tesis erika trigos

EVALUACIN TCNICA DE LA FACTIBILIDAD DE IMPLEMENTAR UN PROCESO SAGD EN YACIMIENTOS DE CRUDO PESADO

Ing. ERIKA MARGARITA TRIGOS BECERRA

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERAS FISICOQUMICAS

ESCUELA DE INGENIERA PETRLEOS BUCARAMANGA

2010


Ing. ERIKA MARGARITA TRIGOS BECERRA

Trabajo de grado para optar el ttulo de Magister en Ingeniera rea de nfasis: Hidrocarburos.

Director SAMUEL FERNANDO MUOZ NAVARRO

Ingeniero de Petrleos M.Sc.

Co-Director ANBAL ORDOEZ RODRGUEZ

Ingeniero de Petrleos M.Sc.

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERAS FISICOQUMICAS

ESCUELA DE INGENIERA PETRLEOS BUCARAMANGA

2010

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERMAESTRA EN INGENIERA HIDROCARBUROS

INDUSTRIAL DE SANTANDER MAESTRA EN INGENIERA HIDROCARBUROS

3 EVALUACIN TCNICA DE LA FACTIBILIDAD DE IMPLEMENTAR UN PROCESO SAGD EN YACIMIENTOS DE CRUDO PESADO

HOJA DE ACEPTACIN



AUTORIZACIN DE USO



AUTORIZACIN DE USO A FAVOR DE LA UIS


A FAVOR DE LA UIS


A los ingenieros Samuel Muoz y Anbalpero sobretodo por darme el nimo que necesitaba para continuar hasta el final y por confiar en m.

A mis compaeros de trabajo del GRM, por ser mis amigos durante todo este tiempo y por haberme colaborado y entendido

A todos los integrantes del GRM, pero muy especialmente a los integrantes de la lnea de investigacin en crudos pesados el desarrollo de este trabajo.

Al grupo de ingenieros del Computer especialmente a Juan Carlos Villar y Arnaldo Velasquez por su orientacin y asesoras en el uso de las herramientas de simulacin usadas en el desarrollo de este proyecto.



AGRADECIMIENTOS

A los ingenieros Samuel Muoz y Anbal Ordoez por sus aportes invaluables, pero sobretodo por darme el nimo que necesitaba para continuar hasta el final y

A mis compaeros de trabajo del GRM, por ser mis amigos durante todo este tiempo y por haberme colaborado y entendido durante todo este tiempo.

A todos los integrantes del GRM, pero muy especialmente a los integrantes de la lnea de investigacin en crudos pesados SAGD, por su valiosa colaboracin en el desarrollo de este trabajo.

Al grupo de ingenieros del Computer Modelling Group Latin America (CMGespecialmente a Juan Carlos Villar y Arnaldo Velasquez por su orientacin y asesoras en el uso de las herramientas de simulacin usadas en el desarrollo de


Ordoez por sus aportes invaluables, pero sobretodo por darme el nimo que necesitaba para continuar hasta el final y

A mis compaeros de trabajo del GRM, por ser mis amigos durante todo este durante todo este tiempo.

A todos los integrantes del GRM, pero muy especialmente a los integrantes de la SAGD, por su valiosa colaboracin en

Modelling Group Latin America (CMG-LA), especialmente a Juan Carlos Villar y Arnaldo Velasquez por su orientacin y asesoras en el uso de las herramientas de simulacin usadas en el desarrollo de




DEDICATORIA

A mi bello angelito Alejandro y su papi,

porque t llegaste a mi vida,

cuando yo menos te esperaba

cambiando todo lo que conoca


mi bello angelito Alejandro y su papi,

porque t llegaste a mi vida,

cuando yo menos te esperaba

cambiando todo lo que conoca

dndome alegra.

Los quiero muchsimo.Los quiero muchsimo.Los quiero muchsimo.Los quiero muchsimo.


RESUMEN ................................

ABSTRACT ................................

INTRODUCCIN ................................

1. CONTEXTUALIZACIN DE LA INVESTIGACIN

2. DRENAJE GRAVITACIONAL ASISTIDO CON VAPOR SAGD.

2.1 GENERALIDADES DEL PR2.1.1. BREVE RESEA HISTORICA.2.1.2. DESCRIPCIN DEL PROCESO.2.1.3. ETAPAS DEL PROCESO.2.1.4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS.2.1.5. PROBLEMAS COMUNES.

2.2. DESCRIPCIN DE LA CA2.2.1. TEORIA DE BUTLER.2.2.2. TEORIA TANDRAIN.2.2.3. FENOMENOS EN LA CAMARA DE VAPOR.2.2.4. FORMACIN DE LA CAMARA DE VAPOR EN CRUDOS PESADOS MOVILES. ................................

2.3. APLICACIONES DE CAMP2.3.1. CAMPO SENLAC.2.3.2. CAMPO LAK RANCH.

3. IDENTIFICACIN DE VARIABLES QUE AFECTAN EL PROCESO SAGD.

3.1. PROPIEDADES DE ALMACENAMIENTO.

3.2. PROPIEDADES DE FLUJO.



CONTENIDO

................................................................................................

................................................................................................

................................................................................................

1. CONTEXTUALIZACIN DE LA INVESTIGACIN ................................2. DRENAJE GRAVITACIONAL ASISTIDO CON VAPOR SAGD.

GENERALIDADES DEL PROCESO SAGD. ................................2.1.1. BREVE RESEA HISTORICA. ................................2.1.2. DESCRIPCIN DEL PROCESO. ................................2.1.3. ETAPAS DEL PROCESO. ................................................................

TAJAS Y DESVENTAJAS. ................................2.1.5. PROBLEMAS COMUNES. ................................................................

DESCRIPCIN DE LA CAMARA DE VAPOR. ................................2.2.1. TEORIA DE BUTLER. ................................................................2.2.2. TEORIA TANDRAIN. ................................................................2.2.3. FENOMENOS EN LA CAMARA DE VAPOR. ................................2.2.4. FORMACIN DE LA CAMARA DE VAPOR EN CRUDOS PESADOS

................................................................................................

APLICACIONES DE CAMPO. ................................................................2.3.1. CAMPO SENLAC. ................................................................2.3.2. CAMPO LAK RANCH. ................................................................

3. IDENTIFICACIN DE VARIABLES QUE AFECTAN EL PROCESO SAGD.3.1. PROPIEDADES DE ALMACENAMIENTO. ................................

3.2. PROPIEDADES DE FLUJO. ................................................................


Pg.

............................................. 17

............................................ 18

................................... 19

............................................ 21

2. DRENAJE GRAVITACIONAL ASISTIDO CON VAPOR SAGD. ........................ 25

............................................ 25 ............................................................ 25

......................................................... 29 .................................... 32

............................................................ 42 ................................... 43

......................................... 47 .......................................... 47

............................................ 50 ....................................... 50

2.2.4. FORMACIN DE LA CAMARA DE VAPOR EN CRUDOS PESADOS ....................................... 53

.................................. 57 ................................................ 57

.......................................... 61

3. IDENTIFICACIN DE VARIABLES QUE AFECTAN EL PROCESO SAGD...... 64 ............................................. 64

.................................... 67


3.3. PROPIEDADES DEL ACUIFERO.

3.4. VARIABLES DE DISEO.

3.5. ENTORNO ECONOMICO.

4. EVALUACION DEL EFECTO DE LAS PROPIEDADES DEL YACIMIENTO Y VARIABLES DE DISEO SOBRE EL PROCESO SAGD

4.1. EVALUACIN PRELIMINA4.1.1. MODELOS BASE DE SIMULACIN.4.1.2. ANLISIS DE SENSIBILIDAD A LAS PROPIEDADES DEL YACIMIENTO.4.1.3. ANLISIS DE

4.2 CONSIDERACIONES EN YACIMIENTOS DE CR

5. EVALUACIN DE ESCENA

5.1 DESCRIPCIN DEL

5.2 EVALUACIN DEL ESAGD. ................................

5.3 EVALUACIN DEL P

5.4 DISEO FINAL DELACUIFERO. ................................

6. GUIA PARA EL DESARRO

6.1. SELECCIN DE YAIMPLEMENTACIN DEL P6.1.2. SELECCIN DE 6.1.3. SELECCIN DE

6.2. ESTIMACIN INIC6.2.1. MODELAMIENTO 6.2.2. ESTIMACIN DE

6.3. DETERMINACIN D

CONCLUSIONES ................................



3.3. PROPIEDADES DEL ACUIFERO. ................................

3.4. VARIABLES DE DISEO. ................................................................

5. ENTORNO ECONOMICO. ................................................................

UACION DEL EFECTO DE LAS PROPIEDADES DEL YACIMIENTO Y VARIABLES DE DISEO SOBRE EL PROCESO SAGD ................................

EVALUACIN PRELIMINAR. ................................................................4.1.1. MODELOS BASE DE SIMULACIN. ................................4.1.2. ANLISIS DE SENSIBILIDAD A LAS PROPIEDADES DEL YACIMIENTO. ................................................................4.1.3. ANLISIS DE SENSIBILIDAD A LAS VARIABLES DE DISEO.

