CO2 EOR with in-situ CO2 capture, a Neuquina basin oxycombustion case study

• Gallo, Gonzalo ^[1] ; Puliti, Raul ; Torres, Rodolfo ^[2] ; Eleonora Erdmann ^[3]
  1. [1] Instituto Tecnológico de Buenos Aires - ITBA
  2. [2] WEOR Consulting
  3. [3] INIQUI, CONICET, UNSA, Salta

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• Localización: CT&F - Ciencia, tecnología y futuro, ISSN-e 0122-5383, Vol. 10, Nº. Extra 2, 2020 (Ejemplar dedicado a: Special issue on EOR), págs. 39-47
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Co2 EOR con captura in-situ, un caso de estudio de oxicombustión en la cuenca neuquina
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• Resumen
  • español

    Dado el creciente interés en la captura y utilización de CO2, en los últimos años surgieron varias tecnologías que buscan generar CO2 in-situ a bajo costo. En el caso de EOR existen novedades prometedoras, en especial la oxy-combustión, que permiten capturar CO2 con suficiente pureza para ser utilizado en proyectos de EOR. Esta tecnología se beneficia de producciones de gas con alto contenido de CO2 ya que permite abaratar significativamente los costos de captura. Adicionalmente, se consideran técnicas de separación de dióxido de carbono como la captura del aire, fuel cells, aminas y membranas. El cambio de paradigma no solo ocurre en la tecnología, sino también en los esquemas de implementación. La gran mayoría del desarrollo de CO2 EOR se lleva a cabo en los EE.UU. con costos de CO2 muy bajos y alta disponibilidad. Al considerar los costos de CO2 por tonelada (tonelada métrica) que podrían obtenerse en Argentina, y las variables financieras como las altas tasas de descuento, es claro que el modelo de inyección debe optimizarse para estas condiciones. Para optimizar la rentabilidad, es crucial mejorar el tiempo de pago y el uso de CO2. Por un lado, los colchones de CO2 más pequeños conducen a mejores tasas de utilización de CO2 (petróleo producido / CO2 inyectado), mientras que los colchones más grandes conducen a una respuesta de producción de petróleo más rápida. Observamos que, debido a las altas tasas de descuento en el área, una respuesta de producción más rápida tiene un mayor impacto económico que la eficiencia de barrido o el tiempo de breakthrough. Parece mejor sacrificar el factor de recuperación general para extraer el petróleo lo antes posible. Se encontraron esquemas de inyección óptimos para diferentes escenarios. Además, se concluyó que comenzar el proyecto temprano es un parámetro clave para el éxito técnico y económico. Otra diferencia técnica clave es que el volumen de CO2 disponible para inyección es constante debido a la naturaleza de estas técnicas de captura. A diferencia de la compra de CO2 de una tubería, donde se puede comprar gas según la necesidad del momento, la oxicombustión (u otros métodos de captura) produce una corriente continua que limita la flexibilidad de inyección. Todo el CO2 producido debe inyectarse mientras se produce y, hasta que el gas de producción alcance un contenido de CO2 lo suficientemente alto como para asegurar MMP, la corriente de inyección de CO2 no puede exceder la capacidad máxima de captura de CO2. CO2 EOR tiene ventajas significativas sobre Chemical EOR debido a sus importantes factores de recuperación y respuesta temprana. Además, esta tecnología se aplica a depósitos de baja permeabilidad y / o alta temperatura donde el polímero puede tener problemas de inyectividad o degradación.

  • English

    Given the growing interest in the capture and utilization of CO2 in recent years, several technologies have emerged that seek to generate CO2 in-situ at a low cost. There are promising developments, which allow capturing CO2 with sufficient purity to be used for EOR. Oxycombustion has high potential in the region as this technology benefits from gas production with a high CO2 content, which significantly reduces the cost of capture. Additionally, carbon dioxide separation techniques such as air capture, fuel cells, amines, and membranes are considered. Argentina has several fields, which produce gas with high CO2 content benefiting Oxycombustion economics.   The paradigm change not only occurs in technology but also in the implementation schemes. The vast majority of the development of CO2 EOR are carried out in the USA with very low CO2 costs and high availability. When considering the costs of CO2 per ton (metric ton) that could be obtained in Argentina, and financial variables such as high discount rates, it is clear that the injection model has to be optimized for these conditions. In order to optimize profitability, it is crucial to improve the payout time and the usage of CO2. In one hand, smaller slugs lead to better CO2 utilization rates (oil produced/CO2 injected) while larger slugs lead to faster oil production response. We observed that due to the high discount rates in the area, faster production response has a higher economic impact that sweep efficiency or breakthrough times. It seems to be better to sacrifice overall recovery factor in order to extract oil as soon as possible. Optimal injection schemes where found for different scenarios. Additionally, starting the project early is a key parameter for both technical and economic success.    Another key technical difference is that the available CO2 volume for injection is constant due to the nature of these capture techniques. Unlike purchasing CO2 from a pipeline, where gas can be purchased as needed, Oxycombustion (or other capture methods) produces a continuous stream limiting injection flexibility. All produced CO2 must be injected as it is being produced and, until production gas reaches a CO2 content high enough to assure MMP, CO2 injection stream cannot exceed the maximum CO2 capture capacity.

    CO2 EOR has significant advantages over Chemical EOR due to its significant recovery factors and early response. Additionally, this technology applies to reservoirs of low permeability and / or high temperature where the polymer can have problems of injectivity or degradation.