CT&F - Ciencia, Tecnología y Futuro

A NEW METHOD FOR CALCULATING VOLUMETRIC SWEEP EFFICIENCY USING STREAMLINE SIMULATION CONCEPTS

One of the purposes of reservoir engineering is to quantify the volumetric sweep efficiency for optimizing reservoir management decisions. The estimation of this parameter has always been a difficult task. Until now, sweep efficiency correlations and calculations have been limited to mostly homogeneous 2-D cases. Calculating volumetric sweep efficiency in a 3-D heterogeneous reservoir becomes difficult due to inherent complexity of multiple layers and arbitrary well configurations- In this paper, a new method for computing volumetric sweep efficiency for any arbitrary heterogeneity and well configuration is presented. The proposed method is based on Datta-Gupta and King's formulation of streamline time-of-flight (1995). Given the fact that the time-of-flight reflects the fluid front propagation at various times, then the connectivity in the time-of-flight represents a direct measure of the volumetric sweep efficiency. The proposed approach has been applied to synthetic as well as field examples. Synthetic examples are used to validate the volumetric sweep efficiency calculations using the streamline time-of-flight connectivity criterion by comparison with analytic solutions and published correlations. The field example, which illustrates the feasibility of the approach for large-scale field applications, is from the North Robertson Unit, a low permeability carbonate reservoir in West Texas.

Uno de los propositos de la ingenieria de yacimientos es cuantificar la eficiencia volumétrica de barrido para optimizar las decisiones de manejo del yacimiento. Hasta ahora los calculos y correlaciones de la eficiencia de barrido se han limitado principalmente a casos homogeneos en dos dimensiones. El calculo de la eficiencia volumetrica de barrido en yacimientos heterogeneos es una tarea dificil debido a la complejidad asociada por la existencia de capas multiples y configuraciones arbitrarias de pozos. En este articulo, se presenta un metodo de calculo de la eficiencia volumetrica de barrido para cualquier tipo de heterogeneidad y configuracion de pozos. El metodo propuesto se basa en la formulacion de Datta-Gupta y King (1995) del tiempo-de-vuelo streamline (1995). Dado que el tiempo-de-vuelo refleja la propagacion del frente de los fluidos a cualquier tiempo, por lo tanto la conectividad del tiempo-de-vuelo representa una medida directa de la eficiencia volumetrica de barrido. La aplicacion propuesta ha sido aplicada tanto a casos sinteticos como a ejemplos de campo. Los ejemplos sinteticos son usados para validar los calculos de la eficiencia de barrido usando el criterio de conectividad de tiempo-de-vuelo streamline mediante comparacion con soluciones analiticas y correlaciones publicadas. El ejemplo de campo, que ilustra el potencial del metodo para una aplicacion de campo a gran escala, es la North Robertson Unit, un yacimiento de carbonatos de baja permeabilidad localizada al Occidente del estado de Texas en USA.

IMPACTO DE LOS ESTUDIOS REOLÓGICOS EN EL TRANSPORTE POR OLEODUCTO DE CRUDOS PARAFÍNICOS

Los resultados de esta investigación aplicada aportan elementos fundamentales para el manejo de crudos parafínicos (diseño y operación de oleoductos) y la optimización del uso de aditivos Depresores de Punto de Fluidez DPF. Los estudios reológicos soportan los análisis fluido-dinámicos que permiten predecir con mayor precisión la operación de transporte por oleoducto, a diferencia de tradicionales parametros como punto de fluidez y punto de nube. Las evaluaciones de comportamiento reológico se llevaron a cabo en el nivel de laboratorio en viscosímetros concéntricos y se escalaron en el nivel de planta piloto en un Circuito de Pruebas Fluido-dinámicas CPF en tuberías con diámetros entre 1,27 y 15,24 cm (1/2 y 6"), donde se logró confirmar lo observado a escala laboratorio. Las pruebas se realizaron a temperatura y condiciones de velocidad de deformación similares a las presentadas en la operación de oleoductos y líneas de flujo de campos de producción. Igualmente, se estimó la viabilidad de reiniciar el bombeo después de una parada prolongada con temperaturas extremas, evaluando el esfuerzo de fluencia. El estudio ha permitido transportar en forma segregada el crudo Cupiagua sin aditivo DPF, demostrando que a pesar de su alto punto de fluidez, 300K (27 °C), en condiciones dinámicas similares a las que se tienen en un oleoducto, el crudo fluye a temperaturas cercanas a 283K (10 °C) sin compromiso para la integridad del tubo y dentro de las restricciones operativas y de equipos de la compañia que opera el oleoducto. Lo anterior ha generado ahorros significativos, tanto por el ahorro de aditivo, como también por la posibilidad de segregar los crudos que facilitan la operacion de la planta de parafinas del Complejo Industrial Barrancabermeja.

