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<journal-title><![CDATA[Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela]]></journal-title>
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<article-title xml:lang="es"><![CDATA[Simulación de la producción proveniente de las acumulaciones de hidratos de gas]]></article-title>
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<abstract abstract-type="short" xml:lang="en"><p><![CDATA[Gas hydrates represent a potentially enormous source of natural gas, mainly methane in the 21st century, assuming the technology can be developed for commercial gas production from this kind of reservoir. To exploit this non-conventional gas reservoir suitable mathematical models to predict gas production are necessary. During the last two decades, more than ten models including analytical or numerical modeling have been used to represent the transformation of solid gas hydrates to gas and water. The different techniques studied for decomposing gas hydrates by modeling are mainly depressurization and thermal stimulation through steam injection into the gas hydrate reservoir. The present work shows the results obtained by the analysis and evaluation of the commercial numerical reservoir simulator used for gas production modeling of hydrate accumulations by two mechanisms; (a) depressurization, and (b) thermal stimulation. Firstly, an experimental one-dimensional model was built and analyzed, the model attempts to represent the experimental conditions referred in the literature, where the production mechanism is based on isothermal depressurization. The second part was to build a threedimensional model; it represented a conceptual model to evaluate the tool in order to consider the process of mass and heat transference during gas hydrate dissociation either by depressurization and/or thermal injection. The results obtained showed that it is feasible to represent these two processes]]></p></abstract>
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<kwd lng="es"><![CDATA[Hidratos]]></kwd>
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</front><body><![CDATA[ <p style="text-autospace: none" align="center"><b> <span style="font-family: TimesNewRomanPS-BoldMT"><font face="Verdana"> Simulación de la producción proveniente de las acumulaciones de hidratos de gas</font></span></b></p> <font FACE="Verdana" SIZE="2">     <p ALIGN="center"><b>María Llamedo</b></p>     <p ALIGN="justify">PDVSA-Intevep. Gerencia Técnica de Esquemas de Explotación.  Urbanización Santa Rosa. Sector El Tambor. Los Teques Edo. Miranda 1201  Venezuela. e-mail: <a href="mailto:llamedom@pdvsa.com">llamedom@pdvsa.com</a></p>     <p ALIGN="justify"><b>RESUMEN</b></p>     <p ALIGN="justify">Los hidratos de gas se vislumbran como el mayor potencial  para suplir los requerimientos de gas natural en el siglo 21, asumiendo que la  tecnología necesaria para explotar y comercializar la producción de este tipo de  yacimientos de gas puede ser desarrollada. La disponibilidad de modelos  matemáticos de simulación capaces de predecir el comportamiento de producción  constituye una necesidad para su explotación. Durante dos décadas, más de 10  tipos de modelos predictivos han sido estudiados para modelar producción a  partir de hidratos de gas. Los mecanismos estudiados principalmente han sido vía  despresurización e inyección de vapor para disociar los hidratos de gas. El  presente trabajo muestra los resultados del análisis y evaluación de un  simulador numérico de yacimientos comercial para representar los mecanismos de  producción de gas. En una primera etapa, se construyó un modelo unidimensional  tratando de representar las condiciones experimentales reportadas en la  literatura, cuyo mecanismo de producción es la despresurización isotérmica.  Posteriormente, se construyó un modelo conceptual tridimensional que incluye el  proceso de transferencia de masa y calor durante la disociación de los hidratos  de gas mediante despresurización y/o estimulación térmica; demostrando ser capaz  de modelar estos procesos. Palabras clave: Hidratos, Producción de gas,  Simulación, Despresurización, Estimulación térmica.</p>     <p ALIGN="justify"><b>Palabras clave</b>: Hidratos, Producción de gas,  Simulación, Despresurización, Estimulación térmica.</p>     <p ALIGN="center"><b>Gas production simulation from gas hydrate reservoirs</b></p> <font SIZE="2"><b>     <p align="justify">ABSTRACT</p> </b></font>     <p ALIGN="justify">Gas hydrates represent a potentially enormous source of  natural gas, mainly methane in the 21st century, assuming the technology can be  developed for commercial gas production from this kind of reservoir. To exploit  this non-conventional gas reservoir suitable mathematical models to predict gas  production are necessary. During the last two decades, more than ten models  including analytical or numerical modeling have been used to represent the  transformation of solid gas hydrates to gas and water. The different techniques  studied for decomposing gas hydrates by modeling are mainly depressurization and  thermal stimulation through steam injection into the gas hydrate reservoir. The  present work shows the results obtained by the analysis and evaluation of the  commercial numerical reservoir simulator used for gas production modeling of  hydrate accumulations by two mechanisms; (a) depressurization, and (b) thermal  stimulation. Firstly, an experimental one-dimensional model was built and  analyzed, the model attempts to represent the experimental conditions referred  in the literature, where the production mechanism is based on isothermal  depressurization. The second part was to build a threedimensional model; it  represented a conceptual model to evaluate the tool in order to consider the  process of mass and heat transference during gas hydrate dissociation either by  depressurization and/or thermal injection. The results obtained showed that it  is feasible to represent these two processes.