1. Inyección de Vapor
Conceptos Básicos
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 Temperatura De Saturación De Agua:
Se define como el grado de temperatura a la cual el agua empieza a evaporarse
bajo cierta presión. En los métodos de recuperación térmica es muy importante tomar
en cuenta la temperatura de saturación de agua también conocida como punto de
ebullición, puesto que para inyectar el agua caliente debemos saber a qué grado de la
temperatura empieza a evaporarse el agua, y la temperatura a la cual debemos
inyectar el agua para disminuir la densidad y la viscosidad del petróleo. Cabe destacar
que la temperatura de ebullición del agua depende de la cantidad de masa de agua.
Un ejemplo muy similar es cuando colocamos cierta cantidad de agua al fuego,
cuando el agua comienza a hervir o alcanza su punto de ebullición.
 Calor Especifico Del Agua Y Del Vapor:
Se conoce como la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de
una unidad de masa. También podríamos decir que es la cantidad de calor que se
transmite desde la sustancia o hacia la sustancia. Este punto es importante ya que
como lo dice su definición es la capacidad que tiene una sustancia para absorber y
transmitir calor, en este caso el agua y el vapor, lo cual en la recuperación térmica se
necesita puesto a que necesitamos calentar el petróleo para obtener una mayor
movilidad, mediante la disminución de su viscosidad. Esto lo podemos observar
fácilmente cuando cierta cantidad de agua está fría y queremos aumentar su
temperatura, basta con calentar una parte de esa agua, combinarla con la otra que se
encuentra a temperaturas más bajas, la cual se calentara por efecto de la temperatura
del agua caliente.
 Calor Sensible:
El calor sensible es aquel que recibe una sustancia o cuerpo y hace que
aumente su temperatura sin afectar su estado. En general el calor sensible es el calor
que recibe una sustancia antes de que llegue a su punto de ebullición. El calor
sensible es importante porque cuando vamos a aplicar un método de recuperación
térmica por inyección de agua caliente, debemos saber hasta qué punto debemos
calentar el agua sin afectar su estado. Para entender esto se podría decir que es el
calor que posee el agua en la trayectoria por la que pasa entes de hervir, es decir, las

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cantidades de calor durante el tiempo que dura el agua antes de llegar a la
temperatura a la que empieza a evaporarse.
 Calor Latente De Vaporización:
Es la cantidad de calor adsorbido por una sustancia al cambiar de estado (de
líquido a gaseoso). Este es todo lo contrario al calor sensible puesto a que en este
caso nos interesa conocer la cantidad de calor que debe adsorber el agua para
cambiar al estado gaseoso, es decir vapor y de esta manera utilizar la recuperación
térmica por inyección de vapor, de la forma más eficiente posible, para optimizar la
recuperación de petróleo. El calor latente se observa en el momento después de que
el agua pasa de su punto de ebullición y empieza a evaporarse, es decir cambia su
estado, gracias a la cantidad de calor que se le suministro.
 Entalpía Del Vapor Seco Y Saturado:
Es la relación entre el calor sensible y el calor latente de vaporización, es decir,
la sumatoria entre el cambio de calor interno de una sustancia y el calor generado por
el cambio de volumen.
Es importante tomar en cuenta este punto, pues al aplicar los métodos de
recuperación térmica se observa el calor sensible y el calor latente de vaporización y
debemos saber en que afecta esto en lo que queremos lograr en el yacimiento.
 Calidad Del Vapor-Vapor Humedo:
El vapor hùmedo es el contenido de vapor y agua cuando estamos frente a la
temperatura de saturacion, es decir, la mezcla de vapor y agua. En este punto el
vapor seco tiene una calidad de 100% mientras que la mezcla de agua y vapor, es
decir vapor hùmedo es de nulo. En la recuperacion termica por inyeccion de vapor
normalmente se usa vapor hùmedo puesto a que de esta menera se transporta màs
calor que con agua caliente. Por ello es importante tener claro este punto y ademàs
saber a què temperatura se obtiene esta calidad de vapor humedo.