The results of this applied research contribute fundamental elements for handling paraffinic crude oils (pipeline design and operation) and the optimization of the use of Pour Point Depressor additives. The rheological studies support the fluid-dynamic analyses that accurately predict the pipeline transport operation, unlike traditional parameters such as pour point and cloud point. The evaluation of rheological behavior was carried out at the laboratory level in concentric viscometers and were scaled at the pilot plant level in a fluid-dynamic test circuit in pipes with diameters from 1.27 to 15.24 cm (1/2 to 6 inches), where the laboratory scale was confirmed. The tests were performed under strain rate temperature and conditions similar to those of pipeline and flowline operation in production fields. Also, the viability to restart pumping after a prolonged shutdown with extreme temperatures was calculated, evaluating creep stress. The study has allowed us to transport Cupiagua crude oil without the PPD additive in a segregated manner, showing that despite its high pour point 300K (27 °C), in dynamic conditions similar to those in the pipeline, the crude oil flows at temperatures near 283K (10 °C) without putting the integrity of the pipe in danger and within operational and equipment restrictions for the company operating the pipeline. This has generated significant savings, due to the additive as well as the possibility to segregate the crude oils, which facilitates the operation of the paraffin plant at the Barrancabermeja Industrial Complex.

THE EFFECT OF DIESEL PROPERTIES ON THE EMISSIONS OF PARTICULATE MATTER

An evaluation was carried out on the effect that modifying some properties of Colombian diesel fuel, such as final boiling point (FBP), density and sulfur content, has on the emissions of particulate matter (PM). Four diesel engines with different technologies and work capacity were used for the evaluation. Different alternatives to modify the properties of commercial diesel fuel, from the fuel treatment viewpoint, as well as that of the incorporation or segregation of some of the streams from the pool at the Barrancabermeja Refinery were studied. The particulate matter was measured using a partial flow (AVL.SPC472) Constant Volume Sampler (CVS) with following the 13-step steady state European cycle and the ECE-R49 European guideline. The tests were performed at the Instituto Colombiano del Petroleo. (ICP) test cell in the city of Bucaramanga, Colombia. General tendencies show reductions of up to 25% in PM emissions when final boiling point and sulfur content are reduced. But levels of reduction vary from one engine to another depending on technology and working time. As a baseline, the emission levels of the commercial diesel fuel for each engine are used, and as a reference the results obtained are compared with the EURO I and II European standards defined for the emission levels of heavy duty engines.

Se evaluó el efecto que tiene el modificar algunas de las propiedades del combustible diesel colombiano, como el punto final de ebullición (PFE), la densidad y el contenido de azufre, sobre las emisiones de material particulado (MP). Para la evaluación se utilizaron cuatro motores diesel de diferentes tecnologías y niveles de trabajo. Se estudiaron diferentes alternativas para modificar las propiedades del diesel comercial, tanto desde el punto de vista de tratamiento del combustible, como de la incorporación o segregación de algunas corrientes del pool de la Refineria de Barrancabermeja. Las mediciones de material particulado se realizaron utilizando un equipo de Muestreo a Volumen Constante (Constant Volumen Sampler, CVS) de flujo parcial (AVL-SPC472), siguiendo el ciclo europeo de 13 pasos de estado estable y la directiva europea ECE-R49. Las pruebas fueron realizadas en el banco de potencia del Instituto Colombiano del Petroleo - ICP, en la ciudad de Bucaramanga, Colombia. Las tendencias generales muestran reducciones hasta de un 25% en las emisiones de material particulado al reducir el punto final de ebullición y el contenido de azufre, pero los niveles de reducción varian de un motor a otro dependiendo de su tecnología y tiempo de uso. Como línea base se utiliza los niveles de emisiones del diesel comercial para cada motor y a manera de referencia, los resultados obtenidos se comparan con los estandares europeos EURO I y II, definidos para los niveles de emisiones de motores de trabajo pesado.

