAD:
Adems de su influencia en la cantidad de petrOleo in situ, laporosidad tiene Un papel importante en recuperacin trmica. A medida que
la porosidad aumenta, mayor es el voluinen de p.Lrleo que secalienta y
menor el voluinen de roca que se callenta.
La porosidad es particularmente importante en Un proceo de corn-
bustin. Se considera que Un proceso de combustion en yacimientos con
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porosidad rnenor de 18 20Y. tiene pocas posibilidades de exito
4. SATURACION DE ACUA:
En yacimientos donde se haya efectuado una inyeccin de agua
exitosa, son pocas las probabilidades de que un proyecto trmico
sea exitoso; sin embargo, existen rnuchas excepciones a esta
regla, especialmen te si el preclo del crudo es alto.
Se piensa que muchos yacimientos agotados por empuje natural
hidrullco, pueden ser buenos candidatos para recuperacin trmica, cuando
la viscosidad del petrleo es tan alta que la recuperacion primaria es
baja. Asi por ejemplo, si en Un yacimiento de petrOleo pesado que
produce por empuje hidrulico, la recuperacin es solo del 7 Y . del
petrOleo in situ, ste se puede considerar como un candidato pararecuperaciOn trmica.
5.- SEGREGACION:
Yacimientos producidos por empuje por gas en solucin donde haya
ocurrido segregacin gravitacional, pueden presentar probiemas cuando son
sometidos a procesos trmicos. AsI par ejemplo, si U n . yacimiento con estas
caracterfsticas es sometido a combustion in situ, la cantidad de petrOleo
quemado como combustible puede i-esultar niuy alta o puecie que el aire inyec
tado se canalice por la zona de gas. Si se inyecta vapor, el vapor
puede cana].izarse por el tope dela arena, resultando en ruptura
temprana del vapor inyectado.
Aunque las situaciones de este tipo no son ideales, ellas pueden
ser toleradas, y en algurios casos puede sacarse ventaja de las mismas. Por
ejemplo, la inyeccin de vapor en la zona de gas de Un yacimiento segregado
puede ser aprovechada para calentar y recuperar parte del petrleo
existente.
6.- liri.iLOG2EIDAD DEL YACIMIENTO:
La estratificacin yb lenticularidad severa en un
yacimiento, hace difIcil correlacionar
propiedades de pozo a pozo. Esto puede resultar en clculos erroneos
del petrOleo In situ, al mlsrno tiempo que dificulta la prediccin de la
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eficiencia areal y vertical.
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tina capa de lutita de 1 2 pies de espesor, puede evitar la
comunicacin de presiOn, an despus que la roca debajo de ella haya sido
quemada. SI se Inyecta en una secciOn que contenga una de estas capas de
lutitas, el fluldo inyectado puede confinarse a la zona de la seccin
debajo de la lutita, reduclndose asI la eficiencia vertical.
Esta situacin puede resultar ventajosa en algunos casos. Asi
por ejemplo, en un yacimiento con varias arenas separadas por capas de
lutitas, la inyecciOn de energIa trmica en urxa de las arenas del centro,
puede resultar en aprovechamlento del calor prdido hacia las zonas
(arenas) adyacentes, produciendo el petrleo existente en ellas por
expansion trmica y por reducciOn de viscosidad. Adems, podrIa hacerse
inyeccin selectiva.
Cuando la estratificacln y la lenticularidad estn presentes en
grado extremo, se pierde confianza en las predicciones del comportamiento
del proceso trmico que se realicen. Estas variables, aunque difIciles de
estimar no se deben ignorar.
7. ESPESOR DE LA ARENA:
Este es un parmetro importante en todos los procesos trmicos.
Para Inyeccin de vapor o de agua callente es conveniente tener espesores
moderadamente altos, ya que de esta manera las prdidas de calor hacia las
formaciones adyacentes son bajas.
Para arenas de poco espesor, las prdidas de calor pueden dominar
los procesos de inyeccin de vapor y de agua caliente. tina arena con rnenos
de 50 pies de espesor se considera de poco espesor para inyecciOn de vapor
y de agua caliente. Esto no quiere decir que tales procesos no pueden
aplicarse en arenas de menos de 50 pies, sino que deben considerarse otros
parmetros que pueden ser Importantes para tal tipo de formacin. Asi porejemplo, una arena de 25 pies puede resuitar Un buen prospecto si SU
permeabilidad es de 2.500 md.
