Ingeniería de Petróleos

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Análisis Actual de los Planes de Descarbonización, Transición y Coexistencia Energética en la Industria de Hidrocarburos
(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-10) Manjarrez Arrieta, Lindys Vanesa; Barrera Acosta, Helian Armando; Calderón Carrillo, Zuly Himelda; Montes Páez, Erik Giovany; Ariza León, Emiliano; Calvete González, Fernando Enrique
Teniendo en cuenta las políticas energéticas mundiales y nacionales ocasionadas por el cambio climático y el calentamiento global, producto de los gases efecto invernadero, es necesario que la industria de los hidrocarburos plantee escenarios y estrategias en el corto, mediano y largo plazo, que le permitan avanzar en el proceso de descarbonización y transición con responsabilidad, para garantizar la seguridad energética. En el documento se hace un análisis de las tendencias actuales de descarbonización, transición y coexistencia energética en la industria de los hidrocarburos. De igual manera se documenta la normatividad vigente tanto nacional como mundial y las acciones que plantea el sector, además se unifican criterios teniendo en cuenta las experiencias mundiales exitosas, con el propósito, de enumerar los desafíos a los que se expone la industria con la nueva transformación de la matriz energética que se ha desarrollado a nivel mundial. Para alcanzar estos objetivos, la industria de los hidrocarburos debe guiarse por la legislación legal vigente, las políticas energéticas nacionales y mundiales para reducir las emisiones y fomentar prácticas más sostenibles. Estas normativas que abarcan desde requisitos de reportes ambientales y estándares de emisión hasta incentivos para adoptar tecnologías más limpias. Se logró el planteamiento de las oportunidades, desafíos y las acciones de mitigación más prometedoras en la industria de los hidrocarburos en cuanto a la transición en conjunto con la descarbonización y la apuesta a la coexistencia de energías, pero sin descuidar el llamado Trilema de la Energía: sostenibilidad ambiental, seguridad y equidad energética, para así poder generar una diversidad energética y la reducción de los gases de efecto invernadero.
Análisis de la herramienta Non- Rotating Protectors (NRPs) en la etapa de perforación aplicada en los revestimientos del campo colombiano Floreña
(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-08) Ríos Díaz, Vera Linda; Quintero Salazar, Johanna Marcela; Carreño Velasco, Wilson Raúl; Buendía Lombana, Hernando; Ariza León, Emiliano
Las herramientas usadas para la perforación en los procesos de extracción de hidrocarburos han tenido amplios desarrollos y cada vez más se busca la eficiencia operacional. El desconocimiento de datos en el uso de estas herramientas puede establecer límites o sesgos que hacen que haya toma de decisiones en las que se pueden estar truncando posibilidades de optimización de los procesos. En este sentido, la herramienta NRP, si bien se ha usado, en el caso colombiano, no se tiene un amplio conocimiento de esta, para identificar las particularidades y posibilidades que aporten mejoras de rendimiento que amplíen su uso o eficacia. En consecuencia, esta investigación tiene como objetivo general analizar la herramienta NRP y dar a conocer los resultados de su aplicación en el campo Floreña, ubicado en La Cordillera Oriental colombiana. La metodología de este estudio se basa en un proceso analítico en el que se tienen en cuenta las descripciones geológicas del campo colombiano Floreña, así como el estudio de los datos suministrados de empresas de hidrocarburos que trabajan en esta zona y que se han aportado para esta investigación. Luego del acopio informacional y análisis según parámetros de torque, desgaste, arrastre, vibración, buckling y stick slip, entre otros; se procede a realizar la descripción de la utilidad de la herramienta NRP. En conclusión, la herramienta, pese a las particularidades que presenta la zona de explotación, tiene un óptimo desempeño en la etapa de perforación que se puede evidenciar mediante los resultados obtenidos al momento de su ejecución, mostrando un panorama favorable donde se lleva a la cabalidad el desarrollo de sus beneficios.