ANALYSIS AND DIAGNOSTIC OF PROPPANT FLOWBACK IN THE ORITO FIELD, COLOMBIA

Hydraulic fracturing is a conventional practice for production enhancement in low production and damaged wells. Proppant flowback has been a concern in hydraulic fracturing since proppant began to be used as fracture supporting material. In order to prevent the usual proppant flowback problems, some wells in the Orito field were fractured using curable resin coated proppant (RCP). However, flowback production of proppant from some hydraulically fractured wells has caused some serious operational problems, demanding additional analysis of the problem and field handling procedures. This paper describes the laboratory tests and field considerations to design the tests, taken into account to analyze and diagnose the proppant flowback problem in the Orito field. Two types of tests were performed i.e., displacement and flowback.

El fracturamiento hidraulico es una practica convencional para el mejoramiento de produccion en pozos de baja productividad y en pozos con daño. El retorno de proppant ha sido un tema de interes en fracturamiento hidraulico desde que el proppant empezo a usarse como material de soporte de fractura. Con el fin de prevenir los problemas usuales de retorno de proppant, algunos pozos del campo Orito fueron fracturados utilizando proppant con resina curable (RCP). Sin embargo, retorno de proppant de algunos pozos fracturados hidraulicamente ha causado serios problemas operacionales, requiriendo algunos analisis adicionales del problema y ciertos procedimientos de manejo. Este articulo describe las pruebas de laboratorio y las consideraciones de campo tenidas en cuenta en el diseno de las pruebas, para el analisis y el diagnostico del problema de retorno de proppant en el campo Orito. Se realizaron pruebas de desplazamiento y de retorno de proppant.

RETENCIÓN DE CLORUROS, BARIO Y CROMO EN DOS ESPECIES DE MANGLE AVICENNIA GERMINANS Y RHIZOPHORA MANGLE DESARROLLADAS EN AGUAS DE PRODUCCIÓN DE LA INDUSTRIA PETROLERA MEDIANTE LA TÉCNICA DE CULTIVO HIDROPÓNICO

El objetivo del presente estudio fue determinar el tipo de mecanismo de fitorremediacion (fitoextraccion y/o Rizofiltracion) dado por los manglares Rhizophora mangle y Avicennia germinans, al estar expuestas a las aguas de un campo de produccion petrolera, aplicando la tecnica de hidroponia como sistema de siembra. Mediante la determinacion de la bioacumulacion de cloruros, bario y cromo en tejidos de ambas especies, y el analisis de contenido de cloruros, bario y cromo de un sustrato inerte con y sin presencia de manglar. Se presentan los resultados de la retencion de cloruros, bario y cromo en tejidos de A. germinans y R. mangle, expuestas durante 308 dias a aguas de produccion con contenidos de bario (1,25 g.m-3) y de cromo (0,002 g.m-3), bajo condiciones de salinidad de 2.000 a 3.000 mg·kg-1. Se registra bioacumulacion de los elementos estudiados (cloruros, bario y cromo) en tejidos en ambas especies y se relaciona su acumulacion con el incremento en biomasa de cada especie, asi como con el estado general de las plantas. Se registran tasas de sobrevivencia mayores al 95% de las plantas expuestas a las aguas de produccion; incrementos en biomasa de hasta 5,88 gr·dia-1 y concentraciones internas de cloruros de hasta 170.000 mg·kg-1 durante el periodo considerado, sin mostrar marcadas diferencias entre las especies. La bioacumulacion en tejidos no provoco sintomas de deficiencia en las plantas estudiadas, comparadas con los estandares observados en la naturaleza. Igualmente los analisis de sustrato inerte sembrado con manglar registra retencion tanto de cloruros como de bario. Se concluye que para las dos especies se dan ambos mecanismos de fitorremediacion.

