Métodos de Recuperación Térmica

MÉTODOS DE RECUPERACIÓN TÉRMICA
DEFINICIONES
Es toda actividad encaminada a una recuperación de hidrocarburos adicional que
se obtendría con la energía propia del yacimiento, impartiendo al yacimiento una
energía extraña, cualquiera que sea el tipo de ella.
Comúnmente, esta energía se imparte al yacimiento ya sea en forma mecánica o

calorífica.
la energía en forma mecánica se suministra al yacimiento cuando se inyectan a éste
fluidos líquidos o gaseosos que desplazarán al aceite remanente en el yacimiento.
La energía en forma calorífica se imparte al yacimiento cuando se inyecta a este

vapor de agua o cuando se desarrolla una combustión en el seno de la roca.
La recuperación mejorada se refiere a la recuperación de petróleo obtenida como
resultado de la inyección de materiales que normalmente no están presentes en el
yacimiento, o materiales que comúnmente están en el yacimiento pero que son
inyectados a condiciones específicas con el fin de alterar el comportamiento
fisicoquímico de los fluidos del yacimiento y de la interacción de dichos fluidos con

la roca. Esta definición abarca todos los modos de procesos de recuperación
(desplazamientos, remojo e intervenciones a pozo), y considera muchas sustancias
para la recuperación de aceite (Lake, 1989).
Los métodos de recuperación térmica están clasificados dentro de los métodos de
recuperación mejorada y son aquellos en los que la extracción del hidrocarburo se
debe principalmente al uso de energía térmica. Estos métodos se han utilizado
principalmente para el desplazamiento de aceites pesados. La producción mundial
proveniente de métodos EOR en 2010 fue de 3 millones de barriles de aceite por

día de acuerdo a lo reportado por Kokal y Al-Kaabi (2010), lo que representa
aproximadamente el 3.5 por ciento de la producción mundial total. Los métodos de
recuperación térmica proporcionaron cerca de 2 millones de barriles de aceite por

día, es decir aproximadamente 67 por ciento de la producción mundial proveniente
de métodos EOR. De acuerdo a los datos publicados en el 2012 worldwide EOR
survey del Oil & Gas Journal, Canadá, E.U.A. y Venezuela son los países con mayor
número de proyectos de recuperación mejorada de esta naturaleza.
INYECCIÓN CONTINUA DE VAPOR
Es un proceso de desplazamiento que consiste en inyección de vapor a través de

un cierto número de pozos adecuados para tal fin (inyectores) para producir petróleo
por los pozos adyacentes (productores).
El calor del vapor inyectado reduce la viscosidad del petróleo a medida que este es
barrido hacia el pozo productor.
En la actualidad se conocen varios proyectos exitosos de inyección continua de

vapor en el mundo, muchos de los cuales fueron inicialmente proyectos de inyección
cíclica, que luego se convirtieron a inyección continúa en vista de las mejoras
perspectivas de recuperación: 6-15% para cíclica vs. 40-50% para continuó.
PROCESO DE INYECCIÓN CONTINUO DE VAPOR
El petróleo en la vecindad del extremo de inyección es vaporizado y desplazado
hacia delante. Una cierta fracción del petróleo no vaporizado es dejada atrás.
El vapor que avanza se va condensando gradualmente, debido a las pérdidas de

calor hacia las formaciones adyacentes, generando así una zona o banco de agua
caliente, el cual va desplazando petróleo y enfriándose a medida que avanza, hasta
finalmente alcanzar la temperatura original del yacimiento.
MECANISMOS DE RECUPERACIÓN EN INYECCIÓN CONTINUA DE VAPOR
Cuando se inyecta vapor en forma continua en una formación petrolífera, el petróleo
es producido por causa de tres mecanismos básicos:
destilación por vapor reducción de la viscosidad expansión térmica, siendo la

destilación por vapor el más importante.
Si la viscosidad del petróleo exhibe una drástica disminución con aumento de la

temperatura, la zona de agua caliente contribuirá considerablemente a la
recuperación de petróleo.
Si por el contrario, el cambio en la viscosidad del petróleo con temperatura es

moderado, los beneficios obtenidos con el agua caliente serán solo ligeramente
mayores que los obtenidos con inyección de agua fría convencional.
En la zona de vapor, el efecto predominante es la destilación con vapor.
Este fenómeno básicamente consiste en la destilación por el vapor de los

componentes relativamente livianos del petróleo no desplazado por las zonas de
agua fría y caliente, los cuales se caracterizan por una alta presión de vapor.
Para implementar este proceso de recuperación adicional de hidrocarburos es
necesario contar con al menos dos pozos: un inyector y otro productor.

