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Alvarado, D. A. and Banzér, C. - Recuperación Térmica de Petróleo

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Alvarado, D. A. and Banzér, C. - Recuperación Térmica de Petróleo
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  CONTENIDO Página CONTENIDO……………………………………………………………………….. II NOMENCLATURA…………………………………………………………………. VII UNIDADES EMPLEADAS EN CÁLCULOS DE RECUPERACIÓN TÉRMICA XII CAPÍTULO I RECUPERACIÓN TÉRMICA 1.1.- DEFINICIÓN………………………………………………………………….. 1 1.2.- HISTORIA……………………………………………………………………… 1 1.3.- PROCESOS DE RECUPERACIÓN TÉRMICA……………………………. 4 1.3.1.- INYECCIÓN DE VAPOR…………………………………………… 5 1.3.2.- INYECCIÓN DE AGUA CALIENTE……………………………….. 6 1.3.3.- COMBUSTION IN SITU……………………………………………. 7 1.3.3.1.- COMBUSTIÓN CONVENCIONAL……………………. 7 1.3.3.2.- COMBUSTIÓN HÚMEDA……………………………… 9 1.3.3.3.- COMBUSTIÓN EN REVERSO……………………….. 11 1.4.- IMPORTANCIA DE LOS PROCESOS DE RECUPERACIÓN TÉRMICA 12 1.5.- CONSIDERACIONES GENERALES………………………………………. 17 1.5.1.- PROFUNDIDAD…………………………………………………….. 18 1.5.2.- PETRÓLEO IN SITU……………………………………………….. 18 1.5.3.- POROSIDAD………………………………………………………… 19 1.5.4.- SATURACIÓN DE AGUA………………………………………….. 19 1.5.5.- SEGREGACIÓN…………………………………………………….. 19 1.5.6.- HETEROGENEIDAD DEL YACIMIENTO………………………… 20 1.5.7.- ESPESOR DE ARENA…………………………………………….. 21 1.5.8.- MOVILIDAD DEL PETRÓLEO…………………………………….. 21 1.6.- REFERENCIAS……………………………………………………………….. 22 CAPÍTULO II PROPIEDADES TÉRMICAS DE ROCAS Y FLUIDOS 2.1.- VISCOSIDAD DE LOS LÍQUIDOS………………………………………….. 25 2.1.1.- MÉTODO DE SAUDER…………………………………………….. 26 2.1.2.- MÉTODO DE THOMAS……………………………………………. 27 2.2.- VISCOSIDAD DEL PETRÓLEO……………………………………………. 28 2.2.A.- ECUACIÓN DE ANDRADE………………………………………… 29 2.2.B.- TÉCNICA DE UN SOLO PUNTO…………………………………… 30 2.2.C.- CARTA ASTM DE VISCOSIDAD-TEMPERATURA……………… 31 2.3.- VISCOSIDAD DE MEZCLAS LÍQUIDAS…………………………………… 36 2.4.- VISCOSIDAD DEL AGUA Y DEL VAPOR…………………………………. 38 2.5.- EFECTO DEL GAS EN SOLUCIÓN SOBRE LA VISCOSIDAD DEL PETRÓLEO……………………………………………………………………. 40   II2,6.- OTRAS UNIDADES DE VISCOSIDAD……………………………………. 43 2.7.- DENSIDAD DEL PETRÓLEO……………………………………………… 45 2.8.- DENSIDAD DEL AGUA……………………………………………………… 45 2.9.- CALOR ESPECÍFICO……………………………………………………….. 46 2.9.A.- HIDROCARBUROS LÍQUIDOS Y PETRÓLEOS………………. 46 2.9.B.- HIDROCARBUROS GASEOSOS…………………………………. 46 2.9.C.- AGUA SATURADA…………………………………………………. 46 2.9.D.- ROCAS………………………………………………………………… 47 2.10.- CAPACIDAD CALORÍFICA DE ROCAS SATURADAS………………….. 47 2.11.- CONDUCTIVIDAD TÉRMICA (K H )…………………………………………. 48 2.11.1.- CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE LÍQUIDOS Y GASES……….. 49 1.11.2.- CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE ROCAS………………………. 51 2.12.- DIFUSIVIDAD TÉRMICA……………………………………………………. 53 2.13.- SATURACIÓN RESIDUAL DE PETRÓLEO………………………………. 55 2.14.- REFERENCIAS………………………………………………………………. 57 CAPÍTULO III PROPIEDADES TÉRMICAS DEL AGUA Y DEL VAPOR 3.1.- TEMPERATURA DE SATURACIÓN DEL AGUA………………………… 59 3.2.- CALOR ESPECÍFICO DEL AGUA Y DEL VAPOR………………………. 60 3.3.- CALOR SENSIBLE DEL AGUA……………………………………………. 61 3.4.- CALOR LATENTE DE VAPORIZACIÓN………………………………….. 62 3.5.- CALOR TOTAL O ENTALPÍA DEL VAPOR SECO Y SATURADO……. 63 3.6.- CALIDAD DEL VAPOR Y VAPOR HÚMEDO…………………………….. 63 3.7.- ENTALPÍA DISPONIBLE……………………………………………………. 65 3.8.- VOLUMEN ESPECIFICO…………………………………………………… 65 3.9.- DENSIDAD DEL VAPOR…………………………………………………… 67 3.10.- VAPOR SOBRECALENTADO…………………………………………….. 67 3.11.- CORRELACIONES DE EJIOGU Y FIORY………………………………. 68 3.12.- DIAGRAMA TEMPERATURA-ENTALPÍA PARA EL AGUA…………… 70 3.13.- DETERMINACIÓN DE LA CALIDAD DEL VAPOR…………………….. 73 3.13.1.- MÉTODO DEL SEPARADOR…………………………………… 73 3.13.2.- MÉTODO DE LOS CLORUROS………………………………… 73 3.13.3.- MÉTODO DE LA CONDUCTIVIDAD…………………………… 74 3.13.4.- MÉTODO DEL MEDIDOR DE ORIFICIO……………………… 75 3.14.- MEDICIÓN DEL FLUJO DEL VAPOR……………………………………. 77 3.15.- DISTRIBUCIÓN DEL VAPOR……………………………………………… 82 3.16.- TABLAS DE VAPOR……………………………………………………….. 82 3.17.- PROBLEMAS……………………………………………………………….. 85 3.17.- REFERENCIAS…………………………………………………………….. 86   III CAPÍTULO IV PÉRDIDAS DE CALOR DURANTE LA TRANSMISIÓNDE FLUIDOS CALIENTES 4.1.- MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR…………………… 89 4.1.a.- CONDUCCIÓN……………………………………………………. 91 4.1.b.- RADIACIÓN……………………………………………………….. 94 4.1.c.- CONVECCIÓN……………………………………………………. 95 4.2.- EFICIENCIA TÉRMICA DEL GENERADOR…………………………….. 96 4.3.- PÉRDIDAS DE CALOR EN LÍNEAS DE SUPERFICIE………………… 98 4.4.- CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CALOR EN LÍNEAS DE SUPERFICIE………………………………………………………………… 98 4.4.1.- PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO PARA PÉRDIDAS DE CALOR……………………………………………………………… 111 4.4.1a.- PROCEDIMIENTO MATEMÁTICO……………………. 113 4.4.1b.- PROCEDIMIENTOS GRÁFICOS………………………. 117 4.5.- CALIDAD DEL VAPOR EN EL CABEZAL DEL POZO…………………. 125 4.6.- CAÍDA DE PRESIÓN EN LÍNEAS DE SUPERFICIE…………………… 127 4.7.- PÉRDIDAS DE CALOR EN EL POZO……………………………………. 130 4.8.- CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE CALOR EN EL POZO…………….. 130 4.8.1.- MÉTODO DE WILLHITE…………………………………………… 130 4.8.2.- PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO……………………………….. 138 4.8.2a.- TUBERÍA DE INYECCIÓN SIN AISLANTE……………. 138 4.8.2b.- TUBERÍA DE INYECCIÓN CON AISLANTE…………… 140 4.8.3.