CT&F - Ciencia, Tecnología y Futuro

WELL SCREENING FOR MATRIX STIMULATION TREATMENTS

Matrix acidizing is a stimulation technique only applicable to wells with surrounding damage. It is therefore very important to differentiate the real formation damage from the damage caused by flow dynamic effects. The mechanical damage corresponds to flow restrictions caused by partial penetration, poor perforation as well as to reduced diameters of the production tubing. The dynamic effects are generated by inertia caused by high flow rates and high-pressure differentials. A common practice in our oil fields is to use a general formulation as acid treatment, most of the times without previous lab studies that guarantee the applicability of the treatment in the formation. Additionally, stimulation is randomly applied even treating undamaged wells with negative results and in the best of the cases, loss of the treatment. The selection of the well for matrix stimulation is an essential factor for the success of the treatment. Selection is done through the evaluation of the skin factor (S) and of the economic benefits of reducing the skin in comparison to the cost of the work. The most appropriate tool for skin evaluation is a good pressure test where the radial flow period can be identified. Nevertheless, we normally find outdated tests most of the times taken with inaccurate tools. The interpretation problem is worsened by completions in which there is simultaneous production from several sand packages and it is difficult to individually differentiate damage factors. This works states a procedure for the selection of wells appropriate for stimulation; it also proposes a method to evaluate the skin factor when there are no accurate interpretations of the pressure tests. A new and increasingly applied methodology to treat wells with high water cuts, which are usually discarded due to the risk of stimulating waterzones, is also mentioned.

La acidificación matricial es una técnica de estimulación aplicable sólo a pozos que presentan daño en sus alrededores. Por esta razón es de extrema importancia distinguir los efectos de daño de formación real de los efectos de daño mecánico y de los efectos causados por efectos dinámicos de flujo. El daño mecánico corresponde a restricciones al flujo ocasionadas por penetración parcial, baja eficiencia de cañoneo y diámetros reducidos en la tubería de producción, entre otros. Los efectos dinámicos son generados por efectos de inercia debidos a altas tasas de flujo y altos diferenciales de presión. Una práctica común en nuestros yacimientos es la de utilizar una formulación general como tratamiento ácido, muchas veces sin estudios de laboratorio que garanticen la aplicabilidad del tratamiento en la formación. Adicionalmente la estimulación se aplica indiscrimidamente, llegándose a tratar pozos sin daño en los cuales se obtienen respuestas negativas y en el mejor de los casos la pérdida del tratamiento. La selección del pozo adecuado para la estimulación matricial es un paso determinante en el éxito del tratamiento. La selección se efectúa mediante la evaluación del factor de daño o skin (S) y los beneficios económicos de reducir el skin en comparación los costos del trabajo. La herramienta más adecuada para calcular el skin es una buena prueba de presión en donde se pueda identificar el período de flujo radial. Sin embargo, lo normal es encontrar pruebas desactualizadas y muchas veces tomadas con herramientas de poca confiabilidad como el caso de las cartas de ameradas. Adicionalmente, el problema de la interpretación se agudiza por los completamientos en que se tiene producción simultánea de varios paquetes arenosos y es complicado distinguir los factores de daño individualmente. En este trabajo se plantea un procedimiento para la selección de pozos candidatos a estimulación y un método para la evaluación del factor de daño cuando no se dispone de interpretaciones confiables de las pruebas de presión. Adicionalmente se menciona una nueva metodología en creciente aplicación, para tratar pozos con altos cortes de agua, los cuales son usualmente descartados por los riesgos de estimular las zonas de agua.

LINEARIZATION OF A GENERALIZED MATERIAL BALANCE EQUATION FOR COALBED METHANE RESERVOIRS

A generalized material balance equation was presented at the Escuela de Petróleos de la Universidad Industrial de Santander for coal seam gas reservoirs based on Walsh 's method, who worked in an analogous approach for oil and gas conventional reservoirs (Walsh, 1 995). Our equation was based on twelve similar assumptions itemized by Walsh for his generalized expression for conventional reservoirs, it was started from the same volume balance consideration and was finally reorganized like Walsh (1 994) did. Because it is not expressed in terms of traditional (P/Z) plots, as proposed by King (1 990), it allows to perform a lot of quantitative and qualitative analyses. It was also demonstrated that the existent equations are only particular cases of the generalized expression evaluated under certain restrictions. This equation is applicable to coal seam gas reservoirs in saturated, equilibrium and undersaturated conditions, and to any type of coalbeds without restriction on especial values of the constant diffusion.

