Calidad de Agua y su importancia en la Inyectividad

DAÑO DE FORMACION EN PROCESOS DE RECUPERACION SECUNDARIA

Adriana Cavallaro

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CALIDAD DE AGUA –DefiniciónUsualmente se define en función de la tendencia al taponamiento .

Varia según la permeabilidad y estructura poral de cada reservorio

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• INYECTAR AGUA SIN PROVOCAR TAPONAMIENTOS Ó REDUCCION DE PERMEABILIDAD PARA MAXIMIZAR LA EFICIENCIA DE BARRIDO Y LA

RECUPERACION DE PETROLEO

Objetivo

¿Cuan buena debe ser la Calidad de agua requerida?

Será el agua que a menos costo puede ser inyectada a un caudal satisfactorio y que no cause severos problemas “mecánicos ó químicos” para preservar la inyectividad de los pozos

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Ciclo de reinyección de agua producida (PWRI)

GAS

OILWater

InjectionSystem

SEPARATION

WATER

WaterTreatment

PWRI

Export (H2S, Corrosion)

Aquifer

Reservoir Management

• Areal and vertical sweep• Voidage replacement

Facilities Optimisation

• Separation• Injection water treatment

Environment• Water quality• Energy management

Injector Performance

• Water quality• Injectivity• Injection profile

Producer Performance

• Shut-off unwanted water• Improve profile• Optimize lift

SPE-R&D-San Antonio 2007

5

MECANISMOS POTENCIALES DE DAÑO ASOCIADOS A LA INYECCION DE AGUA

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INVASION DE SOLIDOS (incrustaciones(*), productos de corrosión, arcillas, parafinas, asfaltenos)

PETROLEOCRECIMIENTO BACTERIANO Y PRODUCTOS DE

SU ACCION METABOLICA

ACTIVIDAD DE ARCILLAS

(*)Carbonatos, sulfatos, sulfuros

CAUSAS DE PERDIDA DE INYECTIVIDAD

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Hinchamiento de arcillas

Defloculación de arcillas

Migración de finos por efecto químico y/o mecánico

Adsorción química y alteración de la mojabilidad

INTERACCION ROCA-FLUIDO

8

ARENISCAS –MINERALOGIA Y DISTRIBUCION DE ARCILLAS

9

ALTERACION DE LAS ARCILLAS

Hycal

10

HINCHAMIENTO DE ARCILLAS

11

Arcillas autigenicas

Smectita y caolinita

12

DEFLOCULACION DE ARCILLAS

Hycal

13

ARCILLAS AUTIGENICAS

Illita Caolinita

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YAC. CERRO FORTUNOSO YPF

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EFECTOS DE LA SALINIDAD –Cerro Fortunoso

Ej: Inyector CF72 (C. Fortunoso) arcillas : 12%

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EFECTOS DE SALINIDAD –Cerro Fotunoso

ENSAYO DE SENSIBILIDAD

0

20

40

60

80

100

120

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00

VOLUMENES PORALES INYECTADOS

Kf /

Ki

( % )

Cloruros 6.85 g/l Cloruros 8.52 g/l

Pozo Md.NCF-72 Muestra 11I Prof.: 2002,49 mbbp- Ka= 21.2 mD

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MIGRACION DE FINOS

Hycal

18

REDUCCION DE PERMEABILIDAD ALTERACION DE LA MOJABILIDAD

ADSORCION QUIMICA

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Alteración de mojabilidad

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Interacción Roca-Fluido

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-INCREMENTAR LA CONCENTRACIÓN DE CATIONES MONO Y DIVALENTES

-UTILIZAR AGENTES ESTABILIZANTES TEMPORARIOS O PERMANENTES

-TRANSICION GRADUAL DEL AGUA DE FORMACION AL AGUA DE INYECCION

-GRADIENTES DE SALINIDAD PARA ROCAS CON ALTO CONTENIDOS DE ARCILLAS (> 10%)

-ALTERAR LA MOJABILIDAD DE WATER -WET A OIL- WET SI NO PROVOCA AUMENTO DE INYECTIVIDAD

-SELECCIONAR INHIBIDORES ADECUADOS

-DEFINIR CAUDALES DE INYECCION QUE NO SUPEREN LA VELOCIDAD CRITICA

POSIBLES SOLUCIONES

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El daño por depositación de partículas se caracteriza por:

