Ingeniería de Petróleos · 2025
Evaluación de parámetros operacionales de un proceso de inyección de Goma Xantana con Nanopartículas de Sílice para yacimientos con alta salinidad mediante simulación numérica
La inyección de polímeros es una técnica de recobro mejorado que aumenta la eficiencia volumétrica de barrido al incrementar la viscosidad del agua de inyección. Sin embargo, polímeros como la goma xantana son vulnerables a condiciones adversas de alta salinidad, lo que provoca cambios conformacionales que debilitan sus enlaces moleculares, reduciendo la viscosidad de la solución y afectando la eficiencia del método. A pesar de estas limitaciones, su potencial como biopolímero y sus atributos ambientales han impulsado investigaciones para mejorar su desempeño. Buitrago et al. (2022) desarrollaron un sistema de goma xantana con nanopartículas de sílice (XG-NP-SiO₂) para mejorar la estabilidad y el comportamiento del fluido de inyección. Partiendo de lo anterior, este estudio desarrolló dos modelos de simulación para evaluar un proceso de inyección de goma xantana con nanopartículas de sílice. El primer modelo se creó a escala de laboratorio para representar una prueba de desplazamiento realizada por Buitrago et al. (2023) en el equipo STEAM LDE del Grupo de Investigación Recobro Mejorado. Posteriormente, se construyó un modelo a escala piloto para simular el fenómeno a nivel de campo y ejecutar un análisis de sensibilidad de los siguientes parámetros operacionales: concentración de químico, tasa de inyección y tamaño de bache. Finalmente, tras analizar diferentes escenarios de simulación, se determinó que la combinación más eficaz es una concentración de polímero de 300 ppm, una tasa de inyección de 2500 bbls/día y un tamaño de bache de químico de 0.4 volúmenes porosos inyectados (VP). Estos parámetros desarrollaron el escenario de aplicación más adecuado para la técnica, alcanzando un factor de recobro incremental de 5.13 % y una relación química inyectado-aceite producido de 0.54 lbs/bbl.
Texto completo 97 páginas con texto
Leer la tesis completa Ficha en el repositorio
Contenido
- Introducciónp. 14
- Generalidades de la Investigaciónp. 17
- 1.1 Planteamiento del Problemap. 17
- 1.2 Antecedentes de la Investigaciónp. 18
- 1.3 Objetivos de la Investigaciónp. 20
- 1.3.1 Objetivo Generalp. 20
- 1.3.2 Objetivos Específicosp. 20
- Marco Teóricop. 21
- 2.1 Definición de Recobro Mejoradop. 21
- 2.2 Inyección de Polímerosp. 22
- 2.2.1 Mecanismos de Recuperación en la Inyección de Polímerosp. 23
- 2.2.2 Influencia de la Salinidad en la Eficiencia del Polímerop. 23
- 2.3 Estructura Química de la Goma Xantanap. 24
- 2.4 Formulación Polimérica de Goma Xantana con Nanopartículas de Sílicep. 26
- 2.4.1 Preparación de las Soluciones de Goma Xantanap. 27
- 2.4.2 Comportamiento del Perfil de Viscosidad de las Soluciones de Goma Xantanap. 28
- 2.4.3 Comportamiento del Perfil de Viscosidades en el Sistema XG-NPSiO2p. 31
- 2.4.4 Pruebas de Envejecimiento de las Soluciones XG-NPSiO2p. 32
- de Laboratoriop. 36
- 3.1 Prueba de Desplazamiento de Goma Xantana con Nanopartículas de Sílicep. 36
- 3.2 Construcción del Modelo Base de Simulación a Escala Laboratoriop. 41
- 3.2.1 Modelo Estáticop. 41
- 3.2.2 Análisis de Sensibilidad del Número de Celdasp. 43
- 3.2.3 Modelo de Fluidosp. 46
- 3.2.4 Interacción Roca-Fluidop. 47
- 3.2.5 Condiciones Iniciales y de Fronterap. 48
- 3.2.6 Modelamiento de la Solución Poliméricap. 49
- 3.3 Ajuste Histórico de la Prueba de Desplazamientop. 52
- 4. Creación del Modelo de Simulación a Escala Pilotop. 58
- 4.1 Modelo Estáticop. 41
- 4.1.1 Modelo Estratificadop. 59
- 4.2 Modelo de Fluidosp. 46
- 4.3 Interacción Roca-Fluidop. 47
- 4.4 Inicialización y Ubicación de Pozosp. 67
- 4.5 Modelos de estudiop. 68
- 4.5.1 Producción Primariap. 68
- 4.5.2 Inyección de Aguap. 70
- 4.5.3 Inyección de Goma Xantana con Nanopartículas de Sílicep. 73
- 5. Optimización del Caso Base de Inyección de Goma Xantana con Nanopartículas de Sílicep. 76
- 5.1 Concentración de Polímerop. 77
