INYECCIN DE NITRGENO

1. INTRODUCCION.-La inyeccin del gas nitrgeno al reservorio se hace con el objetivo principal de recuperar los hidrocarburos que an se encuentran atrapados en el subsuelo y constituye una tcnica que ha tomado mucha importancia en los ltimos 30 aos.La determinacin del tipo de gas a inyectar se define por las consideraciones del costo del gas, disponibilidad en el campo, condiciones del reservorio y requerimientos de medios ambientales.Inicialmente se utiliz el gas natural como fluido de inyeccin para incrementar o mantener la presin del reservorio.Es en los ltimos 15 aos donde se empez a utilizar masivamente el nitrgeno conjuntamente con el dixido de carbono (CO2) para la recuperacin mejorada del petrleo (EOR).Asimismo, han aparecido nuevas tecnologas para producir el gas nitrgeno en forma econmica.El uso de los generadores de nitrgeno ha reducido sustancialmente los costos de inversin inicial y los costos operativos de un proyecto de inyeccin de nitrgeno.

2. HISTORIA.-Antes de 1970, para los operadores el gas natural fue la principal alternativa de inyeccin de gas (miscible o inmiscible). En la dcada de los 60s y los 70s, los operadores comenzaron la bsqueda de fuentes de gases no hidrocarburos porque el gas natural no estaba disponible en algunas reas geogrficas o, era muy costoso para su reinyeccin. El CO2 y el Nitrgeno comenzaron a destacar como substitutos del gas natural.En los 60s y al comienzo de los 70s, buscaron volmenes adicionales de gases inertes (la mayor parte era Nitrgeno pero, tambin contena algo de CO2 y otros productos de combustin) quemando el gas natural en boilers o motores de combustin interna; procesando el tubo de gas o el gas de los motores, respectivamente, para remover el agua, calor y subproductos de combustin indeseables; comprimiendo despus el gas procesado con compresores accionados a vapor o por los propios motores de combustin interna.A mediados de la dcada de los 70s, los operadores buscaron una fuente de Nitrgeno que no fuera corrosiva, de gran confiabilidad y que fuera una econmica.En 1977 apareci la primera planta de separacin de aire en los campos petroleros. Subsecuentemente muchas plantas de separacin de aire fueron instaladas y operadas.

3. DESARROLLO.-El nitrgeno es un gas inerte presente en la naturaleza principalmente en el aire. La composicin natural del aire a condiciones normales (1 atm. de presin y 25 C) es:Nitrgeno 78%Oxigeno 21%Argn 1%El nitrgeno se presenta en el aire en forma de molcula de N2. Bajo esta condicin, se comporta como un gas noble, es decir no reacciona con ningn otro elemento, salvo en condiciones de muy alta presin y/o alta temperatura, donde forma compuestos nitrosos como el NO o el NO2.Estos compuestos se encuentran, por ejemplo en los gases de escape de chimeneas de hornos de fundicin.Propiedades Fsicas del Nitrgeno: Peso Molecular 28 Temperatura de fusin (C) -210 Temperatura de ebullicin (C) -196 Temperatura crtica (C) -147 Presin Crtica (psi) 492 Volumen crtico (pie3 / Ib.-mol) 1.4290 Densidad relativa al aire (aire = 1) 0.97 Factor de compresibilidad 0.288 Presin de vapor a 20C No aplicable Solubilidad en agua (mg/ l) 20 Apariencia y color Gas incoloro Olor Inodoro

PROCESOProceso por el cual se inyecta gas nitrgeno por un yacimiento de petrleo para aumentar el factor de recuperacin de petrleo. Por debajo de la presion mnima de miscibilidad (MMP), este es un proceso inmiscible en el cual se incrementa la recuperacin por hinchazn de petrleo, reduccin de la viscosidad y vaporizacin limitada de petrleo crudo. Por encima de la MMP, la inyeccin de nitrgeno es un drenaje de vaporizacin miscible. La miscibilidad del nitrgeno puede alcanzarse solamente con petrleos ligeros que estn a presiones elevadas; por lo tanto, el mtodo miscible es adecuado solamente en yacimientos profundos.

