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SNF Floerger en el mundo
Clientes 30.000
Sirve a mas de 300.000 usuarios finales
Servicios en 130 países
Producción consolidada (100% materia activa): 310 kt
Cantidad de facilidades de producción: 18
Personal a nivel mundial: 2.750
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Proyectos EOR
SNF Floerger esta involucrada en mas de 100 proyectos de
recuperación mejorada con polímeros
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Costo de los Polímeros
El desarrollo de productos y métodos de
fabricación ha modificado sensiblemente los
costos de los polímeros:
El conocimiento de los polímeros es un proceso
que ha avanzado y es continuo, lográndose
costos de solución inyectada compatibles con los
resultados técnicos de su aplicación.
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Esquema de la Inyección de Polímeros
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Razón de Movilidad
Movilidad:
Relación de Movilidad: M 
k
 
w
o

kw

ko
w
o

kw o
ko  w
Donde:
k = permeabilidad efectiva
 = viscosidad
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Eficiencia de Barrido
Fracción del volumen poral contactado por el fluído
inyectado
Ev = Ea*Ei
Donde:
Ev = Eficiencia Volumétrica de Barrido
Ea = Eficiencia Areal de Barrido
Ei = Eficiencia Vertical de Barrido
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Eficiencia Vertical de Barrido
La inyección de polímeros incrementa la eficiencia
volumétrica de barrido en reservorios heterogeneos
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Eficiencia Areal de Barrido
La inyección de polimeros incrementa la eficiencia de
barrido areal al viscosificar el agua y reducir el
adedamiento (“fingering”)
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Calidad de Agua
Introducción
Revisamos
los
aspectos
químicos
que
influyen en la degradación de los polímeros
usados en recuperación mejorada y su
impacto
en
la
viscosidad,
relacionados
principalmente con la calidad y tratamiento del
agua utilizada.
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Calidad de Agua
Contenido
1.
Degradación Química
2.
Variables a Analizar
3.
Medios de Control
4.
Efecto del Exceso de Sulfito o Bisulfito
5.
Variables a Considerar en las Aguas de Reposición
6.
Consideraciones para Análisis de Laboratorio
7.
Bibliografía
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Calidad de Agua
Degradación
Si bien la disolución de los polímeros en agua
incrementa la viscosidad de esta, hay causales de
reducción de la viscosidad, por:
a. Degradación Mecánica
b. Degradación Química
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Calidad de Agua
Variables a Analizar y/o Considerar








Salinidad
Sólidos en Suspensión
pH
Dureza
Oxígeno / Hierro
Sulfuro
Bacterias
Radicales Libres
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Calidad de Agua
Salinidad
Independientemente del tipo de polímero la salinidad
afecta negativamente a la viscosidad. A mayor salinidad
menor viscosidad final de la solución de polímeros.
Viscosity vs. Shear Rate
1000 ppm FP 3630S, 20°C
Sodium Concentration from 0 to 1000 ppm
Viscosity (cp)
1000.0
100.0
10.0
1
10
100
Shear rate (1/sec)
No Sodium
50 ppm
100 ppm
500 ppm
1000 ppm
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Viscosity vs. Shear Rate of 1000 ppm FLOPAAM 3630S
1%NaCl and .1%CaCl Brine
20 and 50 °C
Viscosity (cp)
100.0
10.0
1.0
0.1
1
10
100
1000
Shear rate (1/sec)
20 °C
50 °C
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Calidad de Agua
Sólidos en Suspensión
Los sólidos en suspensión, afectan principalmente la
inyectividad del agua al reservorio. Los sólidos en
suspensión no afectan a la viscosidad de la solución de
forma significativa.
Pueden ser:
 Provenientes del propio sistema: hidrocarburos, arena,
etc.
 Generados: sulfuros de hierro, limos bacteriales,
óxidos, carbonatos de calcio, etc.
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Calidad de Agua
Sólidos en Suspensión (cont.)
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Calidad de Agua
pH
El pH favorece la hidrólisis de los polímeros. Esto trae
aparejado normalmente un leve incremento de la viscosidad
y un mayor riesgo de precipitación con sales de dureza.
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Calidad de Agua
Dureza
Las sales di y trivalentes de Ca, Mg, Ba, etc. actúan
principalmente
disminuyendo
la
viscosidad
y
eventualmente ocasionando precipitación
UL Viscosity effect of water softening
40
35
Viscosity (cp)
30
25
20
15
10
5
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
Polymer Concentration (ppm)
Original Brine
1/2 Ca & Mg
No Ca or Mg
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Calidad de Agua
Oxígeno / Hierro
1. El O2, a niveles superiores a 20 ppb, provoca la
degradación química de los polímeros. Esta reacción
esta fuertemente catalizada por Fe y sulfuros, y otros
elementos o compuestos que puedan generar radicales
libres.
2. El Fe, normalmente presente en las aguas por efecto de
la corrosión, cataliza la reacción de degradación química
de los polímeros, en presencia de trazas de oxigeno.
Actualmente se ha fijado un limite de 2 ppm como
máximo y adecuado para este elemento.
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Calidad de Agua
Radicales Libres
En general los radicales libres, se generan por la
combinación de otros elementos presentes en el agua, por
ejemplo reacciones de oxido-reducción. La generación de
radicales libres se asaocia tambien al proceso de
fabricación misma de los polímeros.
Oxidantes
Reductores
O2
H2S
Fe2+, Fe3+
Secuestrantes (HSO3-)
cloritos
Bacterias sulfatoreductoras
Peroxidos
NH3
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Calidad de Agua
Sulfuro
1. Los sulfuros (S2-), al igual que el hierro, catalizan la
formación de radicales libres y la degradación química
de las soluciones de polímeros.
2. Un exceso de sulfito (SO3=) puede llevar al mismo
mecanismo, razón por la cual debe llevarse un control
de la cantidad de secuestrante de oxigeno utilizado y
de su exceso.
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Calidad de Agua
Bacterias
1. Las bacterias en general tienen dificultad en utilizar
los polímeros en su estado inicial como fuente de
carbono.
2. A medida que los polímeros se degradan por causas
químicas y mecánicas, generan cadenas cortas de
fácil utilización por las bacterias, por lo que posible
observar desarrollos bacteriológicos.
3. Esto también depende de otros factores, tales como
temperatura, tipo y cantidad de población bacterial
contaminante, presencia de otros nutrientes (N2, etc.)
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Calidad de Agua
Métodos de Control
Salinidad


