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COMPARACIÓN EXPERIMENTAL PARA EL CÁLCULO DE LA MOJABILIDAD DE LA ROCA POR MEDIO DEL MÉTODO AMOTT-HARVEY Y UN NUEVO MÉTODO VISUAL

This article provides the results of the implementation of the Amott-Harvey method (quantitative) and the visual method (qualitative) to determine the wettability of the rock in core samples from the Mugrosa Formation of the Colorado Field, in order to learn about the distribution of fluids in the reservoir, as this property affects various aspects of the production performance thereof. Wettability is determined first by restoring the wettability of the samples, for 200 hours and 1000 hours at reservoir conditions (T = 144°F and P = 1350 psi). After that, rock wettability is calculated using the Amott-Harvey method, obtaining results of neutral wettability. It is then determined by the visual method for comparison purposes, in order to conclude that rock wettability is neutral. It is important to emphasize that the visual method is of great relevance, because it provides a real view of how the fluids are distributed within the rock to obtain representative results, in order to make decisions that optimizes the production of the field under study.

Este artículo presenta los resultados de la implementación del método Amott-Harvey (cuantitativo) y el método visual (cualitativo) para la determinación de la mojabilidad de la roca en muestras de corazones de la formación Mugrosa del campo Colorado, y de esta forma conocer como es la distribución de fluidos dentro del yacimiento; ya que dicha propiedad incide en numerosos aspectos del desempeño de producción del yacimiento. La determinación de la mojabilidad se realiza en primera medida restaurando la mojabilidad de las muestras; unas a 200 horas y otras a 1000 horas con respecto a las condiciones de yacimiento (T = 144°F y P = 1350 psi). Posteriormente se calcula la mojabilidad de la roca con el método Amott-Harvey, obteniendo resultados de una mojabilidad neutra. Luego se realiza la determinación de la mojabilidad por el método visual para generar una comparación y de esta forma poder concluir que la mojabilidad de la roca es de tipo neutra. Es importante resaltar que el método visual es de gran aplicabilidad, pues nos permite visualizar de forma real como se distribuyen los fluidos dentro de la roca y obtener resultados representativos, para así poder tomar decisiones a la hora de optimizar la producción del campo en estudio.

Este artigo apresenta os resultados da implantação do método Amott-Harvey (quantitativo) e do método visual (qualitativo) para a determinação da molhabilidade da rocha em amostras de corações da formação Mugrosa do campo Colorado, e desta forma conhecer como é a distribuição de fluídos dentro da jazida; já que dita propriedade incide em numerosos aspectos do desempenho de produção da jazida. Inicialmente, a determinação da molhabilidade é realizada restaurando a molhabilidade das amostras; umas a 200 horas e outras a 1000 horas com relação às condições da jazida (T = 144°F e P = 1350 psi). Posteriormente, a molhabilidade da rocha é calculada com o método Amott-Harvey, obtendo resultados de uma molhabilidade neutra. Logo, é realizada a determinação da molhabilidade pelo método visual para gerar uma comparação e desta forma poder concluir que a molhabilidade da rocha é de tipo neutra. É importante ressaltar que o método visual é de grande aplicabilidade, pois permite visualizar de forma real como são distribuídos os fluídos dentro da rocha e obter resultados representativos, para assim poder tomar decisões na hora de aperfeiçoar a produção do campo em estudo.

DISEÑO DE TRATAMIENTOS POST-FRACTURAMIENTO PARA REMEDIAR EL DAÑO CAUSADO POR FLUIDOS POLIMÉRICOS DE FRACTURA

Seven chemical products with different chemical properties were evaluated as post-fracturing treatments to remove the polymer retained in the pore system of the fracture and adjacent rock after hydraulic fracturing. Three of those chemical products were used for the first time to degrade the polymer in fracturing fluids. All laboratory tests were conducted under the Unit K-1 Chichimene oil-field conditions - located in Eastern Colombia, and operated by Ecopetrol S.A. Fluid-fluid and fluid-rock compatibility tests were performed. In order to evaluate the capacity of the post-fracturing treatments to degrade the polymer in the fracturing fluid, a new methodology for polymer quantification was implemented. The chemical and thermal stability of the post-fracturing treatments was assessed trough coreflooding experiments. Finally, the evaluations of the effectiveness of the post-fracturing treatments were performed and assessed with coreflooding experiments using fractured rocks as porous media. The coreflooding results showed that the post-fracturing treatments evaluated promoted the recovery of about 40% of the total polymer retained in the porous system, and improved the retained permeability in values between 50 and 180%. The best obtained results came from the first-time usage of chemical products as post-fracturing treatments.