- MÉTODO DE RAMEY……………………………………………… 147 4.8.4.- MÉTODO DE SATTER……………………………………………. 148 4.8.5.- MÉTODO DE PACHECO Y FAROUQ ALI………………………. 149 4.8.6.- MÉTODO DE SUGIURA Y FAROUQ ALI……………………….. 150 4.9.- CALIDAD DEL VAPOR EN EL POZO…………………………………….. 150 4.10.- CAÍDAS DE PRESIÓN EN EL POZO…………………………………….. 151 4.11.- PÉRDIDAS DE CALOR DURANTE LA INYECCIÓN DE UN FLUIDO CALIENTE MONOFÁSICO………………………………………………… 154 4.12.- PROBLEMAS……………………………………………………………….. 156 4.13.- REFERENCIAS…………………………………………………………….. 157 CAPÍTULO V CALENTAMIENTO DE LA FORMACIÓN POR INYECCIÓN DE FLUIDOS CALIENTES 5.1.- MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN LA FORMACIÓN………………………………………………………………… 161 5.2.- CALENTAMIENTO DE LA FORMACIÓN POR INYECCIÓN DE VAPOR……………………………………………………………………….. 163 5.3.- MODELO DE MARX Y LANGENHEIM…………………………………… 163 5.4.- MODIFICACIÓN DE MANDL Y VOLEK………………………………….. 176   IV5.5.- CALENTAMIENTO DE LA FORMACIÓN POR INYECCIÓN DE AGUA CELIENTE……………………………………………………………………. 182 5.6.- MODELO DE LAUWERIER………………………………………………… 182 5.7.- MODELO DE SPILLETTE………………………………………………….. 186 5.8.- INYECCIÓN A TASAS VARIABLES………………………………………. 187 5.9.- REFERENCIAS……………………………………………………………… 187 CAPÍTULO VI INYECCIÓN DE AGUA CALIENTE 6.1.- MECANISMOS DE RECUPERACIÓN EN INYECCIÓN DE AGUA CALIENTE……………………………………………………………………. 189 6.2.- CÁLCULO DE LA RECUPERACIÓN DE PETRÓLEO POR INYECCIÓN DE AGUA CALIENTE……………………………………………………….. 191 6.3.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA INYECCIÓN DE AGUA CALIENTE……………………………………………………………………. 196 6.4.- ESTIMULACIÓN CON AGUA CALIENTE………………………………… 197 6.5.- REFERENCIAS……………………………………………………………… 198 CAPÍTULO VII INYECCIÓN CÍCLICA DE VAPOR 7.1.- MECANISMOS DE RECUPERACIÓN EN INYECCIÓN CÍCLICA DE VAPOR………………………………………………………………………. 204 7.2.- CÁLCULO DE LA RECUPERACIÓN DE PETRÓLEO EN INYECCIÓN CÍCLICA DE VAPOR……………………………………………………….. 206 7.3.- MODELO DE BOBERG Y LANTZ………………………………………… 209 7.4.- MODELO DE BOBERG Y TOWSON…………………………………….. 219 7.5.- OTROS MODELOS PARA PREDECIR LA RECUPERACIÓN DE PETRÓLEO EN INYECCIÓN CÍCLICA DE VAPOR……………………. 222 7.5.1.- MODELOS DE DAVIDSON, MILLER Y MUELLER, Y DE MARTIN…………………………………………………………….. 222 7.5.2.- MODELOS DE SEBA Y PERRY, Y DE KUO, SHAIN Y PHOCAS…………………………………………………………… 222 7.5.3.- MODELO DE CLOSMANN, RATLIFF Y TRUITT……………… 222 7.5.4.- MODELO DE SWAAN……………………………………………. 222 7.6.- CRITERIOS DE DISEÑO PARA LA SELECCIÓN DEL YACIMIENTO EN UN PROYECTO DE INYECCIÓN CÍCLICA DE VAPOR………….. 222 7.7.- DESVENTAJAS DE LA ESTIMULACIÓN CON VAPOR………………. 225 7.6.- OTROS PROCESOS DE ESTIMULACIÓN……………………………… 227 7.9.- REFERENCIAS……………………………………………………………… 227
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