Transferencia De Calor En Los Yacimientos Petroleros Y Sus Ecuaciones De Estado

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA

UNIVERSIDAD DEL ZULIA

NÚCLEO COSTA ORIENTAL DEL LAGO

PROGRAMA DE INGENIERÍA

SUB-PROGRAMA DE PETRÓLEO

CABIMAS – EDO. ZULIA

Transferencia de calor en los yacimientos petroleros y sus ecuaciones de estado

INTEGRANTES:

Geovanny Briceño C.I; 19.644.161

ÍNDICE

Introducción

1.- LA SIMULACIÓN DE YACIMIENTOS

2.- SIMULADORES TÉRMICOS

3.- TRANSFERENCIA DE CALOR

3.1.- METODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

3.1.1.- CONDUCCIÓN.

3.1.2.- CONVECCIÓN.

3.1.3.- RADIACIÓN.

4.- RECUPERACIÓN TÉRMICA.

5.- LOS BENEFICIOS QUE SE OBTIENEN CON LOS PROCESOS TÉRMICOS.

6.- PROPIEDADES TERMICAS DE ROCAS Y FLUIDOS.

6.1.- VISCOSIDAD

6.2.- DENSIDAD

6.3.- CALOR ESPECÍFICO

6.4.- CONDUCTIVIDAD TÉRMICA

6.4.1.- CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE LÍQUIDOS Y GASES

6.4.2.- CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE ROCAS

6.5.- CAPACIDAD CALORÍFICA DE ROCAS SATURADAS

7.- PROPIEDADES TERMICAS DEL AGUA Y DEL VAPOR.

7.1 CALOR ESPECÍFICO DEL AGUA Y DEL VAPOR

7.2CALOR SENSIBLE DEL AGUA

7.3 CALOR LATENTE

7.4 ENTALPIA DEL VAPOR SECO Y SATURADO

7.5 CALIDAD DEL VAPOR Y VAPOR HÚMEDO

7.6 VAPOR SOBRECALENTADO

8-CONDUCTIVIDAD TÉRMICA DE LAS ROCAS.

9.- PROCESOS DE RECUPERACIÓN TÉRMICA.

10.- CONSIDERACIONES GENERALES PARA LA TRANSFERENCIA DE CALOR MEDIANTE PROCESOS TÉRMICOS.

a) Presión

b) Porosidad

c) Espesor de la Arena

d) Movilidad del Petróleo

.

11.- TRANSFERENCIA DE CALOR MEDIANTE LA UTILIZACIÓN DE CALENTADORES DE FONDO.

12.- INYECCIÓN DE FLUIDOS CALIENTES.

13.- CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE RECUPERACIÓN TÉRMICA.13.1.- INYECCIÓN DE VAPOR.

13.2.- INYECCIÓN CÍCLICA DE VAPOR.

13.3.-INYECCIÓN CONTINÚA DE VAPOR.

13.3.1.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL PROCESO DE INYECCIÓN CONTINUA DE VAPOR

13.4.- INYECCIÓN DE AGUA CALIENTE.

13.5.-COMBUSTIÓN IN SITU.

13.5.1.- COMBUSTIÓN CONVENCIONAL.

13.5.2.- COMBUSTIÓN HÚMEDA.

13.5.3.- COMBUSTIÓN EN REVERSO.

13.6.- DRENAJE POR GRAVEDAD ASISTIDO CON VAPOR.

13.6.1.- CALENTAMIENTO DE LA FORMACIÓN POR INYECCIÓN DE AGUA CALIENTE.

13.6.2.- CALENTAMIENTO DE LA FORMACIÓN POR INYECCIÓN DE VAPOR.

14.- MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR EN LA FORMACIÓN.

15.- PÉRDIDAS DE CALOR DURANTE LA INYECCIÓN DE UN FLUÍDO MONOFÁSICO CALIENTE.

16.- ECUACIÓN DE ESTADO.

17.- COEFICIENTE DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN.

18.- LA ECUACIÓN CALORIMÉTRICA.

19.- MODELO DE MARX Y LANGENHEIM.

20.- MODELO DE BOBERG Y LANTZ.

21.- MODELO DE SWAAN.

22.- LEY DE FOURIER.

CONCLUSION

BIBLIOGRAFÍA

INTRODUCCIÓN

La Ingeniería Térmica trata de los procesos de transferencia de calor y la metodología para calcular la velocidad con que éstos se producen y así poder diseñar los componentes y sistemas en los que son de aplicación. La transferencia de calor abarca una amplia gama de fenómenos físicos que hay que comprender antes de proceder a desarrollar la metodología que conduzca al diseño térmico de los sistemas correspondientes.

