4I Modulo Topicoas

7/29/2019 4I Modulo Topicoas

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Ing. Luis Roberto Oliveros Gmez

Ingeniero de Petrleos

Candidato a Magister en Ingeniera de Hidrocarburos

[email protected]

Tpicos en Exploracion explotacin

YACIMIENTOS DE PETRLEO YGAS


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Contenido

Tpicos en Exploracion y explotacin

Introduccin Solucin de taller pruebas PVT y comportamiento de los

fluidos

Objetivo y finalidad de la ingeniera de Yacimientos

Yacimientos de hidrocarburos Geologa

Punto de burbuja

Estado de los fluidos

Sustancia pura 5 tipos de fluidos

Mecanismo de empuje Natural


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YACIMIENTO DE HIDROCARBURO

Se entiende por yacimiento una unidad geolgica de volumenlimitado, poroso y permeable que contiene hidrocarburos enestado lquido y/o gaseoso.

(1) Fuente

(2)Camino migratorio

(3) Trampa

(4) Almacenaje/porosidad (5) Transmisibilidad/Permeabilidad.



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YACIMIENTOS

YACIMIENTOS



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Yacimientos

Ingeniera de Yacimientos

Es la aplicacin de principios cientficos a problemas dedrenaje que resultan durante el desarrollo y produccin

de yacimientos de hidrocarburos. Puede tambindefinirse como El arte de desarrollar y producir fluidoshidrocarburos de tal forma que se obtenga un recobroeficiente.

Phd. Freddy Escobar



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Yacimientos



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Yacimientos

PROPIEDADES FISICAS DEL MEDIO POROSO

POROSIDAD

PERMEABILIDAD

SATURACION

TENSION INTERFACIAL

MOJABILIDAD

PRESION CAPILAR



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Yacimientos

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DELYACIMIENTO

FACTORESVOLUMETRICOS

VISCOSIDAD

COMPRESIBILIDAD

DENSIDAD

En general, el PVT se refiere alconjunto de propiedades de volumenmedidas a una presin y temperaturadeterminada



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Yacimientos

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DEL YACIMIENTO



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Yacimientos




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Yacimientos


Hg

removido

Hg

removido

Hg

removido

P > Pv P < PvP = PvP = Pv

A.

Celdallenadelquido

B.

Presenciadegasylquidoenlacelda

C.

Mspres

enciadegasquedelquidoe

nlacelda

A.

Celdallenadegas

P1 P3PVPV

Lquido

Hg

Hg

Lquido

Gas

Gas

Hg

Hg

Gas

Lquido



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CLASIFICACIN GEOLGICA


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CLASIFICACIN SEGN EL PUNTO DE BURBUJA

Sub-saturados.

Yacimientos cuya presin inicial es

mayor que la presin en el puntode burbuja.

Saturados


menor o igual que la presin en elpunto de burbuja.


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Sub-saturados.



Saturados




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Sub-saturados.



Saturados




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Sustancia Pura

A-B

Lnea desublimacin

B-C Lnea de presiones

de vapor

B-D

Lnea de punto defusin



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Sustancia Pura

Fase: Se define como parte homognea y fsicamente distinta de un sistema, el cual sesepara de otras partes que componen el sistema por limites bien definidos.

Equilibrio: se presenta cuando las propiedades permanecen uniformes y constantes.

presin de vapor: o ms comnmente presin de saturacin es la presin, para una

temperatura dada, en la que la fase lquida y el vapor se encuentran en equilibriodinmico.

Punto triple: En este punto del diagrama coexisten los estados slido, lquido ygaseoso. 273.1598 K (0.0098 C) y a una presin parcial de vapor de agua de 611,73pascales (6,1173 milibares, 0,0060373057 atm).

Condiciones criticas: (P y T) Presin y temperatura en las cuales las propiedadesdel gas y liquido son idnticas. Agua 218 atm y 374C



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Sustancia Pura

El trmino fase, hace referencia a una parte homognea, con propiedadesfsicas distintas y lmites de separacin definidos respecto a otras partes quecomponen determinado sistema. Por ejemplo: el hielo, el agua lquida y elvapor de agua son tres fases diferentes, puesto que cada una posee distintaspropiedades.

