CT&F - Ciencia, Tecnología y Futuro

Aplicación de la inversión espectral y la interpolación con lógica difusa en el aumento de resolución post-apilado en un volumen sísmico de la cuenca llanos de Colombia

ABSTRACT To improve the stratigraphic interpretation of 3D seismic data it is pursued to increase the vertical resolution by means of a Spectral Inversion (Puryear & Castagna, 2008; Qiu, Junhua, Xiaohui, Hu, & Lei, 2016) and the lateral resolution using a fuzzy logic interpolation (Souverville et al., 2015). Both the Spectral Inversion using a genetic algorithm and the interpolation are implemented in Matlab®, and tested in synthetic data and in a high resolution digital image, where both algorithms showed good performance. Finally, when applied to the C7 unit of the Carbonera formation in a seismic volume of the Llanos Basin (Colombia), a seismic cube of greater resolution in space and time was obtained. The seismic attributes variance and sweetness were estimated before and after applying the Spectral Inversion and interpolation, noting that applying both gave higher interpretability to the stratigraphic facies. The interpretation of three different time slices allowed inferring formation environments that were validated with well information.

RESUMEN Para mejorar la interpretación estratigráfica de datos sísmicos 3D se procuró aumentar la resolución vertical mediante una inversión espectral (Puryear & Castagna, 2008; Qiu, Junhua, Xiaohui, Hu, & Lei, 2016) y la resolución lateral usando una interpolación de lógica difusa (Souverville et al., 2015). La inversión espectral mediante algoritmo genético y la interpolación se implementaron en Matlab®, y se probaron en datos sintéticos así como en una imagen digital de alta resolución, donde ambos algoritmos demostraron un buen desempeño. Finalmente, al aplicarse a un volumen sísmico de la Cuenca Llanos en el intervalo C7 de la Formación Carbonera (Colombia), se consiguió un cubo sísmico de mayor resolución en espacio y tiempo. Se estimaron los atributos sísmicos varianza y "sweetness" antes y después de aplicar la inversión espectral y la interpolación, observando que la aplicación de ambos daba mayor interpretabilidad a las facies estratigráficas. La interpretación de tres mapas sísmicos a diferentes tiempos ("time slices") permitió inferir ambientes de formación que fueron validados con información de pozo.

RESUMO Visando melhorar a interpretação estratigráfica de dados sísmicos 3D procuramos aumentar a resolução vertical mediante uma inversão espectral (Puryear & Castagna, 2008; Qiu, Junhua, Xiaohui, Hu, & Lei, 2016) e a resolução lateral empregando uma interpolação de lógica difusa (Souverville et al., 2015). A inversão espectral mediante algoritmo genético e a interpolação foram implementadas em Matlab®, sendo testadas em dados sintéticos, bem como na imagem digital de alta resolução, onde ambos algoritmos demostraram um bom desempenho. Finalmente, ao ser aplicado a um volume sísmico da Bacia Llanos no intervalo C7 da Formação Carbonífera (Colombia), conseguimos um cubo sísmico de maior resolução em espaço e tempo. Foram calculados os atributos sísmicos variância e "sweetness" antes e depois da aplicação da inversão espectral e a interpolação, observando que a aplicação de ambos resultava em maior interpretabilidade às fácies estratigráficas. A interpretação de três mapas sísmicos a diferentes tempos ("time slices") permitiu inferir ambientes de formação que foram validados com informação de poço.

Observaciones históricas y recientes en inyección de polímeros: revisión actualizada

ABSTRACT Polymer flooding has been the most widely used chemical enhanced oil recovery (EOR) method. The experience gained over the past decades from laboratory studies to project design and field implementation has been well documented in the literature. The main objectives of this paper are to evaluate recent observations of polymer floods that report injection rates leading to pressure values above the formation fracture pressure (FFP), high polymer production, formation of tight emulsions and/or productivity losses. Based on this review, it can be concluded that no direct evidence exists to support that injecting polymer above the FFP will lead to more polymer production. However, uncertainties associated with the estimation of fracture propagation/dimensions using pressure Fall-Off Tests (FOT) still remain. High polymer production, other than severe channeling, is generally reported in large scale/commercial projects. The impact of oil geochemistry/ composition and water salinity on oil-water-polymer emulsions is commonly overlooked in polymer flood studies. The formation of in-situ emulsions can also explain the injectivity and/or productivity reduction and well test interpretation (i.e. FOT) reported in polymer floods. It was also identified that the OPEX (Operational Expenditures) associated with oil-water separation in the presence of polymer and productivity losses (i.e. workovers, stimulation costs) are generally underestimated. Finally, this review is expected to contribute with the planning, design and implementation of future polymer flood pilots and field expansions.