</p>     <p ALIGN="justify"><b>Keywords</b>: Hydrates, Gas production, Simulation,  Depressurization, Thermal stimulation.</p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p ALIGN="justify">Recibido: diciembre de 2008 Recibido en forma final revisado:  octubre de 2009</p>     <p ALIGN="justify"><b>INTRODUCCIÓN</b></p>     <p ALIGN="justify">Los hidratos de gas han sido considerados como potencial  fuente de energía para el siglo 21, debido a la inmensa cantidad de gas metano  almacenada en forma de acumulaciones de hidratos de gas.</p>     <p ALIGN="justify">Algunos autores consideran que las acumulaciones de hidratos  exceden las reservas acumuladas a nivel mundial de los yacimientos  convencionales de petróleo y gas, así como otro tipo de acumulaciones de fuentes  energéticas tales como carbón. La mayoría de los hidratos de gas se forman en  sedimentos oceánicos a grandes profundidades o en tierra, a moderadas o someras  profundidades en regiones del ártico. Existen evidencias, algunas están siendo  evaluadas y analizadas con mayor énfasis, de la presencia de depósitos oceánicos  de hidratos de metano en la parte del Océano Atlántico y Pacifico (Sawyer,  2000). Los hidratos de metano estables pueden ser encontrados a temperaturas y  presiones presentes a profundidades desde 300 a 500 metros. Los hidratos también  pueden ser estables a altas altitudes tales como en las zonas del ártico. Bajo  las condiciones adecuadas de presión y regímenes de temperatura la migración  termogénica o biogénica de metano puede formar puentes con las moléculas de agua  para formar hidratos.</p>     <p ALIGN="justify">Los hidratos de metano son celdas de moléculas de agua que  rodean y atrapan las moléculas de metano. Son sólidos cristalinos que se forman  bajo presiones moderadas y a temperaturas bajas pero por debajo del punto de  congelamiento del agua. Existen tres tipos morfológicos de cristales de  hidratos; masivos, gelatinosos, o hilachas. En los últimos 30 años, se han  realizado esfuerzos considerables en estudios para la producción comercial del  gas natural a partir de los yacimientos de hidratos de gas. Hasta la actualidad,  existen prácticamente sólo métodos a escala de laboratorio, a excepción de la  explotación de un campo ubicado al oeste de Siberia (Messoyaka), el cual ha sido  explotado de manera exitosa durante varios años. Los hidratos de gas se  vislumbran como un potencial enorme para suplir los requerimientos de gas  natural en el siglo 21, asumiendo que la tecnología necesaria para producir y  comercializar la producción de este tipo de yacimientos de gas puede ser  desarrollada. Dentro de los requerimientos para la explotación de estas  acumulaciones de hidratos de gas, está la disponibilidad de modelos matemáticos  de simulación capaces de predecir el comportamiento de producción, así como  definir las posibles estrategias operacionales para explotar este tipo de  yacimientos mediante los mecanismos de despresurización y/o estimulación  térmica. El simulador considera la transferencia de masa y calor presente,  cuando ocurre la disociación de los hidratos de gas mediante los procesos de  despresurización o estimulación térmica; así como la cinética de la reacción de  disociación. La evaluación del simulador numérico de yacimientos permite  concluir la factibilidad de representar estos procesos para la producción del  gas asociado a las acumulaciones de hidratos de gas, lo que implica la  disponibilidad de una herramienta capaz de analizar y estudiar posibles  estrategias de producción para este tipo de yacimientos de gas.</p>     <p ALIGN="justify"><b>MODELAJE DE LA PRODUCCIÓN DE GAS ASOCIADA A HIDRATOS DE  GAS</b></p>     <p ALIGN="justify">Los esfuerzos durante las últimas décadas por representar la  producción de gas asociada con las acumulaciones de hidratos de gas natural o  yacimientos no convencionales han sido importantes. La producción de gas  proveniente de las acumulaciones de hidratos ha sido representada inicialmente  utilizando modelos analíticos conceptuales, posteriormente se han evaluado  diferentes modelos más complejos tratando de representar el proceso de  disociación de los hidratos de gas. Se reporta inclusive el desarrollado de  modelos numéricos específicos para este tipo de procesos (Sawyer et al. 2000;  Ahmadi et al. 2004). Los primeros modelos documentados en la bibliografía han  sido analíticos, referidos a modelar la producción de gas mediante  despresurización al nivel de pruebas de núcleo en el laboratorio o al nivel de  un modelo tipo pozo. También se reportan trabajos modelando la estimulación  térmica. Los esfuerzos más recientes reportan el desarrollo de un simulador por  parte del Laboratorio Nacional de Tecnología y Energía (NETL) en USA: denominado  TOUGH-Fx/ Hydrate Program (NETL, 2006), el cual ha sido desarrollado como parte  de un programa de identificación de nuevas fuentes energéticas a nivel mundial.  