EFICIENCIA ENERGETICA E INNOVACION TECNOLOGICA EN LA INDUSTRIA
PETROLERA ECUATORIANA FRENTE A ENERGIAS ALTERNATIVAS
• HIDROTRATAMIENTO DE CRUDO Y ENERGIAS ALTERNATIVAS • PRODUCCION OPTIMA CRUDO DE CRUDO. RECUPERACION
MEJORADA. • REFINACION CRUDO Y PETROQUIMICA. TRATAMIENTO
INTEGRAL DE CATALIZADORES.
Dr Edward Jimenez Calderón Ph.D.
Dr Edward Jimenez Calderón Ph.D.
CIUDAD DEL CONOCIMIENTO YACHAI -> CENTROS ESPECIALIZADOS DE CIENCIA, TECNOLOGIA E INNOVACION. • El proyecto Ciudad del Conocimiento “YACHAY” se construye en el cantón San Miguel de Urcuquí,
localizado al noroccidente de la provincia de Imbabura, al norte de Ecuador, en un área de 4.270 hectáreas.
• La Universidad de Investigación Experimental Tecnológica que operará en la Ciudad del Conocimiento se vinculará con la comunidad, el Estado y el sector empresarial.
• Cinco áreas de investigación: Ciencias de la Vida, Nanociencia, Tecnologías de la Información y Comunicación (TIC’s), Energía renovable y Cambio Climático, y Petroquímica.
• • AREAS ESTRATEGICAS EN EPPETROECUADOR. 2012- 2025, QUIEBRE ENERGIAS ALTERNATIVAS. • NANOCIENCIA: • RECUPERACION MEJORADA: POLIMEROS, SURFACTANTES. • CRUDOS PESADOS. • PETROQUIMICA Y ENERGIA RENOVABLE: • TRATAMIENTO INTEGRAL DE CATALIZADORES Y RESIDUOS PELIGROSOS. • HIDROTRATAMIENTO. • • BECAS ILIMITADAS PREGRADO, POSTGRADO -> EFICIENCIA INDUSTRIAL Y AUMENTO DE
PRODUCTIVIDAD. • BECAS EN PETROECUADOR. (20 BECAS: 2010,2011,2012 MAESTRÍA GAS, TRANSPORTE CRUDO Y
DERIVADOS) Y (60 BECAS 2013,2014,2015,2016 MAESTRIA, DOCTORADO Y POSTDOCTORADO)
POLITICA NACIONAL CIENCIA, TECNOLOGIA E INNOVACION
• Yacimiento petrolero es un medio poroso y el medio poroso es un catalizador NO UNIFORME Y ANISOTRÓPICO.
Dr Edward Jimenez Calderón Ph.D.
Dr Edward Jimenez Calderón Ph.D.
NUCLEOS DE POZOS PETROLEROS Y CATALIZADORES
7th International Symposium on Hydrotreating / Hydrocracking Technologies August 28 – September 1, 2011, Denver, CO. 242nd American Chemical Society (ACS) Application of Nanomaterials, Catalyst Regeneration and Rejuvenation Heavy Oil, Synthetic Oil, Liquefied Coal, and Biomass Processing/Co-processing
ESTUDIOS EN NUCLEOS
• Tipo de información requerida: • Se cortan de 1 a 2 núcleos por intervalo dependiendo del análisis de los primeros núcleos. Así
mismo, se busca obtener información geológica adicional como: • § Litología. • § Textura. • § Edad. • § Depositación. • § Planos de fractura. • § Porosidad, permeabilidad y saturación de fluidos. • Para casos de pozos en desarrollo, la información requerida depende de los antecedentes de
producción de pozos de correlación. • § Distribución de porosidades. • § Distribución de permeabilidades. • § Permeabilidades relativas. • § Saturación residual de aceite. • § Mojabilidad. • § Contacto agua aceite. • § Presión en el volumen poroso. • Por lo general se corta un núcleo en cada una de las formaciones que son productoras en los pozos
de correlación.