RESUMEN La inyección de polímeros es el método químico de recobro mejorado con mayor número de implementaciones a escala de campo. La experiencia adquirida en las últimas décadas desde estudios de laboratorio hasta el diseño e implementación de campo ha sido bien documentada en la literatura. El objetivo principal de este trabajo es evaluar observaciones recientes de proyectos de inyección de polímero reportando tasas de inyección por encima de la presión de fractura de la formación, alta producción de polímero, formación de emulsiones viscosas y/o pérdidas de productividad. Basados en esta revisión, se puede concluir de que no existen evidencias directas de que la inyección de polímero a tasas que impliquen superar la presión de fractura induzcan a una mayor producción de polímeros. Sin embargo, existen incertidumbres relacionadas con la estimación de las dimensiones y propagación de fracturas utilizando pruebas de caídas de presión (FOT). La alta producción de polímero, por razones diferentes a canalizaciones severas, generalmente se reportan en proyectos a escala comercial. Por otra parte, el impacto de la composición y geoquímica del crudo y de la salinidad del agua en la formación de emulsiones agua: petróleo: polímero ha sido subestimado en estudios de inyección de polímeros. La formación de emulsiones in-situ puede explicar la disminución de la inyectividad y/o productividad, y la interpretación de pruebas FOT reportadas en proyectos de campo. Adicionalmente, se destaca que los costos operacionales (OPEX) asociados a la separación de agua: petróleo en presencia de polímero y pérdidas de productividad (p.e. costos por intervención de pozos) son comúnmente subestimados. Finalmente, esta revisión contribuirá con la planificación, diseño e implementación de futuras pruebas pilotos o expansión de proyectos de inyección de polímeros.

RESUMO Ainjeção de polímeros é com o maior número de aplicações em campo. A experiência que se ganhou nas últimas décadas, desde estudos laboratoriais até o desenho e aplicação em campo tem sido bem documentada na literatura. O principal objetivo deste trabalho é avaliar recentes observações de projetos de injeção de polímero informando taxas de injeção acima da pressão de fratura da formação, alta produção de polímero, formação de emulsões viscosas e/ou perdas de produtividade. Baseados nesta revisão, é possível concluir que não há evidencias diretas confirmando que a injeção de polímeros a taxas que exijam ultrapassar a pressão de fratura induza a uma maior produção de polímeros. Contudo, ainda há incertezas em relação à estimativa das dimensões e propagação de fraturas utilizando testes de quedas de pressão (TQP). A alta produção de polímero, por motivos diferentes das canalizações severas, geralmente é relatada em projetos em escala comercial. Por sua vez, o impacto da composição e geoquímica do petróleo bruto e da salinidade da água na formação de emulsões água: petróleo: polímero tem sido subestimado em estudos de injeção de polímeros. A formação de emulsiones in-situ pode explicar a diminuição da injeção e/ou produtividade, e a interpretação de testes TQP relatadas em projetos de campo. Adicionalmente, destaca-se que os custos operacionais (OPEX) associados à separação de água: petróleo na presença de polímero e perdas de produtividade (p.ex. custos por intervenção de poços) são geralmente subestimados. Por fim, esta revisão irá contribuir com o planejamento, desenho e aplicação de futuros testes pilotos ou expansão de projetos de injeção de polímeros.

Análisis de la estructura de agregados de Asfaltenos derivados de petróleo crudo pesado colombiano usando dispersión de rayos-X a bajo ángulo

ABSTRACT Small-Angle X-ray Scattering (SAXS) technique was used to characterize the structure of Asphaltene aggregates as a function of its concentration in Toluene solutions. Asphaltene concentration ranged from 0.01 to 1% w/v. Solid Asphaltenes were obtained from a Colombian heavy crude oil following the ASTM D6560-12 standard method by precipitation with n-heptane. Structural properties were interpreted in terms of the radius of gyration (Rg) and the power-law exponents (d). The obtained spectra for Asphaltene-Toluene systems allowed us to explore two regions. At low values of the scattering vector q (q < 3 x 10-2), we found that Asphaltenes self-associate to form aggregates with fractal properties. These structures exhibit a particular transition from surface fractals to mass fractals as concentration increased. In the second one (q > 3 x 10-2), scattering curves showed that Asphaltenes form small dense regions, in which the intensity of the scattered radiation rises with increasing concentration. The observed results demonstrate that Asphaltenes in Toluene solutions coexist as large scale aggregates and nanoaggregates, likewise these structures are conditioned by the Asphaltene concentration and self-association processes.