El uso de una herramienta avanzada de simulación permitirá entender como se  comportan estos yacimientos no convencionales y poder establecer posibles  estrategias para su explotación, desde estudios de laboratorio para  investigación fundamental hasta estudios integrados que incluyan modelos de  simulación predictivos. Los esfuerzos se mantienen por cerrar las brechas al  entendimiento de esta alternativa energética. La disponibilidad de un simulador  para el ámbito académico de investigadores permite dar un paso más hacia ese  objetivo. El impulso y desarrollo en esta área data desde los trabajos de  Moridis (2003), donde refiere la alternativa de utilizar un simulador numérico  para estudiar la producción de gas proveniente de las zonas de hidratos de gas  en Mallik - Canadá, con la perforación de un pozo en 1998. Así mismo se han  realizado trabajos haciendo uso de simuladores numéricos de yacimientos para  hidrocarburos convencionales, tales como Swinkels &amp; Drenth (1999). De igual  forma, el presente trabajo evalúa esa alternativa con el uso de un simulador  térmico para petróleo pesado.</p>     <p ALIGN="justify"><b>SIMULADOR NUMÉRICO DE YACIMIENTOS</b></p>     <p ALIGN="justify">Las simulaciones realizadas para este trabajo se llevaron a  cabo en un simulador comercial denominado STARS. El simulador STARS es un modelo  trifásico, multicomponente, y térmico para yacimientos convencionales de  petróleo pesado desarrollado por Computer Modeling Group (Canadá). Consiste en  un modelo matemático que representa los procesos de propagación de calor y  temperatura a través del medio poroso así como sus efectos e interacción con los  fluidos y las propiedades de la roca. Puede ser utilizado como un simulador  multicomponente, multifase e isotérmico. El simulador incluye la definición de  componentes dispersos de una fase en otra, entre sus principales fortalezas,  está la de modelar reacciones químicas, en condiciones de transferencia de masa  en situación de no-equilibrio.</p>     <p ALIGN="justify"><b>SIMULACIÓN NUMÉRICA 1D</b></p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p ALIGN="justify">La primera parte del estudio consistió en un modelo  experimental 1D, que representa el flujo en una sola dimensión similar al  reportado por Yousif (1991, 1990). Las condiciones de trabajo definidas para el  modelo representan el mecanismo de producción mediante la despresurización  isotérmica. La transferencia de masa se establece para este caso dependiente de  la presión. La <a href="#fig1">figura 1</a> representa el modelo 1D generado  para este trabajo y la <a href="#tab1">tabla 1</a>, resume los parámetros y los  valores utilizados para el estudio. Las permeabilidades relativas utilizadas  son: unas pseudo curvas modificadas de un modelo de simulación para petróleo  pesado que representan a la fase hidrato como una fase no móvil. Los hidratos de  gas se definen como un pseudo componente líquido cuyas propiedades representen  el comportamiento de un sólido. La disociación se consideró isotérmica,  partiendo de que los diferenciales de presión son muy pequeños y se encuentran  básicamente en la curva de equilibrio termodinámico. El simulador numérico  muestra la capacidad para modelar el proceso de despresurización, como lo  reportan otros estudios previos utilizando modelos analíticos. Se realizaron  sensibilidades a diferentes parámetros críticos para el proceso de producción de  gas reportados en trabajos previos; permeabilidad, porosidad y la constante  cinética de la reacción de disociación. Una limitante importante a considerar en  estos modelos es la poca disponibilidad de datos reales obtenidos de las  acumulaciones de hidratos de gas; por lo que se incurre en asumir valores  teóricos reportados en la literatura para poder conceptualmente evaluar la  factibilidad de modelar el proceso. La descripción del proceso de disociación de  los hidratos de gas, mediante la combinación de la definición de la cinética de  reacción de disociación y el uso de las constantes de equilibrio termodinámico K  constituye un punto innovador pues sólo el estudio previo de Moridis (2003)  utilizó el proceso de disociación mediante la combinación de la cinética de  reacción y el equilibrio termodinámico pero definió un componente hipotético  adicional. El modelo numérico permite definir tres componentes: agua, gas e  hidratos, y las tres fases definidas son hidratos, agua, y gas. El gas puede  estar presente tanto en la fase acuosa como en la fase gaseosa. Los hidratos se  definen como un líquido no móvil, con propiedades características. El uso de las  opciones intrínsecas del simulador permite disponer de un modelo que representa  la producción de gas asociada con acumulaciones de hidratos por el mecanismo de  despresurización isotérmica y realizar sensibilidades con tres parámetros del  modelo: permeabilidad, porosidad y constante cinética de reacción.</p>     <p ALIGN="center"><a name="fig1"> <img border="0" src="/img/fbpe/rfiucv/v24n4/art11fig1.gif" width="486" height="982"></a></p>     
<p ALIGN="center"><a name="tab1"> <img border="0" src="/img/fbpe/rfiucv/v24n4/art11tab1.gif" width="456" height="322"></a></p>     