En la Escuela de Petróleos de la Universidad de Santander se presentó una ecuación generalizada de balance en materiales para yacimientos de gas asociado al carbón teniendo como punto de partida el método aplicado por Walsh, quien trabajó en una expresión similar pero para yacimientos convencionales de petróleo y gas (Walsh, 1995). Esta ecuación se fundamentó en doce suposiciones similares a las hechas por Walsh en su expresión generalizada para yacimientos convencionales, parte de la misma consideración volumétrica y finalmente se reorganiza como lo realizaron Walsh et al (1 994). Al no ser expresada en términos de los gráficos (P/Z) planteado por King (1 990), da pie para hacer un mayor número de análisis cuantitativos y cualitativos. Además se mostró que las ecuaciones existentes son solo casos particulares de la generalizada evaluada bajo ciertas restricciones. Esta ecuación es aplicable a yacimientos en estado saturado, equilibrio y subsaturado, y para cualquier manto de carbón sin restricciones para valores especiales de la constante de difusión.

DETERMINACIÓN DE LAS DIRECCIONES DE PALEOCORRIENTES EN EL CAMPO PROVINCIA, VALLE MEDIO DEL MAGDALENA

Para la determinación de las direcciones de paleocorrientes en el Campo Provincia se tomaron 2.664 medidas de los registros de buzamiento (dipmeter), con las cuales se hicieron los análisis estadísticos de las formaciones (fms.) comprendidas entre la Formación (Fm) Umir y el Grupo (Gr) Real (edad Maastrichtiano a Mioceno). Las direcciones de paleocorrientes se definen con base en análisis estadísticos, como son el valor de la media (0, medida en azimuth) y su relación de consistencia (CR). Las direcciones de paleocorrientes son principalmente hacia el noreste para las Fms. Umir, real inferior para las Fms. Lisama, Esmeraldas, Mugrosa, Colorado, y Real Medio y en la dirección sureste para la Fm. Real Superior. En general se observaron cambios importantes en las direcciones de paleocorrientes entre las Fms. Umir-Lisama, Lisama-Esmeraldas, Colorado-Real y entre la parte Media y Superior del Gr. Real. Estos cambios en las direcciones de las paleocorrientes sugieren estar asociados con eventos tectónicos que afectaron esta área.

For the determination of the palaeocurrent directions in the Provinica Field, were took 2664 measurements of the dipmeter logs were taken to make the statistical analyses of the Formations that are between Umir and the Real Group (Maastrichtian and Miocene age). The palaeocurrent directions are defined based on statistics analyses, as the average (in azimuth) and its consistency ratio (CR). The paleocurrent directions are principally to the northeast for the Umir and the Lower Real Formations; to the east for the Lisama, Esmeraldas, Mugrosa, Colorado and Middle Real Formations, and in the southeast for the Upper Real Formation. In general, there were observed important changes in the palaeocurrent directions between the Umir-Lisama, Lisama-Emeralds, Colorado-Real and between the medium and the upperpartof the Real Group. These changes in the paleocurrent directions suggest to be associated to tectonic events that involved this area.

USE OF NEURAL NETWORKS IN PROCESS ENGINEERING Thermodynamics, diffusion, and process control and simulation applications

This article presents the current status of the use of Artificial Neural Networks (ANNs) in process engineering applications where common mathematical methods do not completely represent the behavior shown by experimental observations, results, and plant operating data. Three examples of the use of ANNs in typical process engineering applications such as prediction of activity in solvent-polymer binary systems, prediction of a surfactant self-diffusion coefficient of micellar systems, and process control and simulation are shown. These examples are important for polymerization applications, enhanced-oil recovery, and automatic process control.