- 5.2 Tasa de Inyecciónp. 80
- 5.3 Tamaño del Bachep. 83
- 6. Conclusionesp. 90
- 7. Recomendacionesp. 91
- Referencias Bibliográficasp. 92
- Tabla 1. Materiales necesarios para la formulación (XG-NPSiO2)p. 27
- Tabla 2 Parámetros de inyección de salmuerap. 37
- Tabla 3. Discretización de la malla de simulación preliminar a escala de laboratoriop. 42
- Tabla 4. Propiedades del modelo estáticop. 42
- Tabla 5. Modelos de simulación - Análisis del número de celdas a escala de laboratoriop. 43
- Tabla 6. Propiedades de los componentes modelados a escala de laboratoriop. 46
- Tabla 7. End Points Curvas de permeabilidad relativa inicialesp. 47
- Tabla 8. Ubicación de los pozos a escala laboratoriop. 49
- Tabla 9. Parámetros a ajustar y su rango de ajuste para inyección de agua y XG-NPSiO2p. 54
- Tabla 10. Parámetros ajustados para la inyección de agua y XG-NPSiO2p. 56
- Tabla 11. Discretización de la malla del modelo a escala pilotop. 59
- Tabla 12. Propiedades de los fluidos del yacimientop. 64
- Tabla 13. Parámetros de adsorciónp. 67
- Tabla 14. Relación de movilidades de la inyección de aguap. 72
- Tabla 15. Escenarios concentración de Polímerop. 77
- Tabla 16. Escenarios concentración de Polímerop. 78
- Tabla 17. Escenarios tasa de inyecciónp. 80
- Tabla 18. Escenarios de tamaño de bachep. 84
- Figura 1. Diseño de inyección de polímerosp. 22
- Figura 2. Estructura primaria de la Goma Xantanap. 25
- Figura 3. Viscosidad de soluciones de Goma Xantana a diferentes concentracionesp. 29
- Figura 4. Viscosidad de soluciones de goma xantana a 600 ppm con NaClp. 30
- Sílicep. 31
- Figura 6. Viscosidad de la formulación en función del tiempop. 33
- Figura 7. Prueba de envejecimiento 7 mesesp. 35
- Figura 8. Esquema del medio porosop. 37
- Figura 9. Linealización de la ley de Darcyp. 39
- desplazamientop. 40
- Figura 11. Vista 3D de la malla de simulación preliminar a escala de laboratoriop. 41
- laboratoriop. 44
- Figura 13. Diferencia entre modelos - Análisis del número de celdas a escala de laboratoriop. 45
- Figura 14. Curvas de permeabilidades relativas inicialesp. 48
- Figura 15. Disposición de los pozos a escala laboratoriop. 49
- ppmp. 64
- Figura 17. Evolución de la viscosidad sistema XG-NPSiO2 (300 ppm) sin salinidadp. 51
- Figura 18. Curvas de permeabilidades relativas ajustadasp. 55
- Figura 19. Ajuste histórico del petróleo producido a escala de laboratoriop. 56
- Figura 20. Ajuste histórico del agua producida a escala de laboratoriop. 57
- Figura 21. Registro de Pozop. 61
- Figura 22. Escala de valores de porosidadp. 61
- Figura 23. Escala de valores de permeabilidadesp. 62
- Figura 24. Factor volumétrico de formación del aceite vs presiónp. 63
- Figura 25. Densidad del aceite vs presiónp. 64
- Figura 26. Viscosidad del aceite vs presiónp. 65
- Figura 27. Relación Gas-Aceite vs presiónp. 65
- Figura 28. Curvas de permeabilidad relativa modelo escala campop. 66
- Figura 29. Patrón de 5 puntos invertidop. 67
- Figura 30. Factor de recobro modelo de producción primariap. 69
- Figura 31. Presión promedio del modelo de producción primariap. 70
- Figura 32. Factor de recobro modelo de inyección de aguap. 71
- Figura 33. Corte de aguap. 72
- Figura 34. Factor de recobro en Inyección de Goma Xantana con Nanopartícula de Sílicep. 75
- Figura 35. Presión de inyecciónp. 75
- Figura 36. Factor de recobro incremental en función de la concentración de Polímerop. 78
- Figura 37. Relación Químico-Aceite en función de la concentración de Polímerop. 79
- Figura 38. Factor de recobro incremental a diferentes tasas de inyecciónp. 81
- Figura 39. Relación Químico-Aceite a diferentes tasas de inyecciónp. 81
- Figura 40. Presión de fondo fluyente a diferentes tasasp. 82
- Figura 41. Factor de recobro incremental a diferentes tamaños de bachep. 84
- Figura 42. Relación Químico-Aceite a diferentes tamaños de bachep. 85
- Figura 43. Corte de agua durante el proceso de inyecciónp. 87
- Figura 44. Viscosidad de la formulación XG-NPSIO2p. 87
- Figura 45. Presión de fondo fluyente en el escenario optimizadop. 88