RESUMEN Se utilizó la técnica de dispersión de rayos X a bajo ángulo (SAXS) para caracterizar la estructura de agregados de Asfaltenos en función de su concentración en soluciones de tolueno. La concentración de Asfaltenos osciló entre 0,01 y 1% p/v. Se obtuvieron Asfaltenos sólidos a partir de un petróleo crudo pesado colombiano siguiendo el método estándar ASTM D6560-12 por precipitación con n-heptano. Las propiedades estructurales se interpretaron en términos del radio de giro (Rg) y de los exponentes de ley de potencia (d). Los espectros obtenidos para los sistemas asfaltenos-tolueno nos permitieron explorar dos regiones. A valores bajos del vector de dispersión q (q < 3 x 102), encontramos que los Asfaltenos se auto-asocian para formar agregados con propiedades fractales. Estas estructuras exhiben una transición particular de fractales de superficie a fractales de masa a medida que aumenta la concentración. En la segunda región (q > 3 x 10-2), las curvas de dispersión mostraron que los Asfaltenos forman pequeñas regiones densas, en las que la intensidad de la radiación dispersada aumenta con el incremento de la concentración. Los resultados observados demuestran que los Asfaltenos en soluciones de tolueno coexisten como agregados a gran escala y nanoagregados, asimismo estas estructuras están condicionadas por la concentración de Asfaltenos y por procesos de auto-asociación.

RESUMO Utilizou-se a técnica de dispersão de raios-X de baixo ângulo (SAXS) para definir a estrutura de agregados de asfaltenos em função da sua concentração em soluções de tolueno. A concentração de asfaltenos variou entre 0,01 e 1% p/v. Asfaltenos sólidos foram obtidos a partir de um petróleo bruto pesado colombiano seguindo o método padrão ASTM D6560-12 por precipitação com n-heptano. As propriedades estruturais foram interpretadas em termos do raio de giro (Rg) e dos expoentes de lei de potência (d). Os espectros obtidos para os sistemas asfalteno-tolueno possibilitaram explorar duas regiões. A valores baixos do vetor de dispersão q (q < 3 a 10-2), descobrimos que os asfaltenos se unem por auto-associação para criar agregados com propriedades fractais. Essas estruturas mostram uma transição particular de fractais de superfície para fractais de massa enquanto aumenta a concentração. Na segunda região (q > 3 a 102), as curvas de dispersão mostraram que os asfaltenos formam pequenas regiões densas, nas quais a intensidade da radiação dispersa aumenta com a elevação da concentração. Os resultados observados demostram que os asfaltenos em soluções de tolueno coexistem como agregados em grande escala e nanoagregados, do mesmo modo, essas estruturas estão condicionadas pela concentração de asfaltenos e por processos de auto-associação.

Efecto de la filtración con tierras de blanqueo sobre algunas variables de calidad del biodiesel obtenido a partir del aceite de palma

ABSTRACT In this work, we studied the performance of bleaching earths as removal agents of Total Contamination from samples of Colombian biodiesel obtained from palm oil. The effect of temperature and the dose of three commercial adsorbents were studied on quality parameters, Total Contamination and moisture of biodiesel. Results showed a complex behavior of the study variables on Total Contamination and final moisture; but either almost or no effects on other quality parameters such as free glycerin, total glycerin and pour point. Response surfaces showed that the values of the manipulated variables that improved the removal of Total Contamination in biodiesel also increased final moisture in the samples. Therefore, it was necessary to compute optimum values using desirability functions, which gave values for Total Contamination and final moisture, of 5.5 mg/kg and 562 mg/kg, respectively, using 0.48% of Bleaching Earth BE1 at 30°C.

RESUMEN En este trabajo, se estudió el uso de tierras de blanqueo como agentes de remoción de la contaminación total de muestras de biodiesel colombiano obtenido a partir del aceite de palma africana. Se estudiaron el efecto de la temperatura y la dosis de tres adsorbentes comerciales sobre los parámetros de calidad, contaminación total y humedad del biodiesel. Los resultados muestran un comportamiento complejo de las variables de estudio sobre la contaminación total y la humedad, pero efectos nulos o favorables sobre otras variables de calidad, tales como glicerina libre, glicerina total y punto de fluidez. Las superficies de respuesta, mostraron que las condiciones que favorecen la remoción de la contaminación total aumentan el contenido de humedad final del biodiesel, por lo que se hizo necesario calcular los posibles óptimos de operación a través de funciones de deseabilidad, las cuales mostraron valores para las variables contaminación total y humedad de 5.5 mg/kg y 562 mg/kg, respectivamente, usando 0.48% de la tierra de blanqueo BE1 a 30 °C.

