¿Qué Método Utilizar Para Estimar la Temperatura estática de una formación de Petróleo?

Conocer la temperatura estática de una formación de petróleo es importante a la hora de evaluar y terminar un pozo. Existe una gran variedad de métodos para la determinación de esta temperatura. Cada método utiliza hipótesis y simplificaciones distintas que llevan a estimaciones diferentes, en algunos casos bastante alejadas del valor real. Esto hace difícil saber qué método utilizar. En este trabajo, se aplican los métodos de cálculo más comunes - Horner (HM), flujo radial y esférico (SRM), de las dos medidas (TLM) y de fuente de calor cilíndrica (CSM)- a cuatro pozos distintos. Se describe cómo aplicarlos en casos reales. Se presta especial atención a establecer los datos necesarios en cada caso: propiedades termo-físicas y número de medidas, y se proporcionan criterios para estimarlos en caso de no conocer su valor real. Como conclusiones a este trabajo se presentan una serie de pautas que permiten seleccionar el método de cálculo más conveniente en función de la información de que se dispong

A Course of Thermodynamics for an Industrial Engineering Degree using New Methodologies and Technologies

This paper presents the experience carried out at the Industrial Engineering School (ETSII) of the Universidad Politécnica de Madrid (UPM) for teaching Thermodynamics science using new methodologies and technologies. During the last two years a special course on Thermodynamics has been given to those students who failed to pass the ordinary examination. This group was made of around thirty students with some level of knowledge of the subject. Nontraditional teaching methodologies have been applied to this group stretching the potential of new technologies to the maximum possible extent. A complete e-learning system developed by our University called Aula Web was used to produce a weekly schedule for each individual student. Aula Web consists of several modules. News and Forum channel the communications with the student.“Contents” is a repository holding various types of learning material such us presentations, theoretical texts and problems with solutions. “Activities” assigns homework to the student who can submit it electronically. Finally, “Self-assessment” composes bespoke self-assessment tests resorting to a wide database of questions and short problems. A totally personalized long problem was programmed using MATLAB. The problem is structured in ten steps that help the student to progress towards his/her learning target. Upon conclusion of the learning program the student should have acquired all foreseen knowledge of the subject. Observed results are very satisfactory. Throughout the whole process the level of motivation of the students has been very high. The Universidad Politécnica de Madrid supports education innovation experiences through special programs whose main target is the convergence at the European Higher Education Space

Estudio de las emisiones de CO2 en una instalación de turbina de gas con diferentes combustibles

El uso de las turbinas de gas en ciclo combinado es una de las alternativas más aceptadas en los últimos tiempos. Existen muchas razones por las que se está investigando sobre la posibilidad de usar otro tipo de combustibles como alternativa al característico, gas natural (metano). Entre otras, se pueden citar: la evolución del precio y la disponibilidad en una zona de algún tipo de gas de síntesis [17] así como estrategias medioambientales y de emisiones [10], [18], [20]. En la bibliografía se encuentran estudios, en los que de forma rigurosa se establece la relación entre la eficiencia de una instalación, usando balances característicos del Segundo Principio de la Termodinámica, y aspectos muy diversos como análisis de los gases de combustión [14], posibilidad de recalentamiento de los gases [19], temperaturas de gasificación [23] y temperatura de llama [18] etc. Estos estudios siempre toman como combustible el metano. En este estudio se presenta un análisis de las emisiones de CO2 (toneladas emitidas) por energía eléctrica producida (MWh) en la instalación de turbina de gas en ciclo combinado usando como combustible los primeros elementos de los hidrocarburos alcanos desde el metano, que se toma como referencia, hasta el heptano. Esto permite la determinación de las emisiones para distintos combustibles con distintas composiciones. Como parámetros relacionados directamente con la eficiencia de la instalación, se han contemplado para cada combustible diferentes temperaturas de entrada a la turbina de gas y distintas relaciones de compresión. Finalmente se obtienen una serie de curvas que relacionan la eficiencia y las emisiones con el número de carbonos presentes en el combustible. El análisis realizado pretende ser un elemento de discusión, basado en aspectos puramente termodinámicos, para la toma de decisione

Simulation of an Integrated Gasification Combined Cycle with Chemical-Looping Combustion and CO2 sequestration

Chemical-looping combustion allows an integration of CO2 capture in a thermal power plant without energy penalty; secondly, a less exergy destruction in the combustion chemical transformation is achieved, leading to a greater overall thermal efficiency. This paper focus on the study of the energetic performance of this concept of combustion in an integrated gasification combined cycle power plant when synthesis gas is used as fuel for the gas turbines. After thermodynamic modelling and optimization of some cycle parameters, the power plant performance is evaluated under diverse working conditions and compared to a conventional integrated gasification combined cycle with precombustion capture. Energy savings in CO2 capture and storage has been quantified. The overall efficiency increase is found to be significant and even notable, reaching values of around 7%. In order to analyze the influence of syngas composition on the results, different H2-content fuels are considered

Métodos para la estimación de la temperatura estática de la formación en yacimientos de petróleo y geotérmicos

