PRODUCCION DE HIDROCARBUROS

PRIMERA UNIDAD:Produccin de hidrocarburos: Historia de la produccin de petrleo. Yacimientos de hidrocarburos. Distribucin de fluidos en el reservorio. Energas que permiten la entrada de hidrocarburos al pozo. Terminacin de fondo en pozos de produccin. Perforaciones. Presiones en el pozo.

TEMA 1PRODUCCION DE HIDROCARBUROS

1.1. HISTORIA DE LA PRODUCCION DE PETROLEOLa produccin petrolera registra los mismos antecedentes que los pozos de agua, as los chinos aplican los primeros sistemas de extraccin en pozos perforados; el equipo inicial de produccin recibe su mayor influencia con la implementacin del equipo de percusin usados en la perforacin; as el balancn es adaptado para accionar un embolo de una bomba ubicada en el fondo. Las aplicaciones posteriores de las tcnicas de produccin se limitaron a mejorar los equipos que eran rudimentarios, a medida que se progresaba en pozos cada vez ms profundo.Los pozos que empezaban su produccin lo hacan espontneamente a travs de hoyos desnudos, gracias a la presencia de formaciones compactas, pero no hicieron esfuerzos para el control del caudal a producir, ni de volmenes de gas que se los perda por lo que el pozo tenia corta vida.Cuando un pozo atravesaba formaciones acuferas, obligaba al uso de tuberas de madera, lo cual intereso a la bsqueda de mejores alternativas para evitar la prdida del pozo. De la misma forma el usos obligado de tuberas hizo ver que los pozos fluan ms que aquellos terminados solo en revestidor, sin duda ya se daba lugar al uso ms eficiente de la energa del yacimiento. Al hacer otras mejoras se descubri accidentalmente a travs de las operaciones de campo, que el cierre de un pozo permita una mejor eficiencia de produccin principalmente en la reduccin del factor de gas RGP.Despus de perforarse varios pozos en un yacimiento, los primeros ya cesaban de fluir y los ltimos tampoco fluan con la misma energa que sus antecesores. La bsqueda de una explicacin y la necesidad de produccin determino la investigacin de medios para elevar el petrleo a superficie. Los procedimientos graduales fueron: El adecuamiento o extraccin de petrleo mediante poleas rudimentarias cuya energa la provea un caballo; despus se consigui la tcnica de agitar el petrleo del subsuelo con una longitud de tubera y posteriormente la tcnica del pistoneo o suabeo, en la que en una etapa inicial se disearon e imprimieron muchos dispositivos.La transmisin de los mtodos de bombeo fue gradual. Al principio se utiliz la bomba de los pozos de agua, a la cual se fueron introduciendo mejoras hasta conseguir bombas con vlvulas. Los mtodos de elevacin artificial por gas se usaron muy poco en los primeros aos de la industria, ya que resultaban muy costosos aplicados a pozos individuales, comnmente se utilizaba con xito el aire comprimido.

La industria del petrleo creca a grandes pasos y la situacin de equipos en los campos petroleros era crtica, por la diversidad de sistemas, porque era necesario una estandarizacin y simplificacin, para la cual se organiz el API ( Instituto americano del petrleo ) , creando varios comits de estandarizacin, cuyos trabajos requirieron cantidad de detalles de ingeniera para que a la fecha a travs de un trabajo metdico y coordinado, el instituto americano del petrleo logre desarrollar standars aplicables a todos los equipos que se utilizan en la industria del petrleo.1.2.-YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROSEl conocimiento adquirido por la geologa del petrleo y la fsica del yacimiento nos da a conocer a un reservorio como la roca que contiene petrleo, gas y agua. Este reservorio est constituido por tres elementos esenciales que son: Roca recipiente, espacio poroso y trampa petrolfera.La capacidad de una roca para almacenar y producir hidrocarburos est delimitada por la porosidad y permeabilidad de la roca.Las rocas recipientes son las que almacenan los hidrocarburos, presentando caractersticas propias de continuidad, textura y composicin. Entre las ms indicadas se tiene arenas y areniscas.El espacio poroso se refiere a la parte del volumen total de la roca donde ocurre la acumulacin o migracin del petrleo, el espacio poroso denominado porosidad, se expresa como fraccin del volumen total de roca. La capacidad que permite fluir a los fluidos con mayor o menor velocidad a travs de los poros se denomina permeabilidad.