RESUMO Neste trabalho estudou-se o uso das terras de branqueamento como agentes de remoção da contaminação total sobre amostras de biodiesel colombiano obtido a partir do óleo de dendezeiro (palma africana). Estudou-se o efeito da temperatura e a dose de três absorventes comerciais sobre os parâmetros de qualidade, a contaminação total e umidade do biodiesel. Os resultados mostram um comportamento complexo das variáveis de estudo sobre a contaminação total e a umidade; porém, mostram efeitos nulos ou favoráveis sobre outras variáveis de qualidade, tais como glicerina livre, glicerina total e ponto de fluidez. As superfícies de resposta mostraram que as condições que favorecem a remoção da contaminação total aumentam o conteúdo de umidade final do biodiesel, pelo qual foi preciso calcular os possíveis valores ótimos de operação através de funções de desejabilidade, obtendo dados de contaminação total e umidade de 5,5 mg/kg y 562 mg/kg, respectivamente, usando 0,48% de terra de branqueamento BE1 a 30 °C.

Evaluación de la estabilidad coloidal, viscosidad cinemática y punto de inflamación de mezclas B10 diesel/biodiesel usando aditivos nano-estructurados basados en Al₂O₃ y ácido oleico

ABSTRACT Alumina nanoparticles were synthesized by sol-gel method and submitted to thermal treatment at 750 and 1000 °C. X-ray diffraction was used to determine crystal formation with sizes up to 280 nm. To achieve stable suspensions, a nano-additive was mixed with the diesel/biodiesel blends along with oleic acid surfactant to obtain concentrations of nano-additives at 10 and 20 ppm. For this, alumina nanoparticles were firstly mixed with 20 mL of oleic acid by using an ultrasonicator. Then, this mixture was heated at 80°C under constant agitation for 1 hour, and it was subsequently submitted to ultrasound for 30 minutes. Colloidal stability was evaluated according to Deryaguin-Landau-Verwey-Oberbeek (DLVO) theory by analyzing the total interaction energy of the system. Effects on the kinematic viscosity and flash point of the B10 blend were determined according to ASTM D-445 and ASTM D-93 regulations. The application of nano-additives in biodiesel blends showed an increase of the kinematic viscosity from 2.75 cSt to 3.33 cSt at 40°C with 20 ppm of nanoparticles in the B10 blend, while flash point increased from 65 °C to 66 °C. These results could represent a beneficial effect for engines performance due to their better lubricant capacity. On the other hand, fuels with high enough flash point are easy to handle for transportation and storage. Then, the implementation of nano-additives represents a good opportunity for the biofuels industry.

RESUMEN Las nanopartículas de Alúmina fueron sintetizadas por el método de sol-gel y sometidas a un tratamiento térmico a 750 y 1000 °C. Se utilizó la técnica de difracción de rayos-X para determinar la formación de cristales con tamaños de hasta 280 nm. Con el propósito de producir suspensiones estables, el nano-aditivo fue mezclado con una solución de diesel/biodiesel usando ácido oleico como un surfactante, obteniendo concentraciones de nano-aditivos de 10 y 20 ppm. Para esto, las nanopartículas de Alúmina se mezclaron primero con 20 mL de ácido oleico usando un baño de ultrasonido. Luego, la mezcla se calentó a 80°C bajo agitación constante por 1 hora, y subsecuentemente se llevó al ultrasonido por 30 minutos. La estabilidad coloidal se evaluó de acuerdo a la teoría de Deryaguin-Landau-Verwey-Oberbeek (DLVO) analizando la energía total de interacción del sistema. Los efectos sobre la viscosidad cinemática y el punto de inflamación de las mezclas B10 fueron determinados de acuerdo a las normas ASTM D-445 y ASTM D-93. La aplicación de los nano-aditivos a las mezclas de biodiesel mostraron un incremento en la viscosidad cinemática desde 2.75 cSt hasta 3.33 cSt a 40°C con una concentración de 20 ppm de nanopartículas en la mezcla B10, mientras que el punto de inflamación incrementó desde 65 °C hasta 66 °C. Estos resultados pueden representar un efecto benéfico para el funcionamiento de los motores debido a una mejor capacidad de lubricación. Por otra parte, los combustibles con alto punto de inflamación son más fáciles para el manejo de transporte y almacenamiento. Entonces, la implementación de nano-aditivos representa una buena oportunidad para la industria de los biocombustibles.