Generalmente los pozos se distribuyen en arreglos geométricos ya establecidos.
El proceso consiste básicamente en inyectar continuamente vapor dentro del

perímetro del yacimiento. El vapor calienta al hidrocarburo por lo que reduce su
viscosidad, además forma un frente que va desplazando lentamente al aceite hacia
las zonas productoras. Este desplazamiento se logra por destilación de vapor del
aceite, extracción con solvente y empuje de gas.
Las saturaciones en zonas barridas por el vapor registran reducciones de hasta 10

por ciento, lo anterior indica que los factores de recuperación se encuentran en un
rango de 50 a 60 por ciento del volumen original. Para obtener mejores resultados,
se puede implementar conjuntamente inyección cíclica de vapor en los pozos
productores.
INYECCIÓN CÍCLICA DE VAPOR
Un proceso de inyección cíclica con vapor incluye tres etapas.
La primera etapa es la inyección, durante la cual se introduce un tapón de vapor en

el yacimiento.
La segunda etapa, o fase de impregnación, requiere cerrar el pozo durante varios

días para permitir la distribución uniforme del calor para diluir el petróleo.
Por último, durante la tercera etapa, se produce el petróleo diluido a través del
mismo pozo.
La inyección cíclica con vapor también se denomina impregnación con vapor o

método "huff and puff " (nombre como se conoce en el sector).
La inyección cíclica de vapor, CSS (por sus siglas en inglés Cyclic Steam
Stimulation),también conocida como estimulación de vapor o método “huff and puff”,
es el método térmico de recuperación mejorada más utilizado. Se implementa a
aceites altamente viscosos. Este método térmico de recuperación mejorada
proporciona factores de recuperación que varían de 10 a 40% del aceite original in
situ (Thomas, 2008). El proceso consta de tres etapas en las cuales el pozo funciona
como inyector y productor de manera alternada. La primera etapa consiste en
inyectar vapor de alta calidad (80% de calidad aproximadamente) a la formación por
un periodo de tiempo de 2 a 3 semanas. En la siguiente etapa, el pozo es cerrado
algunos días para que el vapor se distribuya a través de la formación en la vecindad
del pozo y caliente al aceite. Finalmente el pozo se abre a producción y se deja
produciendo durante un periodo que va de 3 meses a aproximadamente un año,
dependiendo de la declinación de la producción. Cuando la producción de aceite
caliente termina, se inicia un nuevo ciclo.
En este proceso la principal fuerza motriz para el desplazamiento del aceite es
proporcionado por la presión del yacimiento, la fuerza gravitacional, la expansión de

la roca y el fluido, y posiblemente, la compactación de la formación (Chu, 1986).
El ciclo se repite hasta que la producción llegue a su límite económico. La inyección
cíclica de vapor será menos eficiente conforme el número de ciclos de inyección de
vapor aumente. La relación de barriles de aceite producido por barriles de agua en
forma de vapor inyectados es el indicador de la eficiencia del proceso. Los mejores
resultados indican que en los primeros ciclos se tendrá una relación de 30 barriles
de aceite producido por 1 barril de agua inyectado (Schumacher, 1981).
INYECCIÓN DE AGUA CALIENTE
En su forma más sencilla, la inyección de agua caliente involucra el flujo de dos
fases: agua y petróleo.
Los procesos a vapor y los de combustión siempre envuelven una tercera fase: gas.
Se trata básicamente de un proceso de desplazamiento en el cual el petróleo es

desplazamiento inmisciblemente, tanto por agua caliente como fría.
Debido a la difundida presencia de agua en todos los yacimientos petrolíferos, el

desplazamiento por agua caliente debe ocurrir, en cierto grado, en todos los
procesos de extracción térmica.
Cuando se inyecta agua caliente a través de un pozo, la formación en la vecindad

del pozo es calentada, mientras que al mismo tiempo parte del calor inyectado se
pierde hacia las formaciones adyacentes.
El agua caliente se mueve alejándose del pozo de inyección, esta se mezcla con
los fluidos de yacimientos formados así una zona calentada en la cual la
temperatura varía desde la temperatura de inyección en el pozo inyector.
El punto de vista mas frecuente es que las reducciones en petróleo residual con
aumento de temperatura por encima de aquellas explicables por la expansión
térmica, se debe a cambios en las fuerzas de superficie de los fluidos a elevadas
temperaturas.
Otro factor envuelto en la recuperación por inyección de agua caliente es el efecto