The objective of the present study was to determine the phytoremediation mechanism (phytoextraction y/o rhizofiltration) given by the mangroves Rhizophora mangle and Avicennia germinans, when exposed to waters from an oil production field applying the hidroponia technique like system for growing the species. Determination of chlorides, barium and chromium bioaccumulation in tissues of mangrove species under study was compared with content of these elements in an inert substrate without mangroves. Bioaccumulation of the targeted elements was measured after 308 days exposure of the mangroves to production waters with initial barium and chromium contents of 1.25 g.m-3 and 0.002 g·m-3 respectively, and salinity in the range of 2,000 to 3,000 mg·kg-1. Bioaccumulation of the studied elements (chlorides, barium and chromium) in tissues of both species was correlated to the increment in biomass of each species, as well as to the general physical condition of the plants. Survival rates higher than 95% of the exposed plants to production water during the time of study, increment in biomass of up to 5.88 g·day-1, and concentrations of chlorides in tissues in the 0 - 170,000 mg·kg-1 during the considered period were observed. No significant difference between the two mangrove species was obtained. Bioaccumulation in tissues does not cause symptoms of deficiency in growing rates in the studied plants compared to natural rate indexes. Similarly, the analyses of inert substrate around the mangrove roots showed chloride and barium concentrations, contrary to the results of the targeted elements in the inert substrate when mangroves are not present. Both phytoremediation mechanisms were observed for the two mangrove species.

A STUDY OF IMAGE AUTOCORRELATION AS A METHOD TO CHARACTERIZE POROSITY AND ESTIMATE PERMEABILITY

Ioannidis, et al., published a statistical methodology for analyzing of porous microstructure to estimate permeability in the Journal of Petroleum Science & Engineering. The method is based on the calculation of the autocorrelation function from binary images of porous space. This paper presents a systematic application of the methodology applied to twenty-three sandstone samples from a Colombian oil bearing formation. Images of porosity were acquired under different detection conditions in order to carry out a comparative evaluation of the results at different resolutions. It was found that the adjustment parameters for the autocorrelation function, as well as its derivative and integral, dependent strongly upon the conditions of image detection. Under conditions of maximum resolution, permeability was estimated within the same order of magnitude of the value measured experimentally, with an accuracy that varies from 1.6% to 24%.

Ioannidis, et al., publicaron en el Journal of Petrolum Science & Engineering, una metodología estadística de análisis de microestructuras porosas, desarrollada para estimación de permeabilidad. El método se basa en el cálculo de la función de autocorrelación de imagenes binarias de porosidad. Se presenta una aplicación sistemática de la metodología a 23 muestras de areniscas pertenecientes a una formación hidrocarburífera Colombiana. Se adquirieron imágenes de porosidad a condiciones de detección variables, con el fin de hacer la evaluación comparativa de los resultados a diferente resolución. Se encontró que los parametros de ajuste de la función de autocorrelación, así como su derivada e integral, son fuertemente dependientes de las condiciones de detección de las imágenes. En las condiciones de máxima resolución se logró calcular la permeabilidad dentro del mismo orden de magnitud del valor medido experimentalmente, con un margen de precisión que varía entre el 1,6% y el 24%.

INTERPRETACIÓN ESTRUCTURAL DEL ÁREA ALREDEDOR DE LOS CAYOS QUITASUEÑO Y SERRANA, EN EL CARIBE, COSTA AFUERA DE COLOMBIA

La región Caribe de Colombia, ha sido poco explorada, y por tal motivo surgen muchos interrogantes desde el punto de vista estratigráfico y estructural. Uno de los interrogantes es la identificación del basamento en el área y su relación con las islas. Con la interpretacion de 1700 km de líneas sísmicas de los programas Cayos 77 y Cayos 82 de Ecopetrol, y el amarre de los pozos Miskito 1 y Miskito 2 en el área alrededor de los Cayos (parte inferior del promontorio de Nicaragua), al norte de la cuenca Colombia, se determinó la posición del horizonte B" dentro de la secuencia estratigráfica y se definieron dos orientaciones o tendencias estructurales que afectan los Cayos Quitasueno y Serrana, una en sentido noreste-suroeste y otra en sentido noroeste-sureste, en una tectónica de horts y grabens. Adicionalente, la litología mayormente ígnea del basamento determinado por algunos pozos en el área sugiere que dicho basamento puede ser desde el punto de vista exploratorio un buen sello.