NUCLEOS DE POZOS PETROLEROS Y CATALIZADORES
QUIMICA CUANTICA, TERMODINAMICA Y REFINACION
• La Química Cuántica es una rama de la química teórica en donde se aplica la mecánica cuántica y la teoría cuántica de campos.
GAUSSIAN 03 es producido por Gaussian Inc., es un sistema de programas conectados para ejecutar una variedad de cálculos de estructura electrónica. Capaz de predecir muchas propiedades moleculares y reacciones químicas, incluyendo:
• Energías y estructuras moleculares. • Energías y estructuras de estado de transición. • Frecuencias vibracionales.
• Es importante recalcar que la Termodinámica ofrece un aparato
formal aplicable únicamente a estados de equilibrio.
Algunos resultados
Agua Método
Real HF QCSID MINDO3 B3LYP
Geometría
Distancia O-H (A) 0,95840 0,94960 0,97590 0.9488 0.9759
Ángulo H-O-H (°) 104,45000 115,4330 109,08850 103.7716 108.293
Termoquímica (1 atm, 298 K)
Masa molecular (umas) 18,01528 18,10560 18,10560 18,10560 18,10560
Entropía S (Cal/mol K) 45,13465 46,31600 46,50900 46.393 46.519
Atomo /
molecula E (hatrees) E (Kcal/mol)
H -0,4982329 -312,6461271
O -74,3596380 -46661,41644
H2 -1,1478774 -720,3045473
O2 -148,9675026 -93478,59756
H2O -76,1200112 -47766,06823
Enlace
H-H -0,1514116 -95,01229312
O-O -0,2482266 -155,7646738
H-O-H -0,7639074 -479,3595326
Método de Perturbaciones
• El método dice que en caso de tener un sistema con un hamiltoniano Ĥ independiente que no podemos resolver, pero que se parece mucho a un hamiltniano conocido H₀, podemos escribir el sistema como un sistema perturbado.
• Donde H’ es el hamiltoniano de perturbación y λ es un factor (0 ≤ λ ≤ 1) del grado de perturbación del sistema.
• Para sistemas no degenerados tenemos que
Tal que
Desarrollando los términos en series de Taylor
• Los primeros términos por definición son igual a la función de onda y hamiltoniano sin perturbar.
• Trabajando matemáticamente se puede llegar a una aproximación de primer orden:
• Trabajando un poco mas a una aproximación de segundo orden
REACTIVACION DE CAMPOS MADUROS
•Implementar tecnologías de punta para maximizar la producción y el conocimiento de los campos petroleros desde la cuna hasta la tumba.
•Balance Integral de Materiales, Pozos, redes para afinamiento y mejor estimación de reservas - remanentes.
•Inversiones estratégicas en campos maduros para aumentar el recobro, la producción y así extender su vida útil.
•Uso intensivo de ciencias básicas y Tecnología de punta, crear nuevo surfactante, para lavar petróleo adherido roca. Análisis microscópico referencia, saturación de petróleo > 40%. 4 núcleos/pozo.
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CAMPO AUCA
OPRM CAMPO AUCA
RESERVAS APROBADAS (DIC 2009) AUCA-AUCA SUR
OPRM CAMPO AUCA
HISTÓRICO DE PRODUCCIÓN AUCA-AUCA SUR
Campo Declinación
AUC-AUS 10.4%
AREA LAGO AGRIO
Dr Edward Jimenez Calderón Ph.D.
