Ingeniería de Petróleo

La optimización de la producción de hidrocarburos y el conocimiento de las características de los yacimientos a partir de datos de los pozos (tema de este libro) depende en gran medida de la calidad de los pozos. Se entiende por calidad la capacidad de alcanzar la tasa estimada de producción y/o suministrar una cantidad suficiente de datos del yacimiento con costos reducidos, siempre teniendo en consideración la seguridad y el respeto por el medio ambiente. La calidad, sin duda, depende de un buen trabajo de planificación. Este capítulo se refiere a algunos de los aspectos de esta planificación, especialmente en la necesidad de considerar todos los aspectos relacionados a la perforación de pozos y, en particular, el caso de los pozos horizontales. La construcción de un pozo se concentra cada vez más en garantizar su retorno óptimo, teniendo en cuenta las necesidades los diversos participantes en la operación perforadores, ingenieros de producción, geólogos, geofísicos, petrofísicos, ad

Los avances logrados en la comprensión y la caracterización de las mediciones nucleares, han permitido mejorar la evaluación de formaciones en los pozos viejos, especialmente en los casos en que los datos obtenidos a hueco abierto son limitados. Hoy en día, es posible determinar con suficiente confianza la porosidad, la litología y la saturación de agua a través del revestidor, en un alto porcentaje de pozos de Venezuela. Estos adelantos permiten realizar estimaciones realistas de la permeabilidad. La presión de las capas se puede obtener, en forma directa, a partir de pruebas especiales y de instrumentos operados por cable que efectúan mediciones de la formación a través del revestidor; o bien, en Las mejoras obtenidas en cuanto al diseño de los sensores y las mediciones de laboratorio, han permitido alcanzar una caracterización mucho más precisa del flujo, con y sin la tubería de producción. En efecto, hoy en día es posible cuantificar el flujo bifásico o trifásico en los pozos horiz

Para describir los fluidos de yacimientos, los ingenieros a menudo utilizan términos clásicos aunque poco científicos que son de uso corriente en la industria petrolera, como bitumen, petróleo pesado, petróleo negro, petróleo volátil, condensado de gas, gases húmedos y gases secos. Estas definiciones no tienen límites precisos de aplicación y, por lo tanto, resulta difícil emplearlas en las áreas de transición entre petróleo volátil y condensado de gas o entre petróleo volátil y petróleo negro. Venezuela cuenta con uno de los rangos de acumulaciones de hidrocarburos más amplios del mundo, que cubren todo el espectro de fluidos, desde los crudos extra pesados de la Faja del Orinoco hasta los yacimientos que producen gas seco, incluyendo la complejidad de los petróleos volátiles y los condensados de gas retrógrados del Norte de Monagas. Los fluidos de los campos del Norte de Monagas representan un verdadero desafío desde el punto de vista de la extracción de muestras, puesto que su compo

A la hora de hacer el estudio de algún yacimiento es imprescindible tener en cuenta todas las características y propiedades de las rocas que conforman el yacimiento y los fluidos que se encuentran presentes en su espacio poroso, así como también es fundamental el estudio de las interacciones roca-fluido, el cual puede determinarse mediante un parámetro denominado mojabilidad que se define como la tendencia de un fluido a adherirse a una superficie sólida en presencia de otros fluidos inmiscibles, tratando de ocupar la mayor área de contacto posible con dicho sólido. La mojabilidad es una función del tipo de fluido (por lo general petróleo y agua) y de la superficie sólida (con referencia al medio poroso, roca). En base a la mojabilidad, los fluidos pueden clasificarse en: Mojantes: Son aquellos que tienen la mayor tendencia a adherirse a la roca, por lo general es el agua ya que la mayoría de las rocas yacimiento son preferencialmente mojadas por agua. No mojantes: Los que no se adhier

Un sistema de producción es aquel que tiene la capacidad de transportar fluido del yacimiento hasta la superficie y separarlo en petróleo, gas y agua. Si es necesario, el petróleo y el gas, son tratados y preparados para la venta o el transporte desde el Campo. Cualquier caudal de agua producido, también es tratado y preparado para su re-inyección en el reservorio. Los elementos mecánicos básicos del sistema de producción son: 1. Pozos 2. Líneas de Conducción 3. Colector de Producción 4. Separadores y equipamiento de proceso 5. Instrumentos de medición 6. Recipientes de Almacenamiento Un pozo puede ser definido como un conducto o interfase, entre el petróleo y gas del reservorio y las facilidades de superficie. Esta interfase es necesaria para producir el fluido del reservorio a la superficie. En la Performance del pozo, el volumen de drenaje del reservorio que fluye hasta el pozo juega un papel muy importante. Un pozo combinado con el drenaje de un reservorio, comúnmente es llamado s