Siete productos químicos, de diferente naturaleza química, fueron evaluados como tratamientos post-fracturamiento hidráulico para remover el polímero retenido en la zona fracturada. Entre los productos evaluados se destacan tres productos usados por primera vez como componentes principales de tratamientos post-fracturamiento hidráulico. Las pruebas fueron realizadas a condiciones de los pozos productores del campo Chichimene, formación K-1, operados por Ecopetrol S.A., ubicados en los Llanos Orientales Colombianos. Las pruebas realizadas incluyeron compatibilidad con los fluidos y las rocas de la formación, la aplicación de una nueva metodología para cuantificar de forma directa la degradación del polímero del fluido de fractura y la evaluación de la estabilidad térmica de los componentes principales de los tratamientos, entre otras. Finalmente, se realizaron pruebas de desplazamiento de los tratamientos post-fracturamiento a través de medios porosos que simulaban rocas fracturadas para determinar su efectividad en la remoción del polímero retenido. Los resultados obtenidos muestran que la aplicación de los tratamientos post-fracturamiento promovieron la recuperación de aproximadamente un 40% del polímero total retenido en el sistema poroso, según su aplicación. Además, los valores de permeabilidad retenida mejoraron entre un 50 y 180%; obteniéndose los mejores resultados empleando los productos químicos usados por primera vez como tratamientos post-fracturamiento.

Sete produtos químicos, de diferente natureza química, foram avaliados como tratamentos pós-fratura hidráulica para remover o polímero retido na zona fraturada. Entre os produtos avaliados destacamse três produtos usados por primeira vez como componentes principais de tratamentos pós-fratura hidráulica. As provas foram realizadas em condições idênticas as dos poços produtores do campo Chichimene, formação K-1, operados por Ecopetrol S.A., localizados nas Planícies Orientais Colombianas. As provas realizadas incluíram compatibilidade com os fluídos e com as rochas da formação, a aplicação de uma nova metodologia para quantificar de forma direta a degradação do polímero do fluído de fratura e a avaliação da estabilidade térmica dos componentes principais dos tratamentos, entre outras. Finalmente, foram realizadas provas de deslocamento dos tratamentos pós-fratura através de meios porosos que simulavam rochas fraturadas para determinar sua efetividade na remoção do polímero retido. Os resultados obtidos mostram que a aplicação dos tratamentos pós-fratura promoveu a recuperação de aproximadamente 40% do polímero total retido no sistema poroso, segundo sua aplicação. Além disso, os valores de permeabilidade retida melhoraram entre 50 e 180%; obtendo-se os melhores resultados empregando os produtos químicos usados por primeira vez como tratamentos pós-fratura.

REVISIÓN DE LOS ESTUDIOS SOBRE INTERACCIÓN ASFALTENOS Y PARAFÍNAS E INCIDENCIA EN SU CRISTALIZACIÓN

This paper reviews the impact of asphaltenes on wax crystallization and on the properties of crude oils, and the consequences thereof on the flow assurance of waxy crude oil. It initially includes studies of the crystallization of both pure n-alkanes as well as the mixtures thereof, because they have led to an understanding of how their precipitation occurs along with their transitions of crystalline phases, particularly, by studies of X-ray diffraction (XRD). This is followed by the studies and results of crystallization in crude oils and/or the fractions thereof and how their properties are affected in the presence of asphaltenes. The results on the influence of asphaltenes are inconclusive and sometimes contradictory: some confirm that their presence decreases pour point, others affirm that it increases it and yet others say there is no effect. Similar results have been reported for properties such as crystallization point, phase transition and rheological properties. The influence of the chemical structure of asphaltenes on the change in crude oil properties has not been generalized either. It has been inferred that is possibly due to the interaction between aliphatic chains of asphaltenes and waxes, and it has been established that there is synergy in coprecipitation due to evidence in the analysis of organic deposits.