El presente artículo presenta el estado actual de la utilización de las Redes Neuronales Artificiales (ANNs) en aplicaciones de ingeniería de procesos donde los métodos matemáticos tradicionales no muestran completamente el comportamiento representado por observaciones y resultados experimentales o datos de operación de plantas. Este artículo muestra tres ejemplos de la utilización de ANNs en aplicaciones típicas de ingeniería de proceso como son la predicción de coeficientes de actividad en sistemas binarios solvente-polímero, predicción de coeficientes de difusión de un surfactante en sistemas micelares y control y simulación de procesos. Estas aplicaciones son importantes en el área de polimerización, recuperación mejorada de crudo y control automático de procesos.

DIESEL CHARACTERIZATION BY HIGH RESOLUTION MASS SPECTROMETRY-GAS CHROMATOGRAPHY

High-resolution mass spectrometry-gas chromatography is combined with the HC22 method in order to obtain a detailed information about the chemical composition of diesel and the distribution of different compound types in terms of its final boiling temperature from a single analysis. The total time elapsed from sample injection and signal processing to obtain final results is 90 minutes. This fact makes this methodology a new and very important tool for the decision making process concerning the most suitable final boiling temperature and the type of treatment of the product in order to obtain diesel that fulfills the international standards. The consistency and repeatability of the experimental results are demonstrated.

Se combina la espectrometría de masas de alta resolución acoplada a cromatografía de gases con el método HC22 para obtener información detallada acerca de la composición química del diesel y de la distribución de diferentes tipos de compuestos en función de su temperatura final de ebullición a partir de un solo análisis. El tiempo total transcurrido desde la inyección de la muestra y el procesamiento de la señal hasta la obtención de resultados finales es de 90 minutos. Esto hace de esta metodología una nueva y muy importante herramienta para la toma de decisiones a nivel de proceso sobre la temperatura final de ebullición y el tipo de tratamiento más adecuado para obtener un diesel que cumpla con los estándares internacionales. Se demuestra la consistencia y repetibilidad de los resultados analíticos.

BIODEGRADACIÓN OXIGÉNICA DE BTX EN MATRICES ACUOSAS: EVALUACIÓN DE PARÁMETROS OPERACIONALES

En el laboratorio de Biotecnología del Instituto Colombiano del Petróleo (ICP) fueron aisladas y seleccionadas bacterias oxigénicas nativas de muestras de aguas y suelos, contaminados con compuestos aromáticos volátiles como benceno, tolueno e isómeros dexilenos (BTX). Un estudio preliminar permitió identificar un grupo o consorcio microbiano capaz de biodegradar estos compuestos en matrices acuosas. En el presente estudio se evaluaron parámetros operacionales tales como oxígeno disuelto (OD), concentración de BTX y nutrientes, y su influencia en la cinética de remoción en un sistema tipo batch, operado a escala de laboratorio. Estas condiciones operacionales serán usadas para determinar la cinética de remoción y los parámetros requeridos para la planta a escala piloto y reactores industriales. El proceso aplicado a matrices acuosas en un reactor totalmente hermético, saturado con oxígeno gaseoso y operado a pH 6,5 y 306 K, permitió disminuir la carga contaminante desde 1 70 g·m-3 hasta concentraciones inferiores a los 0,3 g·m-3, en 10 horas con una velocidad máxima de remoción de 26,27 g·m-3·h-1. Sin embargo, cuando la carga contaminante disminuyó a concentraciones menores a los 5 g·m-3, la velocidad máxima sólo alcanzó un valor de 0,745 g·m-3·h-1. En el sistema evaluado, el benceno presentó la máxima velocidad de remoción (15,80 g·m-3·h-1), seguido del tolueno (6,41 g·m-3·h-1). Los xíleños mostraron velocidades de degradación más bajas, con valores máximos de 1,80 g·m-3·h-1, para o- y m- xíleños, y de 0,85 g·m-3·h-1 para el p-xileno.