Una BCP consiste en una maquina rotativa de desplazamiento positivo, compuesta por un rotor metálico, un estator cuyo material es elastomero generalmente, un sistema motor y un sistema de acoples flexibles. Equipos De superficie Cabezal Giratorio: Sostiene la sarta de cabillas y la hace rotar. Motor: Acciona el cabezal giratorio a través de poleas y cadenas. Barra Pulida y Grapa: Esta conectada a la sarta de cabillas y soportada del cabezal giratorio mediante una grapa. Prensa Estopa: Sella espacios entre la barra pulida y la tubería de producción. Equipo De Subsuelo Tubería De Producción: Comunica la bomba de subsuelo con el cabezal y la linea de flujo. Sarta De Cabillas: Conjunto de cabillas unidas entre si introducidas en el pozo. Estator: Hélice doble interna, fabricada con un elastomero sintético adherido dento de un tubo de acero. Rotor: Consiste en una hélice externa con un área de sección transversal redondeada y tornada a precisión. Elastomero: Es una goma en forma

Para proceder al transporte,almacenamiento y venta de las ingentes cantidades de petróleo bruto, como de los derivados que entran anualmente en el mercado y que han de ser transportados desde los centros de producción o refinerías hacia los centros elaboradores o de consumo, así como para llevar a cabo la distribución de los productos elaborados a los diversos consumidores, se utilizan los llamados OLEODUCTOS, GASODUCTOS Y POLIDUCTOS que se utilizan tanto para el transporte de petróleo bruto desde el campo petrolífero hasta la refinerías o puerto de embarque. Hoy en día para transportar el crudo de zonas costa afuera se usan generalmente TANQUEROS, BUQUES Y SUPERTANQUEROS, por sus facilidades en vías marítimas existentes. El crudo producido en la industria es enviado hacia las estaciones reductoras en el área de operaciones y de allí es bombeado en forma continua a los PATIOS DE TANQUES, en donde se tratan de remover el agua y gas que contiene, y se almacena y bombea hacia los terminal

Un acuífero se define como estrato o formación geológica que almacena y transmite agua (permite la circulación de agua a través de sus poros o grietas) permitiendo que pueda ser explotado en cantidades económicamente apreciables. Los acuíferos pueden tener diferentes características, pueden ser acuíferos confinados o cerrados que no tiene contacto con fuente externa alguna, o pueden tener un extenso afloramiento que permite que fuentes externas de agua mantengan inalterable su capacidad de aporte de energía expulsiva. Un alto porcentaje de los yacimientos de hidrocarburos están asociados a éstos cuerpos de agua (acuífero) y de cualquier manera, estos constituyen una fuente de energía natural para los yacimientos. En general, se define el límite inicial entre el yacimiento y el acuífero asociado como contacto agua/petróleo. Sin embargo, la naturaleza de la roca/yacimiento y las densidades agua/petróleo pueden generar la existencia de amplias zonas de transición entre ambos fluidos, como

Las técnicas de laboratorio usadas para obtener el comportamiento PVT deben simular los tipos de separación gas-líquido que ocurren durante la producción de gas condensado desde el yacimiento hasta los separadores. Dos tipos de separación se pueden presentar: Diferencial e Instantánea (Flash). Separación Diferencial Por definición, separación diferencial es aquella donde la composición total del sistema varía durante el proceso. En este caso el gas separado es removido parcial o totalmente del contacto con el condensado retrógrado. Inicialmente la celda tiene una cierta cantidad de gas condensado a una presión mayor o igual a la de rocío (P1>Proc.) y a una temperatura T. Se expande el gas hasta alcanzar una presión P2 (P2 Separación Instantánea En la separación instantánea todo el gas permanece en contacto con el líquido, lo que significa que la composición total del sistema permanece constante durante el agotamiento de presión. La disminución de presión durante el proceso se obti