4.2 CONSIDERACIONES EN LA IMPLEMENTACIN DEL PROCESO SAGD EN YACIMIENTOS DE CRUDO PESADO.. ................................

EVALUACIN DE ESCENARIOS. ................................5.1 DESCRIPCIN DEL MODELO DE SIMULACIN. ................................5.2 EVALUACIN DEL EFECTO DEL ACUIFERO S

................................................................................................

5.3 EVALUACIN DEL PROCESO SAGD EN EL AREA DE MENOR

5.4 DISEO FINAL DEL PROCESO SAGD EN UN AREA SIN PRESENCIA DE................................................................................................

GUIA PARA EL DESARROLLO DE PROYECTOS SAG

6.1. SELECCIN DE YACIMIENTOS Y ZONAS CAIMPLEMENTACIN DEL PROCESO. ................................6.1.2. SELECCIN DE YACIMIENTOS CANDIDATOS. ................................6.1.3. SELECCIN DE ZONAS PARA LA APLICACIN DEL PIL6.2. ESTIMACIN INICIAL DE RESULTADOS. ................................6.2.1. MODELAMIENTO ANALITICO. ................................6.2.2. ESTIMACIN DE RESULTADOS POR CORRELACIONES.6.3. DETERMINACIN DE VARIABLES DE DISEO. ................................

................................................................................................


.......................................................... 72

....................................... 73

...................................... 77

UACION DEL EFECTO DE LAS PROPIEDADES DEL YACIMIENTO Y ..................................... 80

................................... 80 ................................................... 80

4.1.2. ANLISIS DE SENSIBILIDAD A LAS PROPIEDADES DEL ................................................................ 84

SENSIBILIDAD A LAS VARIABLES DE DISEO. ...... 101

DEL PROCESO SAGD ..................................................... 105

......................................................... 107

.................................... 107

FECTO DEL ACUIFERO SOBRE EL PROCESO .............................................. 109

EA DE MENOR ESPESOR 113

REA SIN PRESENCIA DE ...................................... 116

LLO DE PROYECTOS SAGD. .................... 122

CIMIENTOS Y ZONAS CANDIDATAS A LA ............................................................. 122

.................................. 122 A APLICACIN DEL PILOTO. .......... 123

.............................................. 127 ............................................................. 127

LACIONES. ................ 129

.................................... 130

................................ 134


RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFA ................................

ANEXO A. CONCEPTOS BASICOS EN EL DISEO EXPERIMENTAL

ANEXO B. EXPERIENCIAS DE CAMPO DEL PROCESO SAGD.



RECOMENDACIONES ................................................................

................................................................................................

ANEXO A. CONCEPTOS BASICOS EN EL DISEO EXPERIMENTAL

ANEXO B. EXPERIENCIAS DE CAMPO DEL PROCESO SAGD.


........................................................ 135

.................................... 136

ANEXO A. CONCEPTOS BASICOS EN EL DISEO EXPERIMENTAL ............. 141

ANEXO B. EXPERIENCIAS DE CAMPO DEL PROCESO SAGD. ...................... 144


Figura 1. Fenmeno de cresting en un pozo horizontal

Figura 2. Proceso THSF

Figura 3. Proyecto UTF

Figura 4. SAGD con pozos perforados desde superficie

Figura 5. Lnea de Tiempo del Proceso SAGD

Figura 6. Descripcin del Proceso SAGD

Figura 7. Cmara de Vapor

Figura 8. Distancia entre pozos

Figura 9. Crecimiento de la cmara de vapor.

Figura 10. Efecto de la permeabilidad sobre el tiempo de inicializacin.

Figura 11. Comportamiento de la tasa de retorno en el pozo inyector durante la fase inicializacin. ................................

Figura 12. Descripcin de la Cmara de Vapor segn Butler

Figura 13. Ubicacin de la Frontera de No Flujo.

Figura 14 Comportamiento de la Tasa de Produccin.

Figura 15. Saturacin de Aceite.

Figura 16. Fenmenos presentes en la cmara de vapor.

Figura 17. Relacin entre viscosidad y distancia entre pozos



LISTA DE FIGURAS

Fenmeno de cresting en un pozo horizontal ................................

Proceso THSF ................................................................

Proyecto UTF ................................................................

SAGD con pozos perforados desde superficie ................................

Lnea de Tiempo del Proceso SAGD ................................

Descripcin del Proceso SAGD ................................

Cmara de Vapor ................................................................

Distancia entre pozos................................................................

Crecimiento de la cmara de vapor. ................................

Efecto de la permeabilidad sobre el tiempo de inicializacin.

Comportamiento de la tasa de retorno en el pozo inyector durante la ................................................................................................

Descripcin de la Cmara de Vapor segn Butler

Ubicacin de la Frontera de No Flujo. ................................Comportamiento de la Tasa de Produccin. ................................

Saturacin de Aceite. ................................................................

Fenmenos presentes en la cmara de vapor. ................................

Relacin entre viscosidad y distancia entre pozos


Pg.

........................................ 23

....................................................... 26

......................................................... 27

...................................... 28

..................................................... 29

............................................................. 30

................................................... 30

............................................. 31

...................................................... 35

Efecto de la permeabilidad sobre el tiempo de inicializacin. .............. 39

Comportamiento de la tasa de retorno en el pozo inyector durante la .................................. 41

Descripcin de la Cmara de Vapor segn Butler. .............................. 49

.................................................. 50

......................................... 51

........................................... 52

.................................... 54

Relacin entre viscosidad y distancia entre pozos ............................... 55


Figura 18. Lineas de flujo en la formacin de la camara de vapor

Figura 19. Movimiento del vapor en crudos pesados moviles

Figura 20. Camara de vapor en crudos convencionales.

Figura 21. Vista superior piloto Senlac.

Figura 22. Vista lateral piloto Senlac.

Figura 23. Produccin piloto Senlac A1.




Figura 27. Vista lateral piloto Lak Ranch

Figura 28. Relacin entre VPN y espesor

Figura 29. Relacin entre VPN y permeabilidad

Figura 30. Relacin entre FR y permeabili

Figura 31. Efecto de la permeabilidad relativa sobre la tasa de produccin de aceite. ................................

Figura 32. Efecto de la viscosidad sobre el factor de recobro.

Figura 33. Efecto de la viscosidad sobre la separacin entre pozos.

Figura 34. Efecto de la gravedad API sobre FR.

Figura 35. Efecto del acuifero de tope sobre el perfil de temperatura.

Figura 36. Efecto del acuifero de tope sobre el perfil de temperatura.

Figura 37. Efecto de la caida de presin en el pozo productor.

Figura 38. Curvas de Permeabilidad Relativa



Lineas de flujo en la formacin de la camara de vaporMovimiento del vapor en crudos pesados moviles

Camara de vapor en crudos convencionales. ................................

Vista superior piloto Senlac. ................................................................

Vista lateral piloto Senlac. ................................................................

Produccin piloto Senlac A1. ................................




Vista lateral piloto Lak Ranch ................................

Relacin entre VPN y espesor ................................

Relacin entre VPN y permeabilidad ................................

Relacin entre FR y permeabilidad ................................

Efecto de la permeabilidad relativa sobre la tasa de produccin de ................................................................................................

Efecto de la viscosidad sobre el factor de recobro.

Efecto de la viscosidad sobre la separacin entre pozos.

Efecto de la gravedad API sobre FR. ................................

Efecto del acuifero de tope sobre el perfil de temperatura.

Efecto del acuifero de tope sobre el perfil de temperatura.

to de la caida de presin en el pozo productor.

Curvas de Permeabilidad Relativa ................................


Lineas de flujo en la formacin de la camara de vapor ........................ 55 Movimiento del vapor en crudos pesados moviles ............................... 56

...................................... 56

................................. 58

.................................... 59

............................................................... 60

............................................................... 60

............................................................... 61

............................................................... 61

............................................................... 63

............................................................. 68

................................................... 68

...................................................... 69

Efecto de la permeabilidad relativa sobre la tasa de produccin de .................................................... 70

Efecto de la viscosidad sobre el factor de recobro. .............................. 70

Efecto de la viscosidad sobre la separacin entre pozos. .................... 71

................................................... 71

Efecto del acuifero de tope sobre el perfil de temperatura. .................. 73

Efecto del acuifero de tope sobre el perfil de temperatura. .................. 75

to de la caida de presin en el pozo productor. ............................ 78

....................................................... 81


Figura 39. Distribucin de Permeabilidad y Saturacin de Agua en el Modelo Heterogeneo. ................................

Figura 40. Metodologia para el Analisis de Sensibilidad.

Figura 41. Matriz Experimental usada en el Estudio de las Propiedades del Yacimiento en el Modelo Homogeneo .

Figura 42. Diagrama de Pareto o

Figura 43. Efecto del espesor de la formacin sobre la tasa de produccin de aceite. ................................

Figura 44. Efecto la permeabilidad de la formacin sobre la tasa de produccin de aceite. ................................

Figura 45. Diagrama de Pareto o de Efectos en el Modelo Heterogeneo.

Figura 46. Efecto de la Movilidad del Crudo sobre el Factor de Recobro.

Figura 47. Efecto de la Movilidad del Crudo sobre el SOR.