Siempre que existe una diferencia de temperatura, la energía se transfiere de la región de mayor temperatura a la de temperatura más baja; de acuerdo con los conceptos termodinámicos la energía que se transfiere como resultado de una diferencia de temperatura, es el calor. Sin embargo, aunque las leyes de la termodinámica tratan de la transferencia de energía, sólo se aplican a sistemas que están en equilibrio; pueden utilizarse para predecir la cantidad de energía requerida para modificar un sistema de un estado de equilibrio a otro, pero no sirven para predecir la rapidez (tiempo) con que puedan producirse estos cambios; la fenomenología que estudia la transmisión del calor complementa los principios termodinámicos, proporcionando unos métodos de análisis que permiten predecir esta velocidad de transferencia térmica.

Para ilustrar los diferentes tipos de información que se pueden obtener desde ambos puntos de vista, (termodinámico y transferencia de calor) consideraremos, a título de ejemplo, el calentamiento de una barra de acero inmersa en agua caliente. Los principios termodinámicos se pueden utilizar para predecir las temperaturas finales una vez los dos sistemas hayan alcanzado el equilibrio y la cantidad de energía transferida entre los estados de equilibrio inicial y final, pero nada nos dicen respecto a la velocidad de la transferencia térmica, o la temperatura de la barra al cabo de un cierto tiempo, o del tiempo que hay que esperar para obtener una temperatura determinada en una cierta posición de la barra.

Un análisis de la transmisión del calor permite predecir la velocidad de la transferencia térmica del agua a la barra y de esta información se puede calcular la temperatura de la barra, así como la temperatura del agua en función del tiempo. Para proceder a realizar un análisis completo de la transferencia del calor es necesario considerar tres mecanismos diferentes, conducción, convección y radiación. Estas tres formas de transferencia son las más sencillas que se pueden considerar aisladamente, si bien en la práctica, lo normal es que se produzcan simultáneamente al menos dos de ellas, con lo que los fenómenos resultan más complejos de estudiar.

1.- LA SIMULACIÓN DE YACIMIENTOS.

Se utiliza ampliamente para identificar oportunidades para aumentar la producción de petróleo en yacimientos de petróleo pesado. Recuperación de aceite se mejora mediante la reducción de la viscosidad del aceite mediante la inyección de vapor o agua caliente. Los procesos típicos son empapa del vapor y las inundaciones de vapor. Estos procesos requieren simuladores con características especiales para tener en cuenta la transferencia de calor a la presente fluidos y la formación, los cambios en las propiedades posteriores y las pérdidas de calor fuera de la formación.

2.- SIMULADORES TÉRMICOS.

Este tipo de simuladores toma en cuenta el flujo de fluidos y transferencia de calor y cambios de fases. Son utilizados para el modelaje de procesos de recuperación mejorada de petróleo por métodos térmicos, en donde la física involucrada en los cambios de viscosidades y densidades resulta compleja y complicada.

3.- TRANSFERENCIA DE CALOR.

Es un, proceso por el que se intercambia energía en forma de calor entre distintos cuerpos, o entre diferentes partes de un mismo cuerpo que están a distinta temperatura. El calor se transfiere mediante convección, radiación o conducción. Aunque estos tres procesos pueden tener lugar simultáneamente, puede ocurrir que uno de los mecanismos predomine sobre los otros dos.

3.1.- METODOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR

3.1.1.- CONDUCCIÓN.

Es la transferencia de calor de una parte de un cuerpo a altatemperatura, a otra parte del mismo, a menor temperatura, o de un cuerpo a alta temperatura a otro cuerpo a menor temperatura, en contacto físico con él. La ley física que describe el calor por conducción se conoce como la primera Ley de Fourier, propuesta en 1822., y viene dada por:

Qc = Tasa de flujo de calor por conducción en BTU/h

A= Área a través de la cual ocurre el flujo en pie2

= gradiente de temperatura F/pie

KH=conductividad térmica del material en

3.1.2.- CONVECCIÓN.

Es la transferencia de calor desde una superficie hacia un fluido en movimiento (o del fluido en movimiento hacia la superficie) en contacto con ella, o de una parte de un fluido en movimiento a mayor temperatura hacia otra parte del mismo fluido a menor temperatura.

La transferencia de calor viene dada por:

Qc= la tasa de flujo de calor por convención en BTU/h

A= Asea a través de la cual ocurre el flujo de calor en pie2

Hc= Coeficiente de transferencia de calor por convención

Tf= Temperatura del fluido en F

Ts= Temperatura de la superficie en F

3.1.3.- RADIACIÓN.

Es el proceso por el cual el calor es transferido por ondas electromagnéticas. La ecuación básica fue descubierta empíricamente por Stefan en 1879 y derivada teóricamente por Boltzmann en 1884, y viene dada por:

4.- RECUPERACIÓN TÉRMICA.

La Recuperación Térmica se define como un proceso por el cual, intencionalmente, se introduce calor dentro de las acumulaciones subterráneas (En el yacimiento) de compuestos orgánicos, con el propósito de producir hidrocarburos a través de los pozos.

En el caso de petróleos viscosos, se utiliza calor para mejorar la eficiencia de desplazamiento y su nivel de extracción. La reducción de la viscosidad del petróleo queacompaña al incremento de temperatura, permite no solo que el petróleo fluya más fácilmente sino también resulta en una

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