En Ingeniera de Yacimientos: Lquido, Slido y Vapor (o Gas)

Propiedades Intensivas: No dependen de la cantidad de materia. Por ej:Densidad, Punto de ebullicin, Punto de fusin, ndice de refraccin, etc.

Propiedades Extensivas: Dependen de la cantidad de materia. Por ej: masa,volumen, etc.



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Sustancia Pura

Un Diagrama de Fases es un grficode Presin vs. Temperatura en elcual se representan las diferentescondiciones (P, T) bajo las cuales sepresentaran las diferentes fases de

la sustancia en estudio.

Se conocen tambin comodiagramas P, T

Lnea BC: Lnea de presin de vapor.



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Sustancia Pura

En los ejes estn representados losvalores de presin y temperatura ylas tres curvas AB, BD y BC, lafrontera entre los diferentes

estados.

Si el punto de presin y temperaturaen que est la sustancia cae enalguna de las reas sealadas comoslido, liquido o gas, ese ser suestado para esas condiciones.



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Sustancia Pura

Si consideramos que la presin aque est la sustancia es P, entoncespara temperaturas menores que T1ser slida, para temperaturas entreT1 y T2 ser lquida y por encima de

T2 gaseosa.

Si este punto coincide con alguna selas curvas, coexistirn en equilibrioambos estados, as si est sobre AB

la sustancias ser parcialmenteslida y parcialmente gaseosa, si essobre BD ser parcialmente lquida yparcialmente slida y sobre BC lomismo entre los estados lquido ygaseoso.



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Sustancia Pura


Punto crtico:

El punto C indica el valor mximode temperatura en el que pueden

coexistir en equilibrio dos fases, yse denomina Punto Crtico.

Representa la temperatura mximaa la cual se puede licuar el gassimplemente aumentando lapresin. Gases a temperaturas por

encima de la temperatura del puntocrtico no pueden ser licuados pormucho que se aumente las presin.En otras palabras, por encima delpunto crtico, la sustancia solopuede existir como gas.


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Sustancia Pura


Punto triple:

En este punto en la sustanciacoexisten en equilibrio los tres

estados, est parcialmente slida,parcialmente lquida y parcialmentegaseosa.

Para valores de presin o

temperatura mas bajas que el puntotriple, la sustancia en cuestin nopuede existir en estado lquido ysolo puede pasar desde slido agaseoso en un proceso conocidocomo sublimacin.


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Sustancia Pura


Punto de ebullicin:El punto de ebullicin de una sustancia, esaquel valor de temperatura para el cualcoexisten en equilibrio, los estados lquido ygaseoso a determinada presin. Los diferentespuntos de ebullicin para las diferentespresiones corresponderan a la curva BC.

Punto de fusin:El punto de fusin de una sustancia, es aquel

valor de temperatura para el cual coexisten enequilibrio, los estados lquido y slido adeterminada presin. Los diferentes puntos defusin para las diferentes presionescorresponderan a la curva BD.


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Sustancia Pura


212

111

lnTTR

L

p

p

vvT

L

dt

dp

v

v

v

mlmg

vv

DETERMINACIN DE LA PRESIN DE

VAPOR (EC. CLAUSIUS CLAPEYRON):

La presin de vapor mide la tendencia delas molculas a dispersarse de una faselquida para generar una fase vapor enequilibrio termodinmico. Es una funcincreciente de la temperatura y especfica decada sustancia puro.


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Sustancia Pura


Diagramas PV

A

B

C

D

I

II

III


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OTRAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

DENSIDAD:

Es la relacin entre la masa de undeterminado volumen de muestra a unatemperatura T y la masa del mismovolumen de agua a una temperaturadeterminada.

o

oo

v

m

VISCOSIDAD:

Es una magnitud fsica que mide laresistencia interna al flujo de un fluido,

resistencia producto del frotamiento de lasmolculas que se deslizan unas contra otras.La inversa de la viscosidad es la fluidez.

Viscosidad absoluta: Representa la viscosidaddinmica del lquido y es medida por el tiempo enque tarda en fluir a travs de un tubo capilar a unadeterminada temperatura. Sus unidades son elpoise o centipoise (gr/SegCm), siendo muy

utilizada a fines prcticos.