Figura 48. Efecto de la Movilidad del Crudo sobre el Corte de Agua.

Figura 49 Efecto de la Viscosidpermeabilidades. ................................

Figura 50 Comportamiento de la Tasa de Produccin de Aceite.

Figura 51 Crecimiento de la Cmara de Vapor a diferentes valores de viscosidad. ................................

Figura 52 Efecto de la Viscosidad sobre el VPN para valores altos de permeabilidad. ................................

Figura 53. Efecto del Espesor del Acuifero sobre el Factor de Recobro.

Figura 54. Porcin de Yacimiento que no es Contactada por la Camara de Vapor. ................................

Figura 55. Efecto del Espesor del Acuifero sobre ubicacin del Pozo Productor.

Figura 56. Barrido del agua en su paso al Pozo Productor.



Distribucin de Permeabilidad y Saturacin de Agua en el Modelo ................................................................................................

Metodologia para el Analisis de Sensibilidad. ................................

triz Experimental usada en el Estudio de las Propiedades del Yacimiento en el Modelo Homogeneo . ................................................................

. Diagrama de Pareto o de Efectos en el Modelo Homogeneo.

Efecto del espesor de la formacin sobre la tasa de produccin de ................................................................................................

Efecto la permeabilidad de la formacin sobre la tasa de produccin de ................................................................................................

Diagrama de Pareto o de Efectos en el Modelo Heterogeneo.

Efecto de la Movilidad del Crudo sobre el Factor de Recobro.

Efecto de la Movilidad del Crudo sobre el SOR. ................................

Efecto de la Movilidad del Crudo sobre el Corte de Agua.

Efecto de la Viscosidad del Crudo sobre el VPN a bajas ................................................................................................

Comportamiento de la Tasa de Produccin de Aceite.

Crecimiento de la Cmara de Vapor a diferentes valores de viscosidad.................................................................................................

Efecto de la Viscosidad sobre el VPN para valores altos de ................................................................................................

Efecto del Espesor del Acuifero sobre el Factor de Recobro.

Porcin de Yacimiento que no es Contactada por la Camara de Vapor.................................................................................................

Efecto del Espesor del Acuifero sobre el Factor de Recobro variando la ubicacin del Pozo Productor. ................................................................

Barrido del agua en su paso al Pozo Productor. ................................


Distribucin de Permeabilidad y Saturacin de Agua en el Modelo ......................................... 83

...................................... 85

triz Experimental usada en el Estudio de las Propiedades del ................................. 86

de Efectos en el Modelo Homogeneo. ............. 87

Efecto del espesor de la formacin sobre la tasa de produccin de .................................................... 88

Efecto la permeabilidad de la formacin sobre la tasa de produccin de .................................................... 88

Diagrama de Pareto o de Efectos en el Modelo Heterogeneo. ............ 90

Efecto de la Movilidad del Crudo sobre el Factor de Recobro. ............ 91

.................................. 92

Efecto de la Movilidad del Crudo sobre el Corte de Agua. ................... 92

ad del Crudo sobre el VPN a bajas .................................... 94

Comportamiento de la Tasa de Produccin de Aceite. ......................... 95

Crecimiento de la Cmara de Vapor a diferentes valores de viscosidad................................................................ 95

Efecto de la Viscosidad sobre el VPN para valores altos de ....................................... 96

Efecto del Espesor del Acuifero sobre el Factor de Recobro. .............. 98

Porcin de Yacimiento que no es Contactada por la Camara de Vapor................................................................ 99

el Factor de Recobro variando la ............................................... 99

................................ 100


Figura 57. Efecto del Espesor del Acuifero sobre el Corte de Agua.

Figura 58. Efecto del Espesor del Acuifero sobre el SOR.

Figura 59. Efectos de las variables de diseo sobre el factor de recobro.

Figura 60 Efectos de las variables de diseo sobre el corte de agua.

Figura 61. Efectos de las variables de diseo sobre el SOR.

Figura 62 Correlacin para estimar el factor de recobro esperado (h ................................

Figura 63 Correlacin para estimar el factor de recobro esperado (15% < h32%). ................................

Figura 64 Variacin de la Permeabilidad en el Modelo de Simulacin.

Figura 65 Zonas de Afectacin del Acuifero.

Figura 66 Ubicacin de los Pilotos.

Figura 67 Produccin Acumulada de Aceite para los tres Pilotos SAGD.

Figura 68 Distribucin de Temperatura para los tres Pilotos SAGD.

Figura 69 Produccin Acumulada de Aceite para los tres Pilotos CSS.

Figura 70 Area Piloto de Meno

Figura 71 Resultados Obtenidos en el Area Piloto de Menor Espesor.

Figura 72. Ubicacin del Piloto Final.

Figura 73. Camaras de Vapor para el Piloto Final.

Figura 74. Graficas de Produccin

Figura 75. Ejemplo del Screening para

Figura 76. Produccin de Aceite Estimada por Modelos Analiticos.

Figura 77. Posicin de la Camara de Vapor estimada por Modelamiento Analitico. ................................



Efecto del Espesor del Acuifero sobre el Corte de Agua.

Efecto del Espesor del Acuifero sobre el SOR. ................................

Efectos de las variables de diseo sobre el factor de recobro.

Efectos de las variables de diseo sobre el corte de agua.

Efectos de las variables de diseo sobre el SOR.

Correlacin para estimar el factor de recobro esperado (h................................................................................................

Correlacin para estimar el factor de recobro esperado (15% < h................................................................................................

Variacin de la Permeabilidad en el Modelo de Simulacin.

Zonas de Afectacin del Acuifero. ................................

Ubicacin de los Pilotos. ................................................................

Produccin Acumulada de Aceite para los tres Pilotos SAGD.

Distribucin de Temperatura para los tres Pilotos SAGD.

Produccin Acumulada de Aceite para los tres Pilotos CSS.

Area Piloto de Menor Espesor. ................................

Resultados Obtenidos en el Area Piloto de Menor Espesor.

Ubicacin del Piloto Final. ................................................................

Camaras de Vapor para el Piloto Final. ................................

Graficas de Produccin para el Piloto Final. ................................

Ejemplo del Screening para seleccin de Yacimientos.Produccin de Aceite Estimada por Modelos Analiticos.

Posicin de la Camara de Vapor estimada por Modelamiento Analitico.................................................................................................


Efecto del Espesor del Acuifero sobre el Corte de Agua. .................. 100

.................................. 100

Efectos de las variables de diseo sobre el factor de recobro. .......... 102

Efectos de las variables de diseo sobre el corte de agua. ................ 103

Efectos de las variables de diseo sobre el SOR. ............................. 104

Correlacin para estimar el factor de recobro esperado (hacuifero < 15%).............................................................. 106

Correlacin para estimar el factor de recobro esperado (15% < hacuifero < ................................................... 106

Variacin de la Permeabilidad en el Modelo de Simulacin. ............... 108

...................................................... 109

..................................... 110

Produccin Acumulada de Aceite para los tres Pilotos SAGD. ........... 112

Distribucin de Temperatura para los tres Pilotos SAGD. .................. 112

Produccin Acumulada de Aceite para los tres Pilotos CSS. .............. 114

........................................................... 115

Resultados Obtenidos en el Area Piloto de Menor Espesor. .............. 116

.................................. 117

............................................. 120

...................................... 120

seleccin de Yacimientos. ..................... 123

Produccin de Aceite Estimada por Modelos Analiticos. ................... 128

Posicin de la Camara de Vapor estimada por Modelamiento Analitico.............................................................. 129


Figura 78. Dispersin de la Funcin Objetivo.

Figura 79. Histogramas de Frecuencia.



Dispersin de la Funcin Objetivo.................................Histogramas de Frecuencia. ................................


..................................................... 132

.............................................................. 133


Tabla 1. Parmetros Operacionales

Tabla 2. Parmetros de Screening

Tabla 3. Diseo de pozos

Tabla 4. Diseo de la fase de inicializacin

Tabla 5. Propiedades del Campo Senlac.

Tabla 6. Propiedades del Campo Lak Ranch.

Tabla 7. Propiedades de tres yacimientos canadienses.

Tabla 8. Propiedades Generales del Modelo de Simulacin.

Tabla 9. Relacin Viscosidad

Tabla 10. Variables de Diseo Iniciales.

Tabla 11. Propiedades del Modelo Heterogeneo.

Tabla 12. Factores de Yacimiento Estudiados en el Modelo Homogeneo.

Tabla 13. Factores de Yacimiento Estudiados en el Modelo Heterogeneo.

Tabla 14. Valores de Permeabilidad y Viscosidad usados en el AnalisMovilidad. ................................

Tabla 15. Valores usados en el Calculo del VPN.

Tabla 16. Rangos Optimos de Movilidad.

Tabla 17. Casos Estudiados en la evaluacin de parametros de diseo.



LISTA DE TABLAS

Parmetros Operacionales ................................................................

Parmetros de Screening ................................................................

Diseo de pozos ................................................................

Diseo de la fase de inicializacin ................................

Propiedades del Campo Senlac. ................................

Propiedades del Campo Lak Ranch. ................................

