EM Heating-Stimulated Water Flooding for Medium–Heavy Oil Recovery

Abstract

We report a study of heavy oil recovery by combined water flooding and electromagnetic (EM) heating at a frequency of 2.45 GHz used in domestic microwave ovens. A mathematical model describing this process was developed. Model equations were solved and the solution is presented in an integral form for the one dimensional case. Experiments consisting of water injection into Bentheimer sandstone cores, either fully water-saturated or containing a model heavy oil, were also conducted, with and without EM heating. Model prediction was found to be in rather good agreement with an experiments. EM energy was efficiently absorbed by water and, under dynamic conditions, was transported deep into the porous medium. The amount of EM energy absorbed increases with water saturation. Oil recovery by water flooding combined with EM heating was up to 37.0% larger than for cold water flooding. These observations indicate that EM heating induces an overall improvement of the mobility ratio between the displacing water and the displaced heavy oil. Keywords EOR • Electromagnetic heating • Water flooding • Partial differential equations G. Chapiro was supported in part by Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientfico e Tecnolgico (CNPq) under grant 470635/2012-6 and FAPEMIG under grant APQ 01377/15.

Aquecimento Eletromagnético para Meio Poroso Cilíndrico Saturado com Água

“…Utilizando os parâmetros físicos de [4], podemos observar a distribuição da tempertura no cilindro para o tempo igual 120s (segundos), dado pela figura (2). Aqui consideramos condição de Neumann igual a zero nos extremos do cilindro como apresenta o modelo em (9) e (10), já envolto ao cilindro consideramos Neumann com perdas térmicas como apresentado em (8).…”

“…Para o caso não homogêneo da equação (7), consideraremos Φ = 0 o termo fonte descrito em [4]. Suponhamos agora que,…”

“…O aquecimento eletromagnético (EM)é uma técnica térmica não convencional que pode ser aplicada junto a injeção deágua, buscando manter o aumento da temperatura daágua mesmo em altas profundidades. Um experimento em baixa escala foi descrito em [4], onde foi injetadá agua num meio poroso cilíndrico, aquecido por meio de ondas eletromagnéticas (EM). Os resultados desse trabalho mostram que o aquecimento mediante ondas EM melhoraram o deslocamento doóleo pelaágua.…”

“…Em [4], o modelo matemático unidimensional (1D) que descreve o experimento mencionado, consiste de duas leis de balanço, uma para a energia (1), e outra para a massa dá agua (2).…”

“…Por outro lado, para a condição inicial considera-se a função constante da temperatura ambiente, no caso 20 0 C, e a condição de fronteira como sendo a velocidade do fluido injetado, queé zero. Os resultados obtidos em [4]…”