<p ALIGN="justify"><b>RESULTADOS MODELO 1D</b></p>     <p ALIGN="justify">Sensibilidad al valor de permeabilidad Se realizaron varias  corridas con diferentes valores de permeabilidad desde 10<sup>-4</sup> como  valor inicial hasta el valor reportado de 100mD; este rango contempla valores  tan bajos como los que se corresponden a un yacimiento de gas con bajas  permeabilidades hasta el valor reportado por Yousif (1990, 1991). Es importante  resaltar que para este modelo numérico, los cambios a consecuencia de la  disociación de los hidratos de gas están definidos mediante las pseudo curvas de  permeabilidad relativa, reportadas por Swinkles &amp; Drenth (1999). Las curvas de  permeabilidad relativa representan el movimiento relativo de los componentes en  el sistema agua, gas e hidratos. Los resultados obtenidos de la producción  acumulada de gas, cuando la permeabilidad tiene un valor de 100mD, son los más  altos pero no se logra un acumulado del orden de magnitud del reportado (Yousif,  1991). El modelo unidimensional para una permeabilidad de 100mD logra disociar  toda la saturación de hidratos definida inicialmente en el sistema, esto pudiera  indicar que la reacción ocurre muy rápido y que la movilidad definida no permite  alcanzar mayores acumulados para el gas. La <a href="#fig2">figura 2</a> muestra  la producción acumulada de gas para los diferentes valores de permeabilidad  definidos en el sistema, corroborando que mayores permeabilidades permiten un  mayor acumulado de producción.</p>     <p ALIGN="center"><a name="fig2"> <img border="0" src="/img/fbpe/rfiucv/v24n4/art11fig2.gif" width="579" height="395"></a></p>     
<p ALIGN="justify">Sensibilidad al valor de porosidad</p>     <p ALIGN="justify">Las sensibilidades realizadas con respecto a la porosidad  estuvieron entre los valores 18,7% y 30%, característicos de las acumulaciones  de hidratos de gas. Se notó un incremento muy bajo en los acumulados de gas y  agua producidos, a mayor porosidad, mayor acumulado de producción. Este  resultado es acorde con la definición de porosidad efectiva, que representa el  espacio poroso interconectado, que contiene los fluidos en un yacimiento.  También cabe destacar que en el modelo numérico de este estudio la porosidad  efectiva está relacionada con la saturación presente de hidratos de gas; una vez  los mismos estén disociados, la porosidad efectiva es igual a la absoluta. La <a href="#fig3">figura 3</a> muestra los resultados obtenidos con diferentes  porosidades.</p>     <p ALIGN="justify">&#1060;<sub>efectividad</sub> = &#1060;<sub>absoluta</sub> *(1-S<sub>h</sub>)&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;  (1)</p> <font SIZE="2">     <p>donde</font><font FACE="TimesNewRomanPSMT" SIZE="2">:</p> </font>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p ALIGN="justify">&#1060;<sub>efectividad </sub><font SIZE="2">: porosidad efectiva</p> </font>     <p ALIGN="justify">&#1060;<sub>absoluta </sub><font SIZE="2">: porosidad absoluta</font></p>     <p ALIGN="justify">S<sub>h</sub>: <font SIZE="2">saturación de hidratos</font></p>     <p ALIGN="center"><a name="fig3"> <img border="0" src="/img/fbpe/rfiucv/v24n4/art11fig3.gif" width="567" height="336"></a></p>     
<p ALIGN="justify"><b>Sensibilidad al valor de constante cinética de reacción</b></p>     <p ALIGN="justify">La constante cinética de la reacción es un tema abierto, son  muy pocos los estudios referidos, adicionales a la referencia de Kim et al.  (1987), donde se reportan valores experimentales correlacionados para la  determinación de la constante cinética.</p>     <p ALIGN="justify">Se realizaron sensibilidades de la constante cinética de  reacción tratando de cotejar la producción acumulada. En su estudio Yousif  (1991) utilizó un valor numérico menor para la constante cinética global que  involucra ambas fuerzas; transferencia de masa y reacción química. En este  estudio se empleó una constante cinética de primer orden así como los términos  involucrados en la expresión de velocidad de reacción. Los términos que definen  la transferencia de masa y la cinética de reacción química, se definen por  separado. Se realizaron sensibilidades desde el orden de magnitud 10<sup>-8</sup>  hasta 10<sup>+16</sup>. Estas variaciones tan extremas se realizaron para  establecer la influencia de la constante cinética para la reacción química. La  expresión de las relaciones de equilibrio mediante las constantes K, en este  caso, sólo depende de la presión pues el sistema es isotérmico. La reacción  química isotérmica comienza de manera casi instantánea, bajo las condiciones  iniciales definidas en la <a href="#tab1">tabla 1</a>; la diferencia más  importante es que se logró disociar el total de saturación de hidratos de gas  presentes en la longitud total del modelo. A pesar de los valores extremos  analizados, el valor de la constante cinética que mostró una velocidad  equivalente al modelo de Yousif (1991), fue del orden 10<sup>+1</sup>. Los  valores del orden 10<sup>+16</sup> (lbmol/(pies<sup>2</sup>*day*psi)) generan  serios problemas en el balance de masa y en la convergencia numérica. Estos  resultados pudieran explicarse, basándose en la premisa del modelo 1D, que para  el sistema isotérmico se desprecia la transferencia de masa, y esto genera  problemas en los cálculos y severos problemas de convergencia. Los resultados de  las sensibilidades de los valores de la constante cinética de reacción se  muestran en la <a href="#fig4">figura 4</a>.</p>     <p ALIGN="center"><a name="fig4"> <img border="0" src="/img/fbpe/rfiucv/v24n4/art11fig4.gif" width="572" height="331"></a></p>     