Análisis integral de las mejores prácticas en el uso de compresores en procesos de exploración y explotación de hidrocarburos que ayuden a la mitigación de la huella de carbono y obtención de beneficios tributarios en apoyo a la transición energética colombiana
(Universidad Industrial de Santander, 2017-06-04) Ariza Jerez, German David; Carreño Velasco, Wilson Raul; Ruíz Marín, Reynel Javier; Ariza León, Emiliano; Villamizar Duran, Raúl
El presente proyecto realizará el estudio de beneficios tributarios destinados a la protección del medio ambiente en Colombia en desarrollo de las operaciones de exploración y explotación en campos, previstos en diferentes normas, las cuales se encuentran vigentes desde el año 2021 y junto con el Programa de Uso Racional y Eficiente de Energía (PROURE 2022-2030) realizado por el Ministerio de Minas y Energía Colombiano (MME), que establecen las metas en la reducción de los gases de efecto invernadero, y de esta forma reducir los tributos que realizan las empresas petroleras al estado colombiano. Por lo tanto, el estudio se enfoca en la selección acertada del compresor adecuado, su uso y optimización, que permita cumplir con los estándares de reducción de la contaminación, sus costos y acceder de esta forma a los beneficios tributarios para las empresas del sector de hidrocarburos.
Análisis prospectivo de la producción de gas asociado a mantos de carbón – Colombia, 2050
(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-02) Rojas Dulcey, Laura Viviana; Calderón Carrillo, Zuly Himelda; Bejarano Wallens, Aristóbulo; Ariza León, Emiliano
Los yacimientos de gas asociados a mantos de carbón son aquellos cuya roca generadora y almacenadora es el carbón. Llevar a cabo un análisis prospectivo de producción de yacimientos de gas asociados a mantos de carbón en Colombia al 2 050 resulta indispensable debido a la necesidad de incrementar las reservas colombianas a largo plazo. En este trabajo de investigación se estudiaron las variables que impactan la producción de yacimientos de gas asociados a mantos de carbón en Estados Unidos, Canadá, Australia e India. Utilizando la metodología MICMAC se determinaron las variables que presentan mayor relevancia en su producción de gas. Estas variables fueron usadas para realizar la correlación entre los yacimientos de gas internacionales y el yacimiento colombiano “Los Cuervos”. Se obtuvo que el yacimiento internacional con mayor grado de similitud con el yacimiento colombiano fue Mary Lee de Estados Unidos. Finalmente, utilizando las metodologías de Santivañez y Tocas (2021) y Sonny et al. (2012) se estimó el Original Gas In-Place (OGIP) y el factor de recobro (FR) de los dos yacimientos (Mary Lee y Los Cuervos). El análisis prospectivo de producción del yacimiento “Los Cuervos” fue abordado a través del planteamiento de tres escenarios: tendencial, transición con seguridad energética y transición energética acelerada.
Estado del arte y estudio de ingeniería conceptual aplicado a la generación de hidrógeno azul mediante el reformado del gas natural
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-12) Giraldo Vergara, Gloria Carolina; Sandoval Rojas, Henry Leonardo; Santos Santos, Nicolás; Tapias Hernández, Fabián Andrés; Cabarcas Simancas, Manuel Enrique; Ariza León, Emiliano
La creciente necesidad de migrar a fuentes energéticas que sean amigables con el medio ambiente requiere la adaptación de las materias primas con las que se cuentan actualmente para la generación de energía de manera eficiente. Es entonces cuando la atención se dirige al metano debido a que este se encuentra en la naturaleza en grandes cantidades y se puede trabajar en métodos de conversión de este para la generación de hidrogeno con la posterior captura del CO2 generado. A lo largo de esta contribución se presentan los diferentes métodos de producción de hidrógeno azul, centrándose en la generación mediante el reformado de gas natural. Debido a la importancia que tiene el hidrógeno en la canasta energética nacional, hay un interés por entender mejor cómo funcionan las técnicas de producción y poder optimizarlas, por tanto, se espera contribuir a la construcción de esta curva de aprendizaje por medio de un estado del arte exponiendo las tres tecnologías de hidrogeno azul, basadas en gas natural: Reformado de metano con vapor (SMR), Reformado autotérmico (ATR) y Oxidación parcial (POx). Se establecieron las bases de selección de dos de estos métodos con mayor viabilidad en el país, descartando la oxidación parcial por su mínimo desarrollo a nivel industrial y por ser más viable para realizar con materias primas más pesadas (Residuos de petróleo y Carbón), posteriormente se determinó que el SMR es el método con más aplicabilidad en Colombia seguido del ATR, ya que tiene mayor eficiencia y, además, será más rentable al poder operar a mayor capacidad. Finalmente se desarrolla la ingeniería conceptual del SMR a escala de laboratorio. El resultado de este documento servirá como una guía de enfoque para futuros proyectos de investigación al sintetizar el “know-how” a escala de laboratorio de la tecnología con mayor viabilidad para la producción de hidrógeno azul mediante el reformado del gas natural en Colombia.