Reservas Oficiales Área Lago Agrio al 31/Dic/2009
PRODUCCION RESERVAS
PROBADAS TOTALES ACUMULADA REMANENTES
BLS BLS
Bls al
31/12/2009
Bls al
31/12/2009
BASAL TENA 24,270,000 20.00 23.00 4,854,000 4,854,000 3,419,442 1,434,558
U 101,377,197 36.92 29.60 37,428,461 37,428,461 26,505,706 10,922,755
T 107,042,729 15.00 28.90 16,056,409 16,056,409 8,787,024 7,269,386
HOLLIN SUP 84,960,558 20.00 29.80 16,992,112 16,992,112 4,992,422 11,999,690
SUB-TOTAL 317,650,484 23.72 75,330,982 75,330,982 43,704,594 31,626,388
BASAL TENA 17,771,529 40.00 27.00 7,108,611 7,108,611 4,772,581 2,336,030
U 45,593,985 24.00 28.60 10,942,556 10,942,556 2,989,024 7,953,532
T 49,148,888 24.00 32.40 11,795,733 11,795,733 6,380,313 5,415,420
HOLLIN 391,840,045 40.00 28.80 156,736,018 156,736,018 143,016,175 13,719,843
SUB-TOTAL 504,354,447 36.99 186,582,918 186,582,918 157,158,092 29,424,826
BASAL TENA 27,807,713 15.00 20.30 4,171,157 4,171,157 1,228,477 2,942,680
U 38,632,485 20.00 28.20 7,726,497 7,726,497 1,720,313 6,006,184
T 81,992,698 29.00 30.80 23,777,882 23,777,882 14,170,123 9,607,759
SUB-TOTAL 148,432,896 24.03 35,675,536 35,675,536 17,118,913 18,556,623
GUANTA
DURENO
PARAHUACU
LAGO-AGRIO13
10
RESERVAS ORIGINALES
CAMPO YACIMIENTOVOLUMEN IN
SITU(CS) BLS
FR
(INICIAL)
%
º API#
16
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Pronóstico de producción 2011-2015
AREA CUYABENO-
SANSAHUARI
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RESERVAS
Fuente: ARCH
CAMPO SHUSHUFINDI
AGUARICO
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SHUSHUFINDI
PLAN OPERATIVO QUINQUENAL, POQ
CAMPO LIBERTADOR
Dr Edward Jimenez Calderón Ph.D.
EP PETROECUADOR
GERENCIA DE EXPLORACION Y PRODUCCION
COORDINACION DE DESARROLLO
RESERVAS DE PETROLEO AL 31 DE DICIEMBRE DE 2009
CAMPO LIBERTADOR
CAMPO YACIMIENTO
PETROLEO IN
SITU
FACTOR DE
RECOBRO RESERVAS ORIGINALES
PRODUCCION
ACUMULADA
Bls. N.
RESERVAS
REMANENTES
BLS. N.
Bls. N. %
PROBADAS
Bls.N.
TOTALES Bls.
N. Al 31/12/09 AL 31/12/09
BASAL TENA 123,525,500 15.00 18,530,060 18,530,060 3,704,834 14,825,226
U-SUPERIOR 138,644,000 24.99 34,647,136 34,647,136 25,935,218 8,711,918
LIBERTADOR U-INFERIOR 686,787,000 41.00 281,582,670 281,582,670 202,249,638 79,333,032
T 340,217,000 31.00 105,467,270 105,467,270 94,850,357 10,616,913
SUB-TOTAL 1,289,173,500 34.15 440,227,136 440,227,136 326,740,047 113,487,089
CAMPO LIBERTADOR PROYECCION DE PRODUCCION 2011-2015
30-12-2010
AÑO PETROLEO PETROLEO AGUA GAS PETROLEO
CURVA BASE CON PERFORACION PRODUCCION ANUAL
BPPD BPPD BAPD MPCS/D BPPA
2011 11452 12271 49116 4345 4479073
2012 9852 11750 53441 4334 4288868
2013 8476 11525 54294 4020 4206599
2014 7292 10595 51533 3459 3867336
2015 6274 9116 49265 2976 3327186
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
2011 2012 2013 2014 2015
BP
PD
CAMPO LIBERTADORPROYECCION DE PRODUCCION
PETROLEO CURVA BASE BPPD PETROLEO CON PERFORACION BPPD
REFINACION COMPLEJO PETROQUIMICO: REFINERIA DEL PACIFICO
Dr Edward Jimenez Calderón Ph.D.
NECESIDAD DE COMBUSTIBLES MÁS LIMPIOS
Norma vigente para GASOLINA EXTRA
Norma vigente para Diesel Dos
NORMAS INEN VIGENTES AL AÑO 2014 Requisitos de gasolina Extra y Súper vigentes a partir de Agosto del 2014.