Selected native aerobic strains able to grow in the presence of volatile aromatics compounds in aqueous matrices were isolated and identified at the Biotechnology laboratory of the Instituto Colombiano del Petróleo ICP. These strains were obtained from water and soil samples contaminated with benzene, toluene and xylenes isomers (BTX), these consortia was capable of reducing BTX concentrations to acceptable international environmental standards. Operational parameters such as temperature, BTX initial concentration, dissolved oxygen (DO) and nutrient content, were evaluated, as they relate to removal rate of BTX in batch systems. These operational conditions will be used to determine the kinetics of removal and the parameters required for the scale-up pilot to plant and industrial size reactors. Operational conditions for the aqueous matrices included saturation of oxygen, temperature (305 K) and pH (6,5) control in an hermetic bioreactor. BTX total concentrations were reduced from 1 70 g·m-3 to 0,3 g·m-3 in less than ten (10) hours with a maximum removal rate of 26,27 g·m-3·h-1 . The removal rate was reduced to 0,745 g·m-3·h-1 for initial BTX concentrations of 5 g·m-3. Benzene showed the highest removal rate (1 5,80 g·m-3·h-1) followed by toluene (6,41 g·m-3·h-1 ). Xylene isomers exhibit the lowest biodegradation rates, ranging from 1,80 g·m-3·h-1 for the o-xylene to 0,85 g·m-3·h-1 forthe p-xylene.

BIOTRANSFORMATION AND REMOVAL OF SULFUR FROM DIBENZOTHIOPHENE USING IMPROVED BIOCATALYTIC METHODS

Three methods for the removal of sulfurfrom dibenzothiophene were evaluated using biocatalytic processes. The methods were a microbial, an enzymatic and a combined one that involves a previous enzymatic oxidation followed by microbial degradation. The byconversion was evaluated over the molecular dibenzothiophene model, obtaining higher byconversion percentages through the combined method. The microorganisms used in this study correspond to several Colombian indigenous strains isolated by direct methods from natural sources, and using a standard strain as positive control. All strains have shown sulfur removal capacity, and organic solvent tolerance. The enzyme used was a hemoprotein with peroxidase activity, Cytochrome C, obtained from equine heart.

Tres métodos de remoción de azufre a partir de dibenzotiofeno fueron evaluados empleando procesos biocatalíticos tales como byconversion microbiológica, enzimática y un método combinado que reúne la preoxidación via enzimática y la posterior degradación microbiana. La biodegradación fue evaluada sobre el modelo molecular dibenzotiofeno, encontrándose un mayor porcentaje de byconversion empleando el método combinado con respecto a los otros dos métodos. Los microorganismos evaluados corresponden a varias cepas colombianas aisladas por métodos directos de fuentes naturales y una cepa patrón como control positivo. Todas las cepas han presentado capacidad biodesulfurizadora y tolerancia a medios orgánicos. La enzima empleada corresponde a una hemoproteina con actividad peroxidasa, Citocromo C de corazón equino.

SELECCIÓN DE MICROORGANISMOS MESÓFILOS BIODESULFURIZADORES

los resultados correspondientes al proceso de selección de cepas mesófilas nativas de Colombia con utilidad potencial para procesos de BDS. El criterio de selección de las cepas fue la detección cualitativa y cuantitativa del 2-hidroxibifenilo (2-HBP), metabolito típico de la ruta conservativa del azufre orgánico (ruta 4S), en los ensayos bacterianos. Los microorganismos se cultivaron siguiendo dos metodologías diferentes, denominadas A y B, y se empleó como sustrato el compuesto modelo dibenzotiofeno (DBT). La evaluación cuantitativa de los metabolitos generados en ambos casos se realizó mediante cromatografía líquida de alta eficiencia (HPLC). Trece cepas bacterianas, incluyendo el Rhodococcus rhodocrous (IGTS 8), se valoraron y compararon con los métodos A y B. En el método A, el inoculo es expuesto al DBT desde el inicio del crecimiento. El método B consta de dos etapas: (i) Período de crecimiento bajo condiciones limitantes de azufre, (ii) Período de transformación en el cual el inoculo crecido es expuesto al sustrato orgánico azufrado. El cultivo de aislamientos bacterianos mesófilos, siguiendo la metodología B, permitió inducir la expresión del metabolismo del azufre orgánico y valorar la capacidad desulfurizadora de cuatro cepas nativas. En los cultivos de estas bacterias se detectó, tanto cualitativa como cuantitativamente, 2- hidroxibifenilo (2- HBP), producto del metabolismo del DBT.