Evaluación de la aplicación de nanopartículas de óxido de grafeno sobre la tensión interfacial de un crudo pesado de un campo colombiano
(Universidad Industrial de Santander, 2023-03-13) Medina Leguia, Carlos José; Estrada Fernández, Andrés Camilo; Gómez Delgado, Jimena Lizeth; Rodríguez Molina, John Jairo; García Navas, Edison Odilio; Ariza León, Emiliano
Los métodos de recobro químico como la inyección de surfactantes, polímeros y ASP, pueden verse beneficiados de la implementación de nanopartículas debido al tamaño de estas pueden interferir en procesos a pequeña escala (relevantes en los CEOR) y traducirse a una mayor recuperación. Dentro de las nanopartículas el óxido de grafeno posee un gran potencial porque tiene excelentes propiedades, inclusive pueden ser funcionalizables, las nanopartículas representan una oportunidad para vencer limitaciones que puedan tener los métodos químicos en su aplicabilidad como los diferentes tipos de degradación. En consecuencia, se busca evaluar el comportamiento de la tensión interfacial con la aplicación de nanopartículas de óxido de grafeno en un crudo pesado en comparación con un surfactante comercial, para la ejecución de los experimentos se utiliza el método de la gota colgante. Los resultados indican que las nanopartículas pueden reducir en un 60% la tensión interfacial, no alcanzando los niveles de 10-1 como sucede con el surfactante dodecil sulfato sódico (SDS), sin embargo, los resultados son satisfactorios y se lograron identificar la influencia de los parámetros propios de las soluciones basadas en nanopartículas como el pH, concentración de nanopartículas y salinidad, gracias a el análisis estadístico de las pruebas experimentales, brindando información de utilidad para posteriores investigaciones.
Evaluación del comportamiento reológico de un fluido de perforación base agua reforzado con nanopartículas de óxido de titanio (TiO2) y óxido de zinc (ZnO)
(Universidad Industrial de Santander, 2022-03-30) Poveda Caballero, Andrés Omar; Medina Vega, Joel Sebastián; Calderón Carrillo, Zuly Himelda; Mejía Ospino, Enrique; Carreño Velasco, Wilson Raúl; Ariza León, Emiliano
El ZnO y TiO2 materiales comercialmente nanoparticulados presentan propiedades similares y de gran utilidad debido a su geometría y tamaño, su uso en diferentes áreas de la ciencia incluyendo la industria petrolera ha llamado la atención durante los últimos años. En este trabajo se utilizaron nanopartículas comerciales de ZnO y TiO2 en fase anatasa, se caracterizaron en el laboratorio de Espectrometría Atómica y Molecular (LEAM) de la sede UIS Guatiguará. Se llevaron a cabo diferentes pruebas en las que se observó que el óxido de zinc y óxido de titanio tienen un efecto positivo sobre las propiedades reológicas del fluido de perforación al agregar cantidades tan pequeñas entre 0,15 -0,35 libras por barril (lb/bbl). De igual manera se observó que los óxidos de zinc y titanio actúan como agentes controladores de filtrado, disminuyendo el volumen perdido de la fase acuosa y mejorando las propiedades del revoque o retorta del fluido. Según un análisis comparativo entre ZnO y TiO2 como nanopartículas se pudo identificar que el ZnO a (0,1% en peso) se desempeñó favorablemente en el fluido de perforación base agua-bentonita. En esta investigación, también se pudo comparar la efectividad del óxido de zinc y titanio como controlador de filtrado con el aditivo comercial PAC-L obteniendo resultados favorables y finalmente se analizó económicamente el uso de las nanopartículas en campo.