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Un ejemplo muy visible de calidad de vapor hùmedo, es cuando tenemos un
recipiente de vidrio con agua y lo exponemos a altas temperatura hasta el punto en
que se evaporiza, pero todavia se encuentran partìculas de agua contenidas en el
vapor, entonces se puede apreciar que la calidad del fluido aumentò.
 Entalpía Disponible:
Se define como la cantidad de energía calórica que un fluido puede
intercambiar con su entorno, considerando la presión y temperatura a la que es
inyectado el fluido en el yacimiento. En la recuperación térmica, el conocimiento de la
entalpia es indispensable ya que en la predicción del comportamiento y las relaciones
de esta se considera la temperatura de yacimiento, el calor específico, la presión del
yacimiento, la presión de inyección, entre otros puntos que se toman en cuenta para
determinar el tipo de recuperación térmica que se va a implementar, dependiendo de
las características del mismo.
 Densidad Del Vapor:
Al igual que el agua y el petróleo, el vapor también tiene densidad, del mismo
modo todos los fluidos; esta es el peso de un volumen de vapor o gas puro (sin aire
presente) comparado con el peso de un volumen igual de aire seco a la misma
temperatura y presión. Tomar en cuenta la densidad del vapor en la recuperación
térmica es indispensable, ya que si la densidad del vapor es menor a 1 esto indica
que el vapor es más ligero que el aire y que tenderá a elevarse y una densidad de
vapor mayor a 1 indica que el vapor es más pesado que el aire y tenderá a descender
hacia el suelo.
 Vapor Sobrecalentado:
Se define como el que esta después del vapor saturado debido al continuo
suministro de calor y es a temperatura mayos a la temperatura de saturación; una
disminución leve de esta temperatura no origina condensación, hay condensación

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cuando se está en el punto de saturación cuando se empieza a sobre calentar. Luego
de eso no hay condensación.
Este tipo de vapor puede ser de gran ventaja en la inyección de vapor, sin
embargo está en duda su utilidad, pero es indispensable conocer la temperatura para
que el vapor pase de saturado ha sobrecalentado.
 Ventajas de utilizar vapor sobrecalentado en la Inyección de vapor:
 No es necesario separar el vapor del líquido antes de que el vapor
sea dirigido a las turbinas, ya que posee una alta calidad.
 La medición del flujo es sencilla, pues existen relaciones
preparadas para su cálculo.
 Las pérdidas de calor a través del pozo son bajas.
 Desventajas de utilizar vapor sobrecalentado en la Inyección de vapor:
 En los campos petroleros se utilizan comúnmente generadores de
vapor húmedo.
 Baja capacidad de transmisión de calor debido a su bajo valor de
calor especifico.
 Determinación De La Calidad Del Vapor:
La calidad de un fluido es el porcentaje o fracción de masa que es vapor; es
decir, el vapor sobrecalentado tiene una "calidad" del 100%, y el líquido saturado tiene
una "calidad" del 0%. La calidad del vapor es un valor difícil de determinar con
exactitud, por tal razón en la actualidad existen varios métodos para medir la calidad
del vapor, mas sin embargo, no existe ninguno que pueda considerarse simple y
sencillo.

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 Método del Separador:
Consiste en la utilización de un recipiente en forma de cilindro en el que se
separa la fase de vapor de la fase líquida. Una vez que las fases se separan se mide
la tasa de flujo por peso de cada una, dando entonces una indicación inmediata de la
calidad del vapor. Si la unidad generadora de vapor opera bajo condiciones de flujo
continuo, la calidad puede hallarse dividiendo la tasa de vapor en el separador por la
tasa de agua entrante.
Existen generadores comerciales que poseen separadores a fin de determinar
directamente la calidad del vapor inyectado, en otras ocasiones algunas instalaciones
utilizan medidores de orificio en las líneas de salida del separador de fases, sin
embargo, este procedimiento requiere de la realización de correcciones por
temperatura.
 Método de los Cloruros:
Este método consiste en determinar o medir el porcentaje de cloruro presente
en el agua de alimentación, ya que los iones de cloruro se concentran en la porción
líquida de la descarga del generador y sirven para proveer una medida del porcentaje
de líquido en el vapor que se va a inyectar.
Este método se realiza por medio de una titulación química, las titulaciones
químicas son procedimientos empleados para establecer concentraciones de
sustancias químicas con precisión y exactitud. La concentración del ión cloruro en la
parte líquida del vapor se compara con la concentración del mismo ión en el agua de
alimentación, por lo cual podemos deducir que, mientras más elevado es el porcentaje
de iones de cloruro presentes en la parte líquida del vapor, la calidad del vapor será
más baja.
 Método de la Conductividad:
Este método es muy similar al método anteriormente expuesto, pero este se
basa en la medición de la conductividad del agua de alimentación al generador y de la
parte líquida del vapor, ya que esta depende de la concentración de sales que posea
el agua. La fundamentación básica de este método radica en que las sales disueltas