de la temperatura sobre la permeabilidad relativa al agua y al petróleo.
COMBUSTIÓN IN-SITU A BAJA TEMPERATURA (LTO)
El principio de la combustión in situ es alcanzar la combustión de hidrocarburos

dentro de los poros del yacimiento, quemando parte del aceite, mejorando así el
flujo de fluidos y desplazando el aceite de la parte quemada.
La combustión es apoyada por la inyección de aire al yacimiento por uno o más

pozos.
Motivos por los que se recomienda usar combustión in situ son:
La abundante disponibilidad de aire.
La relativa facilidad con la que se inyecta, debido a que no hay que hacer ningún
proceso de desplazamiento de hidrocarburos por vapor de agua y nos permite
aprovechar la facilidad con la que el agua se mueve a través de la zona
almacenadora de hidrocarburos.
Motivos por los que se recomienda usar combustión in situ son:
El proceso de oxidación produce hasta un 14% de CO2 con respecto al volumen de

oxígeno inyectado.
Esta técnica puede ser utilizada tanto para aceites pesados como ligeros.
LTO (Low Temperature Oxidation)
Reacciones heterogéneas gas-líquido que producen compuestos parcialmente

oxigenados y muy poco óxidos de carbono:
Ácidos Carboxílicos.
Aldehídos
Cetonas
Alcoholes
Hidroperóxidos.
Generalmente se inicia bajando un calentador o quemador en el pozo inyector,
posteriormente se inyecta aire hacia el fondo del pozo y se pone en marcha el
calentador hasta lograr el encendido. Luego, los alrededores del fondo del pozo son
calentados, se saca el calentador y se continúa la inyección de aire para mantener
el avance del frente de combustión.
Combustión convencional o "hacia adelante"
Es también llamada combustión seca ya que no existe inyección de agua junto con
el aire. La combustión es hacia adelante debido a que la zona de combustión avanza
en la misma dirección del flujo de fluidos, es decir desde el pozo inyector hasta el
pozo productor.
En este caso, la zona de combustión va avanzando en la misma dirección hacia

donde los fluidos fluyen. La ignición ocurre cerca del pozo inyector y el frente de
combustión se mueve desde el pozo inyector hasta el pozo productor.
Combustión en reverso
En este tipo de combustión la zona de combustión se mueve en dirección opuesta
a la dirección del flujo de fluidos y la combustión se enciende en los pozos
productores.
Como se puede apreciar en la siguiente figura, la zona de combustión se mueve en

contra del flujo de aire, los fluidos producidos fluyen a través de las zonas de altas
temperaturas (500 – 700° F) hacia los pozos productores, originándose así una
reducción en la viscosidad del petróleo y por consiguiente aumento de la movilidad.

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MÉTODOS DE RECUPERACIÓN TÉRMICA

Comúnmente, esta energía se imparte al yacimiento ya sea en forma mecánica o

La energía en forma calorífica se imparte al yacimiento cuando se inyecta a este

fisicoquímico de los fluidos del yacimiento y de la interacción de dichos fluidos con

proveniente de métodos EOR en 2010 fue de 3 millones de barriles de aceite por

recuperación térmica proporcionaron cerca de 2 millones de barriles de aceite por

Es un proceso de desplazamiento que consiste en inyección de vapor a través de

En la actualidad se conocen varios proyectos exitosos de inyección continua de

El vapor que avanza se va condensando gradualmente, debido a las pérdidas de

destilación por vapor reducción de la viscosidad expansión térmica, siendo la

Si la viscosidad del petróleo exhibe una drástica disminución con aumento de la

Si por el contrario, el cambio en la viscosidad del petróleo con temperatura es

Este fenómeno básicamente consiste en la destilación por el vapor de los

necesario contar con al menos dos pozos: un inyector y otro productor.

El proceso consiste básicamente en inyectar continuamente vapor dentro del

Las saturaciones en zonas barridas por el vapor registran reducciones de hasta 10

La primera etapa es la inyección, durante la cual se introduce un tapón de vapor en

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Otro factor envuelto en la recuperación por inyección de agua caliente es el efecto

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La combustión es apoyada por la inyección de aire al yacimiento por uno o más

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