Las operaciones de campo como perforación, completación, Work-over, producción y estimulación, es una de las causas más importante que generan el llamado daño a la formación existen pruebas de laboratorio que evidencian la actuación de estas operaciones reparar el DF es difícil y requiere de altos costos lo más adecuado sería prevenirlo. Primordialmente el origen del DF está ligado a factores como: El transporte y entrampamiento de sólidos finos y/o Ciertas reacciones químicas entre fluidos invasivos y roca reservorio. Para evitar el DF por perdida de permeabilidad o estimular eficazmente un pozo es importante que se determine con gran exactitud el mecanismo del DF. Analizando una roca yacimiento tal como una arenisca, se notara que los fluidos que se muevan a través de los poros tropezaran con condiciones críticas de flujo, caminos porales tortuosos, paredes porales rugosas con alta superficie específica y minerales reactivos tales como arcillas, micas, feldespatos, y compuestos

Actualmente, el estudio de los yacimientos naturalmente fracturados representa un desafío para la industria del petróleo y el gas, lo que se plantea en términos de detección, caracterización y modelado de fracturas, y simulación de yacimientos. Para explotarlos de manera adecuada es preciso identificar y modelar los sistemas de fracturas (superficies planas de discontinuidad,en donde la roca ha perdido cohesión y los procesos de deformación y alteración de la misma pueden ser ocupadas por fluidos), cavidades de disolución y bloques de matriz. Esto requiere aplicar, de manera consistente, diversas fuentes de información de tipo estático y dinámico. Los yacimientos naturalmente fracturados plantean una paradoja relacionada con la producción. Incluyen yacimientos con baja recuperación de hidrocarburos: estos yacimientos pueden parecer altamente productivos al comienzo pero su producción declina rápidamente. Además, se caracterizan por la irrupción temprana de gas o agua. Las fracturas nat

A medida que aumentan las profundidades de las aguas de desarrollo submarino y las longitudes de alcance de pozos, los operadores requieren métodos de tecnología más avanzada y más económicos para producir reservas a lo largo de la vida de los campos en aguas profundas. Las novedosas soluciones para producción de distintas compañías elevan los fluidos desde los campos submarinos en aguas profundas para maximizar la producción y minimizar los costos, expandiendo por ende los límites de desarrollo económico de la tecnología submarina. Las soluciones ESP de levantamiento (boosting) de Centrilift son más eficientes que muchos otros sistemas de bombeo artificial y tienen un desempeño probado de operación en condiciones de altas temperaturas y presiones, lo que las hace ideales para entornos submarinos. La tecnología de ESP puede producir altos volúmenes de fluido (hasta 150.000 bpd), tiene un amplio rango operativo y puede suministrar el empuje necesario (de más de 5000 psi) para elevar el

El gas natural representa una fuente de energía importante para el futuro, pues ya se ha hablado de los beneficios que trae su uso. Se puede emplear como combustible, disminuyendo la contaminación del medio ambiente por parte de los gases que se producen por efecto del uso de gasolina. Así como este, otros usos importantes pueden ser dados al gas natural para mejorar los procesos industriales que se llevan a cabo diariamente en diferentes industrias, algunas relacionadas con el petróleo y otras no. Los yacimientos de gas deberían ser tomados en cuenta de una manera más primordial, pues representa la posibilidad de no depender del petróleo solamente como fuente de energía principal. Se debe brindar más apoyo en el estudio y análisis de estos yacimientos, para poder conocer el comportamiento de presión, producción y parámetros asociados a la explotación correcta del mismo. Sin embargo, existen pocos estudios al respecto, debido a que el petróleo ocupa la gran parte del mercado de los hid

Uno de los propósitos de la industria petrolera es en particular determinar las propiedades petrofísicas de los yacimientos para lograr una buena descripción de los mismos. Los yacimientos presentan variaciones complejas de continuidad, especialmente en sus propiedades relativas al espacio poroso (porosidad, permeabilidad, etc.). Estas variaciones reflejan el proceso de depósito original y los cambios diagenéticos y tectónicos consecuentes y su grado de complejidad puede provocar que los modelos sencillos sean inadecuados para predecir el rendimiento del yacimiento y para diseñar un esquema de administración de la producción del campo que optimice el rendimiento. Se ha vuelto más claro para los ingenieros petroleros que la optimización del rendimiento depende de manera crucial de la calidad de la descripción del yacimiento. Una clave para una buena descripción es la utilización e integración máximas de los datos de todas las fuentes posibles, ya que ninguna fuente de datos por sí sola