<p ALIGN="justify"><b>MODELO CONCEPTUAL 3D</b></p>     <p ALIGN="justify">La segunda parte del estudio consistió en representar  mediante un modelo 3D conceptual, un yacimiento no-convencional del tipo  acumulaciones de hidratos de gas, para determinar los parámetros críticos en la  disociación de hidratos de gas dependiendo del mecanismo de producción  utilizado. Las estrategias de producción evaluadas fueron las dos más  estudiadas; despresurización, disminuyendo la presión por debajo de la presión  de equilibrio, y la segunda opción es la estimulación térmica mediante la  inyección de vapor incrementando la temperatura hasta exceder la correspondiente  en equilibrio y promover la disociación de los hidratos. Los parámetros de  yacimientos utilizados se obtuvieron de los estudios previos y los restantes se  asumieron según otras referencias de yacimientos de hidrocarburos convencionales  de manera de poder evaluar y analizar los procesos de producción mencionados. El  modelo conceptual se basa en el estudio realizado por Swinkels &amp; Drenth (1999),  con algunas variaciones. La producción se lleva a cabo en un pozo vertical, se  estudian diferentes casos: un pozo vertical produciendo solamente de la zona de  hidratos y un pozo vertical produciendo de la capa de gas inferior a la zona de  hidratos; estos casos corresponden a la producción de gas mediante  despresurización. Se modeló, también la producción de gas, posterior a un  periodo de inyección de vapor en la zona de hidratos. En este trabajo, no se  considera la presencia de hielo en el equilibrio de fases (temperaturas menores  a 32.8ºF), pues para este estudio el acceso a ese modulo es una opción  restringida.</p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p ALIGN="justify">Es importante resaltar que el uso de un modelo de simulación  es para jerarquizar, mediante diferentes escenarios de producción el esquema  potencial y económicamente más rentable para la explotación y producción de  yacimientos no-convencionales de gas.</p>     <p ALIGN="justify"><b>RESULTADOS MODELO 3D</b></p>     <p ALIGN="justify">Despresurización de un yacimiento de hidratos de gas</p>     <p ALIGN="justify">El modelo 3D está definido básicamente con los mismos  parámetros de la <a href="#tab2">tabla 2</a>. La producción de gas se refiere a  las capas de hidratos. La constante cinética de reacción en este caso, es la  reportada por Kim (1987) (5.0672404x10<sup>17</sup> 1/día). El modelo 3D, es un  modelo no isotérmico que considera la convección y conducción. La transferencia  de masa se define mediante la expresión de constantes de equilibrio en función  de presión y temperatura.</p>     <p ALIGN="center"><a name="tab2"> <img border="0" src="/img/fbpe/rfiucv/v24n4/art11tab2.gif" width="459" height="338"></a></p>     
<p ALIGN="justify">El modelo 3D se define con un mallado cartesiano homogéneo,  con un pozo vertical ubicado en la parte media del área de estudio con  propiedades homogéneas, y las permeabilidades relativas definidas restringen  prácticamente la movilidad de los hidratos; el sistema definido corresponde a  hidratos de gas en exceso de agua, como reporta Kim (1987). Se realizaron  sensibilidades considerando la despresurización adiabática y no adiabática. Los  resultados muestran que los acumulados de producción de gas y agua son mayores  para el caso adiabático (Efecto Joule Thomsom), la <a href="#fig5">figura 5</a>  muestra los acumulados de gas; esto se explica porque el proceso ocurre  rápidamente sin intercambio de calor y la reacción endotérmica se favorece  promoviendo la disociación de hidratos. En el proceso no-adiabático, el sistema  produce un trabajo que en parte se disipa en el sistema; y debido a la limitante  del modelo numérico que no considera la reacción de formación de hidratos, ese  trabajo se disipa en parte al sistema promoviendo incrementos de temperatura y  presión.</p>     <p ALIGN="center"><a name="fig5"> <img border="0" src="/img/fbpe/rfiucv/v24n4/art11fig5.gif" width="576" height="389"></a></p>     
<p ALIGN="justify">También se realizaron sensibilidades respecto a la expresión  de equilibrio (Kamath, 1991; Selim &amp; Sloan, 1990; Hong &amp; Pooladi-Darvish, 2002).  A continuación, se muestra la expresión de equilibrio propuesta en el trabajo de  Selim &amp; Sloan (1990):</p> <font SIZE="2">     <p align="justify">P</font><i><sub>e</sub> </i><font SIZE="2">=10</font><sup>-6</sup> <font SIZE="2">exp (49.3185-9459/T</font><sub><i>s</i></sub><font SIZE="2">)&nbsp;  (2)</font></p>     <p align="justify"><font SIZE="2">donde:</font></p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p align="justify"><font SIZE="2">P</font><i><sub>e</sub></i><font SIZE="2">:  presión de equilibrio (Kpa)</font></p>     <p align="justify"><font SIZE="2">T<sub>s</sub>: temperatura en la superficie  hidrato de gas/interfaz(K).</font></p>     <p align="justify"><font SIZE="2">Los resultados muestran que la reacción se  inicia prácticamente de manera instantánea independientemente de la expresión de  equilibrio utilizada, los resultados son bastante comparables, <a href="#fig6"> figura 6</a>. Luego de 10 años de producción de gas, no se logra disociar toda  la zona de hidratos de gas, solo una pequeña porción en las cercanías del pozo.  La disociación de hidratos es un proceso lento en la vida productiva de un  yacimiento.</font></p>     <p align="center"><a name="fig6"> <img border="0" src="/img/fbpe/rfiucv/v24n4/art11fig6.gif" width="574" height="387"></a></p>     