Viscosidad cinemtica: Se obtiene a travs delcociente entre la viscosidad absoluta y la densidaddel producto en cuestin. Su unidad es el stoke ocentistoke (cm2/seg).


Sustancia Pura


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OTRAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

PROPIEDADES TRMICAS:

Calor Especfico: Es la cantidad de calorque se requiere aplicar a la unidad de pesopara aumentar su temperatura en un grado.

Conductividad Trmica: Laconductividad trmica representa el flujode calor referido a la unidad de tiempo enun medio homogneo, de superficieperpendicular a la direccin del flujo, yconsiderando el gradiente de temperaturaentre las superficies de entrada y salida. Launidad de conductividad trmica prcticautilizada es la Kcal/hr.m2 C/m; mientrasque la unidad correspondiente anglosajonaes la Btu/hr. Pie2 F/pie

Poder Calorfico: La cantidad de calor

liberada por la combustin de la unidad devolumen o de peso de un combustible sedenomina su poder calorfico o potenciacalorfica.


Sustancia Pura


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TIPOS DE YACIMIENTOS SEGN LOS FLUIDOS

Los yacimientos de hidrocarburos se clasifican de forma general como yacimientosde petrleo o yacimientos de gas. A su vez, esta clasificacin general se subdividedependiendo de:

La composicin de la mezcla.

Las condiciones iniciales de presin y temperatura.

La determinacin experimental o matemtica de esas condiciones se representanmediante diagramas de fases, tales como el diagrama P T.


Sustancia Pura


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Diagrama P-T tpico para un sistema multicomponente.

El diagrama de fases es diferentepara cada sistema de

hidrocarburos. Sin embargo, laconfiguracin general es similar.

Estos diagramas son importantespara:

Clasificar los yacimientos.

Describir el comportamientode fases de los fluidos


COMPORTAMIENTO DE GASES


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Temperatura Cricondentrmica(Tct): Mxima temperatura a partirde la cual no se puede formarlquido pese a que se reduzca la

presin. Mxima temperatura a laque pueden coexistir dos fases.

Tct

Pcb

Presin cricondembrica (Pcb):Mxima presin a partir de la cualno se puede formar gas pese a quese reduzca la temperatura. Mxima

presin a la que pueden coexistirdos fases.

Punto crtico (C): Punto en el cualtodas las propiedades intensivas dellquido y el gas son iguales.




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Envolvente de fases (BCA):Regin en la que coexisten las dosfases.

Tct

Pcb

Lneas de calidad: Representanporcentajes iguales de volumen delquido.

Lnea de puntos de burbuja

(AC): Separa la regin lquida de laregin de dos fases.

Lnea de puntos de roco (BC):Separa la regin gaseosa de la reginde dos fases.




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En general:

Tct

Pcb

Yacimiento de petrleo: Si Ti < Tc

Yacimiento de gas: Si Ti > Tc




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En general:

Tct

Pcb

Yacimiento de petrleo: Si Ti < Tc

Yacimiento de petrleosubsaturado.

Yacimiento de petrleo saturado.

Yacimiento con capa de gas




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Tct

Pcb

Es importante agrupar losdistintos tipos de petrleosdependiendo de caractersticasfsico-qumicas comunes,

relacin gas aceite producido,apariencia fsica y forma deldiagrama de fases.

Aceite negro (Black oil).

Aceite con baja merma (Low

Shrinkage oil). Aceite voltil (High Shrinkage

oil).

Aceite cercano al punto crtico(Near critical oil).




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Comportamiento de Fases Mezclas

Multicomponentes



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CLASIFICACIN DE ACUERDO AL ESTADO DE

LOS FLUIDOS

ACEITE NEGRO

GOR 2000 pcs/STB, el cual seincrementa por debajo del punto deburbuja.

Factor volumtrico de formacin,Bo 2

Gravedad API 45,

El contenido de C7+ mayor o igual

a 30 %. Tyto= 250 F

Color negro aunque pude sermarrn o verduzco.


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LOS FLUIDOS

ACEITE VOLTIL

Bo > 2 bbl/STB

2000 < GOR < 8000 scf/STB,

Gravedad API, 40 < API < 60

Contenido de C7+ mayor o igual a12.5 %

La temperatura del yacimientoligeramente menor que la crtica y

el gas liberado puede ser del tipogas condensado.