En los pozos de gas maduros, la acumulación de fluidos en el pozo puede obstruir y en ocasiones detener la producción de gas. El flujo de gas se mantiene eliminando los fluidos que se acumulan con el uso de una bomba de balancín o tratamientos de remedio, como limpiando, enjabonando o ventilando el pozo a presión atmosférica (conocido como “purgado” del pozo). Las operaciones de eliminación de fluido, en particular las de purgado, pueden causar emisiones importantes de metano a la atmósfera. Instalar un sistema de bombeo neumático es una alternativa económica para eliminar los líquidos. Los sistemas de bombeo neumático tienen la ventaja adicional de aumentar la producción, así como reducir significativamente las emisiones de metano que se relacionan con las operaciones de purgado. El bombeo neumático usa la concentración de presión de gas del pozo para bombear hacia fuera del pozo una columna de fluido acumulado. El sistema de bombeado neumático ayuda a mantener la producción de gas y

Desde los años 30 se produce CBM en los Estados Unidos, pero recién a partir de la década de los 80 los proyectos de investigación y desarrollo comenzaron a mostrar el enorme potencial de este recurso energético. Por sus altos contenidos en peso y volumen de materia orgánica, constituida principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno y con un cierto grado de humedad se usa el término “coal” (carbón) haciendo referencia a las rocas sedimentarias que los contienen. Por otro lado, se utiliza el término “methane” (metano), aunque en realidad el gas producido es por lo general una mezcla de C1, C2 y trazas de C3, N2 y CO2. Por lo general el metano, como constituyente del carbón, se presenta en altas concentraciones dependiendo de la composición de éste, la temperatura, la presión y otros factores. A demás, de todas las especies moleculares entrampadas en el carbón, el metano puede liberarse fácilmente tan solo con la reducción de la presión en la capa. La obtención de datos para estimar y

La permeabilidad constituye un tema de suma relevancia en la industria petrolera ya que en esta el principal tema de interés es el de la producción de petróleo y sus derivados lo más rápido posible, tanto tiempo como sea posible y con mínimas consecuencias de largo plazo para el medio ambiente y las personas. Esta propiedad de las rocas está directamente ligada al tema de la producción, ya que se le puede definir como la capacidad que tiene un material para permitir que un fluido (en este caso petróleo) lo atraviese con facilidad y sin alterar su estructura interna, mediante un gradiente de presión. Mientras una roca tenga alta capacidad para permitir el movimiento del petróleo a través de sus poros interconectados y el yacimiento cuente con energía para " empujarlo" hacia la superficie, se podrá garantizar la producción del crudo. Se afirma que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable del fluido en un tiempo dado, para esto la roca debe

Los geles viscoelasticos poseen porciones tanto elásticas como viscosas. La porción viscosa se comporta acorde a la ley de hooke (modelo de resorte) y la porción elástica obedece la ley de newton (modelo amortiguador). El desarrollo químico de estos geles se basa en la Concentración Miscelar de Cationes, Balance Hidrofílico - Lipofílico y el Número de agregación para producir micelas 3D. Requieren un Surfactante y un Ion Opuesto estos fluidos adelgazan por Corte, presentando así una baja Fricción debido al alineamiento de las Micelas en la dirección del flujo a altas velocidades de corte, lo que genera un rompimiento limpio sin residuos en presencia de hidrocarburos, alcoholes y ácidos. El comportamiento de este fluido se muestra en la siguiente grafica Donde se observa el esfuerzo aplicado y la deformación generada con diferentes respuestas sobre la parte viscosa y sobre la parte elástica del material. Básicamente cuando a este tipo de fluido se les somete a un esfuerzo y luego se re

La viscosidad es una medida de la resistencia interna al flujo, resultante de los efectos combinados de la cohesión y la adherencia. ; también puede definirse como la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal, en realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones. La viscosidad es una característica de todos los fluidos, tanto líquidos como gases, si bien, en este último caso su efecto suele ser despreciable, están más cerca de ser fluidos ideales. Cabe señalar que la viscosidad sólo se manifiesta en fluidos en movimiento, ya que cuando el fluido está en reposo adopta una forma tal en la que no actúan las fuerzas tangenciales que no puede resistir. La unidad en el sistema cgs para la viscosidad dinámica es el poise (p), cuyo nombre homenajea a Jean Louis Marie Poiseuille. Se suele usar más su submúltiplo