Calculo de la distribución de temperatura en yacimientos de crudos pesados por calentamiento electromagnético

Palabras clave: Calentamiento Electromagnético, Radiofrecuencia, Recuperación de petróleo, Modelado Numérico, FDTD.

Resumen

La introducción de Calor en un reservorio ha demostrado ser una forma eficaz de reducir la viscosidad de crudos pesados mediante el aumento de la temperatura en la formación. El uso de la energía electromagnética ha demostrado ser especialmente atractivo debido a las ventajas que ofrece sobre las técnicas convencionales de recuperación de calor. Aunque a lo largo de los años se han llevado a cabo numerosas investigaciones sobre este método de recuperación por radiofrecuencia, la simulación numérica con aplicaciones en la industria de los yacimientos ha sido de uso limitado para el calentamiento electromagnético con yacimientos de petróleo pesado cuando están conectados con acuíferos en fondo. Presentamos un esquema numérico para estimar las variaciones de temperatura en el yacimiento por absorción electro-magnética, basado en el cálculo de la amplitud del campo de ondas electromagnéticas y el acoplamiento de difusión de calor por radiación. Las propiedades eléctricas y térmicas del reservorio fueron calculadas teniendo en cuenta las fracciones y saturación de sus fases. Los resultados obtenidos de esta simulación de calentamiento por RF muestran un perfil de temperatura distribuido radialmente dentro del yacimiento. La potencia y frecuencia de la onda incidente fueron consideradas para una antena situada en el centro de la formación. Esto permite determinar la energía necesaria en kWh y su influencia en la potencia de la antena, así como las propiedades térmicas y eléctricas de un medio en presencia de acuíferos. El modelado numérico alcanza una temperatura estable en el interior del reservorio en días o meses, a pesar de la presencia fuerte de zonas saturadas de agua de formación. La simulación muestra que la presencia de acuíferos en fondo y de medios parcialmente saturados afecta el calentamiento del yacimiento. Para que el experimento numérico sea reproducible y verificable un flujo de trabajo se proporciona en forma de código.

Biografía del autor/a

Herling Gonzalez Alvarez, Ecopetrol S.A., Centro de Innovación y Tecnología (ICP) , Piedecuesta, Santander, Colombia.

I am a physicist with experience in modeling and simulation of acoustic, elastic and electromagnetic wave propagation in complex media with anisotropy. I work in wave field inversion seismic characterization in the oil and gas industry.

Referencias bibliográficas

Bogdanov, I., Torres, J. A., Kamp, A., & Corre, B. (2011, December). Comparative analysis of electromagnetic methods for heavy oil recovery. In SPE Heavy Oil Conference and Exhibition. OnePetro. https://doi.org/10.2118/150550-MS

Daniels, D. J. (2004). Ground penetrating radar. London, United Kingdom: The Institute of Electrical Engineers. https://doi.org/10.1049/PBRA015E

Fornberg, B. (1998). A practical guide to pseudospectral methods (No. 1). Cambridge university press. https://www.colorado.edu/amath/sites/default/files/attached-files/ps_non_periodic.pdf

Harlow, F. H., & Welch, J. E. (1965). Numerical calculation of time‐dependent viscous incompressible flow of fluid with free surface. The physics of fluids, 8(12), 2182-2189. http://www.cs.rpi.edu/~cutler/classes/advancedgraphics/S12/papers/harlow_welch.pdf

Kasevich, R. S., Price, S. L., & Albertson, A. (1997, June). Numerical modeling of radio frequency heating process for enhanced oil production. In SPE Western Regional Meeting (pp. SPE-38311). SPE. https://doi.org/10.2118/ 38311-MS doi: 10.2118/38311-MS

Metaxas, A. A., & Meredith, R. J. (1983). Industrial microwave heating (No. 4). IET. https://www.bing.com/ck/a?!&&p=e447a9e89db87254JmltdHM9MTY5Nzc2MDAwMCZpZ3VpZD0yNzhiMzg1ZC1jZGUyLTY0NDMtMzhlNy0yYmZhY2M0ZDY1ZDAmaW5zaWQ9NTIwNQ&ptn=3&hsh=3&fclid=278b385d-cde2-6443-38e7-2bfacc4d65d0&psq=Metaxas%2c+A.+A.%2c+%26+Meredith%2c+R.+J.+(1983).+Industrial+microwave+heating+(No.+4).+IET.&u=a1aHR0cHM6Ly9ib29rcy5nb29nbGUuY29tL2Jvb2tzL2Fib3V0L0luZHVzdHJpYWxfTWljcm93YXZlX0hlYXRpbmcuaHRtbD9pZD1CTGZ3V1RxNzZzSUM&ntb=1

Sahni, A., Kumar, M., & Knapp, R. B. (2000, June). Electromagnetic heating methods for heavy oil reservoirs. In SPE western regional meeting (pp. SPE-62550). SPE. https://doi.org/10.2118/62550-MS doi: 10.2118/62550-MS

Sivakumar, P., Krishna, S., Hari, S., & Vij, R. K. (2020). Electromagnetic heating, an eco-friendly method to enhance heavy oil production: A review of recent advancements. Environmental Technology & Innovation, 20, 101100. https://doi.org/10.1016/j.eti.2020.101100

Sullivan, D. M. (2013). Electromagnetic simulation using the FDTD method. John Wiley & Sons. https://doi.org/10.1002/9781118646700

Taflove, A., Hagness, S. C., & Piket-May, M. (2005). Computational electromagnetics: the finite-difference time-domain method. The Electrical Engineering Handbook, 3(629-670), 15. https://doi.org/10.1002/0471654507.eme123

Yee, K. (1966). Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell's equations in isotropic media. IEEE Transactions on antennas and propagation, 14(3), 302-307. https://doi.org/10.1109/TAP.1966.1138693.

Yunus A.. Çengel, & Ghajar, A. J. (2020). Heat and Mass Transfer: Fundamentals [and] Applications. McGraw-Hill Education. https://www.mheducation.com/highered/product/heat-mass-transfer-fundamentals-applications-cengel-ghajar/M9780073398198.html

Cómo citar
Gonzalez Alvarez, H., Pinzon Dıaz, A. R., Delgadillo Aya, C. L., & Muñoz Mazo, E. O. (2023). Calculo de la distribución de temperatura en yacimientos de crudos pesados por calentamiento electromagnético. CT&F - Ciencia, Tecnología Y Futuro, 13(1), 31–42. https://doi.org/10.29047/01225383.690

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Publicado
2023-06-30
Sección
Artículos de investigación científica y tecnológica

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