<p align="justify"><b><font SIZE="2">Despresurización de un yacimiento de  hidratos con capa de gas</font></b></p>     <p align="justify"><font SIZE="2">Con el mismo modelo conceptual se definió una  capa de gas por debajo de la zona de hidratos de gas, la misma es prácticamente  gas metano puro, y el pozo productor vertical se encuentra completado sólo en la  zona de gas. Las propiedades de saturación se establecieron mediante la  definición de dos zonas; una zona de hidratos con exceso de agua (S<sub>H</sub>  = 0.25, S<sub>W</sub> = 0.725, S<sub>G</sub> = 0.025), y una zona inferior de  gas libre (S<sub>G</sub> = 0.83, S<sub>W</sub> = 0.17); las permeabilidades  fueron definidas diferentes en ambas zonas; para la zona de gas libre 10mD y  para la zona de hidratos de gas igual a 100mD; la permeabilidad vertical se  definió 1mD entre todas las capas a excepción de la capa que separa ambas zonas  (contacto hidratos de gas y gas libre), la cual se definió con 0.01mD para  establecer un sello entre ambas zonas. La tasa de producción de gas se  estableció en 500.000 pies3/día, como restricción. Se realizaron sensibilidades  de las expresiones de equilibrio. Los resultados muestran, que la presión  disminuye inicialmente en las capas de la zona de gas. La producción  inicialmente es de gas con una mínima cantidad de agua. Posteriormente, la  producción de gas se reduce, mientras que la producción de agua se incrementa  iniciada la reacción disociación. La presión en el área de estudio va  disminuyendo desde el fondo que corresponde a la capa de gas, formándose un cono  térmico desde el tope. El área de transición entre ambas zonas muestra cambios  de presión y saturación de gas, evidenciando la producción de gas. La capa más  baja del modelo mantiene valores cercanos a los iniciales aún después de 10 años  de producción del pozo. La zona de hidratos muestra los efectos de la  disociación de hidratos. La presión, inicialmente, en el contacto de ambas zonas  incrementa muy ligeramente en los primeros días de producción, luego se  despresuriza como todo el área de estudio. Este efecto puede explicarse debido a  que la producción de gas sólo se realiza mediante dos intervalos en la zona de  gas lo que promueve cierta acumulación o presurización que posteriormente se  equilibra con la producción.</font></p>     <p align="justify"><font SIZE="2">La expansión del gas, adiabática (Efecto Joule  Thomson), se observa durante la producción de gas. La reacción de disociación se  inicia a diferentes tiempos dependiendo de la expresión de equilibrio definida;  más de 100 días (Selim &amp; Sloan, 1990), más de 2005 días (Kamath, 1991), y más de  1025 días (Hong &amp; Pooladi-Darvish, 2002). Las distribuciones de presión y  temperatura muestran al cabo del periodo de simulación, que las zonas del tope y  el inferior presentan las mayores presiones y temperaturas, que se corresponde  con las zonas menos drenadas. El comportamiento en las cercanías del pozo se  encuentra controlado por la producción de gas. La distribución de presión y  temperatura muestran la expansión del gas y enfriamiento del área. El gas  lentamente logra difundirse en la parte más alta de la zona de hidratos de gas,  mientras que la parte mas baja de la zona de gas evidencia un menor efecto de  expansión. En la <a href="#fig7">figura 7</a> se aprecian los resultados en  distribución de temperatura; la <a href="#fig8">figura 8</a> muestra la  sensibilidad en las tasas de producción usando las diferentes expresiones para  establecer la transferencia de masa durante la reacción; y en la <a href="#fig9"> figura 9</a> se consideran los resultados en distribución de presión en una  sección transversal al cabo de 3650 días.</font></p>     <p align="center"><a name="fig7"> <img border="0" src="/img/fbpe/rfiucv/v24n4/art11fig7.gif" width="559" height="463"></a></p>     
<p align="center"><a name="fig8"> <img border="0" src="/img/fbpe/rfiucv/v24n4/art11fig8.gif" width="559" height="364"></a></p>     
<p align="center"><a name="fig9"> <img border="0" src="/img/fbpe/rfiucv/v24n4/art11fig9.gif" width="481" height="404"></a></p>     
]]></body>
<body><![CDATA[<p align="justify"><font SIZE="2">Estimulación térmica mediante la inyección de  vapor para la producción de gas Para el caso de estimulación mediante inyección  de vapor, el modelo mantiene la definición de un pozo productor que inicia su  producción en una zona de hidratos de gas por 90 días, luego se cierra y en una  zona inferior se inyecta vapor a una temperatura de 450ºF con una calidad del  70%, por 8 días; con un total de vapor inyectado de aproximadamente el  equivalente a 660 barriles. La inyección de vapor está restringida por una tasa  máxima de gas de 500.000 cc/ día. El pozo se cierra a la inyección para dar un  tiempo de remojo de 10 días y se abre nuevamente a la producción. El mecanismo  de producción se basa en la combinación de la inyección de vapor, que incrementa  la temperatura del yacimiento y promueve el rompimiento de los puentes de  hidrógeno para la liberación de gas al disociarse los hidratos. El proceso es  realmente una combinación de los efectos producidos por la estimulación con  inyección de vapor y la despresurización al producirse el pozo, ambos pozos  productor e inyector, son verticales. Las características del área de estudio  son las indicadas en la <a href="#tab2">tabla 2</a>, a excepción de que se  requiere una mayor saturación de gas inicial (S<sub>G</sub> &gt; 0.05) para  producir gas excediendo la saturación critica de gas del sistema (S<sub>W</sub>  = 0.5, S<sub>H</sub> = 0.45 y S<sub>G</sub> = 0.05). Los parámetros para la  transferencia de calor fueron los utilizados por Kamath (1991). La reacción se  inicia aproximadamente luego de 35 días posteriores a la inyección de vapor, la  misma ocurre muy lentamente y no se logra sino disociar aproximadamente sólo el  10 % del volumen de hidratos de gas del área de estudio. El comportamiento de la  producción muestra baja sensibilidad a los cambios en la presión de fondo (60,  90, 360 psi), así como a la temperatura de inyección del vapor (450ºF y 518ºF).  