The Caribbean basin has been poorly explored and poses a wide array of geological questions, due to its uncertain stratigraphic relations, its structural frame and the nature of its basement related to the islands. By interpreting 1700 km seismic lines, from the Ecopetrol Caribbean surveys, Cayos 77 and Cayos 82, and by tightening two wells, Miskito 1 and Miskito 2, in the area of cays (lower Nicaragua rise), north of the Colombia Basin, we determined the stratigraphic position of the basement B" and found out two trends NE-SW and NW-SE for the Quitasueño and Serrana Cays, in a horst and graben style. In addition to that, the facies for the basement are for the most part igneous and from an exploration point of view, it gives the opportunity for a good seal.

MODELS TO PREDICT CREEP BEHAVIOR OF HK-40 STEEL

An analysis was conducted on the creep behavior of HK.40 steel. This steel is high heat resistant, aged during service, under the conditions of a petrochemical furnace. The different models that describe its creep behavior are discussed. The tests were carried out under a constant load intending to simulate the operating conditions of a catalytic reforming furnace. Among the models proposed in the literature, the models of Degui, Jaske-Simonen, Larson-Miller, Manson-Haferd and Snedden were applied. Another model is proposed to account for the three stages of creep. The samples of the material have had from 74 to 88 thousand hours of service and are tested at a constant load until rupturing.

Se efectuó un análisis del comportamiento en termofluencia del acero HK.40, resistente a altas temperaturas, envejecido en servicio, a las condiciones de un horno de petroquímica. Se discuten los distintos modelos que describen su comportamiento en termofluencia. Las pruebas fueron realizadas a carga constante tratando de simular las condiciones de operación de un horno de reforma catalítica. Entre los modelos propuestos por la literatura, se aplicaron el de Degui, Jaske-Simonen, Larson-Miller, Manson-Haferd y Snedden. Se propone otro modelo para explicar las tres etapas del fenómeno de la termofluencia. Las muestras del material tiene entre 74 y 88 mil horas de servicio y se ensayan a carga constante, hasta rotura.

FENÓMENO DE INMISCIBILIDAD EN PELÍCULAS DE POLIETILENO RAMIFICADO DE BAJA DENSIDAD, PEED, EN PROCESOS DE EXTRUSIÓN DE PELÍCULA SOPLADA

La inmiscibilidad observada en películas de polietileno ramificado de baja densidad (PEBD) fue investigada mediante técnicas de análisis instrumental (FTIR, DRX, DSC, TGA, SEC-GPC, SEM-EDX) y reometría (DMA, Reómetro Capilar). Se determinó que la inmiscibilidad ocurre por la aparición de microentidades generadas por un polímero indeseable que se encuentra en menor proporción en la mezcla, caracterizado por tener diferentes propiedades morfológicas y reológicas con respecto al PEBD prime, que conforma la película plástica. Se encontró que el polímero de PEBD que forma las microentidades "fish-eyes" u ojos de pescado se caracteriza portener una mayor distribución de pesos moleculares, una baja cristalinidad, una mayor ramificación y un comportamiento reológico diferente al PEBD prime, dando lugar a que en los procesos de extrusión de película soplada se presente este fenómeno, considerado un defecto significativo de la calidad de las películas plásticas utilizadas para empaque de propósito general.

The immiscibility in branched low-density polyethylene film was researched using techniques of instrumental analysis (FTIR, DRX, DSC, TGA, SEC-GPC, SEM-EDX) and rheometry (DMA, Capillary Rheomether). It was determined that immiscibility occurs when there are microentities generated by an undesirable polymer found in a low proportion in the mixture, characterized by different morphological and rheological properties regarding the LDPE prime, which makes up the plastic film. It was found that the LDPE polymer which forms the "fish-eyes" microentities has a wider distribution of molecular weights, low cristallinity, greater branching and a rheological behavior unlike the LDPE prime, causing this phenomenon in the extrusion process of the blown film. This is considered a significant defect in the quality of plastic film used for general-purpose packing.