Sólidos en Suspensión




Bacterias

Uso de agua dulce
Osmosis inversa
Clarificación
Flitración
Secuestrantes
Inhibidores
Bactericidas en continuo y en
“bach”
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Calidad de Agua
Métodos de Control (cont.)
Oxígeno



Hierro


Sulfuros


Radicales
Libres

Desoxigenación mecánica por vacío
Ambiente inerte con N2 o Gas Natural
Secuestrantes
Oxidación/precipitación/filtración
Secuestrantes especificos
Oxidación/precipitación/filtración
Secuestrantes
Estabilizantes / secuestrantes de Fe
/Secuestrantes de O2
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Calidad de Agua
Efecto del Exceso de Sulfito o Bisulfito
HSO3- + Fe3+  HSO3° + Fe2+
ó
SO32- + Fe 3+ SO3 ° + Fe 2+
SO3 + H+
 HSO3 °
Catalizado por ácido
y
HSO3 + O2  HSO5
Los radicales producidos (HSO3 y HSO5), son iniciadores si existe
presencia de sulfito y oxígeno.
HSO5 + SO32- + H2O  2HSO4- + OH°
SO32- + OH-  SO3- + OHy
SO3- + H+
 HSO3 °
HSO3, HSO5, and OH- también sirven como propagadores de la
cadena
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Calidad de Agua
Variables a considerar en las aguas de reposición
Aparte de los anteriores verificar y vigilar:






Conc. de Hierro (< 2 ppm)
Nivel de Oxígeno
Conc. iones divalentes (Ca, Mg, Ba , Sr, etc.)
Conc. de H2S
Conc. de petróleo (< 2 ppm o norma ambiental)*
Nivel de solubilidad (hidratación) de la solución de
polímeros a temperatura ambiental
*problemas de inyectividad
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Calidad de Agua
Consideraciones para Análisis de Laboratorio
Agua Sintética vs Agua de Campo