El color es usualmente caf claro averde.


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LOS FLUIDOS

GAS CONDENSADO

C7+ menor o igual a 12.5 %,

70000 < GOR < 150000 pcs/STB, yse incrementa a medida que la

produccin toma lugar.

Gravedad API > 60 y se incrementa amedida que la presin cae pordebajo de la presin de roco.

El lquido es ligeramente colorado,marrn, anaranjado, verduzco otransparente.


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LOS FLUIDOS

GAS HMEDO

La gravedad, mayor de 60 API, de loslquidos es similar a la de los gasesretrgrados.

La gravedad se mantiene constante yel color de los lquidos estransparente.

Relacin gas-aceite, GOR > 50000pcs/STB y permanece constante

durante toda la vida del yacimiento.

Se producen menos de 60 STBcrudo por cada milln de piescbicos normales de gas


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LOS FLUIDOS

GAS SECO Est formado principalmente por

metano y algunos intermedios.

No hay presencia de lquidos ni en

yacimiento ni superficie. Sin embargo,a temperaturas criognicas, menoresde 50 F, se puede obtener lquidosde estos gases.

La EBM puede aplicarse tanto a gascomo gases hmedos paradeterminar gas original in-situ ypredecir reservas de gas.


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ACEITENEGRO

ACEITEVOLTIL

GASRETROGRADO

GAS RICO GAS SECO

Produccin

inicial relacingas-lquido

< 1.750 1.750- 3.200 > 3.200 > 15.000 100.000

Gravedad APIde lquidoinicial en eltanque

< 45 > 40 > 40 >70 No haylquidos

Color delquido en eltanque

Oscuro Colores claros Colores msclaros Transparente No haylquidos




LOS FLUIDOS


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ANLISIS DE LABORATORIO

ACEITE

NEGRO

ACEITE

VOLTIL

GAS

RETROGRADO

GAS RICO GAS

SECO

Cambio de fase en elyacimiento

Punto deburbuja

Punto deburbuja

Punto de Roco No haycambio de

fase

No haycambiode fase

% molar del heptanoplus

> 20 % 20-12,5 < 12,5 < 4 < 0,7

Factor volumtricode formacin delaceite en el punto deburbuja

< 20 % > 20 -- -- --




LOS FLUIDOS


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COMPONENTES TPICOS DE FLUIDOS DE YACIMIENTOGAS NATURAL

HIDROCARBUROMetanoEtano

PropanoButanosPentanos

HexanosHeptanos+

NO HIDROCARBUROSNitrgeno

Dixido de CarbonoSulfuro de Hidrgeno

Helio

70-98 %1-10%

Trazas-5 %Trazas - 2%Trazas -1 %Trazas - %Trazas - %Trazas -15 %Trazas -5 %Trazas -3 %

ms de 5 %, usualmente Trazas o nada

GAS DE UN POZO QUE PRODUCE TAMBIEN PETROLEO LIQUIDOHIDROCARBURO

MetanoEtano

PropanoButanosPentanosHexanosHeptanos+

NO HIDROCARBUROSNitrgeno

Dixido de CarbonoSulfuro de Hidrgeno

Helio

45-92 %4-21 %1-15 %-7 %

Trazas -3 %

Trazas -2 %0-1 %

Trazas -ms de 10 %Trazas -4 %

0- Trazas-6 %Nada

Comentarios


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COMPONENTE ? ? ? ? ?C1 48,83 64,36 87,07 95,85 86,67C2 2,75 7,52 4,39 2,67 7,77C3 1,93 4,74 2,29 0,34 2,95C4 1,60 4,12 1,74 0,52 1,73C5 1,15 3,97 0,83 0,08 0,88C6 1,59 3,38 0,60 0,12C7

+ 42,15 11,91 3,80 0,42

MWC7+ 225 181 112 157

GOR 625 2000 18200 105000 -API DE

TANQUE 34.3 50,1 60,8 54,7 -LQUIDOCOLOR PesadoNegro MedioNaranja Liviano AguaBlanco -



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Mecanismos de Empuje Natural o Primario

El agua en un acufero esta comprimida ,

pero a medida que la presin delyacimiento disminuye, esta se expande ycrea una invasin natural de agua en ellimite.