Metodología para la selección de los fluidos espaciadores y limpiadores óptimos en las operaciones de cementación
(Universidad Industrial de Santander, 2022-04-05) Rodríguez Motta. Nicolás Alejandro; Mireles Villamarín, Jorge Andrés; Villamizar Durán, Raúl; Ariza León, Emiliano; Quintero Gómez, Jimmy
El presente trabajo inicia con una introducción, en la cual se encuentra un análisis sobre la industria petrolera que sirve de fundamento para su desarrollo; se encuentra la idea general, como lo es el desarrollo de una metodología óptima para la selección de fluidos limpiadores y espaciadores, el cómo se divide en diversas fases y como aplicar dicha información en operaciones de cementación. El primer paso para poder desarrollar la metodología es tener un conocimiento sobre los fluidos que se usan en la perforación, por lo cual, se revisan sus generalidades, estudiando las características de estos fluidos como lo son su densidad, su viscosidad y los aditivos. Gracias a esta información se puede tener un conocimiento más amplio de los fluidos limpiadores y espaciadores que se usan en la cementación, que servirá para el desarrollo y entendimiento de las distintas fases que ayudaran a una correcta selección de los fluidos. Para poder seleccionar correctamente los fluidos primero debemos conocerlos, por lo tanto, en el presente proyecto se hace una investigación detallada de las propiedades más importantes, esta información es esencial a la hora del desarrollo de las fases para la correcta selección, con este conocimiento se procede a hablar de las problemáticas que pueden llegar a suceder en una operación de cementación, así como también, indicar como actuar frente a estas situaciones. El siguiente y último ítem es el desarrollo de la metodología para la correcta selección de los fluidos, la cual se divide en 3 fases, en la primera fase se revisan los químicos usados para los fluidos espaciadores con sus respectivas propiedades y mejores compatibilidades según el lodo de perforación; en la segunda fase se analizará lo mismo que en la anterior pero con los químicos usados para el fluido limpiador; la tercera fase es análoga a la primera, teniendo en cuenta que el espaciador es menos complejo y que se hará el análisis con base a la lechada de cemento, y por último se puede encontrar una tabla con cada aditivo y las condiciones adecuadas para usarlos, teniendo en cuenta las diferentes propiedades del pozo.
Modelamiento de flujo de fluidos en medios porosos considerando la influencia de la geomecánica
(Universidad Industrial de Santander, 2023-11-13) Durán Durán, Ely; Vargas Jaimes, Erick Johan; Gambús Ordaz, Maika Karen; Vargas Silva, Diego Armando; Quintero Peña, Yair Andrés; Calderon Carrillo, Zuly Himelda; Ariza León, Emiliano
El estudio de la interacción entre la geomecánica y el flujo de fluidos en yacimientos es de gran relevancia en la industria de hidrocarburos, ya que proporciona una comprensión de los acontecimientos subsuperficiales. En este contexto, este proyecto de investigación plantea analizar el efecto de los parámetros geomecánicos en el flujo de fluidos en medios porosos utilizando software numérico. Inicialmente, se realizó una exhaustiva revisión bibliográfica para identificar las propiedades geomecánicas que influyen en la interacción con el flujo de fluidos, así como los modelos de simulación más adecuados disponibles en la suite CMG para representar estos fenómenos. Luego, se seleccionó un pozo productor del campo Burleson County en la formación Eagle Ford como caso de estudio, debido a la disponibilidad de datos accesibles. Los datos recopilados en el caso de estudio se utilizaron para construir un modelo numérico en el simulador composicional GEM de CMG. Este modelo numérico comprende dos componentes principales. Por un lado, se encuentra un modelo de flujo de fluidos que describe el comportamiento del fluido en el yacimiento. Este modelo se valida con datos de producción reales del pozo, mostrando una tendencia consistente y favorable para la investigación. Posteriormente, se desarrolló y se acopló un modelo geomecánico al modelo de flujo de fluidos. Este modelo geomecánico incluye una malla independiente, propiedades de la roca y considera los esfuerzos en el medio. La integración realizada permitió evaluar el impacto de los parámetros geomecánicos, mediante un análisis de sensibilidad, observando un aumento de la producción para valores de Módulo de Young alto y Relación de Poisson bajos. Así mismo, una disminución de la producción para magnitudes altas de esfuerzo horizontal mínimo y máximo. Los criterios de falla y la cohesión no evidenciaron un impacto en el flujo de fluidos.

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