Efecto de la concentración de catalizador sobre la acuatermolisis catalítica en procesos de inyección continua de vapor

Abstract

La producción de petróleo pesado en Colombia ha aumentado y representa importantes desafíos para la industria debido a su alta viscosidad. Una de las soluciones que se utiliza actualmente para explotar estos yacimientos es el proceso de inyección de vapor, el cual ayuda a aumentar la gravedad API utilizando la energía transferida por el vapor, generando así un incremento en el factor de recobro. El efecto químico de este método involucra las reacciones de acuatermólisis, las cuales permiten la ruptura de cadenas de hidrocarburos, como resultado de la temperatura del yacimiento, los minerales de la matriz y la presencia de iones en el agua, el petróleo y la formación. La adición de catalizador al proceso permite inhibir la polimerización ácida, aumentando la velocidad de reacción y estabilizando los radicales libres. Este efecto genera el mejoramiento in situ del crudo, siendo este un potencial mecanismo de recuperación adicional. Este estudio planteó un diseño experimental para evaluar el efecto de la concentración y la variación del catalizador sobre las propiedades fisicoquímicas de un crudo colombiano. Las pruebas se realizaron en un reactor discontinuo a 270°C, 798 psi y 65 horas como condiciones de operación. Las concentraciones utilizadas fueron 0 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 200 ppm y 300 ppm evaluando dos catalizadores, naftenato de hierro y molibdeno. Los crudos obtenidos se caracterizaron mediante pruebas de viscosidad, UV-VIS y FTIR; y se predijeron los valores de densidad y las curvas de destilación utilizando los espectros UV-VIS. Adicionalmente, se construyó un modelo de simulación numérica que permitió representar una prueba piloto de la tecnología. El mejor escenario se obtuvo con la adición de naftenato de hierro a 100 ppm, una reducción en la viscosidad, con incremento en el factor de recobro de 2% y 5% en cíclica y continua. A su vez, en el estudio financiero se obtuvo rentabilidades positivas en su implementación. El cambio en las propiedades muestra que bajas concentraciones tienen mejores resultados que altas concentraciones, aunque la cantidad a emplear tiene que ser evaluada por una prueba de interacción previa.