La conforacin vertical en un proceso de combustiOn convencional
disminuye a medida que el espesor aumenta. Esto ocurre debido a la tenden
cia del aire inyectado a fluir en la parte ms alta de La estructura,
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debido a su baja densidad Probablemente existe un espesor ideal para
lograr una conformacin vertical maxima en combustiOn convencional. Cul
es este valor 7, es difIcil decir, sin embargo, se puede decir que
una arena de 200 pies tendr baja conformacin vertical, mientras que una
arena de 20 pies tendr uria conformaciOri vertical excelente.
8.- MOVILIDAD DEL PETROLEO:
En algunos yacimientos, el petrleo en sitlo es
esencialmente inmvil. Cuando esto ocurre es dificil,
sino imposible, de iniciar un frente mOvil de petroleo
y la Cinica forma de calentar un area considerable
del yacimiento es creando una fractura. El incremento de temperatura
resultante hace que el petrOleo se haga mvil en otras areas del
yacimiento.
En algunos yacimientos, el petrleo tiene aiguna movilidad, pero
no la suficiente para permitir tasas de produccin de la magnitud de las
alcanzadas en procesos trmicos. En este caso, los pozos productores
requieren alguna forma de estimulacin.
1.6.- REFERENCIAS:
1. Prats, M.: ThermalRecovery,
AIME, (1982).
Henry L. Doherty Series. Vol. 7
2. Perry, G.T. and Warner, W.S.: Heating Oil Wells by Electricity,
U.S. Patent No. 45.584 (Jul 4,1865).
3. Nelson, T.W. and McNiel, J.S. Jr.: Past, Present, and Future
Development in Oil Recovery by Thermal Methods, Pet. Eng. Part
I (Feb. 1959) B27, Part II (March 1959) B75.
4. History of Petroleum
Engineering.
(1961).
API Div. of Production, Dallas
5. Wollcott, E.R.: Method of Increasing the Yield of Oil Wells,
U.S. Patent No. 1.457.479 (filed Jan. 12, 1920; issued June 5,1923).
6. Howard, F.A.: Method of Operating Oil Wells, U.S.
1.473.348 (filed Aug. 9, 1920; issued Nov. 6, 1923).Patent No
7. Elder, J.L.: The Underground Gasification of Coal, Chemistry
-
8/3/2019 Alvarado, D. y Bnzer S., C. - Recuperacin Trmica de Petrleo
29/45
of Coal Utilization, Supplementary Volume, H.H. Lowry(ed), John
Wiley and Sons Inc., New York (1963) 10231040.
-
8/3/2019 Alvarado, D. y Bnzer S., C. - Recuperacin Trmica de Petrleo
30/45
8. Sheiriman, A.B , Maiofeev G E , and Sergeev A I The Effect of
Heat on Underground Formations for the Recovery of Crude
OilThermal Recovery Methods of Oil Production, Nedia, Mosc
(1969); Marathon Oil Co. translation (1973) 166.
9. Gibbon, A.: Thermal Principle Applied to Secondary Oil
, Oil Weekly, (Nov. 6, 1944) 170172.Recovery
10.Kuhn, C.S. and Koch, R.L.: InSitu Combustion-Newest Method ofIncreasing 011 Recovery, 011 & Gas J., (Aug. 10, 1953) 52,
9296, 11314.
11. Grant, B.R. and Szasz, S.E.: Deve1oprnent of Underground
Wave for Oil Recovery, Trans. AIME (1954) 201, 108-118.Heat
12.- Wilson, L.A., Wygal, R.J., Reed, D.W., Gergins, R.L. and Hender
son, J.H.: Fluid Dinamics During an Underground Combustion
Process, Trans. AIME (1958) 213, 146154.
13. DCietz, Do.N. andiWeijde mna, J.:bWet
anudPartisallyQutenched i
on, J. Pet. Tech. (April 1986) 411413; Trans. AIME, 243.
