Modelamiento de la remediación e inhibición del daño de formación por asfaltenos usando tratamientos dispersos en gas de inyección

Abstract

En esta tesis de maestría, se ha desarrollado un modelo matemático que representa la fenomenología de las operaciones de remediación/inhibición del daño de formación por asfaltenos en yacimientos de hidrocarburos, con la inyección de dispersiones gas-tratamientos químicos. El modelo tiene en cuenta diversos procesos dinámicos involucrados en la técnica remedial/inhibitoria, como lo son: (1) transporte de componentes, (2) transferencia de masa de los químicos entre fases, (3) conversión de asfaltenos, (4) sorción de los tratamientos en la superficie mineral, y (5) restablecimiento de permeabilidad y porosidad. En el transporte se consideran el mecanismo de la advección, en la transferencia de masa se incluyen la interceptación entre tratamientos/fluidos, la disolución/dispersión de asfaltenos en presencia de disolventes y surfactantes, y en la sorción, se aborda la adsorción/desorción de surfactantes. Las ecuaciones diferenciales parciales no lineales que componen el modelo, son discretizadas a través del Método de Volúmenes Finitos (MVF). Como estrategia de solución, se implementa el método de linealización de Newton-Raphson y el método numérico de solución de Gauss para matrices dispersas. Los parámetros cinéticos de los modelos de interceptación, disolución, dispersión y sorción se obtienen tanto de investigaciones previas, como de ajustes y de pruebas experimentales elaboradas en la Universidad Nacional de Colombia. Posteriormente, se valida el modelo con pruebas de laboratorio desarrolladas en la misma Universidad y se escalan los parámetros a condiciones de yacimiento. Por último, se realiza la simulación de diferentes esquemas de inyección de los químicos en un modelo de pozo y su posterior puesta en producción.

Abstract: In this master thesis, it has been developed a mathematical model for describing the phenomena that are involved in the injections of chemical treatments dispersed in gas phase, aiming at to the remedial and the inhibition of the formation damage by asphaltenes in hydrocarbon reservoirs. These chemicals include solvents and surfactants. The model considers several processes that occur in the remedial/inhibition technique, such as: (1) components transport, (2) mass transfer of the chemicals between phases, (3) asphaltene conversion, (4) sorption of the chemicals onto mineral surface, and (5) the restoration of the permeability and porosity. In the transport, mass transfer, asphaltene conversion, and sorption mechanisms, it is considered diverse mechanisms as the advection, interception processes between treatments/fluids, asphaltene dissolution and dispersion in presence of solvents and surfactants, and the adsorption/desorption of the chemicals. The nonlinear partial differential equations derived from the model, are discretized through the Finite Volume Method (FVM). In the solution strategy, it is applied a Newton-Raphson method to linearize the coupled equations, and it is used a Gauss method for dispersed matrix to solving the algebraic lineal equations. The kinetic parameters of the interception, dissolution, dispersion and sorption models were obtained from previous research, as well as from experimental tests carried out at the Universidad Nacional de Colombia. The model was validated with results from laboratory tests. These tests were developed at the same University, and the kinetic parameters were scale up to the reservoir conditions. Finally, the simulation of different chemical injection schedules was performed using a single well model.