REQUISITOS UNIDAD
GASOLINA EXTRA GASOLINA SÚPER MÉTODO
DE ENSAYO Mínimo Mínimo Mínimo Máximo
Número de octano Research RON * 91 -- 95 -- NTE INEN 2 102
Destilación :
10% °C -- 70 70
NTE INEN 926 50% °C 77 121 77 121
90% °C -- 189 -- 190
Punto final °C -- 215 -- 220
residuo de destilación % -- 2 -- 2
Presión de vapor kPaA -- 56B -- 56B
NTE INEN
ASTM D 4953
ASTM D 5191D
Corrosión a la lámina de cobre
(3 h a ) -- -- 1 -- 1 NTE INEN 927
Contenido de gomas mg/100 cm3 -- 2 -- 3 NTE INEN 933
Contenido de azufre, Ws % -- 0,0010 -- 0,0010 NTE INEN 929
ASTM D 4294 D
Requisitos de Diesel Oil (Diesel 2) vigentes a partir de agosto del 2014.
PARÁMETRO NORMA UNIDAD
LÍMITES
MÍNIMO MÁXIMO
Número de cetano (A) ASTM D 613 --- 52,0 ---
Densidad a 15ºC
ASTM D 4052
ASTM D 1298
NTE INEN 2319
kg/m3 Reportar
Viscosidad a 40ºC NTE INEN 810 mm2/s 2,0 5,0
Contenido de azufre
ASTM D 4294
ASTM D 5453
ASTM D 2622
mg/kg (C) --- 10
Destilación ASTM
T90 NTE INEN 926 ºC --- 320
Punto final de destilación ºC --- 350
Punto de inflamación NTE INEN 1493
Procedimiento A ºC 55 ---
Residuo de carbón, w C ASTM D 4530
NTE INEN 1491 % --- 0,20
MODULO PETROQUIMICA
Hydrocracking, hydrotreating, isomerization, hydrogenation, hydrodesulphurization (HDS), oxidation, hydrodenitrogenation (HDN), polymerization, reforming (aromatization), and steam reforming Dr Edward Jimenez Calderón Ph.D.
MODULO CATALIZADORES
Automated Catalyst
Characterization System
- A catalyst
characterization
laboratory enclosed in one cabinet. With this single instrument, you can acquire valuable information about the physical properties of your catalyst, catalyst support, or other materials. It can determine catalytic properties such as percent of metal dispersion, active metal surface area, acid strength, surface acidity, distribution of strength of active sites, BET surface area, and more
Dr Edward Jimenez Calderón Ph.D.
MODULO MICROPOROSIDAD Accelerated Surface Area and Porosimetry Analyzer . Physisorption instruments measure surface area and pore size. Chemisorption instruments measure metal dispersion and metal surface area. The one-port analysis manifold/vacuum system and two-port degas manifold/vacuum system are independent and operate concurrently. Powerful Windows® based operating program.
VENTAJAS DEL PROYECTO
• Dentro de un estudio de hidrotratamiento de gasóleos se tendrían las siguientes ventajas
• Eliminación de contaminantes como azufre, nitrógeno y metales en las alimentaciones a procesos posteriores como el FCC.
• Estudio de la influencia de las variables de operación en el proceso mencionado.
• Predecir soluciones a posibles problemas que se puedan provocar dentro del proceso.
• Mejorar el tiempo de vida útil de la unidad y equipos, catalizadores entre otros.
• Caracterización de los diferentes catalizadores con los que se trabajan en las diferentes unidades de refinación.
• Conocer las principales causas de desactivación de catalizadores y las técnicas para su regeneración y/o reactivación
• Poder trabajar con estos equipos en proceso como Hidrocracking, Hidrotratamiento, Isomerización, Hidrogenación, Hidrodesulfuración (HDS), Oxidación, Hidrodenitrogenación (HDN), Polimerización, Reformado (aromatización) y Reformado con vapor