Formación de revoque externoFormación de revoque internoCombinación de los dos mecanismos mencionados

La magnitud del taponamiento esta controlada por:

Concentración y composición de sólidos suspendidosTamaño y forma de sólidosCaudal de inyecciónDistribución del tamaño de las gargantas porales de la formaciónTortuosidad del sistema poral

INVASION DE SOLIDOS

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DAÑO POR SOLIDOS EN SUSPENSION -TSS

Profundidad de invasión : algunos cm.Tamaño de partículas > 1/3 (33%) tamaño

garganta poral Fácil remoción con tratamientos químicos

Profundidad de invasión : 10 a 100 cmTamaño de partículas entre 1/7 (14%) y 1/3 (33%) de la garganta poralDifícil remoción con limpiezas químicas y costosas

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DAÑO POR SOLIDOS EN SUSPENSION -TSS

Situación ideal, no hay bloqueo de sólidosTamaño de partículas : < 1/7 (14%) tamaño de la garganta poralEl tratamiento del agua puede ser muy costoso

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YPF-Miembro Troncoso InferiorEfecto de la calidad de agua sobre la roca reservorio

Poro limpio Revoque externo

Invasión

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DISPERSION DE PETROLEO EN AGUA

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Relación de DañoImpacto de sólidos y petróleo

Powide 2: Cg4(Shell) & Cg5 (Total), Prowide 3:Cg17 (YPF)Q= 1000 ml/h, (Cq, Coil)= (50, 100)

1

11

21

31

41

51

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500PVI

Dam

age

Fact

or D

Ft

YPF oil, 292 md

SHELL's OIL, 356 md

TOTAL's OIL, 319 md

Asphaltens (insoluble in n-heptane) (% w) 4Aspahltene (insoluble in n-hexane) (%w) 2,1

Saturates (SARA)%w 46,7Aromatics (SARA)%w 17,1

Resins (SARA) %w 8,7Humidity (ASTM 95) %w 21

28

Core flooding con Dispersante no ionico

29

Hidrocarburos en Agua

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ACTIVIDAD BACTERIANA

Taponamiento por actividad bact.Productos de corrosiónGeneración de SH2Agriamiento del reservorio/sup.

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Contaminación por Bacterias

SRB

H2S

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Tamaño de Partículas vs distancia

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Caso Yacimiento Barrancas

Evolución del tamaño de partículas

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El tamaño de partículas aumenta a lo largo del sistema y también hacia el fondo del pozo inyector

Año 2008

BV: 3 micrones- B87 :7-10 micrones- Fondo pozo : 20-40 micrones

Distribución de Partículas

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

2 3 5 7 10 20 40 80

micrones

%Salida de Planta

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Guia Interacción Fluido-Fluido

35

ESPECIFICACIONES PARA CALIDAD DE AGUA

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IMPACTO NEGATIVO EN LA PRODUCCION

Impacto en el Negocio Efectos Adversos sobre el Reservorio

5

POZO INYECTOR EJ-2 - CAUDAL DE INYECCION

020406080

100120140160180200

FECHA

Qi

( m3

/ d )

Reparación : 04/11/97 - Limpiezas Acidas : 30/04/98 - 06/10/98 - 17/11/98 - 12/01/99

RECUPERACION SECUNDARIA

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

M3/

DÍA

0

100

200

300

400

500

600

m3/

día

Inyección Diaria Petróleo Diario

Sólidos (FeS + Hc + SRB+ prod. corrosión)

Invasión y daño

Pérdidas de inyección

Incremento de costos operativos

Pérdidas de producción

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Remoción del 98% de las partículas > 2 micrones (*)Petróleo en agua < 5-25 ppm para K <100 mD recomendado no > 5 ppmOxigeno < 20-50 ppbCorrosión < 1-5 mpyControl de Bacterias : SRB < ó = 10 bac./ml (101)

(*) ó Remoción de partículas con un tamaño equivalente al 20% de la mediana del tamaño de las gargantas porales dela formación

CALIDAD DE AGUA ESPECIFICACION STANDARD

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ESTUDIOS DE INYECTIVIDAD EN CORONAS: TIEMPO DE VIDA MEDIA- TIPO DE INVASION- Modelos (correlaciones, matricial,

fracturado)TAMAÑO DE GARGANTAS PORALES: 1-Presión Capilar por inyección de mercurio 2-Microscopía Electrónica 3-Microscopía Optica 4-Regla Ka = tamaño de gargantas, Regla 1/3-1/7 ( mejor 1; 2; 3) 5-Correlaciones con perfiles RMNANALIZAR RESERVORIOS EN SECUNDARIA SIMILARESESTABLECER CRITERIO DE FILTRACION