Se presenta una revisión del efecto que tienen los asfaltenos en la cristalización de parafinas, en las propiedades de crudos parafínicos y las consecuencias en el aseguramiento de flujo. Inicialmente se incluyen los estudios de cristalización de n-alcanos puros y de sus mezclas donde se ha podido entender como ocurre su precipitación y transiciones de fases cristalinas, especialmente, por estudios de difracción de rayos-X (DRX). Se analizan los resultados de estudios de cristalización en crudos y/o sus fracciones y cómo la presencia de los asfaltenos afecta sus propiedades. Sobre la influencia de los asfaltenos, los resultados no son concluyentes y en ocasiones contradictorios: algunos confirman su contribución a disminuir el punto de fluidez, otros que lo aumenta y en algunos casos que no hay efecto. Resultados semejantes se han reportado para el punto de cristalización, la transición de fases y propiedades reológicas. Tampoco se ha podido generalizar cuál es la influencia de la estructura química de los asfaltenos sobre las propiedades de los crudos. Se infiere que posiblemente se deba a la interacción entre sus cadenas alifáticas con las parafinas y se ha establecido que existe sinergia en la coprecipitación por la evidencia en los análisis de los depósitos orgánicos.

É apresentada uma revisão do efeito que os asfaltenos têm na cristalização de parafinas, nas propriedades de crus parafínicos e nas consequências na garantia de escoamento. Inicialmente são incluídos os estudos de cristalização de n-alcanos puros e de suas misturas onde foi possível entender como ocorre sua precipitação e transições de fases cristalinas, especialmente, por estudos de difração de raios-X (DRX). São analisados os resultados de estudos de cristalização em crus e/ou suas frações e como a presença dos asfaltenos afeta suas propriedades. Sobre a influência dos asfaltenos, os resultados não são conclusivos e em ocasiões são contraditórios: alguns confirmam sua contribuição para diminuir o ponto de fluidez, outros que o aumenta e em alguns casos que não o afeta. Resultados semelhantes são relatados para o ponto de cristalização, a transição de fases e as propriedades reológicas. Também não é possível generalizar qual é a influência da estrutura química dos asfaltenos sobre as propriedades dos crus. Infere-se que possivelmente é devida à interação entre suas cadeias alifáticas com as parafinas e estabelece-se que existe sinergia na coprecipitação pela evidência nas análises dos depósitos orgânicos.

PREPARACIÓN DE SULFONATOS DE PETRÓLEO Y EVALUACIÓN PARA RECOBRO QUÍMICO MEJORADO EN CAMPOS DE PETRÓLEO COLOMBIANOS

An efficient method for preparing petroleum sulfonates is described in this article. Petroleum sulfonates were prepared from five different refinery cuts and characterized by infrarred and ultra-violet spectroscopy. Their hydrophilic-lipophilic relative afinity was assessed by performing phase behavior scans. The prepared surfactants were evaluated in formulations for Chemical Enhanced Oil Recovery (CEOR), showing that, under the evaluation conditions, the solubilization ratios increase with the structural similarity between the crude oil and the surfactant molecules. It was confirmed that, when used as secondary surfactants, the petroleum sulfonates here prepared allow to achieve relatively high solubilization parameters.

En el presente trabajo se describe un método eficiente para la preparación de sulfonatos de petróleo. Los sulfonatos de petróleo se prepararon a partir de cinco cortes de refinería diferentes y se caracterizaron por espectroscopía de infrarrojo y ultravioleta. Su afinidad relativa hidrófilica lipófilica se evaluó mediante la realización de comportamientos de fase. Los tensoactivos preparados se evaluaron en formulaciones para Recobro Químico Mejorado demostrando que, bajo las condiciones de evaluación, las relaciones de solubilización aumentan con la similitud estructural que existe entre el petróleo crudo y las moléculas del surfactante utilizado. Se confirma que, cuando se utilizan como surfactantes secundarios, los sulfonatos de petróleo aquí preparados permiten alcanzar parámetros de solubilización relativamente elevados.