14. Stokes, D.O. and Doscher, T.M.: Shell Makes a Success of Steam
Flood at Yorba Linda,u Oil & Gas J . (Sept. 2, 1974) 7176.
15. van Dijk, C.: Steam-Drive Project In the Schoonebeek Field, The
Netherlands, J. Pet. Tech. (March 1968) 295302; Trans. AIME,
243.
16.- de Hann, H.J. and Schenk, L.: Performance and Analisys
of a Major Steam Drive Project in
the TIa Juana Field, Western Venezuela, J. Pet. Tech.(Jan. 1969) 111119; Trans. AIME, 246
17. Glusti, L.E.: CSV Makes Steam Work in Venezuela Field,
Gas J. (Nov. 4, 1974), 8893.Oil &
18. Geertsma, J., Croes, G.A. and Schwartz, N.: Theory of Dimenslo
nal].y Scaled Models of Petroleum Reservoirs, Trans. AIME (1956)
207, 118123.
19.- Stegemeier, G.L., Laumbach, D.D. and Volek, C.W.: Representing
Steam Processes With Vacuum Models, Soc. Pet. Eng. J., (June
1980) 151174.
20.- Lindsly, B.E.: Recovery by Use
(Dec. 20, 1928) 27.of Heated Gas, Oil & Gas J
21.- Dubrovai, K.K., Sheinman, A.B., Sorokin, N.A., Sacks,
C.L., Pronin, V.1. and charuigin, K.M.:
Experiments on Thermal Recovery in the
chusovsk Town, Pet. Economy (Nov. 5, 1936).
22. Wu, C.H. and Foulton, P.F.: Experimental Simulation of the one
Preceding the Combustion Front of an in situ Combustion Process
-
8/3/2019 Alvarado, D. y Bnzer S., C. - Recuperacin Trmica de Petrleo
31/45
SPE J. (March 1971) Vol. II, No. 1 , p.3846.
-
8/3/2019 Alvarado, D. y Bnzer S., C. - Recuperacin Trmica de Petrleo
32/45
23. DOrazio, F y Ferrer, J Pruebas Experimentales de Combustion
In Situ. PetrOleo y TecnologIa, Vol. II, No.2, Parte I ,
(MarzoAbril, 1978) p. 711.
24.- Dletz, D.N. and WeiJdema, J.: Wet and Partially Quenched Corabus
tion, J. Pet. Tech. (April 1968), Vol. 20, No. 4, p. 411415.
25. Annual Review of California Oil and Gas Production, ConservationCommitte of California Oil Producers, Los Angeles (anualmente
hasta 1979).
26. Summary of Operations ofCalifornia Oil Fields, California
of Oil and Gas, San Francisco (anualmente desde 1915).
Dlv
27. Anon: Caltex to expand
Enhanced Recovery Week,grant Dun Steaiaflood
(Aug. 25, 1986).
In Indonesia,
28. Finol A.: Notas Sabre Recuperacln Trmica,
Zulia, Escuela de Petrleo, (Enero, 1978).Universidad del
122
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apItulo II
Propiedadesy Fluidos Trmicas de Rocas
En c.lculos de combustin en el yacimiento o de Inyeccin de vapor yb
agua caliente, se requieren conocer ciertas propiedades trmicas de las
rocas y fluldos envueltos. Aunque en muchos clculos stas propiedades se
consideran constantes, la realidad es que elias dependen de temperatura en
la mayorfa de los casos.
Entre las propiedades trmicas de las rocas se incluyen: el calor
especifico, la conductividad trmica, la capacidad calorifica de rocas
secas y saturadas con agua, petrleo yb gas.
Las propiedacies trmicas ms importantes de los fluidos desde el punto
de vista de recuperacin trmica son: la viscosidad, la densidad, el calor
especIfico y la conductividad trmica, sta itima en menor grado.
El objetivo de este capItulo, es discutir stas propiedades y el efecto
de la temperatura sobre ellas. Tambin se listan valores y correlaciones
de uso comn para su estimacin.