The development of biodesulfurization ( BDS) processes for hydrocarbons requires fast and reliable methods for the screening of microorganisms. This work shows the results of the screening process for indigenous Colombian strains with a BDS potential capacity. The main criteria for the screening was the qualitative and quantitative determination of 2-hydroxybiphenyl (2-HBP) as the typical metabolite of the 4S specific pathway. Microorganisms were cultured by two methodologies, A and B, using DBT as the model compound. The quantitative determination of metabolites was made by HPLC. Thirteen strains were evaluated, including the strain Rhodococcus rhodocrous IGTS8, by methods A and B. In method A, the inoculum was exposed to DBT since the beginning of the culture. Method B, employed two stages: (i) Growth period under limiting sulfur conditions, (ii) Transforming period, in which the pre-grown inoculum was exposed to the organic sulfur substrate. The culture of mesophilic microorganisms isolated by method B, served to find a mechanism for the organic sulfur metabolism, and the evaluation of the sulfur removal capability of five indigenous strains. In the cultures of these strains, 2- hydroxybiphenyl (2-HBP) was detected as a byproduct of DBT metabolism, both qualitatively and quantitatively.

ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE TUBERÍAS DE OLEODUCTOS ABOLLADAS POR CARGA EXPLOSIVA

Se registra en este artículo la amplia experiencia obtenida en el oleoducto Caño Limón Coveñas, OCLC, Colombia, sobre el manejo y evaluación de las abolladuras causadas en la tubería por cargas explosivas. El OCLC ha sido sometido a más de 450 atentados terroristas con cargas explosivas. La mayoría de estos daños no llegan a la ruptura total de la tubería sino que generan deformaciones o abolladuras permanentes, mayores al 5%. Por lo tanto, se trata de adquirir elementos de juicio para la toma de decisiones sobre cuándo cambiarla y a su vez conocer el rango de presión en el cual puede operar el oleoducto de manera continua y segura. En el estudio se consideran varios aspectos relacionados con la evaluación de las abolladuras. Estos son: (a) La caracterización de las abolladuras en cuanto a la geometría, materiales (dureza, estructura metalográfica y esfuerzos, entre otros), efectos de las cargas explosivas y de la presión de operación y pruebas de presión hidrostática en tuberías a escala real, (b) La creación y validación de un nuevo procedimiento para evaluarlas abolladuras, (c) Discusión del análisis con modelamiento numérico. Los resultados muestran un aumento en la resistencia elástica y de ruptura del material localizada en la zona afectada y, por lo tanto, una disminución de la resistencia a la fatiga. Esta última es posiblemente la causa de la ruptura posterior de la tubería una vez ha sido abollada por la carga explosiva. Las pruebas hidrostáticas han demostrado que la tubería, al ser sometida a la presión interna de operación, sufre una recuperación parcial de su forma. En el caso de una abolladura tipo 24%, a presión de 1 2,4 MPa, se recuperará 0,036 m.

This paper presents the broad experience obtained in the Caño Limón Coveñas pipeline (OCLC), located in Colombia, on the manipulation and evaluation of the dents caused by explosive charges. During the last ten years, the OCLC pipeline has suffered more than 450 terrorist attacks using explosive charges. Most of the damages do not cause the total rupture of the pipes, they only generate dents and distortions grater than five percent (5%). A as consequence of this situation, we have tried to acquire all the judgement elements required to choose the appropriate time to change the pipes an to know the pressure level for a continuos and safe operation of the pipeline. The study include some three main aspects: (a) Characterization of the dents considering their geometry, materials (hardness, metallographic structure, efforts, etc) influences of explosive charges and of the operation pressure as well as hydrostatic pressure tests overa real scale pipe, (b) Creation and validation of a new method for dent evaluation and (c) Discussion of the analysis through numeric modeling. Results show an increase in the elastic and rupture resistance of the material located in the target area and therefore, a subsequuent fatigue resistance decrease. Fatigue is the possible cause for the subsequent rupture of the pipeline once it has been dented by an explosive charge. The hidrostatic tests have shown that a partial shape recovery is obtained when the pipeline undergoes a high operational pressure. For a 24% dent there will be 0.036 m recovery at a 1 2.4 Mpa pressure.