RESUMO As nanopartículas de alumina foram sintetizadas utilizando o método de sol-gel e submetida a tratamento térmico a 750 e 1000 °C. Utilizou-se a técnica de difração de raios-X para determinar a formação de cristais com dimensões de até 280 nm. Visando produzir suspensões estáveis, o nanoaditivo foi misturado com uma solução de diesel/biodiesel usando ácido oleico como um surfactante, obtendo concentrações de nanoaditivos de 10 e 20 ppm. Para isso, as nanopartículas de alumina primeiro foram misturadas com 20 mL de ácido oleico utilizando um banho de ultrassom. Depois, a mistura foi aquecida a 80°C sob agitação constante por 1 hora, e depois levada a ultrassom durante 30 minutos. A estabilidade coloidal foi avaliada conforme a teoria de Derjaguin-Landau-Verwey-Oberbeek (DLVO) analisando a energia total de interação do sistema. Os efeitos sobre a viscosidade cinemática e o ponto de inflamação das misturas B10 foram determinados de acordo com as normas ASTM D-445 e ASTM D-93. A aplicação dos nanoaditivos às misturas de biodiesel mostraram um aumento na viscosidade cinemática desde 2.75 cSt até 3.33 cSt a 40°C com uma concentração de 20 ppm de nanopartículas na mistura B10, enquanto que o ponto de inflamação aumentou de 65 °C para 66 °C. Esses resultados podem representar um efeito benéfico para o funcionamento dos motores pela melhor capacidade de lubrificação. Por sua vez, os combustíveis com alto ponto de inflamação são mais fáceis para o manejo de transporte e armazenamento. Portanto, a aplicação de nanoaditivos é uma boa oportunidade para a indústria dos biocombustíveis.

Estudio experimental y numérico de la evaporación de gotas de biodiesel de aceite de palma y aceite de ricino

ABSTRACT: The vaporization characteristics of Palm and Castor oil biodiesel (Ricinus comunis) droplets were studied. An experimental set-up for measuring the evaporation rate of fuel droplets at atmospheric pressure and variable temperatures was developed. The droplets were suspended on a quartz fiber with initial droplet diameters ranging from 0.9 mm to 1.3 mm. The D2 law model for droplet evaporation was used to predict the evaporation rate of the fuels. Biodiesel physical properties were estimated using group contribution methods and empirical mixing rules. Numerical results accurately predict the evaporation rate of biodiesel when compared to experimental results, with maximum deviations of the evaporation of 15.2%. Results show that Castor oil biodiesel evaporation rate is 48% lower than that for Palm oil biodiesel at the studied temperatures. This is explained by its higher density and vaporization enthalpy, which can be traced back to the structure of the fuel components.

RESUMEN: Se estudiaron las características de evaporación de gotas de biodiesel de aceite de Palma y Ricino (Ricinus comunis) en un montaje experimental que opera a presión atmosférica y diferentes temperaturas. La gota se suspende en una fibra de cuarzo con diámetros de gota iniciales entre 0.9 mm y 1.3 mm. La ley D2 se utilizó para predecir las velocidades de evaporación de los combustibles. Las propiedades físicas de los dos biodiesel se estimaron mediante el método de contribución de grupos y reglas empíricas para mezclas. Los resultados de la simulación predicen adecuadamente la velocidad de evaporación de biodiesel al comparar con resultados experimentales con una desviación máxima de la velocidad de evaporación de 15.2%. El Biodiesel de ricino presenta una velocidad de evaporación 48% menor que el biodiesel de Palma. Esto se debe a su mayor densidad y entalpia de vaporización, que se explica por las diferencias en la estructura química de los compuestos presentes en cada combustible.

RESUMO: As características de evaporação de gotas de biodiesel de óleo de Palma e Ricino (Ricinus comunis) foram estudadas em uma montagem experimental operando sob pressão atmosférica e diversas temperaturas. A gota fica suspensa em uma fibra de quartzo com diâmetros de gota iniciais entre 0.9 mm e 1.3 mm. A lei D2 utilizou-se para predizer as velocidades de evaporação dos combustíveis. As propriedades físicas do biodiesel foram calculadas através do método de contribuição de grupos e regras empíricas para misturas. Os resultados da simulação predizem adequadamente a velocidade de evaporação de biodiesel comparada com resultados experimentais com um desvio máximo da taxa de evaporação de 15,2%. O biodiesel de rícino apresenta uma velocidade de evaporação 48% menor do que o biodiesel de óleo de Palma. Isto é devido a sua maior densidade e entalpia de vaporização, que se explica pelas diferenças na estrutura química dos compostos presentes em cada combustível.