Propiedades de tres yacimientos canadienses. ................................

Propiedades Generales del Modelo de Simulacin.

Relacin Viscosidad - Temperatura. ................................

Variables de Diseo Iniciales. ................................

Propiedades del Modelo Heterogeneo. ................................

Factores de Yacimiento Estudiados en el Modelo Homogeneo.

Factores de Yacimiento Estudiados en el Modelo Heterogeneo.

Valores de Permeabilidad y Viscosidad usados en el Analis................................................................................................

Valores usados en el Calculo del VPN. ................................

Tabla 16. Rangos Optimos de Movilidad. ................................

Casos Estudiados en la evaluacin de parametros de diseo.


Pg.

...................................... 31

........................................ 32

...................................................... 38

........................................................... 40

............................................................. 58

....................................................... 62

....................................... 66

Propiedades Generales del Modelo de Simulacin. ................................ 81

........................................................ 81

................................................................ 82

................................................. 84

Factores de Yacimiento Estudiados en el Modelo Homogeneo. ........... 85

Factores de Yacimiento Estudiados en el Modelo Heterogeneo. .......... 90

Valores de Permeabilidad y Viscosidad usados en el Analisis de la ............................................... 93

................................................. 93

.............................................................. 97

Casos Estudiados en la evaluacin de parametros de diseo. ........... 101


Tabla 18. Factores de Diseo Estudiados.

Tabla 19. Propiedades del Modelo de simulacin.

Tabla 20. Caractersticas generales del Grid de Simulacin.

Tabla 21. Criterios Establecidos para Aplicar el Concepto de Conectividad.

Tabla 22. Constrains de los Pozos para el piloto SAGD.

Tabla 23. Restricciones de ................................

Tabla 24. Comparacin de Resultados entre CSS y SAGD.

Tabla 25. Parmetros de Diseo usados en el rea Piloto de Menor Espesor.

Tabla 26. Valores usados en el Proceso de Optimizacin.

Tabla 27. Mejores Escenarios de Produccin Obtenidos.

Tabla 28. Criterios de Diseo para SAGD Con

Tabla 29. Screening de Aplicacin Planteado.

Tabla 30. Modelos de Simulacin Base para la Seleccin de reas.

Tabla 31. Pesos sugeridos para Yacimientos Homogneos sin Acufero.

Tabla 32. Pesos sugeridos para Yacimientos Heterogneos con Acufero.

Tabla 33. Matriz de Influencia sugerida para el Proceso de Optimizacin.



Tabla 18. Factores de Diseo Estudiados. ................................

Tabla 19. Propiedades del Modelo de simulacin. ................................

Caractersticas generales del Grid de Simulacin.

Criterios Establecidos para Aplicar el Concepto de Conectividad.

Constrains de los Pozos para el piloto SAGD. ................................

Restricciones de los Pozos para el piloto de Inyeccin Cclica de Vapor.................................................................................................

Comparacin de Resultados entre CSS y SAGD. ...............................

Parmetros de Diseo usados en el rea Piloto de Menor Espesor.Valores usados en el Proceso de Optimizacin. ................................

Mejores Escenarios de Produccin Obtenidos. ................................Criterios de Diseo para SAGD Convencional y Movil.

Screening de Aplicacin Planteado. ................................

Modelos de Simulacin Base para la Seleccin de reas.Pesos sugeridos para Yacimientos Homogneos sin Acufero.

Pesos sugeridos para Yacimientos Heterogneos con Acufero.

de Influencia sugerida para el Proceso de Optimizacin.


.......................................................... 101

............................................... 108

Caractersticas generales del Grid de Simulacin. .............................. 108

Criterios Establecidos para Aplicar el Concepto de Conectividad. ...... 110

.................................... 111

los Pozos para el piloto de Inyeccin Cclica de Vapor.............................................................. 113

............................... 114

Parmetros de Diseo usados en el rea Piloto de Menor Espesor. .. 116 ................................. 118

................................... 118

vencional y Movil. ....................... 121

.................................................... 123

Modelos de Simulacin Base para la Seleccin de reas. .................. 124 Pesos sugeridos para Yacimientos Homogneos sin Acufero. .......... 125

Pesos sugeridos para Yacimientos Heterogneos con Acufero. ........ 126

de Influencia sugerida para el Proceso de Optimizacin. ......... 132


TTULO: EVALUACIN TCNICA DE LA FACTIBILIDAD DE IMPLEMENTAR UN SAGD EN YACIMIENTOS DE CRUDO PESADO*

AUTORES: Ing. ERIKA MARGARIT

PALABRAS CLAVES: Matriz Experimental, SAGD

El proceso de drenaje gravitacional asistido con vapor SAGD, ha sido aplicado exitosamente en los yacimientos de arenas bituminosas de Alberta, Canad a tal punto de ser catalogada como una tecnologa comercialmente probada. Sin embargo, expansin de este mtodo ms all de las fronteras canadienses radica en que no se ha determinado con exactitud el efecto de la movilidad del crudo sobre los resultados del proceso.

Bajo este orden de ideas, y tColombia y Venezuela de yacimientos de crudo pesado que por sus caractersticas particulares no han podido ser desarrollados bajo otros mtodos de recobro, resulta de gran inters y actualidadllevar a cabo un estudio donde se determine si es posible o no aplicar SAGD en yacimientos cuyas propiedades difieran de aquellas para las cuales el mtodo fue desarrollado originalmente.

En este estudio se evala en un modelo de simulacin 2D el efecto viscosidad, permeabilidad, espesor y presencia de acufero sobre el factor de recobro, produccin de agua y relacin aceite los pozos productor e inyector al implemproduccin: yacimientos homogneos y heterogneos con y sin acufero de fondo.

Finalmente, se presenta el diseo del proceso SAGD para un piloto de campo en un yacimiento de crudo pesado colombiano con presenccon respecto al acufero y seleccionando los parmetros de pozo que mejores resultados arrojan. Los resultados finales son contrastados con los obtenidos al implementar estimulacin cclica con vapor.

* Trabajo de Grado. ** Facultad de Ingenieras Fisicoqumicas Director: M.Sc. Samuel Fernando Muoz Navarro.



RESUMEN

EVALUACIN TCNICA DE LA FACTIBILIDAD DE IMPLEMENTAR UN SAGD EN YACIMIENTOS DE CRUDO PESADO*

Ing. ERIKA MARGARITA TRIGOS BECERRA**

PALABRAS CLAVES: Cmara de Vapor, Diagrama de Pareto, Factor de Recobro, Movilidad, SAGD, Simulacin Numrica, Valor Presente Neto

El proceso de drenaje gravitacional asistido con vapor SAGD, ha sido aplicado exitosamente en los yacimientos de arenas bituminosas de Alberta, Canad a tal punto de ser catalogada como una tecnologa comercialmente probada. Sin embargo, una de las principales limitaciones para la expansin de este mtodo ms all de las fronteras canadienses radica en que no se ha determinado con exactitud el efecto de la movilidad del crudo sobre los resultados del proceso.

Bajo este orden de ideas, y teniendo en cuenta la existencia en pases latinoamericanos como Colombia y Venezuela de yacimientos de crudo pesado que por sus caractersticas particulares no han podido ser desarrollados bajo otros mtodos de recobro, resulta de gran inters y actualidadllevar a cabo un estudio donde se determine si es posible o no aplicar SAGD en yacimientos cuyas propiedades difieran de aquellas para las cuales el mtodo fue desarrollado originalmente.

En este estudio se evala en un modelo de simulacin 2D el efecto viscosidad, permeabilidad, espesor y presencia de acufero sobre el factor de recobro, produccin de agua y relacin aceite vapor. As mismo, se muestra el impacto de las variables de diseo en los pozos productor e inyector al implementar SAGD en cuatro diferentes escenarios de produccin: yacimientos homogneos y heterogneos con y sin acufero de fondo.

Finalmente, se presenta el diseo del proceso SAGD para un piloto de campo en un yacimiento de crudo pesado colombiano con presencia de acufero, determinando para este la localizacin ptima con respecto al acufero y seleccionando los parmetros de pozo que mejores resultados arrojan. Los resultados finales son contrastados con los obtenidos al implementar estimulacin cclica con

Fisicoqumicas. Ingeniera de Petrleos. Director: M.Sc. Samuel Fernando Muoz Navarro.


EVALUACIN TCNICA DE LA FACTIBILIDAD DE IMPLEMENTAR UN PROCESO

Cmara de Vapor, Diagrama de Pareto, Factor de Recobro, Movilidad, Valor Presente Neto, Variables de Diseo.

El proceso de drenaje gravitacional asistido con vapor SAGD, ha sido aplicado exitosamente en los yacimientos de arenas bituminosas de Alberta, Canad a tal punto de ser catalogada como una

una de las principales limitaciones para la expansin de este mtodo ms all de las fronteras canadienses radica en que no se ha determinado con exactitud el efecto de la movilidad del crudo sobre los resultados del proceso.

eniendo en cuenta la existencia en pases latinoamericanos como Colombia y Venezuela de yacimientos de crudo pesado que por sus caractersticas particulares no han podido ser desarrollados bajo otros mtodos de recobro, resulta de gran inters y actualidad llevar a cabo un estudio donde se determine si es posible o no aplicar SAGD en yacimientos cuyas propiedades difieran de aquellas para las cuales el mtodo fue desarrollado originalmente.