Analice las aguas disponibles en el campo para
determinar que fuente de agua puede ser la mejor para
el proyecto: menor salinidad, menor dureza, etc..
Obtenga varias muestras y analice en ellas los sólidos
disueltos y determine “in situ”: H2S, Fe y O2.
Convenga una formulación de agua sintética
equivalente, para realizar los análisis de laboratorio con
polímeros.
Los estudios deben efectuarse en condiciones
anaeróbicas.
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Calidad de Agua
Guía de Procedimiento para
Evaluación de Polímeros
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Calidad de Agua
Caso Historico I
Influencia del O2
En un sistema con un ingreso de oxigeno del orden
de 1 ppm, la degradación química por este factor
reducía la viscosidad de la solución de 25 cp a
menos de 5 cp en el termino de horas.
Se
hicieron
pruebas
de
laboratorio
con
secuestrantes de oxígeno (bisulfito de amonio) que
al llevarlos al campo se logró incrementar la
viscosidad del fluido de las 5 cp a un promedio de 19
cp.
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Calidad de Agua
Caso Historico II
Influencia del O2
En un sistema con control de oxigeno por adición de
secuestrante, se observa una deficiencia en la
viscosidad lograda, la cual se mantiene muy por
debajo del objetivo.
Se efectúan los controles de dosis y de residual de
oxigeno, observándose una deficiencia en el control
(valores de oxigeno superiores a 50 ppb) Se ajusta la
dosis de secuestrante y la viscosidad aumenta
considerablemnete (de 9 cp a 21 cp)
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Calidad de Agua
Caso Historico III
Influencia de Radicales Libres
En un sistema con agua de formación se realizan
ensayos de laboratorio con estabilizantes. Los
resultados indican una importante estabilizacion,
lográndose un aumento de la viscosidad del orden de
5 unidades. Se aplica el producto en campo, a una
dosis algo inferior a la sugerida por los ensayos de
laboratorio. Se logra solo un aumento leve de la
viscosidad, pero esta se estabiliza y el aspecto visual
de la solución cambia. Nuevos ensayos pendientes.
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Calidad de Agua
Caso Historico IV
Influencia del Fe
En un sistema con agua de formación con alto
contenido de hierro (>8 ppm) se realizan ensayos de
laboratorio con varios secuestrantes de hierro.
Se logró estabilizar la viscosidad del medio en
valores cercanos a los deseados con algunos
productos, en tanto que con otros se observa una
degradación de la solución (pérdida extra de
viscosidad ). No se han realizado ensayos de campo
aun.
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Calidad de Agua
Bibliografía
RP63, “Recommended Practices for Evaluation of Polymers Used in Enhanced Oil
Recovery Operations”. 1990. Washington, DC.,: API.
N. Gaillard; B. Giovannetti; C. Favero, (SNF SAS), “Improved oil recovery using
thermally and chemically protected compositions based on co- and ter-polymers
containing acrylamide,” SPE 129756, 2010 SPE Improved Oil Recovery Symposium,
Tulsa, USA.
A. Audibert, J-F. Argillier, (Institut Français du Petrole), “Thermal stability of sulfonated
polymers,” SPE 28953, 1995 SPE International Symposium on Oilfield Chemistry, San
Antonio, USA.
H. J. H. Fenton. “Oxidation of tartaric acid in presence of iron,” J. Chem. Soc., Trans.,
1894, 65, 899-910.
Shupe, Russell D., “Chemical Stability of Polyacrylamide Polymers,” JPT, Volume 33,
Number 8, August 1981, 1513-1529.
Sorbie, K. S., “Polymer Improved Oil Recovery,” CRC Press Inc, 1991.
David B. Levitt; Gary A. Pope, “Selection and Screening of Polymers for Enhanced-Oil
Recovery,” SPE 113845, 2008 SPE/DOE Improved Oil Recovery Symposium, Tulsa,
USA.
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EOR chemical demand (forecast)
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Polímeros SNF
para Recuperación Mejorada
FLOPAAM ™ Series y PUSHER ™ Series - Polvo
Seco y Emulsión - poliacrilamidas - baja y alta
salinidad - hasta 90 °C
AN ™ Series - copolímero sulfonado - hasta 120 °C
FLOCON ™ Series - goma xantano - hasta 90°C alta salinidad
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SNF has already a large range of
polymers designed to fit most current
flood characteristics
Existing polymers can not answer all field conditions & new field
conditions (carbonate, very high temperature, very high salinity, heavy
oil, deep offshore injection conditions, etc)
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R&D CHALLENGES
Control over polymer structure
 Molecular weight and polydispersity
 Polymer production capacity
 Anionic charge density and microstructure (copolymerization,
post hydrolysis & co-hydrolysis)
 Monomer type and quality
New developments (DP family)
 Controlled architectures for specific salt, shear or heat resistance
(Star, Rod, Willow like, Branched polymers, Amphoteric, etc.)
 New monomers (hydrophobic, heat stable, etc.)
 State of the art polymerization techniques (micellar, post and co
hydrolysis, copolymerization,…), polymerization additives (macrostructured initiators and transfer agents)
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R&D CHALLENGES
Minimize chemical degradation
 Formation of free radicals
 Role of oxygen
 Additives & protective package, handling and storage
Control mechanical degradation
 Dissolution equipments
 Pumps, choke and injection
 Reservoir permeability, carbonate reservoir and molecular weight
 Polymer morphology and viscoelastic behaviour
Associative polymers and new morphologies can reduced sensitivity to shear
Prevent thermal degradation
 Neighboring effect of protective monomer
 Hydrolysis of amide group
Some monomers can bring protection to acrylamide backbone
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calidad de agua para eor con polimeros