No presente trabalho é descrito um método eficiente para a preparação de sulfonatos de petróleo. Os sulfonatos de petróleo são preparados a partir de cinco cortes de refinaria diferentes e são caracterizados por espectroscopia de infravermelho e ultravioleta. Sua afinidade relativa hidrófilica lipófilica foi avaliada mediante a realização de comportamentos de fase. Os tensoativos preparados foram avaliados em formulações para Recuperação Química Melhorada demonstrando que, sob as condições de avaliação, as relações de solubilização aumentam com a semelhança estrutural que existe entre o petróleo cru e as moléculas do surfactante utilizado. Confirma-se que, quando são utilizados como surfactantes secundários, os sulfonatos de petróleo aqui preparados permitem atingir parâmetros de solubilização relativamente elevados.

ESTUDIO COMPARATIVO DEL PROCESO DE VISCORREDUCCIÓN NORMAL Y EL PROCESO TÉRMICO CON LECHO FIJO APLICADO A CRUDOS PESADOS COLOMBIANOS

The rise in heavy oil reserves, the scarceness of light oils, the demand for clean products and the increase in residual material or bottoms make it necessary to implement or adapt technologies to process heavy oils efficiently. To this end, the modification of the current visbreaking system has been proposed, consisting of adapting a fixed bed inside the reactor in order to study possible modifications in the different thermal processes to increment and improve performance with the purpose of obtaining more valuable products from heavy oils. This research was conducted through testing at the pilot plant level in the visbreaking unit of Ecopetrol S.A. - Instituto Colombiano del Petróleo (ICP), which provides the possibility of comparing the normal visbreaking process to the fixed-bed visbreaking process as a thermal process. Both processes are carried out in comparison to the increase in the performance of middle distillates and the quality properties of the products obtained. The comparison was completed under the same conditions of flow, flow direction (ascending), pressure, temperature and oil type. The results revealed that the fixed-bed visbreaking process managed to convert more heavy fractions into distillates (4 to 7%) compared to the normal visbreaking process.

El aumento en las reservas de crudos pesados, la escasez de crudos livianos, la demanda de productos limpios y el incremento de material residual o fondos, hacen necesaria la implementación o adaptación de tecnologías que procesen crudos pesados de forma eficiente. En este sentido se plantea la modificación del esquema actual de viscorreducción adaptándole un lecho fijo dentro del reactor para estudiar posibles modificaciones en los diferentes procesos térmicos, a fin de incrementar y mejorar sus rendimientos con miras a la obtención de productos más valiosos a partir de crudos pesados. La presente investigación se realizó mediante pruebas a nivel de planta piloto en la unidad de viscorreducción de Ecopetrol S.A. - Instituto Colombiano del Petróleo (ICP), la cual brinda la posibilidad de comparar el proceso de viscorreducción normal frente al proceso de viscorreducción con lecho fijo como proceso térmico. Ambos procesos se compararon en cuanto al incremento del rendimiento de destilados medios y propiedades de calidad de los productos obtenidos. La comparación se hizo bajo las mismas condiciones de flujo, dirección de flujo (ascendente), presión, temperatura y tipo de crudo. Los resultados revelaron que el proceso de viscorreducción con lecho fijo logró convertir más fracciones pesadas en destilados (4 a 7%), comparado con el proceso de viscorreducción normal.