En este estudio se evala en un modelo de simulacin 2D el efecto de propiedades como viscosidad, permeabilidad, espesor y presencia de acufero sobre el factor de recobro, produccin

vapor. As mismo, se muestra el impacto de las variables de diseo en entar SAGD en cuatro diferentes escenarios de

produccin: yacimientos homogneos y heterogneos con y sin acufero de fondo.

Finalmente, se presenta el diseo del proceso SAGD para un piloto de campo en un yacimiento de ia de acufero, determinando para este la localizacin ptima

con respecto al acufero y seleccionando los parmetros de pozo que mejores resultados arrojan. Los resultados finales son contrastados con los obtenidos al implementar estimulacin cclica con


TTULO: TECHNICAL EVALUATION OF THE FEASIBILITY FOR IMPLEMENTING A SAGD PROCESS IN HEAVY OIL RESERVOIRS *

AUTORES: Ing. ERIKA MARGARITA TRIGOS BECERRA**

PALABRAS CLAVES: Matrix, SAGD, Numerical Simulation, Present

The process of gravitational drainage assisted with SAGD steam, has been applied successfully in the bituminous sands of the reservoirs in the Alberta, Canada to the point where it is categorized as a commercially approved technology. Nevertheless, one of the main limitathis method beyond the Canadian borders lies in the fact that it has not been determined with accuracy the effect of the mobility of the oil over the process results.

In this sense and taking into account countries such as Colombia and Venezuela that due to their particular characteristics have not been developed under other recovery techniques, turn out to be really interesting and current to carry oua study in which it is determined if it is possible or not to apply SAGD in reservoirs which properties differ from those for which the method was originally developed.

In this study it is evaluated in a 2D simulation modelpermeability, thickness and aquifer presence over the recovery factor, water production and steamoil relation. Likewise, it is shown the impact of the design variables in the producer and injector wells when implementing SAGD in four diffeheterogeneous reservoirs with or without a bottom aquifer.

Finally, it is presented the SAGD process design for a field pilot in a with the presence of an aquifer, determining for thithe aquifer and selecting the wells parameters that provide the best outputs. The final results are compared with the obtained one when implementing the cyclic steam stimulation.

* Trabajo de Grado. ** Facultad de Ingenieras Fisicoqumicas. Ingeniera de Petrleos. Director: M.Sc. Samuel Fernando Muoz Navarro.



ABSTRACT

TECHNICAL EVALUATION OF THE FEASIBILITY FOR IMPLEMENTING A SAGD OIL RESERVOIRS *

Ing. ERIKA MARGARITA TRIGOS BECERRA**

PALABRAS CLAVES: Steam Chamber, Paretos Plot, Recovery Factor, Mobility, Experimental Matrix, SAGD, Numerical Simulation, Present Net Value, Design Variables.

gravitational drainage assisted with SAGD steam, has been applied successfully in the bituminous sands of the reservoirs in the Alberta, Canada to the point where it is categorized as a commercially approved technology. Nevertheless, one of the main limitathis method beyond the Canadian borders lies in the fact that it has not been determined with accuracy the effect of the mobility of the oil over the process results.

In this sense and taking into account the existence of heavy oil reservoirs in Latincountries such as Colombia and Venezuela that due to their particular characteristics have not been developed under other recovery techniques, turn out to be really interesting and current to carry oua study in which it is determined if it is possible or not to apply SAGD in reservoirs which properties differ from those for which the method was originally developed.

In this study it is evaluated in a 2D simulation model the effect of properties sucpermeability, thickness and aquifer presence over the recovery factor, water production and steamoil relation. Likewise, it is shown the impact of the design variables in the producer and injector wells when implementing SAGD in four different producer scenarios: homogeneous and heterogeneous reservoirs with or without a bottom aquifer.

Finally, it is presented the SAGD process design for a field pilot in a Colombian heavy oil with the presence of an aquifer, determining for this reservoir the optimum location in relation with the aquifer and selecting the wells parameters that provide the best outputs. The final results are compared with the obtained one when implementing the cyclic steam stimulation.

Facultad de Ingenieras Fisicoqumicas. Ingeniera de Petrleos. Director: M.Sc. Samuel Fernando Muoz Navarro.


TECHNICAL EVALUATION OF THE FEASIBILITY FOR IMPLEMENTING A SAGD

Steam Chamber, Paretos Plot, Recovery Factor, Mobility, Experimental ariables.

gravitational drainage assisted with SAGD steam, has been applied successfully in the bituminous sands of the reservoirs in the Alberta, Canada to the point where it is categorized as a commercially approved technology. Nevertheless, one of the main limitations for the expansion of this method beyond the Canadian borders lies in the fact that it has not been determined with

the existence of heavy oil reservoirs in Latin-American countries such as Colombia and Venezuela that due to their particular characteristics have not been developed under other recovery techniques, turn out to be really interesting and current to carry out a study in which it is determined if it is possible or not to apply SAGD in reservoirs which properties

the effect of properties such as viscosity, permeability, thickness and aquifer presence over the recovery factor, water production and steam-oil relation. Likewise, it is shown the impact of the design variables in the producer and injector

rent producer scenarios: homogeneous and

Colombian heavy oil reservoir s reservoir the optimum location in relation with

the aquifer and selecting the wells parameters that provide the best outputs. The final results are compared with the obtained one when implementing the cyclic steam stimulation.


El proceso de drenaje gravitacional asistido con vaporrecuperacin mejorada que involucra el uso de pozos horizontales e inyeccin de vapor. SAGD ha sido probadocaracterizan por ser poco profundos,centipoises, as como altas permeabilidad verticales y horizontales casos alcanzan hasta comercialmente aplicableentre los que se incluyepresentan algn grado de movilidadde arcilla.

Este estudio busca de crudo pesado, estar asociados con acuferos de fondouna investigacin del tipocual fue seleccionado por ser uno de los mejores simuladores de trmicos. Tambin se usfacilita el manejo de diseos experimentales y optimizaciones en la simulacin numrica de yacimientos.

La primera etapa de este trabajoinformacin de campo, estudios experimentales y trabajevaluar el efecto de propiedades de roca y fluidodiseo y condiciones externas sobre de esta revisin, se establecieron a ser tenidas en cuenta



INTRODUCCIN

El proceso de drenaje gravitacional asistido con vapor, SAGDrecuperacin mejorada que involucra el uso de pozos horizontales e inyeccin de vapor. SAGD ha sido probado con xito en yacimientos de bitumen

ser poco profundos, presentar viscosidadesas como altas permeabilidad verticales y horizontales

casos alcanzan hasta 5.000 milidarcies. Cuando una tcnica ha demostrado ser comercialmente aplicable, se busca su implementacin en nuevos escenariosentre los que se incluyen para este caso yacimientos presentan algn grado de movilidad, con capa de gas, acufer

Este estudio busca determinar la aplicabilidad del proceso que presentan algn grado de movilidad y

estar asociados con acuferos de fondo. Para alcanzar este objetivodel tipo experimental usando el software STARS de CMG

cual fue seleccionado por ser uno de los mejores simuladores de Tambin se us como complemento la herramienta CMOST

facilita el manejo de diseos experimentales y optimizaciones en la simulacin numrica de yacimientos.

La primera etapa de este trabajo, consisti en la recopilacin y anlinformacin de campo, estudios experimentales y trabajos de simulacin donde se

el efecto de propiedades de roca y fluido, as como condiciones externas sobre el desempeo de un proceso SAGD.

se establecieron los factores de estudio y variables de respuesta a ser tenidas en cuenta en el estudio. Entre las variables de respuesta


SAGD, es una tcnica de recuperacin mejorada que involucra el uso de pozos horizontales e inyeccin de

con xito en yacimientos de bitumen, los cuales se es superiores a 10.000

as como altas permeabilidad verticales y horizontales que en algunos uando una tcnica ha demostrado ser

acin en nuevos escenarios, de crudo pesado que

con capa de gas, acufero e intercalaciones

determinar la aplicabilidad del proceso SAGD en yacimientos movilidad y que pueden o no

. Para alcanzar este objetivo, se desarroll experimental usando el software STARS de CMG, el

cual fue seleccionado por ser uno de los mejores simuladores de procesos herramienta CMOST, la cual

facilita el manejo de diseos experimentales y optimizaciones en la simulacin

consisti en la recopilacin y anlisis de de simulacin donde se

as como de variables de el desempeo de un proceso SAGD. A partir

los factores de estudio y variables de respuesta variables de respuesta


seleccionadas se encuefactores de estudio se tienen: viespesor del acufero,

Una vez establecidas las variables de anlisis, se construyconceptuales de simulacinimplementacin del proceso SAGD diferentes escenarios: yacimientoheterogneo con o sin acufero.