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en el agua se concentran directamente en la fase líquida durante el proceso de
vaporización. Por lo tanto, mientras menor sea la conductividad de la parte líquida del
vapor, la calidad del mismo será mejor.
Es importante señalar que este método tiene una limitante, como lo es la
presencia de bicarbonato de sodio, el cual puede alterar los resultados de
conductividad, para solucionar o corregir este hecho se requiere la neutralizar la
solución.
 Método del Medidor de Orificio:
Consiste en la utilización de un medidor de orificio, cuando la tasa de flujo se
vapor es conocida. Generalmente esta tasa de flujo se vapor es de fácil determinación
cuando las unidades generadoras trabajan en condiciones de flujo continuo, ya que en
estos casos la tasa de agua entrante al generador es determinada fácilmente por
simple medición.
En conclusión, mediante este método se puede establecer que mientras mayor
sea la tasa de flujo de vapor que sale del generador y pasa a través del medidor de
orificio, la calidad del mismo será más mas baja.
 Medición Del Flujo De Vapor:
Existen relaciones ajustadas que permiten calcular el vapor saturado o sobre
calentado, siempre y cuando su calidad sea igual o mayor al 90%. Debido a que en las
operaciones de campo comúnmente se usa vapor de menor calidad la determinación
del flujo de vapor se torna complicada debido a que la medición del flujo de vapor debe
realizarse cuando están presentes las dos fases, líquido y vapor. Cuando se trata de
procedimientos de inyección a un solo pozo, el flujo te vapor puede determinarse de
forma fácil y exacta, puesto que se conoce el volumen de agua que alimenta el
generador, el cual es igual a el volumen de vapor inyectado. Mediante la utilización de
un orificio se mide el diferencial de presión en este y se calcula así el flujo de vapor a
un solo pozo.
Por lo general, en los campos cuando se aplica inyección de vapor, basada en
arreglos de varios pozos inyectores, el vapor se divide desde el generador o banco de

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generadores hacia varios pozos, es difícil determinar el flujo de vapor. En estos casos
mediante suposiciones simplificadas y siempre y cuando se conozca la tasa de
generación de vapor puede calcularse la tasa de flujo de vapor de cada pozo,
utilizando medidores de orificio idéntico en cada pozo para determinar la caída de
presión diferencial, considerando que la calidad del vapor es la misma en las líneas de
los pozos.
Otra forma de calcular el flujo de vapor es aproximando el flujo de vapor
generado a flujo critico, el cual presenta una combinación de fuerzas inerciales y
gravitacionales que lo hacen inestable, de forma tal que cada pozo reciba igual
cantidad de vapor, y en el caso de que se usen estranguladores, que estos reciban
una cantidad proporcional de flujo de vapor; pero esta técnica requiere de altas caídas
de presión para establecer el flujo critico del vapor.
La medición del flujo de vapor es primordial en la aplicación de inyección de
vapor, porque de no conocer este valor no se puede saber con exactitud la cantidad o
el volumen de vapor que se inyecta al yacimiento, pues en campo surgen
contingencias, por lo que la medición constante del flujo de vapor contribuye a
prevenirlas.
 Distribución Del Vapor:
La distribución del vapor es un aspecto fundamental en la recuperación
térmica, en lo referente al cálculo de las pérdidas de calor; cuando el generador de
vapor se encuentra a una distancia mayor de 100 pies del cabezal del pozo, las
pérdidas de calor aumentan y por lo tanto las consideraciones en el diseño se
multiplican. En cambio si se instala a una distancia menor las pérdidas serán muy
bajas.
Este aspecto es muy relevante debido a que se basa en la consideración de las
caídas de presión, perdidas de calor y la expansión de las líneas de inyección, con la
finalidad de diseñar un sistema eficiente y efectivo que disminuya las pérdidas de
energía y mejore el efecto de recuperación.