Ingeniería de Petróleos · 2023
Metodología para la simulación de un proceso de calentamiento electromagnético en la recuperación de crudos pesados usando un simulador de yacimientos comercial (CMG-STARS)
El presente proyecto se desarrolla con la investigación y recopilación de los modelos matemáticos existentes para el modelado de procesos de calentamiento electromagnético aplicado a yacimientos de crudo pesado por medio de revisión bibliográfica. Luego, con ayuda del modelo de Abernethy estudiado se implementó un modelo matemático que permita predecir el incremento de la temperatura en el medio poroso como una función del tiempo, el radio y otras variables del yacimiento. Luego, con la ayuda de la herramienta Visual Basic en Microsoft Excel, se desarrolló un algoritmo que permita la integración del modelo matemático a CMG-STARS simulando el calor adicional que se transmite hacia el medio poroso y los fluidos en la roca, debido a que este software no tiene la capacidad de simular este fenómeno por si mismo, por último se aplica el algoritmo en CMG-STARS simulando un proceso de calentamiento electromagnético a escala de laboratorio para un sistema agua-crudo pesado basado en la investigación realizada por Bientinesi, et al. que realizo un modelo experimental representando el fenómeno de transferencia de calor por ondas electromagnéticas. Por último, se realiza la comparación de los datos del comportamiento de temperatura observados en la investigación de Bientinesi et al, y los obtenidos en la adaptación del algoritmo en el modelo de CMG realizado en la presente investigación. Como Conclusión se encontró que el algoritmo de ajuste representa de forma precisa el comportamiento de entrega de calor por medio de radiación y realizo un acople moderadamente preciso a los datos obtenidos experimentalmente.
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Contenido
- Introducciónp. 13
- Objetivosp. 15
- Objetivo generalp. 15
- Objetivos específicosp. 15
- Marco teóricop. 16
- Calentamiento Eléctricop. 16
- Calentamiento electromagnéticop. 17
- Efectos del calentamiento eléctrico sobre el petróleop. 18
- 2.3.1 La viscosidadp. 18
- 2.3.2 Incremento de la permeabilidad efectivap. 18
- 2.3.3 Hinchamientop. 19
- 2.3.4 Principales componentes del proceso de calentamiento electromagnéticop. 19
- Modelado de calentamiento electromagnéticop. 20
- 2.4.1 Teorema Poyntingp. 22
- 2.4.2 Régimen de flujop. 23
- 2.4.3 Régimen de flujo establep. 24
- 2.4.4 Energía disipadap. 24
- 2.4.5 Profundidad de Penetraciónp. 25
- electromagnético aplicado a yacimientos de crudo pesadop. 25
- Abernethyp. 26
- Davletbaevp. 29
- Lui y Zhaop. 30
- electromagnéticop. 31
- Estimación del radio de penetraciónp. 34
- 4.1.1 Estimación de la potencia a lo largo del radio de penetraciónp. 35
- 4.1.2 Estimación de la temperatura a lo largo del radio de penetraciónp. 37
- Creación del modelo de simulación del experimento de laboratoriop. 38
- Configuración y elaboración del modelo de simulaciónp. 39
- 5.2.1 Geometría de la malla de simulaciónp. 39
- 5.2.2 Características de las rocas presentes en el modelo de simulaciónp. 42
- 5.2.3 Propiedades físicas de las rocasp. 44
- 5.2.4 Propiedades térmicas de las rocasp. 45
- 5.2.5 Otras características del modelo de simulaciónp. 46
- 5.2.6 Pozos presentes en el modelop. 47
- 5.2.7 Fechas de simulaciónp. 48
- radiación de ondas electromagnéticas al simulador comercial CMG-Starsp. 50
- 6.1.1 Principio de funcionamiento del algoritmop. 50
- 6.1.2 Función “HEATR”p. 51
- Evaluación del algoritmo y generación de keywordsp. 52
- 6.2.1 Datos necesarios para el funcionamiento del algoritmop. 52
- 6.2.2 Creación de la interfaz gráfica del algoritmop. 54
- 6.2.3 Programación del algoritmo en lenguaje Visual Basicp. 57
- 6.2.4 Creación de archivo .datp. 59
- Análisis y resultadosp. 61
- Comportamiento de la temperatura en el modelo de Bientinesi, et alp. 62
- Resultados obtenidos por la simulación realizada en CMG STARSp. 63
- experimentalmentep. 63
- Análisis de la comparación de los resultadosp. 66
- Conclusionesp. 67
- Recomendacionesp. 68
- Referenciasp. 70
- Tabla 1. Configuración de los datos para la simulación numéricap. 34
- Tabla 2. Datos utilizados para la estimación de potencia de penetración de la ondap. 35
- Tabla 3. Distribución de la potencia en función del radiop. 35
- Tabla 4. Características de los fluidos y la roca presentes en el medio porosop. 38
- Tabla 5. Parámetros necesarios para cálculo de la curva de temperaturap. 38
- Tabla 6. Datos insertados como propiedad de la formación en el modelop. 45
- Tabla 7. Datos insertados en el modelo como propiedades térmicasp. 45
- Tabla 8. Datos necesarios para el cálculo de la tasa de calor transmitidap. 52
- Tabla 9. Bitácora del experimentop. 53
- Figura 1. Componentes de un sistema de calentamiento electromagnéticop. 19
- Figura 2. Esquema del arreglo experimental realizado por Bientinesi, et alp. 33
- Figura 4. Parámetros y dimensiones definidas para la creación de la mallap. 41
- Figura 5. Malla representativa del modelo experimentalp. 42
- Figura 6. Distribución de los tipos de roca representados en la malla de simulaciónp. 44
- Figura 7. Pozo horizontal llamado: “ventilación”p. 48
- Figura 8. Fechas de simulación definidasp. 49
- Figura 9. Interfaz gráfica del algoritmo de simulaciónp. 54
- Figura 10. Área de introducción de datos del algoritmo listados en la tabla 8p. 55
- Figura 11. Tabla de los datos expuestos en la tabla 9p. 56
- Figura 12. Área de elección de directorio de guardado del archivo .datp. 57
- Figura 13. Código fuente del algoritmo, programado en Visual Basic de Excelp. 58
- Figura 14. Archivo .dat creado por el algoritmop. 59
- Figura 15. Archivo modificado del modelo de simulación en CMG-STARSp. 61
- Figura 17. Comportamiento de la temperatura en la simulaciónp. 65
- Figura 18. Gráfica comparativa de Bientinesi, et al., y la simulación en CMGp. 66