Luego de haber anincidencia sobre elproceso en un sector model de un yacimiento colombiano de crudo pesado, que presenta algunas zonas afectadas por un acufero. En este modelo, se evaluefecto de la ubicacin del piloto con referencia al cuerpo de agua, la importandel espesor de la formacinprofundidad de los pozos y la separacin horizontal entre pares.procedimiento planteado en este trabajo, as como los resultados alcanzados, son generalizados en una gua bsica para el diseo de procesos SAGD, la cual tiene por objeto facilitar futuros estudios de implementacin de la tcnica en Colombia.

El texto se dividi en problema que motivrevisin de los avances investigativos que se han alcanzado en torno a la tecnologa SAGD. Posteriormente en el cade parmetros que afectan el proceso de acuerdo a la informacin disponible en la literatura. La determinacin del efecto de las propiedades del yacimiento y variables de diseo sobre el proceso SAGDcaptulo 5 se presentafinalmente, se presenta en el captulo 6 una gua bsica de diseo.



se encuentran el valor presente neto y el factor de recobro. Como factores de estudio se tienen: viscosidad del crudo, permeabilidad de la formacin, espesor del acufero, tasas y presiones de inyeccin, entre otras.

Una vez establecidas las variables de anlisis, se construyde simulacin en dos dimensiones, donde se re

implementacin del proceso SAGD en un yacimiento de crudo pesado diferentes escenarios: yacimiento homogneo con o sin acufero yheterogneo con o sin acufero.

Luego de haber analizado los factores de estudio y de determinar su grado de incidencia sobre el proceso SAGD, se prosigui con la representacin de esteproceso en un sector model de un yacimiento colombiano de crudo pesado, que presenta algunas zonas afectadas por un acufero. En este modelo, se evaluefecto de la ubicacin del piloto con referencia al cuerpo de agua, la importandel espesor de la formacin y de variables de diseo como la ubicacin en profundidad de los pozos y la separacin horizontal entre pares.

planteado en este trabajo, as como los resultados alcanzados, son generalizados en una gua bsica para el diseo de procesos SAGD, la cual tiene por objeto facilitar futuros estudios de implementacin de la tcnica en Colombia.

El texto se dividi en seis captulos. En el primero de ellos se presenta la situacin problema que motivo el desarrollo de este trabajo. En el segundo se muestra una revisin de los avances investigativos que se han alcanzado en torno a la tecnologa SAGD. Posteriormente en el captulo 3, se presenta de parmetros que afectan el proceso de acuerdo a la informacin disponible en la

determinacin del efecto de las propiedades del yacimiento y variables de diseo sobre el proceso SAGD se encuentra en

se presenta el estudio de la aplicacin a campo del proceso y inalmente, se presenta en el captulo 6 una gua bsica de diseo.


ntran el valor presente neto y el factor de recobro. Como scosidad del crudo, permeabilidad de la formacin,

tasas y presiones de inyeccin, entre otras.

Una vez establecidas las variables de anlisis, se construyeron cuatro modelos donde se represent la

en un yacimiento de crudo pesado bajo homogneo con o sin acufero y yacimiento

y de determinar su grado de sigui con la representacin de este

proceso en un sector model de un yacimiento colombiano de crudo pesado, que presenta algunas zonas afectadas por un acufero. En este modelo, se evalu el efecto de la ubicacin del piloto con referencia al cuerpo de agua, la importancia

y de variables de diseo como la ubicacin en profundidad de los pozos y la separacin horizontal entre pares. Finalmente, el

planteado en este trabajo, as como los resultados alcanzados, son generalizados en una gua bsica para el diseo de procesos SAGD, la cual tiene por objeto facilitar futuros estudios de implementacin de la tcnica en Colombia.

el primero de ellos se presenta la situacin el segundo se muestra una

revisin de los avances investigativos que se han alcanzado en torno a la se presenta una identificacin

de parmetros que afectan el proceso de acuerdo a la informacin disponible en la determinacin del efecto de las propiedades del yacimiento y

se encuentra en el captulo 4. En el aplicacin a campo del proceso y

inalmente, se presenta en el captulo 6 una gua bsica de diseo.


1. CONTEXTUALIZACIN DE LA INVESTIGACIN

El proceso SAGD ha sido aplicado exitosamente en yacimientos de bitumen, los cuales se caracterizan por presentar movilidad muy baja. En Colombia se tienen yacimientos de crudo pesado que presentan continuidad areal por lo que se consideran buenos candidatos para la aplicacin del proceso SAGD; sin embargo, la movilidad del crudo de estosarenas bituminosas de Canad donde el proceso ha sido exitoso.

Si la movilidad del crudo aumenta considerablemente, no se tiene la certeza sobre si la cmara del vapor se forma correctamente o no. Eespecficamente por la existencia de un antecedente histrico en California donde ms de una docena de pilotos SAGD fracasaron como consecuencia de la movilidad del crudoVenezuela o Senladebi a un diseo inadecuado de los parmetros operacionales al no considerar en este la viscosidad

De acuerdo a lo expuesto en el prrafo anterior, no se puede asegurar con certeza si es factible o no la aplicacin del proceso SAGD en yacimientos de crudo pesado, hasta tanto no se lleve a cabo un estudio detallado que involucreconjuntamente la seleccin de propiedades del yacimiento

1 FAROUQ ALI. Metodos de Recobro.

Colombia. 2007. 2 H. MENDOZA, J. FINOL & R. BUTLER. SAGD, Pilot Test in Venezuela; SPE 53687.

3 TERRATEK & PORTILLO. Mechanical and Thermal Properties of Unconsolidated Sands and Its Applications to the Heavy

Oil SAGD Project in the Tia Juana Field, Venezuela. SPE 54009.



CONTEXTUALIZACIN DE LA INVESTIGACIN

El proceso SAGD ha sido aplicado exitosamente en yacimientos de bitumen, los se caracterizan por presentar movilidad muy baja. En Colombia se tienen

yacimientos de crudo pesado que presentan continuidad areal por lo que se consideran buenos candidatos para la aplicacin del proceso SAGD; sin embargo, la movilidad del crudo de estos yacimientos es mayor a la que se encuentra en las arenas bituminosas de Canad donde el proceso ha sido exitoso.

Si la movilidad del crudo aumenta considerablemente, no se tiene la certeza sobre i la cmara del vapor se forma correctamente o no. E

especficamente por la existencia de un antecedente histrico en California donde ms de una docena de pilotos SAGD fracasaron como consecuencia de la movilidad del crudo1. Sin embargo, casos exitosos como el de Ta JuanaVenezuela o Senlac en Canad hacen pensar que el fracaso en California se debi a un diseo inadecuado de los parmetros operacionales al no considerar

viscosidad del crudo.

De acuerdo a lo expuesto en el prrafo anterior, no se puede asegurar con certeza factible o no la aplicacin del proceso SAGD en yacimientos de crudo

hasta tanto no se lleve a cabo un estudio detallado que involucrela seleccin de las variables de diseo y su

propiedades del yacimiento y despeje dudas sobre aspectos

FAROUQ ALI. Metodos de Recobro. Maestra en Hidrocarburos. Universidad Industrial de Santander.

H. MENDOZA, J. FINOL & R. BUTLER. SAGD, Pilot Test in Venezuela; SPE 53687. PORTILLO. Mechanical and Thermal Properties of Unconsolidated Sands and Its Applications to the Heavy

Oil SAGD Project in the Tia Juana Field, Venezuela. SPE 54009.


CONTEXTUALIZACIN DE LA INVESTIGACIN

El proceso SAGD ha sido aplicado exitosamente en yacimientos de bitumen, los se caracterizan por presentar movilidad muy baja. En Colombia se tienen

yacimientos de crudo pesado que presentan continuidad areal por lo que se consideran buenos candidatos para la aplicacin del proceso SAGD; sin embargo,

yacimientos es mayor a la que se encuentra en las arenas bituminosas de Canad donde el proceso ha sido exitoso.

Si la movilidad del crudo aumenta considerablemente, no se tiene la certeza sobre i la cmara del vapor se forma correctamente o no. Esta duda surge

especficamente por la existencia de un antecedente histrico en California donde ms de una docena de pilotos SAGD fracasaron como consecuencia de la

. Sin embargo, casos exitosos como el de Ta Juana2 3 en c en Canad hacen pensar que el fracaso en California se

debi a un diseo inadecuado de los parmetros operacionales al no considerar

De acuerdo a lo expuesto en el prrafo anterior, no se puede asegurar con certeza factible o no la aplicacin del proceso SAGD en yacimientos de crudo

hasta tanto no se lleve a cabo un estudio detallado que involucre las variables de diseo y su efecto en las

das sobre aspectos que afectan el

Maestra en Hidrocarburos. Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga,

PORTILLO. Mechanical and Thermal Properties of Unconsolidated Sands and Its Applications to the Heavy


desempeo del proceso talesinyeccin/produccin y cadas de presin.

Adicional a la incertidumbre referente a la movilidad del crudo, existe entre la comunidad cientfica dedicacontradictorios acerca del grado de incidencia de la presencia de acufero en el yacimiento donde se piense aplicar el proceso SAGD, puesto que este trae consigo problemas como el colapso de la cmara de vapor, aumentprdidas de energa e invasin de fluidos; pero, no existe un estudio con base en el cual se pueda afirmar que la presencia de acufero es totalmente decisiva para limitar la aplicacin del proceso SAGD.