Las empresas explotadoras de yacimientos de petróleo y geotérmicos diseñan y construyen sus instalaciones optimizándolas según dos características especialmente representativas: su temperatura y su presión. Por ello, tener información precisa sobre ambos aspectos lo antes posible puede permitir ahorros importantes en las inversiones en infraestructuras y también acortar los plazos de comienzo de explotación; ambos, aspectos esenciales en la rentabilidad del yacimiento. La temperatura estática de una formación es la temperatura existente antes del inicio de las tareas de perforación del yacimiento. Las operaciones de perforación tienen como objetivo perforar, evaluar y terminar un pozo para que produzca de una forma rentable. Durante estas tareas se perturba térmicamente la formación debido a la duración de la perforación, la circulación de fluidos de refrigeración, la diferencia de temperaturas entre la formación y el fluido que perfora, el radio, la difusividad térmica de las formaciones y la tecnología de perforación [7]. La principal herramienta para determinar la temperatura estática de formación son las medidas de temperaturas en los pozos. Estas medidas de temperatura se realizan una vez cesados los trabajos de perforación y circulación de fluidos. El conjunto de medidas de temperatura obtenidas es una serie de valores ascendentes, pero no llega a alcanzar el valor de la temperatura estática de la formación. Para estimar esta temperatura se plantean las ecuaciones diferenciales que describen los fenómenos de transmisión de calor en el yacimiento [14]. Estos métodos se emplean tanto en yacimientos geotérmicos como en yacimientos de petróleo indistintamente [16]. Cada uno de ellos modela el problema de transmisión de calor asociado de una forma distinta, con hipótesis simplificadoras distintas. Se ha comprobado que la aplicación de los distintos métodos a un yacimiento en concreto presenta discrepancias en cuanto a los resultados obtenidos [2,16]. En muchos de los yacimientos no se dispone de información sobre los datos necesarios para aplicar el método de estimación. Esto obliga a adoptar una serie de hipótesis que comprometen la precisión final del método utilizado. Además, puede ocurrir que el método elegido no sea el que mejor reproduce el comportamiento del yacimiento. En el presente trabajo se han analizado los distintos métodos de cálculo. De la gran variedad de métodos existentes [9] se han seleccionado los cuatro más representativos [2,7]: Horner (HM), flujo radial y esférico (SRM), de las dos medidas (TLM) y de fuente de calor cilíndrica (CSM). Estos métodos se han aplicado a una serie de yacimientos de los cuales se conoce la temperatura estática de la formación. De cada yacimiento se disponía de datos tanto de medidas como de las propiedades termo-físicas. Estos datos, en ocasiones, eran insuficientes para la aplicación de todos los métodos, lo cual obligo a adoptar hipótesis sobre los mismos. Esto ha permitido evaluar la precisión de cada método en cada caso. A partir de los resultados obtenidos se han formulado una colección de criterios que permiten seleccionar qué método se adapta mejor para el caso de un yacimiento concreto, de tal manera que el resultado final sea lo más preciso posible. Estos criterios se han fijado en función de las propiedades termo-físicas del yacimiento, que determinan el tipo de yacimiento, y del grado de conocimiento que se dispone del yacimiento objeto de estudio

Exergy Analysis of a Syngas-Fueled Combined Cycle with Chemical-Looping Combustion and CO2 Sequestration

Fossil fuels are still widely used for power generation. Nevertheless, it is possible to attain a short- and medium-term substantial reduction of greenhouse gas emissions to the atmosphere through a sequestration of the CO2 produced in fuels’ oxidation. The chemical-looping combustion (CLC) technique is based on a chemical intermediate agent, which gets oxidized in an air reactor and is then conducted to a separated fuel reactor, where it oxidizes the fuel in turn. Thus, the oxidation products CO2 and H2O are obtained in an output flow in which the only non-condensable gas is CO2, allowing the subsequent sequestration of CO2 without an energy penalty. Furthermore, with shrewd configurations, a lower exergy destruction in the combustion chemical transformation can be achieved. This paper focus on a second law analysis of a CLC combined cycle power plant with CO2 sequestration using syngas from coal and biomass gasification as fuel. The key thermodynamic parameters are optimized via the exergy method. The proposed power plant configuration is compared with a similar gas turbine system with a conventional combustion, finding a notable increase of the power plant efficiency. Furthermore, the influence of syngas composition on the results is investigated by considering different H2-content fuels

A New Simple Method for Estimating Exergy Destruction in Heat Exchangers

This paper presents an abbreviated method for estimating exergy destruction in a heat exchanger, requiring only black-box data of the exchanger’s inputs and outputs, and eliminating part of the mathematical difficulties associated with the calculations. A well-known model for temperature distributions in an exchanger is adapted for this case, and is used to distinguish between the contributions of the three major causes of the total exergetic loss: heat transfer, fluid friction and energy dissipation to the surroundings. This provides insight into the relative importance of the three, allowing for identification of potential improvements to a given design

Comparison of Transcritical CO₂ and Conventional Refrigerant Heat Pump Water Heaters for Domestic Applications

Although CO 2 as refrigerant is well known for having the lowest global warming potential (GWP), and commercial domestic heat pump water heater systems exist, its long expected wide spread use has not fully unfolded. Indeed, CO 2 poses some technological difficulties with respect to conventional refrigerants, but currently, these difficulties have been largely overcome. Numerous studies show that CO 2 heat pump water heaters can improve the coefficient of performance (COP) of conventional ones in the given conditions. In this study, the performances of transcritical CO 2 and R410A heat pump water heaters were compared for an integrated nearly zero-energy building (NZEB) application. The thermodynamic cycle of two commercial systems were modelled integrating experimental data, and these models were then used to analyse both heat pumps receiving and producing hot water at equal temperatures, operating at the same ambient temperature. Within the range of operation of the system, it is unclear which would achieve the better COP, as it depends critically on the conditions of operation, which in turn depend on the ambient conditions and especially on the actual use of the water. Technology changes on each side of the line of equal performance conditions of operation (EPOC), a useful design tool developed in the study. The transcritical CO 2 is more sensitive to operating conditions, and thus offers greater flexibility to the designer, as it allows improving performance by optimising the global system design