2.1.- VISCOSIDAD DEL PETROLEO:
La viscosidad de lIquidos, en particular petrleos, y su variaclOn
con temperatura, es de importancia primordial en procesos de recuperaciOn
trmica, . i s I , la viscosidad deterinina la movilidad X
En general, la viscosidaci del petrleo dismlnuye con aumento de
temperatura. La reducciOn es mayor cuanto ms viscoso sea el petrleo
cons iderado.
En operaciones de recuperaciOn trmica, existen tres mtodos de usci
comn para correlacionar vicosidad y temperatura de petrleos crudos.
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A.- ECUACION DE E1:
Basado en la linearidad observada entre la viscosidad y el
recfproco de la teniperatura, Andrade propuso la siguiente ecuaciOn:
b/T,i= a e 2.1 )
1n = ma + b/T ( 2.2
donde, j.t es la viscosidad en centipoises, y T es la temperatura en grados
absolutos, R ( = F + 460 ) 6 K ( = C + 273.1 ), a y b son constantes.
Dados dos valores de viscosidad, a dos temperaturas T y
T2, las constantes a y b pueden ser determinadas. las cuales sustltuIdas en
la ecuacln C 2.1 ) 6 ( 2.2 ) resultan en una ecuacin de viscosidad en
funcin de temperatura para el petrleo considerado. La ecuaciOn obtenida
permite estimar i en funcin de T en el rango de temperaturas entre el
punto normal de ebulllcin y el punto de congelamiento del petrleo
cons iderado.
Si ms de dos valores de jiT son dados, las constantes a y b pueden
ser calculadas mediante ajuste de rnmnimos cuadrados.
Un grfico de vs. T, serla una linea recta en coordenadas semi
logan tmicas.
A continuacin se presenta el siguiente ejemplo para ilustrar el
uso de la ecuaciOn de Andrade.
E1PLO 2.1.
La viscosidad de un petrleo es de 1700 cp. a 60 F y de 180 cp. a
ZOO F. Estimar la viscosidad del mismo a 400 F.
SOLUC ION:
Ecuacin de Andrade;
m u = ma + bIT
in( 1700 ) ma + b/( 60 + 460 ) ( 1 )
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ln( 180 ) ma + b/( 200 + 460 ) (2)
De la ecuacin ( 2 ) :
ma = ln( 180 ) - b/( 660 ) ( 3
Sustituyendo C 3 ) en C 1 ) :
ln( 1700 ) = ln( 180 ) b/( 660 ) + 520 )
Efectuando operaciones se tiene que:
b = 5504.55
Sustituyendo el valor de b en C 3 ) :
ma = 3. 1472
Luego,
m u = -3. 1472 + 5504.5/T
Luego, la viscosidad a 400 F ( = 860 R ) es:
1ni = 3. 1472 + 5504.5/( 860 )
25.878 cp.
B. - TEOIICA BE UN SOLO PUNTO:
A menudo es necesario estimar la viscosidad de un petrOleo
a una alta temperatura teniendo solamente un valor de
viscosidad a baja temperatura. Una de las pocas tcnicas
disponibles bajo estas condiciones es la de Lewis y Squires3. la cual
envuelve el uso de la grflca presentada en la Figura 2.1.,
denominada correlacin generalizada de viscosidad
temperatura. La grfica de la Figura 2.1., se basa en datos de diferentes
lIquidos orgarxicos incluyendo agua, y su desviacin en la prediccin de
vs. T es generalmente rnenor del 2 0 ? . .
EJEMPLO 2.2.
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Las flechas en la Figura 2.1. ilustran un ejemplo de clculo, donde
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37/45
I
I
ci
J4 L
00000i I F F
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,
0C-)
U
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4.38ILJ I F II I 1
0.67
I [ 1 I I
I Ii 1 I 1 I I I I I. I I Iij I L [1 1 I I
1 100C 1 - - 100C 100C I 00C
Liii I
100C ----J
Fig. 21.- Correlccin generalizada de viscosidad - temperaura3
-
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) )
se conoce ji 4.38 cp a 72 F y se requiere conocer ii a 255 F
SOLUCION:
Se ubica el punto correspondiente a 4.38 cp. en la escala de la
viscosidad y se procede horizontalemte hacla la curva. Luego, se procede
verticalmente hacia abajo hasta la linea base, se rnide una distancia que
represente la diferencia entre 255 F y 72 F en grados centIgrados, esto
es,
( 255 72 ) = 101.6 C
(Notes que cada ciivisin mayor en la lInea base representa 100
C). Luego, se procede verticalmente hacia arriba hasta la curva y se lee
la viscosidad correspondlente. Esta result ser 0.67 cp. El valor
experimental a 255 F result ser 0.836 cp., lo que representa un error
de - 2 0 ) . .