• Piloto de Campo, reservorios similares

CALIDAD DE AGUA METODOLOGIA PROPUESTA Definir especificaciones

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Ejemplo Yac. CHSN – Miembro Troncoso Inferior

DISTRIBUCION DE TAMAÑOS DE POROS

0,000,200,400,600,801,001,201,401,601,80

0,1 1 10 100 1000

DIAMETRO PORAL (micrones)

DIFERENCIA DE VOLUMENES

VO

LU

ME

N (c

m3)

05

101520253035404550

5,3 8,81 12,3 15,9 19,4 22,9 26,4 29,9 33,4 37 40,4 44 47,5 51 54,5

SIZE (µm)

PART

ICLE

S SI

ZE D

ISTR

IBUT

ION

(%)

40

Pozo B-342 –Yac. Barrancas

41

Pozo B-342 –Yac. Barrancas

42

LAS REGLAS DE DEDO SON UTILES PARA UN DISEÑ BASICO- Es una aproximación por falta de datos

ESTUDIOS DE LABORATORIO SE REQUIEREN PARA UN DISEÑO MAS REALISTA

CORRELACIONES y desarrollo de modelos , adaptación de software

43

Estimar mantenimiento de la Inyección Definir el grado de filtración requerido Estimar costo del tratamiento del agua Estimar inversiones Gastos en limpiezas químicas y programas de tratamientos

TIEMPO DE VIDA MEDIA DEL POZO INYECTOR

TIEMPO DE VIDA MEDIA

0

20

40

60

0,1 1 10 100

CONCENTRACION DE SOLIDOS SUSPENDIDOS EN AGUA (ppm)

TIEM

PO D

E VI

DA

MED

IA (m

eses

)

Eylander Berkman y Davidson

Ecuaciòn simplificada Qo/Qi = 1/2

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• t ½ = (F) (G)

• F= π rw2 h ρc / qo w ρw

• G= f(terminación del pozo)

• t ½ = tiempo requerido para que el caudal de• inyección caiga al 50% del inicial

Vida media

Estudios : CHSN ; Cañadón Seco, Lomar Alta Sur, Cañada Dura, Cerro Fortunoso

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Vida Media –yac. Loma Alta Sur

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Propiedades del reservorio –Estudios de filtración laboratorio y on site Composición de las aguas formación e inyección Sólidos Totales Suspendidos Distribución de Tamaño de partículas Composición de los sólidos Hidrocarburos Bacterias Tendencia incrustante Compatibilidad con mezclas de aguas Ensayos de corrosión Tipo de incrustaciones Gases disueltos Análisis de tratamientos y eficiencia de inhibidores y/o aditivos Identificar la posibilidad de agriamiento del reservorio – Acidos grasos, donantes de electrones Control de SH2 en pozos productores (gas de producción) Step rate

CALIDAD DE AGUATEST DE EVALUACION

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• Objetivo: detectar si existe deterioro en la calidad de agua y tomar acciones correctivas para evitar daño en el inyector

Análisis del agua, pH, gases disueltos ( O2, , CO2 , SH2 ) Detección y control de souring Sólidos suspendidos : cantidad y composición Hidrocarburos Corrosión (probetas, hierro, sulfuros) Población de bacterias Tamaño de partículas Control de formación de incrustaciones en el sistema( Calcio, Bario, Estroncio, carbonatos, bicarbonatos, sulfatos, Hierro) Muestras de depósitos en lineas y pozos Presión , Caudal y correlación con TSS a lo largo del sistema Frecuencias de limpiezas químicas y resultados Falloff- Gráficos de Hall Perfiles de Inyectividad y Tránsito de Fluido Relación Inyección-Producción

MONITOREO DEL SISTEMA DE INYECCION –Identificación de evidencias

Muchas gracias

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Que más podemos hacer?

Estudios de daño y desarrollo de metodologías para mejorar la inyectividad en recuperación secundaria

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LABOMOVIL PARA INVESTIGACION Y MONITOREOYPF SA año 1995 – Mendoza- Revista TEMAS

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INVASION DE PETROLEO

Hycal