CALENTAMIENTO DE LA FORMACION POR INYECCION DEFLUIDOS CALIENTES :El propósito general de los métodos de recuperación térmica es aumentar la temperatura del crudo en el yacimiento, de manera que éste puede fluir más fácilmente. Por lo tanto, es deseable calentar el yacimiento eficientemente, tomando en cuenta que no todo el calor inyectado o generado en el yacimiento permanece en él, ya que parte de éste calor se pierde con los fluidos producidos y parte se pierde hacia las formaciones adyacentes no productivas, a menudo referidas como suprayacentes y subyacentes.

MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN LA FORMACIÓN Cuando un fluido caliente, gas, líquido o una mezcla de ambos, es inyectado en una formación, parte de su contenido calorífico es transferido a la roca matriz y a los fluidos intersticiales, así como también a las formaciones adyacentes no productivas. A medida que el fluido inyectado desplaza parcialmente al petróleo, al agua y al gas, transporta el calor a los espacios porosos. Así, los fluidos en la formación son calentados por conducción y convección, la roca matriz es calentada por conducción, y los fluidos desplazados son calentados por conducción y convección, con la predominancia de alguno de los dos dependiendo del tipo de fluido inyectado y de la viscosidad del petróleo

- CALENTAMIENTO DE LA FORMACIÓN POR INYECCIÓN DE VAPOR A una temperatura TS

(temperatura de saturación, correspondiente a una presiónpS), mientras el agua caliente solo transporta calor sensible, Hw, el vapor adicionalmente contiene calor latente, LV. Esta diferencia entre la naturaleza del vapor y del agua caliente, es la responsable del contraste entre el calentamiento de la formación por ambos fluidos: el agua caliente experimenta una caída de temperatura para poder transferir su calor sensible a la roca y a los fluidos, mientras el vapor puede transferir todo su calor latente sin experimentar cambio de temperatura.

MODELO DE MARX Y LANGENHEIM1 En base a las consideraciones anteriores, Marx y Langenheim1, formularon un modelo matemático que puede utilizarse para calcular el área calentada, las pérdidas de calor y la distribución de temperatura durante la inyección de un fluido caliente en una arena petrolífera El modelo fue desarrollado para el caso de inyección de vapor húmedo, suponiendo que la distribución de temperatura es una función escalonada (desde la temperatura del vapor TS, hasta la temperatura de la formación, TR)

TASA DE INYECCIÓN DE CALOR AL TIEMPO t Considerando la inyección de vapor a una tasa igual a ist B/D (agua equivalente), la tasa de inyección de calor BTU/hr

TASA DE UTILIZACIÓN DE CALOR AL TIEMPO t Se refiere a la cantidad de calor por unidad de tiempo utilizada para calentar la formación, desde la temperatura del yacimiento TR, hasta la temperatura del vapor

TS. Teniendo en cuenta que el área calentada aumenta con el tiempo, se tiene:

TASA DE PERDIDAS DE CALOR AL TIEMPO t Una de las suposiciones de este modelo, es que considera que no existen pérdidas de calor en la dirección radial, sino solamente en la dirección vertical hacia las capas supra y subdyacentes (ver Figura 5.2). Así, la tasa de pérdidas de calor por conducción, QC, desde la formación hacia las capas supra y subyacentes, por unidad de área calentada y por unidad de tiempo.

MODIFICACION DE MANDL Y VOLEK7 El modelo de Marx y Langenheim1, supone que el vapor se condensa totalmente en el frente, y el condensado se enfría hasta la temperatura del yacimiento. Esta representación del perfil de temperatura como una función escalonada, introduce un ligero error, ya que desprecia el transporte convectivo de calor del agua caliente. En otras palabras, la inyección de vapor puede suministrar el calor latente para calentar la formación, así como también para satisfacer las pérdidas de calor a las capas adyacentes. Por lo tanto, mientras la tasa de inyección de calor sea mayor que el calor consumido, el modelo de Marx y Langenheim es válido. Sin embargo, a un cierto tiempo, el cual Mandl y Volek llaman el tiempo crítico, esto cesa, y debe tomarse en cuenta la convección del calor transportado por el agua caliente delante del frente de condensación.

CALENTAMIENTO DE LA FORMACIÓN POR INYECCIÓN DE AGUACALIENTE Cuando un fluido caliente, tal como agua o gas, caracterizados solamente por su calor sensible (o sea, sin calor latente), es inyectado en un medio poroso, se crea en el medio poroso una distribución de temperatura. A cualquier tiempo dado, la temperatura en el punto de inyección (plano ó superficie) es igual a la temperatura del fluido TF. A medida que el fluido se mueve del punto de inyección, la temperatura cae, alcanzando eventualmente la temperatura de la formación TR

- MODELO DE LAUWERIER8 Lauwerier8 ha sido reconocido como el primero en establecer firmemente los cálculos aproximados de la distribución de temperatura en el yacimiento. Lauwerier consideró la inyección de agua caliente a un flujo constante iF en un yacimiento lineal horizontal, de propiedades uniformes y constantes como se muestra esquemáticamente en la Figura 5.6. Además, supone que la transferencia de calor hacia las capas supra y subyacentes se efectúa por conducción vertical solamente, y que la distribución de temperatura en el yacimiento es independiente de la posición vertical y el flujo de calor dentro del yacimiento se realiza por convección solamente.

MODELO DE SPILLETTE10 Consiste en la solución numérica de las ecuaciones de balance de energía térmica en su forma más general, incluyendo la posibilidad de variación de la conductividad térmica. Las referidas ecuaciones, generalizadas para cualquier sistema de coordenadas.

Spillette resolvió las ecuaciones (5.42) y (5.43), para las condiciones de contorno apropiadas, utilizando procedimientos numéricos. La técnica de solución utilizada es valiosa donde se requiera considerar flujo multidimensional, yacimiento heterogéneo, porosidad y saturación de fluido variable, y propiedades físicas dependientes de temperatura. Sin embargo, tal método de solución requiere el uso de un computador digital y considerable información acerca de las propiedades del yacimiento.

INYECCIÓN A TASAS VARIABLES La tasa de inyección de vapor (ó agua caliente) es pocas veces constante, y puede variar ampliamente durante un proyecto. Los modelos de Marx y Langenheim, Mandl y Volek, y Lauwerier pueden ser generalizados para tasas variables, resultando en expresión más amplias