Las tasas iniciales de producción de gas son muy altas, superiores a las del  agua. Posterior a la inyección de vapor, éstas comienzan a ser elevadas, luego  de un periodo sin producción de gas, decaen y nuevamente se incrementan; pero no  llegan a ser tan altas como inicialmente, esto se debe a que alcanzan la presión  mínima de fondo fluyente fijada como restricción, y se estabiliza la tasa de  producción de agua. La presión en las cercanías de las perforaciones o zonas  productoras disminuye como la temperatura, esto es producto del efecto de  enfriamiento y la consecuente expansión del gas al producirse. Las <a href="#fig10">figuras 10</a> y <a href="#fig11">11</a> muestran  sensibilidades respecto al efecto de la permeabilidad vertical en las tasas y  acumulado de producción de gas.</font></p>     <p align="center"><a name="fig10"> <img border="0" src="/img/fbpe/rfiucv/v24n4/art11fig10.gif" width="576" height="351"></a></p>     
<p align="center"><a name="fig11"> <img border="0" src="/img/fbpe/rfiucv/v24n4/art11fig11.gif" width="565" height="348"></a></p>     
<p align="justify"><b><font SIZE="2">LIMITACIONES DEL MODELO</font></b></p>     <p align="justify"><font SIZE="2">Los resultados obtenidos se basan en modelos  conceptuales que tratan de representar la producción de gas a partir de las  acumulaciones de hidratos de gas, considerando los diferentes mecanismos de  producción para promover la disociación de hidratos. Diferentes simplificaciones  o consideraciones han sido incluidas para el caso de acumulaciones de hidratos  de gas. La importancia de la captura de la información así como un mayor  entendimiento de los efectos a consecuencia del proceso de disociación de los  hidratos de gas en este tipo de yacimientos es indispensable, se recomienda  disponer de la siguiente información: modelo geomecánico asociado a la posible  subsidencia producida en la formación geológica con la disociación y como  representarla en el modelo de simulación; curvas reales de permeabilidad  relativa trifásicas, valores de las constantes cinética de reacción, valores de  los parámetros de la transferencia de masa y calor. Incluir en el modelo la  representación de la presencia de fracturas, es también importante en este tipo  de formaciones donde las permeabilidades son muy bajas naturalmente; y éste  pudiese plantearse como un posible esquema para la explotación de estas  acumulaciones. También se deben considerar otros escenarios tales como patrones  de pozos, condiciones de producción, pozos horizontales, con el fin de optimizar  la producción.</font></p>     <p align="justify"><font SIZE="2">Este trabajo, aun con sus limitaciones,  demuestra la potencialidad y fortaleza del simulador comercial convencional para  hidrocarburos. El simulador STARS es capaz de representar, modelar y estudiar  este tipo de yacimiento noconvencional; el reto es mantener el esfuerzo para la  captura, evaluación y estudio continuo, tanto en actividades de laboratorio como  a nivel de modelaje, pues la potencialidad de producir gas mediante estas  acumulaciones, es una oportunidad energética. La herramienta académica  desarrollada por el Instituto de Energía (DOE) de USA, es un modelo académico,  cuya contribución es importante al dar n la respuesta a estas incertidumbres  para consolidar las oportunidades de estas potenciales fuentes de energía. El  simulador STARS ha sido evaluado para simular la producción de mantos de carbono  y la disposición de dióxido de carbono con bastante éxito demostrando su gran  versatilidad en procesos complejos.</font></p>     <p align="justify"><b><font SIZE="2">CONCLUSIONES</font></b></p>     <p align="justify"><font SIZE="2">El simulador térmico y semi-composicional de  yacimientos, utilizado para modelar la producción de gas a partir de  acumulaciones de hidratos de gas, mostró la capacidad de representar el  comportamiento termodinámico y cinético de éste tipo de yacimiento de hidrato de  gas con y sin presencia de una capa de gas. El simulador comercial muestra la  capacidad de representar el comportamiento PVT y cinético sin alteraciones  especificas para el caso de hidratos de gas.</font></p>     <p align="justify"><font SIZE="2">La producción de gas en un yacimiento de  hidratos está asociada a una importante cantidad de producción de agua lo que  puede implicar altos costos por manejo en superficie del agua.</font></p>     <p align="justify"><font SIZE="2">La producción en presencia de la capa de gas  acelera el proceso de despresurización para disociar la zona de hidratos de gas  y su producción.</font></p>     ]]></body>