Entre los retos de diseo que vienen asocSAGD en yacimientos que presentan acufero activo, se tienen los siguientes:

Prdidas de energa.que, generalmente, los acuferos de fondo ocupan reas de gran extese generan grandes prdidas de energa.

Invasin de los fluidos.acufero a la cmara de vapor, la energa de esta es desperdiciada en calentar esa masa de agua adicional. Adicionalmente, cuando la la cmara de vapor excede la presin del acufero, ocurre migracin del vapor hacia el acufero, perdindose gran cantidad de la energa inyectada.4 De igual manera, se puede presentar invasin del aceite del yacimiento al acufero

4 A.K SINGHAL, S.K. DAS. Screening of reservoirs for exploitation by application of steam

processes. Spe 37144, 1996.5 M. KASRAIE, A. K. SINGHAL, Y. ITO. Screening and Design Criteria for Tangeflas Type SAGD Projects. SPE 37571.

1997.



desempeo del proceso tales como: separacin entre pozos,produccin y cadas de presin.

Adicional a la incertidumbre referente a la movilidad del crudo, existe entre la comunidad cientfica dedicada al estudio del proceso, puntos de vista contradictorios acerca del grado de incidencia de la presencia de acufero en el yacimiento donde se piense aplicar el proceso SAGD, puesto que este trae consigo problemas como el colapso de la cmara de vapor, aumentprdidas de energa e invasin de fluidos; pero, no existe un estudio con base en el cual se pueda afirmar que la presencia de acufero es totalmente decisiva para limitar la aplicacin del proceso SAGD.

Entre los retos de diseo que vienen asociados a la implementacin del proceso SAGD en yacimientos que presentan acufero activo, se tienen los siguientes:

Prdidas de energa. Debido a la alta conductividad trmica del agua y a que, generalmente, los acuferos de fondo ocupan reas de gran extese generan grandes prdidas de energa.

Invasin de los fluidos. Si se presenta migracin del agua proveniente del acufero a la cmara de vapor, la energa de esta es desperdiciada en calentar esa masa de agua adicional. Adicionalmente, cuando la la cmara de vapor excede la presin del acufero, ocurre migracin del vapor hacia el acufero, perdindose gran cantidad de la energa

De igual manera, se puede presentar invasin del aceite del yacimiento al acufero5.

Screening of reservoirs for exploitation by application of steam processes. Spe 37144, 1996.

M. KASRAIE, A. K. SINGHAL, Y. ITO. Screening and Design Criteria for Tangeflas Type SAGD Projects. SPE 37571.


: separacin entre pozos, tasas de

Adicional a la incertidumbre referente a la movilidad del crudo, existe entre la l estudio del proceso, puntos de vista

contradictorios acerca del grado de incidencia de la presencia de acufero en el yacimiento donde se piense aplicar el proceso SAGD, puesto que este trae consigo problemas como el colapso de la cmara de vapor, aumento de las prdidas de energa e invasin de fluidos; pero, no existe un estudio con base en el cual se pueda afirmar que la presencia de acufero es totalmente decisiva para

iados a la implementacin del proceso SAGD en yacimientos que presentan acufero activo, se tienen los siguientes:

Debido a la alta conductividad trmica del agua y a que, generalmente, los acuferos de fondo ocupan reas de gran extensin,

Si se presenta migracin del agua proveniente del acufero a la cmara de vapor, la energa de esta es desperdiciada en calentar esa masa de agua adicional. Adicionalmente, cuando la presin de la cmara de vapor excede la presin del acufero, ocurre migracin del vapor hacia el acufero, perdindose gran cantidad de la energa

De igual manera, se puede presentar invasin del aceite del

Screening of reservoirs for exploitation by application of steam assisted gravity drainage/vapex

M. KASRAIE, A. K. SINGHAL, Y. ITO. Screening and Design Criteria for Tangeflas Type SAGD Projects. SPE 37571.


Fenmeno dproduccin de agua y sestablecidos alrededor de la cara de la formacin, los cuales son requeridos para la produccin de fluido. Estos gradientes de presin tiendendeformar hacia arriba la superficie de contacto agua aceite en la vecindad del pozo, en donde los gradientes de presin son ms severos, comuestra en la figura 1, con el agua tambin contribuye a etasa critica de produccin de agua, la cual mientras para un aceite liviano se encuentra alrededor de 32 bls/dia, para un crudo pesado es de tan solo 6 bls/da.

Tasas de produccin inviables.produccin de agua,aumentan, ademsrentabilidad del proyecto. Esto teniendo en cuenta que ya sin la presencia de acufero la produccin dpor cada barril de aceite.

Figura

A pesar de las situaciones problemticas expuestas anteriormente, se han presentado algunas aplicaciones exitosas como el caso de las formaciones

6 A.K SINGHAL. Op. Cit.



Fenmeno de cresting. Este fenmeno aumenta notproduccin de agua y se presenta por los gradientes de presin establecidos alrededor de la cara de la formacin, los cuales son requeridos para la produccin de fluido. Estos gradientes de presin tiendendeformar hacia arriba la superficie de contacto agua aceite en la vecindad del pozo, en donde los gradientes de presin son ms severos, comuestra en la figura 1, La baja movilidad del crudo pesado en comparacin con el agua tambin contribuye a esta situacin, lo cual se evidencia en la tasa critica de produccin de agua, la cual mientras para un aceite liviano se encuentra alrededor de 32 bls/dia, para un crudo pesado es de tan solo

Tasas de produccin inviables. Como consecuencia delproduccin de agua, los costos de separacin de fluidos en superficie se

, adems disminuye la produccin de aceiterentabilidad del proyecto. Esto teniendo en cuenta que ya sin la presencia de acufero la produccin de agua es alta, producindose 3 barriles de agua por cada barril de aceite.6

Figura 1. Fenmeno de cresting en un pozo horizontal



aumenta notablemente la por los gradientes de presin

establecidos alrededor de la cara de la formacin, los cuales son requeridos para la produccin de fluido. Estos gradientes de presin tienden a deformar hacia arriba la superficie de contacto agua aceite en la vecindad del pozo, en donde los gradientes de presin son ms severos, como se

La baja movilidad del crudo pesado en comparacin sta situacin, lo cual se evidencia en la

tasa critica de produccin de agua, la cual mientras para un aceite liviano se encuentra alrededor de 32 bls/dia, para un crudo pesado es de tan solo

omo consecuencia del aumento de la os costos de separacin de fluidos en superficie se

disminuye la produccin de aceite afectndose la rentabilidad del proyecto. Esto teniendo en cuenta que ya sin la presencia

e agua es alta, producindose 3 barriles de agua

Fenmeno de cresting en un pozo horizontal



Senlac7 8 y Tangeflasinvestigadores10 11 variables de diseo se puede alcanzar el xito bajo estas condiciones de operacin.

Est investigacin tiene por objetoo no la implementacin de un proceso SAGD en yacimientos de crudo pesado, as como determinar el grado de incidencia de la presencia de acufero de fondo sobre el proceso SAGD. Una vez determinada la viabilidad de la aplicacin de este proceso en el tipo de yacimiento mencionado, se seleccionaron los parmetros crticos de diseo para un piloto que cumpla con estas caractersticas.

El aporte fundamental fue determinar las condiciones de yacimiento y parmetros operacionales bajo los cuales es posible aplicar un proceso SAGD en yacimientos de crudo pesado, as como disear un piloto para aplicar el proceso en un campo colombiano.

7N.R. EDMUNDS & J.C. SUGGETT. 8C.CHAKRABARTY, G. RENARD, J.P. FOSSEY, C. GADELLE; SAGD Process in the East Senlac Field: From Reservoir Characterization to Field Application; UNITAR Conference; Beijing, China, 1998.9A. SINGHAL, Y. ITO, M. KASRProjects.SPE 50410, 1998. 10

DUSSAULT. Op. Cit. 11

A. SINGHAL Op Cit. P 3. 12

W. K. WOOD, C. REZK, B. D. FELTY. Other Criteria Affecting SAGD Performance in McMurray Formation. AlbeDepartment of Energy. Abril 1997.13

D. A. REDFORD, R. W. LUHNING. In Situ Recovery from the Alberta Oil Sands Past Experience and Future Potencial. PS 95-24. 46th ATM. Mayo 2001.



y Tangeflas9 en Canad, lo cual confirma la creencia de algunos

12

13 quienes sostienen que con un estudio adecuado de las

variables de diseo se puede alcanzar el xito bajo estas condiciones de

Est investigacin tiene por objeto, obtener informacin para conocero no la implementacin de un proceso SAGD en yacimientos de crudo pesado, as como determinar el grado de incidencia de la presencia de acufero de fondo sobre el proceso SAGD. Una vez determinada la viabilidad de la aplicacin de este

so en el tipo de yacimiento mencionado, se seleccionaron los parmetros crticos de diseo para un piloto que cumpla con estas caractersticas.