Procesos de Desplazamiento Inmiscible con Nitrgeno:El nitrgeno ha sido utilizado exitosamente para reemplazar el gas natural en la recuperacin de petrleo.Los procesos que existen son:

a) Mantenimiento de PresinEste proceso consiste en inyectar el gas con la finalidad de incrementar la presin del reservorio hasta por encima de su presin de burbuja. Se utiliza mucho en reservorios con buena segregacin gravitacional.b) Inyeccin CclicaEn un reservorio de condensados de gas, la produccin en las cercanas de su presin de roci requiere la inyeccin de gas para mantener la presin del reservorio por encima de la presin de roci, de manera de prevenir el fenmeno de la condensacin retrograda.El uso del gas natural como una fuente de inyeccin cclica ha venido en una prctica comn, pero ltimamente y debido al incremento de los precios del gas natural, se viene utilizando al nitrgeno como una fuente econmica para este tipo de presurizacin.c) Produccin de Gas desde la capa de gasDebido al incremento de los precios del gas, la produccin de gas natural presente en la capa de gas se ha venido en una necesidad.La deplecin natural del reservorio hace que este gas se encuentre atrapado por largos aos hasta que la produccin de petrleo se haya logrado en su mximo nivel.En este proceso la idea es reemplazar el gas natural presente en la capa de gas por gas nitrgeno con la finalidad de recuperar el gas natural para venderlo y seguir manteniendo la presin del reservorio para la produccin de petrleo.d) Mejoramiento gravitacionalReservorios de condensados con empuje de agua tienden a atrapar el petrleo por encima de los pozos de produccin en reas aisladas.La inyeccin de nitrgeno puede lograr desplazar el petrleo hasta el pozo productor. Esto debido a que el factor de comprensibilidad del gas nitrgeno es considerablemente menor que el gas natural.De esta manera se deduce que el volumen de nitrgeno a usar es mucho menor que el gas natural que se necesitara inyectar al reservorio.Adems el nitrgeno es menos denso que el condensado de gas, por lo que asegurara un desplazamiento por gravedad muy estable.e) Empuje de GasLa disponibilidad limitada y los costos de los fluidos miscibles como el CO2, GLP, propano, etc., hace que la inyeccin continua de estos fluidos sea econmicamente no rentable.A un cierto volumen poral (1-5%) del fluido miscible, se ha comprobado que el empuje por agua o gas natural ha sido mejorado.El gas nitrgeno es una excelente alternativa ya que reduce la perdida CO2 debido a la disolucin en el agua y reduce los problemas de corrosin.

Proceso de desplazamiento Miscible con Nitrgeno:En los ltimos aos, el nitrgeno ha recibido an considerable atencin como un agente de desplazamiento miscible para la recuperacin mejorada de petrleo (EOR).El nitrgeno no est presente como un fluido miscible de primer contacto con el reservorio de petrleo.El nitrgeno puede desarrollar miscibilidad con el petrleo del reservorio a travs de transferencias de masa y despus de mltiples contactos.El mecanismo es similar al empuje de gas por vaporizacin, donde los componentes intermedios del petrleo se vaporizan desarrollndose la miscibilidad en la fase gas.Sin embargo, el nitrgeno requiere mayor tiempo y un mayor nmero de contactos para desarrollar miscibilidad. Se requieren altas presiones para generar miscibilidad entre el petrleo del reservorio y el nitrgeno a la temperatura del reservorio.Petrleos ligeros o voltiles en reservorios profundos a menudo ofrecen las mejores condiciones favorables para el desplazamiento con nitrgeno.Los factores que controlan el fenmeno del desplazamiento miscible con nitrgeno son dos:

a) Comportamiento de la fase nitrgeno-petrleo del reservorioLas caractersticas del comportamiento de fase de un reservorio de petrleo toman cambios significativos cuando estn en contacto con el nitrgeno.Vogel y Yarborough observaron que el gas nitrgeno origina un incremento del punto de roci de los petrleo voltiles y condensados.Si tenemos un reservorio de gas saturado, el contacto con nitrgeno puede originar la presencia del fenmeno de condensacin retrograda.De otro lado, reservorios de gas insaturados (presin encima del punto de roci) algo de nitrgeno puede mezclarse con el petrleo antes que ocurra la condensacin retrgrada.El nitrgeno es un elemento comn presente en los reservorios de petrleo, sin embargo es inmiscible en la mayora de condiciones de reservorio.La solubilidad del nitrgeno es relativamente baja en el petrleo; sin embargo, puede desarrollar miscibilidad en ciertos tipos de petrleos bajo condiciones especiales de presin y temperatura.A presiones mayores a 5.000 psi, el nitrgeno puede vaporizar los hidrocarburos intermedios (C2 C6) del petrleo y desarrollar miscibilidades despus de mltiples contactos con el petrleo.Los cambios composicionales en las fases vapor y liquido cuando el nitrgeno est en contacto con el petrleo es la clave para desarrollar miscibilidad.La fase vapor llega a ser progresivamente rica en hidrocarburos (C2 C6 ) hasta que la composicin crtica se haya alcanzado.