O aumento nas reservas de crus pesados, a escassez de crus leves, a demanda de produtos limpos e o aumento de material residual ou fundos, fazem necessária a implantação ou adaptação de tecnologias que processem crus pesados de forma eficiente. Neste sentido é proposta a modificação do esquema atual de viscorredução adaptando-lhe um leito fixo dentro do reator para estudar possíveis modificações nos diferentes processos térmicos, com a finalidade de aumentar e melhorar seus rendimentos com vista à obtenção de produtos mais valiosos a partir de crus pesados. A presente pesquisa foi realizada mediante provas a nível de centro piloto na unidade de viscorredução de Ecopetrol S.A. - Instituto Colombiano del Petróleo (ICP), a qual oferece a possibilidade de comparar o processo de viscorredução normal diante do processo de viscorredução com leito fixo como processo térmico. Ambos os processos são comparados em quanto ao aumento do rendimento de destilados médios e propriedades de qualidade dos produtos obtidos. A comparação foi feita sob as mesmas condições de fluxo, direção de fluxo (ascendente), pressão, temperatura e tipo de cru. Os resultados revelaram que o processo de viscorredução com leito fixo conseguiu converter mais frações pesadas em destilados (4 a 7%), comparado com o processo de viscorredução normal.

DISEÑO ÓPTIMO DE UNA PLANTA PARA LA OBTENCIÓN DE ETANOL COMBINANDO TECNOLOGÍAS DE PRIMERA Y SEGUNDA GENERACIÓN

The synthesis and optimal design of batch plants is addressed in this study. It was applied to the technology of conventional ethanol production in a Cuban distillery using the product of enzymatic hydrolysis of pretreated bagasse as another sugared substrate, starting from laboratory results. The optimal configuration of stages, the number of units in each stage, the unit sizes and minimum total production cost are obtained from the global optimization model and the proposed superstructure. This global model is a mixed integer nonlinear programming (MINLP) formulation, which is represented and resolved by the Professional Software, General Algebraic Modeling System (GAMS) version 23.5 applying DICOPT Solver. Different scenarios are analyzed: attaching pretreatment and enzymatic hydrolysis of bagasse to a conventional distillery plant, selling ethanol, or selling the furfural as by-product if there is a guaranteed market. With this, an actual net present value (VNA) of USD 44´893 358.7 and 1.51 years of Payback Period (PP) are obtained.

La síntesis y diseño óptimo de plantas discontinuas es abordada en el presente estudio; la cual fue aplicada a la tecnología de obtención de etanol convencional en una destilería cubana empleando el producto de la hidrólisis enzimática del bagazo pretratado como otro sustrato azucarado, partiendo de resultados de laboratorio. A partir del modelo global de optimización y la superestructura propuesta, se obtiene la configuración óptima de las etapas, el número de equipos en cada etapa, el volumen de los equipos y el mínimo costo total de producción. Dicho modelo global consiste en una formulación de programación matemática mixta entera no lineal (MINLP), la cual es representada y resuelta mediante el Software Profesional, General Algebraic Modeling System (GAMS) versión 23.5 con la aplicación del Solver DICOPT. Se analizan las posibles variantes a implementar que son en primer lugar las de acoplar la tecnología de pretratamiento e hidrólisis enzimática del bagazo a una destilería convencional vendiendo etanol y, en segundo lugar, vendiendo el co-producto furfural, si se garantiza un mercado para ello. Con lo anterior, se obtiene un Valor Actual Neto (VAN) de $ 44´893 358.7 USD y un período de recuperación de la inversión (PRD) de 1.51 años.

A síntese e o desenho ótimo de usinas em desuso são abordados no presente estudo; os quais foram aplicados à tecnologia de obtenção de etanol convencional em uma destilaria cubana utilizando o produto da hidrólise enzimática do bagaço pré-tratado como outro substrato açucarado, partindo de resultados de laboratório. A partir do modelo global de otimização e da superestrutura proposta, é obtida a configuração ótima das etapas, o número de equipamentos em cada etapa, o volume dos equipamentos e o mínimo custo total de produção. Dito modelo global consiste em uma formulação de programação matemática mista inteira não linear (MINLP), a qual é representada e resolvida mediante o Software Profissional, General Algebraic Modeling System (GAMS) versão 23.5 com a aplicação do Solver DICOPT. São analisadas as possíveis variantes que devem ser implantadas que são em primeiro lugar as de acoplar a tecnologia de pré-tratamento e de hidrólise enzimática do bagaço a uma destilaria convencional vendendo etanol e, em segundo lugar, vendendo o coproduto furfural, se for garantido um mercado para o mesmo. Com o anterior, é obtido um Valor Atual Líquido (VAL) de $ 44´893 358.7 USD e um período de recuperação do investimento (PRI) de 1.51 anos.

ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE MODELOS DE DISTRIBUCIÓN DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO EN EL VALLE DE ABURRÁ, COLOMBIA

The probability density functions, that model the wind speed behavior in five urban places and one rural of the Aburrá Valley in Antioquia, Colombia, are presented in this paper. The probability density functions are used to calculate the wind power density for each location, which are used to recommend several applications that could take advantage of such potential powers. Wind speeds are recorded at five monitoring stations located in the urban area of the valley and at one nearby rural station. Four probability density functions, namely, Weibull, Rayleigh, Gamma, and Lognormal, are used to represent the wind speed data histograms of each location and to select the probability density function that best fit the variability of the wind speed data. Also, four goodness of fit test are calculated. The wind power density is calculated with the probability density function that best represents the wind speed distribution to evaluate the wind power availability. The power densities reported for the five urban stations ranged from 1.38 to 4.54 W/m², and that reported for the rural station was 911.1 W/m². Taking into account the power density of each station, several applications are suggested.

En este artículo se presentan las funciones de densidad de probabilidad que modelan el comportamiento de la velocidad del viento en cinco lugares urbanos y uno rural del Valle de Aburrá en Antioquia, Colombia. Las funciones de densidad de probabilidad son utilizadas para calcular la densidad de potencia en el viento para cada lugar, la cual es utilizada para recomendar varias aplicaciones que podrían aprovechar la potencia disponible. Las velocidades de viento son registradas en cinco estaciones de monitoreo ubicadas en el área urbana del valle y una estación rural cercana al Valle. Las cuatro funciones de densidad de probabilidad Weibull, Rayleigh, Gamma y Lognormal son usadas para representar los histogramas de los datos de velocidad del viento de cada ubicación y cuatro pruebas de bondad de ajuste son calculadas para seleccionar la función de densidad de probabilidad que mejor modela la variabilidad de los datos de velocidad del viento. Adicionalmente, la densidad de potencia en el viento es calculada con la función de densidad de probabilidad que mejor representa la distribución de velocidad del viento para evaluar la disponibilidad de potencia en el viento. Las densidades de potencia reportadas para las cinco estaciones urbanas están en el rango de 1.38 a 4.54W/m² y la densidad reportada para la estación rural es 911.1 W/m². Varias aplicaciones son sugeridas teniendo en cuenta la densidad de potencia de cada estación.

Neste artigo são apresentadas as funções de densidade de probabilidade que modelam o comportamento da velocidade do vento em cinco lugares urbanos e um rural do Vale de Aburrá, Antioquia, Colômbia. As funções de densidade de probabilidade são utilizadas para calcular a densidade de potência no vento para cada lugar, a qual é utilizada para recomendar várias aplicações que poderiam aproveitar a potência disponível. As velocidades de vento são registradas em cinco estações de monitoramento localizadas na área urbana do vale e uma estação rural próxima ao Vale. As quatro funções de densidade de probabilidade Weibull, Rayleigh, Gamma e Lognormal são usadas para representar os histogramas dos dados de velocidade do vento de cada localização e quatro provas de bondade de ajuste são calculadas para selecionar a função de densidade de probabilidade que melhor modela a variabilidade dos dados de velocidade do vento. Adicionalmente, a densidade de potência no vento é calculada com a função de densidade de probabilidade que melhor representa a distribuição de velocidade do vento para avaliar a disponibilidade de potência no vento. As densidades de potência registradas para as cinco estações urbanas estão na faixa de 1.38 a 4.54 W/m² e a densidade registrada para a estação rural é de 911,1 W/m². Várias aplicações são sugeridas considerando a densidade de potência de cada estação.