El aporte fundamental fue determinar las condiciones de yacimiento y parmetros nales bajo los cuales es posible aplicar un proceso SAGD en yacimientos

de crudo pesado, as como disear un piloto para aplicar el proceso en un campo

N.R. EDMUNDS & J.C. SUGGETT. Design of a commercial SAGD heavy oil project. SPE 30277, 1995.C.CHAKRABARTY, G. RENARD, J.P. FOSSEY, C. GADELLE; SAGD Process in the East Senlac Field: From Reservoir

Characterization to Field Application; UNITAR Conference; Beijing, China, 1998. A. SINGHAL, Y. ITO, M. KASRAIE. Screening and Design Criteria for Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD)

W. K. WOOD, C. REZK, B. D. FELTY. Other Criteria Affecting SAGD Performance in McMurray Formation. AlbeDepartment of Energy. Abril 1997.

D. A. REDFORD, R. W. LUHNING. In Situ Recovery from the Alberta Oil Sands Past Experience and Future Potencial. PS ATM. Mayo 2001.


en Canad, lo cual confirma la creencia de algunos nen que con un estudio adecuado de las

variables de diseo se puede alcanzar el xito bajo estas condiciones de

, obtener informacin para conocer si es posible o no la implementacin de un proceso SAGD en yacimientos de crudo pesado, as como determinar el grado de incidencia de la presencia de acufero de fondo sobre el proceso SAGD. Una vez determinada la viabilidad de la aplicacin de este

so en el tipo de yacimiento mencionado, se seleccionaron los parmetros crticos de diseo para un piloto que cumpla con estas caractersticas.

El aporte fundamental fue determinar las condiciones de yacimiento y parmetros nales bajo los cuales es posible aplicar un proceso SAGD en yacimientos

de crudo pesado, as como disear un piloto para aplicar el proceso en un campo

SPE 30277, 1995. C.CHAKRABARTY, G. RENARD, J.P. FOSSEY, C. GADELLE; SAGD Process in the East Senlac Field: From Reservoir

AIE. Screening and Design Criteria for Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD)

W. K. WOOD, C. REZK, B. D. FELTY. Other Criteria Affecting SAGD Performance in McMurray Formation. Alberta

D. A. REDFORD, R. W. LUHNING. In Situ Recovery from the Alberta Oil Sands Past Experience and Future Potencial. PS


2. DRENAJE GRAVITACIONAL ASISTIDO CON VAPOR SAGD.

En este captulo se presenta una revisiinvestigativos que se han alcanzado en torno a la tecnologa SAGD desde sus orgenes, en la dcada del setenta, hasta la actualidad cuando se ha consolidado como uno de los mtodos de recobro que myacimientos de crudo extrapesado.

2.1 GENERALIDADES DEL PR

El proceso de drenaje gravitacional asistido con vapor (SAGD)tcnicas emergentes para la recuperacin de crudo pesado, y bitumen que mejores resultados ha reportado, llegando a alcanzar en los mejores casos factores de recobro cercanos al 70%. inicialmente como aAthabasca (Alberta, Canad) laviscosidad mayor a 10000 cp, permeabilidad horizontal mayor a 3 Darcy y relacin entre permeabilidad horizontal y verticestn ubicados en esta misma zona y son de acuerdo al Dr. Farouq AliCreek, Cristina Lake, Suncor Firebav y Mackay River. mismo capitulo se explica ms detalladamente en qu consiste

2.1.1. BREVE RESEA HISTORICA.remontan a 1958 cuando Pirson, Wong y Ramsey propusieron por primera vez la

14 CLARK Brian. Heavy Oil, Extra

15 DUSSEAULT Maurice. Hydrocarbon from Non

University. Cap 2.1. 16

BUTLER Roger. Thermal Recovery of Oil and Bitumen. University of Calgary. ISBN 1998.



DRENAJE GRAVITACIONAL ASISTIDO CON VAPOR SAGD.

En este captulo se presenta una revisin bibliogrfica de los avances investigativos que se han alcanzado en torno a la tecnologa SAGD desde sus

en la dcada del setenta, hasta la actualidad cuando se ha consolidado de los mtodos de recobro que ms aplicabilidad tiene en l

yacimientos de crudo extrapesado.

GENERALIDADES DEL PROCESO SAGD.

El proceso de drenaje gravitacional asistido con vapor (SAGD)tcnicas emergentes para la recuperacin de crudo pesado, y bitumen que mejores resultados ha reportado, llegando a alcanzar en los mejores casos factores de recobro cercanos al 70%. Este mtodo de recobro fue desarrollado inicialmente como alternativa para la extraccin de arenas bituminosas dAthabasca (Alberta, Canad) las cuales se caracterizan por presentarviscosidad mayor a 10000 cp, permeabilidad horizontal mayor a 3 Darcy y relacin entre permeabilidad horizontal y vertical mayor a 0.5. Los proyectos ms exitosos estn ubicados en esta misma zona y son de acuerdo al Dr. Farouq AliCreek, Cristina Lake, Suncor Firebav y Mackay River. Ms adelante en este

se explica ms detalladamente en qu consiste

2.1.1. BREVE RESEA HISTORICA. Los orgenes del proceso SAGD se remontan a 1958 cuando Pirson, Wong y Ramsey propusieron por primera vez la

CLARK Brian. Heavy Oil, Extra-Heavy Oil and Bitumen Unconventional Oil. NPC Global Oil and Gas Study. Julio 18DUSSEAULT Maurice. Hydrocarbon from Non-Conventional Sourcer: Heavy and Extra Heavy Oil. Canada: Waterloo

BUTLER Roger. Thermal Recovery of Oil and Bitumen. University of Calgary. ISBN


DRENAJE GRAVITACIONAL ASISTIDO CON VAPOR SAGD.

n bibliogrfica de los avances investigativos que se han alcanzado en torno a la tecnologa SAGD desde sus

en la dcada del setenta, hasta la actualidad cuando se ha consolidado s aplicabilidad tiene en los

El proceso de drenaje gravitacional asistido con vapor (SAGD)14,15,16 es una de las tcnicas emergentes para la recuperacin de crudo pesado, y bitumen que mejores resultados ha reportado, llegando a alcanzar en los mejores casos

mtodo de recobro fue desarrollado lternativa para la extraccin de arenas bituminosas de

s cuales se caracterizan por presentar fluidos con viscosidad mayor a 10000 cp, permeabilidad horizontal mayor a 3 Darcy y relacin

al mayor a 0.5. Los proyectos ms exitosos estn ubicados en esta misma zona y son de acuerdo al Dr. Farouq Ali, Foster

Ms adelante en este se explica ms detalladamente en qu consiste la tcnica.

Los orgenes del proceso SAGD se remontan a 1958 cuando Pirson, Wong y Ramsey propusieron por primera vez la

NPC Global Oil and Gas Study. Julio 18-2007. Conventional Sourcer: Heavy and Extra Heavy Oil. Canada: Waterloo

BUTLER Roger. Thermal Recovery of Oil and Bitumen. University of Calgary. ISBN 0-9682563-0-9. Alberta, Canada.


combinacin de los procesos de recuperacin trmica con el drenaje gravitacional en dos procesos llamInyeccin de Aire con Drenaje Gravitacional (AIGD), SIGD es en su esencia igual al proceso SAGD pero con la diferencia de que el primero usa pozos verticales y el segundo involucra pozos horizonta

Fueron necesarios veinte aosimplementara en campo el primer piloto de este tipo de procesos que involucran fuerzas gravitacionalesButler y la operaciinyector vertical y un pozo horizontal productor cercano a la base de la formacin en una configuracin similar a la presentada en la figurconocido como Toe to Heel Steam

En el ao de 1987 se realizo el primer piloto SAGD exitoso en la provincia de Alberta en Canad sobre la formacin Mcmurray; conocido como UTF (Underground Test Facilities) porque los tres pares de pozos horizontales perforados desde tnelesfavorables dieron lugar a que aos despus se realizaran otras dos campaas de perforacin con el fin de obtener la informacin necesaria para extender su aplicacin a una escala comercial. Este proyecto fue el punto de partida que



combinacin de los procesos de recuperacin trmica con el drenaje gravitacional en dos procesos llamados Inyeccin de Vapor con Drenaje Gravitacional (SIGD) e Inyeccin de Aire con Drenaje Gravitacional (AIGD), SIGD es en su esencia igual al proceso SAGD pero con la diferencia de que el primero usa pozos verticales y el segundo involucra pozos horizontales.

Fueron necesarios veinte aos de investigacin continua,implementara en campo el primer piloto de este tipo de procesos que involucran fuerzas gravitacionales, en Cold Lake (Canad) bajo la direccin del Dr. Roger M. Butler y la operacin de Imperial Oil Limited. Este piloto consistioinyector vertical y un pozo horizontal productor cercano a la base de la formacin en una configuracin similar a la presentada en la figura 2,

Toe to Heel Steam Flooding (THSF).

Figura 2. Proceso THSF

En el ao de 1987 se realizo el primer piloto SAGD exitoso en la provincia de Alberta en Canad sobre la formacin Mcmurray; conocido como UTF (Underground Test Facilities) porque los tres pares de pozos horizontales perforados desde tneles, como se muestra en la figura 3favorables dieron lugar a que aos despus se realizaran otras dos campaas de perforacin con el fin de obtener la informacin necesaria para extender su aplicacin a una escala

tesis erika trigos

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