b) Presin Mnima de Miscibilidad (PMM)El nitrgeno requiere mayores presiones, temperaturas y mayor tiempo de contacto.Los factores que afectan la PMM del nitrgeno son la composicin del petrleo y el GOR.La temperatura tambin tiene una influencia moderada en este valor. Una alta saturacin de componentes intermedios facilita el desarrollo de la miscibilidad. La PMM es una funcin directa del GOR.

4. APLICACIONES.-Los procesos de recuperacin mejorada por inyeccin de nitrgeno constituyen un mtodo viable si el yacimiento cumple con ciertos requisitos. Las condiciones que se presentan a continuacin de manera resumida son tomadas para la aplicacin de inyeccin de nitrgeno como proceso miscible:

El crudo del yacimiento: Debe ser rico en fracciones comprendidas entre el etano y el hexano (C2 - C6) o hidrocarburos livianos. Estos se caracterizan por ser crudos livianos con gravedad API mayor a 35 (> 35). Tiene un factor volumtrico alto por la capacidad de absorber el gas inyectado en condiciones de yacimiento. Est saturado de metano (C1).

El yacimiento: Debe estar a una profundidad igual (o mayor) a los 5000 pies, a fin de mantener las altas presiones de inyeccin ( 5000 lpc) necesarias para alcanzar la miscibilidad del crudo con el N2 sin fracturar la formacin.

Se puede aplicar en: Reservorios con capa de gas Reservorios con Segregacin Gravitacional

5. VENTAJAS Y DESVENTAJAS.-Ventajas al utilizar nitrgeno como gas de inyeccin. La facilidad de obtencin es mayor respecto al gas natural (GN) y CO2. Al sustituir el gas natural, se incrementa la disponibilidad del mismo, por lo que aumentan su oferta en el mercado y su comercializacin. Sus propiedades fsicas tales como densidad, viscosidad y factor volumtrico son favorables. Si se compara con el gas natural, el nitrgeno ocupa 38% ms espacio poroso por unidad de volumen que el gas natural. Es un gas no corrosivo. Amplia disponibilidad (separado del aire, cuya composicin presenta un 78,1 % de nitrgeno) Compuesto no txico y ambientalmente aceptable.

Desventajas potenciales en la inyeccin de nitrgeno. La miscibilidad es alcanzada a altas presiones y en crudos livianos. Es necesaria la separacin del nitrgeno de las corrientes de produccin de gas natural. Reduccin del poder calorfico del gas natural producido al mezclarse con nitrgeno.

6. ES RENTABLE O NO?Si es rentable la inyeccin de nitrgeno, porque se ha llegado a recuperar en algunos casos en el mundo hasta el 75% del petrleo original in situ, como por ejemplo: El caso del campo Cantarell, en la pennsula de Yucatn, Golfo de Mxico. Con una recuperacin del 60 %. El campo Jay en la frontera de los estados de Alabama y Florida, Estados Unidos. Con una recuperacin por inyeccin de N2 del 70% .

7. BIBLIOGRAFIA Craf, B,C, Hawkins, Ingeniera Aplicada de Yacimientos Petrolferos, Editorial Tecnos, Madrid, 1969. Licenciado Lajous, Adrin, El Proyecto Cantarell, Petrleos Mexicanos S.A. 2002. L. Alberto. Flores, EOR Mediante Inyeccin de Nitrgeno, Lima Peru, 2009. Hernndez Mendoza, Oscar D., y Vicencio Martnez, Alan G.:Fracturamiento a la Formacin con CO2 y N2, Tesis UNAM, Facultad de Ingeniera, 2010

UNIVERSIDAD MAYOR REAL PONTIFICIASAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACA

RECUPERACION MEJORADA (PGP-232)PRACTICO: INYECCION DE NITROGENO

NOMBRE: Gonzales Prez IsrraelHenrryMariscal Portela Carlos JavierMichel Espinoza GermanCARRERA: Ing. Petrleo y Gas NaturalDOCENTE: Ing. Dario CruzSucre- Bolivia