Modelación Matemática en Ingeniería Petrolera

Ponente(s): Yessica Garcés Agustín, Fernando Bernal Vilchis Luisa Isabel Castelan Valazco

Los hidratos de metano es un sólido cristalino, similar en apariencia al hielo pero constituido por moléculas de gas entrampadas en una estructura cristalina (caltratos), Una composición tipo estaría formada por 5,75 moléculas de agua que rodean una molécula de metano. Su formación tiene lugar a bajas temperaturas (< 0ºC) y presiones moderadas o altas. Los yacimientos de hidratos de metano se encuentran en las plataformas continentales de los mares y océanos, y el manto de las zonas árticas. Los hidratos se pueden formar en tuberías y en instalaciones de recolección, compresión y transmisión de gas a temperaturas reducidas y a altas presiones. Una vez que se han formado los hidratos pueden taponar las tuberías y afectar significativamente las operaciones de producción. El interés de los hidratos de metano como recurso energético es evidente dada la presencia de metano en su composición. Aunque no se han tenido registros de explotación económica de hidrocarburos gaseosos a partir de hidratos, pero éstos contienen cantidades de hidrocarburos que podrían llegar a tener gran significancia económica. Los hidratos pueden afectar los datos sísmicos mediante la formación de una reflexión o de múltiples reflexiones. La simulación de yacimientos de hidratos es de primordial importancia para estudiar el comportamiento de la producción de gas a partir de esta fuente de hidrocarburos. Un modelo matemático para el proceso de despresurización de un yacimiento de hidratos en contacto con una capa de gas libre; el modelo utiliza ecuaciones de flujo de gas en medios porosos, conducción de calor y propiedades de los hidratos de metano y el gas. El modelo describe el agotamiento de un yacimiento cilíndrico que contiene gas libre e hidratos de metano, los hidratos y la zona de gas se presentan estratificados pero están constituidos en un mismo medio poroso, el modelo asume que la zona de hidratos está encima de la zona de gas. Las ecuaciones que conforman el modelo fueron obtenidas mediante balances discretos, utilizando distribución de presiones, temperaturas, balance de energía, propiedades del hidrato. La obtención de metano a partir de sus hidratos plantea una serie de problemas técnicos. Un primer problema está relacionado con la adecuada detección y cuantificación de los yacimientos. El método más utilizado consiste en la realización de perfiles de reflexión sísmico, concretamente en el procedimiento denominado BSR (Bottom simulating reflector, “reflexión simulada del fondo”), que distingue entre diferentes capas del sustrato geológico en función de su mayor o menor impedancia acústica.