La geologa del yacimiento, la

Heterogeneidad yposicin estructural, afectan la Eficienciadel recobro

DE FONDO

LATERAL

EMPUJER POR AGUA


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EMPUJER POR AGUAEn este tipo de yacimientos sepueden llegar a obtener factores derecobro entre 30 y 50%.

Un buen control de la tasa producealtas cantidades de aceite por largo

tiempo, pero si emplean altas tasasde produccin, el yacimiento sedepleta rpidamente y gran cantidadde agua ingresara a los pozosproductores ocasionando altoscortes de agua. Este fenmeno se

conoce como CONIFICACION(Coning).



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EMPUJER POR AGUA



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El petrleo bajo ciertas condiciones de presin y temperatura en los yacimientos,pude contener grandes cantidades de gas disuelto. Cuando la presin delyacimiento disminuye, el gas se desprende y desplaza el petrleo hacia los pozosproductores.

La eficiencia de este mecanismo dependede la cantidad de gas en solucin, de laspropiedades de la roca y del petrleo yde la estructura geolgica delyacimiento.

Los recobros que se logran son bajos 10

a 30%.

Altos GOR.

GAS EN SOLUCION



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A medida que la presin disminuye por debajo del punto de burbuja, y la saturacin degas en el crudo alcanza un mximo, se comienza a liberar gas, originando de esta formauna capa de gas en la parte superior del crudo, la cual va aumentando con ladisminucin de la presin.

La recuperacin que se esperapuede variar de un 20% de OOIPhasta un 40%.

Esta limitada por la produccin degas. Altos cortes de gas.

CAPA DE GAS



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Diferencia de densidades

suficiente permeabilidad vertical

fuerzas gravitacionales sean

mayores que las fuerzas viscosas

Inclinacin del yacimiento

Capa de gas inicial (opcional)- opyto=psat

Fr: 4080%

ACEITE

GAS

DRENAJEGRAVITACIONAL



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DRENAJEGRAVITACIONAL

alta permeabilidad

alta formacin dependientes

baja viscosidad deaceite

Alto gradiente dedensidades

Tasas de produccin

FACTORES QUE PROMUEVENLA SEGREGACION



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CONTACTOS DE FLUIDOS



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BAJO BUZAMIENTO

ALTO BUZAMIENTO

EMPUJE DE AGUAGAS EN SOLUCIONCAPA DE GASDRENAJE GRAVITACIONALCOMBINADOS



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Mecanismos de empuje Natural o Primario


Produccin por energadel yacimiento RECUPERACION PRIMARIA


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Mecanismos de Empuje Natural o PrimarioRendimiento original Rendimiento corregido

Flujo natural

Levantamiento artificial

Estimulacin, Acidificacin

Polmeros, Espumas y Geles

Inyeccin de agua Inyeccin de gas

Procesos derecuperacinconvencional

RECUPERACION SECUNDARIA

RECUPERACION TERCIARIA

OtrosQumicosGasesTrmicos

Inyeccin de vaporIny. agua caliente

Combustin en sitioElectromagnetismo

Aire

CO2N2

WAGGases de Combustin

Polmeros (P)Surfactantes (S)

Alcalis (A)AP / SP /ASP

Espuma / Geles

MicroorganismosEmulsiones

Vibrossmica

Procesos derecuperacin

no convencional

Recuperacin

Mejoradade

Crudos


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Bibliografa

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UIS, 1990. GRAY, Forest. Petroleum Production in Nontechnical Language. 1995.

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MONSALVE M, Carlos J. Generalidades del Petrleo. UIS, 1993.

NURO, Yamile. "Manual sistematizado de Ingeniera de petrleos" Proyecto de

grado. UIS, 1992. Revistas, Boletines, comunicados y noticias de entidades relacionadas con la

industria de los hidrocarburos:

ACIPET, ECOPETROL, CPIP, ANH, SPE, MINISTERIO DE MINAS Y ENERGIA.

McCain, W. The Properties of the Petroleum Fluids. Gulf Publishing Co. 1988.

Dake, L.P. The Practice of Reservoir Engineering - Revised edition. ElsevierDevelopments in Petroleum Science. Second impresin. Amstrerdam, Holanda,2004.

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