C. - CARTA ASTM DE VISCOSIDAD-TD1PERA1VRA:
La carta ASTM D34143 es aplicable para productos liquidos de
petrOleo crudo. Esta carta se basa en la ecuacin doblemente exponencial
de Walther4
log log( i +
0.8
= -nlog
( T/T ) log { log( v 0.82.3
donde:
Viscosidad cinemtica a la temperatura T en centistokes.
Viscosidad cinemtica a la temperatura T en centistokes.1 . 1
0
T : Temperatura en R
n : Constante
Conociendo los valores de u a la temperatura T1 y a alguna otra
temperatura T , se puede determinar el valor de la constante n,
obtenindose asI una expresin matemtica para predecir v en funciOn de T
S I . un con,junto de valores de vT son dados, el valor de la constante n
puede ser determinado medlante ajuste de mInimos cuadrados.
-
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Basada en la ecuacion ( 2 3 ) , la carta ASTM de viscosidad
temperatura da una linea recta la cual puede extrapolarse para obtenerviscosidades a altas temperaturas. AsI, si se prefiere se puede utilizar
la carta en vez de la ecuacin C 2.3 ) siempre que se disponga de dos
valores de t vs. T.
La Flgura 2.2., ilustra las viscosidades de algunos petrleos en
esta carta, tambln se presentan las cartas ASTM para rango reducido y
extendido.
La viscosidad cinemtica I, se relaciona a , la viscosidad
dinmica en centipoises por:
(2.4)
donde p es la densidad del petrleo en grs/cc. La ecuacin ( 2.4
requiere el conocimiento de la densidad como funcin de temperatura la cual
podrfa ser obtenida experimentalmente. Un procedimiento alterno aproximado
es usar la correlaclOn dada en este capItulo.
A continuacin se presenta Un ejemplo ilustrativo utilizando la
ecuacin de Walther4.
EJEMPLO 2.3.
La viscosidad de un petrleo es de 1700 cp. a 60 F y de 180 cp. a
200 F. La gravedad API del petrleo medida a 60 F es de 25 API
Estimar la viscosidad a 400 F.
SOLUC ION:
1. Determinacin de (Ec. 2.13).0
141.5 141.5= =
0.9042=
0 API +131.5
25 + 131.5
2. Determinacin de la densidad del petrleo a 200 y 400 F (Ec
2.14).
p = 0.9042 x I gr/cc 0.9042oac
-
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s sob p sJq sood O p PDP!SQDS!A
(dv O)
(d)
OIQN 3IN3NIJ.NOD 13 0
VSN3edOeJ.i1Id 30 QQV1LLS3O - A g
ONW4OAM 30 OOflfl -
tL
Idv.IcI
)(dv.gcz)
S3OiOV4 V
(dvL)
VINWThSN3d 30 O!DA1 OOV1LLS3O -0LI
3IN3NLLNQD 130 OOVS
(dV.L9)
OIQ]Vi 3!N3NIINOD130
(dv.6Z)
SOONfl1D VV
0DINLWeVd ONVIAfl O3lOLL3cf- Vt
VVd OIC]V 3.LN3NIINODOOfl
OdOD ]Q VJ.SOD V 30 OCflD - L
1 1
()cr.V21) VINOdflDOQfl
SX31 0 flS 3Q OOfllD - +
01
0I03V 3IN3NIINOD 130 0C0J OOflD - 0 6
VNISI1O1 3 a 3IIiON 1 c X J s 3 dO O f l e J D- 08
(idv.601
)
(dv.66)
oIa3vJ 3.LN3NIJ.NOD13O N V I B V J OvINeOflvD
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NN N
N N. I
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