Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD)

SAGD es una abreviación de Steam Assisted Gravity Drainage o drenaje gravitacional asistido por vapor. Es un método de recuperación mejorada de los más eficientes en la actualidad. Fue desarrollado por primera vez por Roger Butler y sus colegas en Imperial Oil a finales de los ‘70 (Butler 1998). Su característica principal es la inyección de vapor al yacimiento para producir petróleo calentado usando dos pozos horizontales. Butler describió la técnica como que al inyectar vapor en el yacimiento, se forma una zona saturada de vapor en la cual la temperatura es esencialmente la del vapor inyectado. El vapor fluye a través del perímetro de la cámara de vapor y se condensa. El calor del vapor se trasfiere por conducción térmica al yacimiento circundante. El vapor condensado y el petróleo fluyen hacia el pozo productor inferior por gravedad. A medida que el petróleo fluye y es producido, la cámara de vapor se expande hacia arriba y hacia los lados (Butler 1994). Dos tipos de flujo existen durante este proceso. Uno en el techo de la cámara de vapor (drenaje de techo) y otro a lo largo de las pendientes de la cámara de vapor (drenaje de pendiente). La figura 1 ilustra el mecanismo del SAGD

Imágen 1

1. Cámara de vapor
2. Vapor ascendente
3. Piscina de líquido
4. Petróleo calentado drenando
5. Condensado drenando

Aspectos de la mecánica del SAGD

Aumento de la cámara de vapor
El desarrollo y el análisis del crecimiento de la cámara de gas y sus características han recibido gran atención por parte de los científicos que estudian el SAGD. Aunque pareciera que la imagen completa del proceso del desarrollo de la cámara de gas no está totalmente representada debido a los diferentes procesos que ocurren al mismo tiempo como el flujo contra corriente, imbibición de agua, emulsificación, adedamiento del vapor y el movimiento dimensional. Todos esos procesos se relacionan debido a que en el SAGD el fluido liviano (vapor) trata de penetrar por naturaleza al fluido más pesado (petróleo pesado o bitumen) por encima de él. Ito e Ipek (2005) observaron de la data de campo que la cámara de vapor crecía hacia arriba y hacia los lados simultáneamente como la expansión de la masa al hornear. También se notó que el reciente entendimiento del proceso del SAGD apoya la idea de que la cámara de vapor no está conectada al pozo productor; más bien existe una piscina de líquido sobre el pozo productor

Teoría del adedamiento del vapor
De un experimento con un paquete de arena, Butler (1994) observó que el crecimiento de la cámara de vapor no avanza como un frente plano, sino más bien como una serie de dedos separados y rasgados. Refirió a la presencia de estos dedos a la inestabilidad creada al aumentar el vapor ligero bajo el petróleo pesado. En consecuencia, entender la teoría del adedamiento del vapor es crucial para entender los procesos de aumento de la cámara de vapor

Emulsificación
Chung y Butler establecieron que la producción de la recuperación termal en sitio de crudos pesados siempre consiste en gran medida de una emulsión de agua en petróleo. Estas son mucho más viscosas que el petróleo en sí. Ellos condujeron un estudio de laboratorio para dilucidar el efecto geométrico de de la inyección de vapor en la emulsión agua-petróleo del fluido producido en un proceso SAGD. Llevaron a cabo su experimento con un SAGD vertical donde el vapor es inyectado en el tope de la formación y un par de pozos SAGD donde el pozo inyector estaba ligeramente sobre el pozo vertical (fondo de la formación). Ellos concluyeron que se encontraba mucho más contenido de la emulsión agua-petróleo en el fluido producido cuando la cámara de vapor estaba aumentando en el experimento con inyección de vapor en el fondo que cuando se inyectaba el vapor en el tope. La tasa de recobro era más alta en la operación con inyección en el tope. Esto probablemente sea debido al hecho de que un incremento en la relación emulsión agua-petróleo incremente la viscosidad del fluido, por lo tanto se espera una reducción en la producción de petróleo. Sin embargo, ellos también notaron que cuando la cámara de vapor se expande lateralmente, ocurre un flujo bifásico estratificado de vapor y petróleo calentado en el cual el vapor fluye lateralmente a la interfase, y el petróleo calentado fluye hacia abajo, por debajo y a lo largo de la interfase, lo que reduce dramáticamente la relación agua-petróleo en emulsión (Chung y Butler, 1989)

Fuente:
A.M. Albahlani, SPE and T. Babadagli, SPE, University of Alberta. A Critical Review of the Status of SAGD: Where Are We and What its Next.Artículo técnico SPE 113283. Presentado en la conferencia SPE 2008 Western Regional and Pacific Section AAPG Joint Meeting llevada a cabo en Bakersfield, California, USA, del 31 de Marzo al 2 de Abril de 2008.