<body><![CDATA[<p align="justify"><font SIZE="2">La estimulación con vapor muestra resultados  favorables como alternativa para producción de los hidratos, pero se requiere  determinar y disponer de mayor información real para realizar algunas  sensibilidades adicionales.</font></p>     <p align="justify"><b><font SIZE="2">AGRADECIMIENTOS</font></b></p>     <p align="justify"><font SIZE="2">Este trabajo no hubiese sido posible sin las  valiosas discusiones e intercambio de ideas con el Dr. Bahman Tohidi, MSc. Ross  Anderson de Heriot Watt University en Edimburgo – Reino Unido y Mr. Dennis  Coombe, Mr. David Hicks, Mr. Víctor Salazar de la compañía CMG en Canadá.</p> </font>     <p ALIGN="justify"><b><font SIZE="2">REFERENCIAS</font></b></p>     <!-- ref --><p ALIGN="justify">1. <font SIZE="2">Ahmadi, G., Chuang, J., Smith, D.H. (2004).  Numerical Solution for Natural Gas Production from Methane Hydrate Dissociation,  Journal of Petroleum Science and Engineering”, 41 (4), pp. 269-285.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=1865059&pid=S0798-4065200900040001100001&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p ALIGN="justify">2. <font SIZE="2">Ecker, C., Dvorkin, J., Nur, A.M. (2000).  Estimating the amount of gas hydrate and free gas from marine seismic data,  Geophysics, Vol.65. No 2, March-April, pp. 565- 57311.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=1865060&pid=S0798-4065200900040001100002&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p ALIGN="justify">3. <font SIZE="2">Hong, H., Pooladi-Darvish, M., Bishnoi, P.R.  (2002). Analytical Modeling of Gas Production from Hydrates in Porous Media,  Presented at the Petroleum Society’s Canadian International Petroleum Conference,  June 11- 13, Calgary, Alberta, Canada.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=1865061&pid=S0798-4065200900040001100003&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p ALIGN="justify"><font SIZE="2">4. Kamath, V.A., Mutallk, P.N., Sira, J.H.,  Patil, S.L. (1991). Experimental Study of Brine Injection and Depressurization  Methods for Dissociation of Gas Hydrates, SPE Formation Evaluation, December,  pp. 477-484.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=1865062&pid=S0798-4065200900040001100004&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p ALIGN="justify"><font SIZE="2">5. Kim, H.C., Bishnoi, P.R., Heidemann, R.A.,  Rizvi, S.S.H. (1987). Kinetics of Methane Hydrate Decomposition, Chem. Eng. Sci.,  42, pp. 1645-1653.</font>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=1865063&pid=S0798-4065200900040001100005&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p ALIGN="justify">6. Kvenvolden, K.A. (1993). Rev. Geophysics, Vol. 31, 173.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=1865064&pid=S0798-4065200900040001100006&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p ALIGN="justify">7. Moridis, G.J. (2003). Numerical Studies of Gas Production  from Methane Hydrates, SPE 75691, Presented at the 2002 SPE Gas Technology  Symposium, 30 April-2 May, Calgary, Alberta, Canada.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=1865065&pid=S0798-4065200900040001100007&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p ALIGN="justify">8. National Energy Tecnology Laboratory (2006). Computer  Program Provides Insight Into “Fire Ice”, <a href="http://www.netl.doe.gov">www.netl.doe.gov</a> (09/2008).&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=1865066&pid=S0798-4065200900040001100008&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p ALIGN="justify">9. Sawyer, W.K., Boyer, C.M., Frantz, J.H., Yost II, A.B.  (2000). Comparative Assessment of Natural Gas Hydrate Production Models, SPE  62513, Presented at the 2000 SPE/CERI Gas Technology Symposium, 3-5 April,  Calgary, Canada.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=1865067&pid=S0798-4065200900040001100009&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p ALIGN="justify">10. Selim, M.S., Sloan, E.D. (1990). Hydrate Dissociation in  Sediment, SPE Reservoir Engineering, May, pp. 245- 251.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=1865068&pid=S0798-4065200900040001100010&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p ALIGN="justify">11. Swinkels, J.A.M. &amp; Drench, J.J.W.K. (1999). Thermal  Reservoir Simulation Model of Production from Naturally Occurring Gas Hydrate  Accumulations, SPE 56550, Presented at the 1999 SPE Annual Technical Conference  and Exhibition, 3-6 October, Houston, USA.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=1865069&pid=S0798-4065200900040001100011&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p ALIGN="justify">12. Yousif, M.H., Li, P.M., Selim, M.S., Sloan, E.D. (1990).  Depressurization of Natural Gas Hydrates in Berea Sandstone Core, Journal of  Inclusion Phenomena and Molecular Recognition in Chemistry, 8, pp. 71-88.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=1865070&pid=S0798-4065200900040001100012&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --><!-- ref --><p ALIGN="justify">13. Yousif, M.H., Abass, H.H., Selim, M.S., Sloan, E.D.  (1991). Experimental and Theoretical Investigation of Methane gas- Hydrate  Dissociation in Porous. SPE Reservoir Engineering, February, pp. 69-76.&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;[&#160;<a href="javascript:void(0);" onclick="javascript: window.open('/scielo.php?script=sci_nlinks&ref=1865071&pid=S0798-4065200900040001100013&lng=','','width=640,height=500,resizable=yes,scrollbars=1,menubar=yes,');">Links</a>&#160;]<!-- end-ref --> ]]></body>
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