La trampa petrolfera es un elemento esencial, capaz de mantener al petrleo y gas dentro de la roca hasta llegado el momento de la perforacin, en que se liberan estos hidrocarburos; las trampas son combinacin de factores estructurales y estratigrficos, en su composicin se presenta la parte impermeable llamada CAP ROC, y para la

parte inferior existe la delimitacin del agua. Las trampas ms comunes son las debidas a plegamientos, conocidas como Anticlinales.

1.3.-DISTRIBUCION DE LOS FLUIDOS EN EL RESERVORIOBajo condiciones iniciales de yacimientos los hidrocarburos se encuentran bien sea en estado monofsico (una sola fase) o en estado bifsico (dos fases ).El estado monofsico puede ser lquido, caso en el cual todo el gas esta disuelto en el petrleo, o puede ser gaseoso donde se presenta yacimientos de gas seco o de gas condensado; cuando existe la acumulacin en estado bifsico, al estado vapor se lo denomina Capa de gas y al estado lquido Zona de petrleo, recordndose adems que todos los yacimientos monofsicos y bifsicos presentan la delimitacin inferior al agua de formacin.

Fig. Esquema de un yacimiento bifsico

Antes de ser perforados los pozos, los fluidos en el reservorio que incluyen a petrleo lquido, gas y agua, son distribuidos de acuerdo a sus densidades. Sin embargo variaciones estructurales y capilares selectiva tienen su influencia en determinar la distribucin de los mismos. Si existe gas libre, se concentrara en el llamado casquete o en puntos estructurales altos. La distribucin del petrleo, gas y agua estn definidas como tres zonas con fases definidas, as mismo en funcin del tiempo de produccin esta distribucin tiende a cambiar.Para la perforacin de pozos al desarrollar un campo, se lograra clasificar a los pozos como: Productores en casquete, en flanco del anticlinal o marginales.

1.4.-ENERGIAS QUE PERMITEN LA ENTRADA DE HIDROCARBUROS AL POZOCompletada la perforacin de un pozo, el objetivo que se busca es conextar el yacimiento a la superficie, para lo cual los hidrocarburos deben entrar en el pozo por la presin diferencial creada y por la misma energa de los fluidos. Este desplazamiento del petrleo y gas que se busca, se logra por : Expansin desplazamiento de fluidos natural o artificialmente, drenaje gravitacional y expulsin capilar. En muchos yacimientos, los cuatro mecanismos de recuperacin pueden funcionar simultneamente, pero por lo general uno o dos predominan. Asi mismo estos mecanismos por medios artificiales se los puede estimar y cambiar de predominio durante la vida productora de un yacimiento, como resultado de programas de ingeniera.Se creara expansin cuando se tiene gas en solucin o como casquete de gas. Cuando se tiene intrusin de agua del acufero, el mecanismo de recuperacin se deber al desplazamiento. Si la presin del yacimiento cae, la produccin se deber principalmente al drenaje gravitacional. La expulsin capilar afecta notoriamente cuando el yacimiento est sujeto a un programa de recuperacin secundaria, donde por efecto de fuerzas intermoleculares se desplazan a los fluidos a zonas de menor presin.En resumen:

Para una mejor compresin se pueden desarrollar cada uno de los mecanismos de produccin dados:1.4.1.-Empuje por gas en solucin y expansin de los fluidos.

1.4.2.-Empuje por capa de gas*CAP= Contacto agua Petrleo*CGP= Contacto gas petrleo

1.4.3.-Empuje con agua

1.4.4.-Empuje por drenaje gravitacional

1.4.5.-Empuje Combinado

1.5.-TERMINACION DE FONDO EN POZOS DE PRODUCCION

La terminacin de un pozo permite habilitar el mismo a produccin, para lo cual se debe programar con anterioridad la instalacin del fondo del pozo. En pozos poco profundos u con el poco conocimiento de una formacin compacta, se puede dejar sin el peligro de arenamiento el pozo a produccin en agujero abierto a fin de evitar daos por cementaciones, siendo estos pozos de poca expectativa. Pozos con mayor profundidad darn lugar a usar colgadores o rejillas frente a la zona productiva, los que sern asegurados por un colgador en superficie o en el fondo de la caera de revestimiento. Los pozos de mayor desarrollo por la profundidad alcanzada, presiones esperadas y caudales de produccin, requieren que la instalacin de fondo de pozo este enmarcado en un programa de terminacin que compatibilice todos los detalles de control . Es as que debe cubrirse la formacin de inters, con la caera de revestimiento para luego cementar aislando a niveles acuferos, y por ultimo efectuar el baleo correspondiente en la zona de mayor expectativa como productor de hidrocarburos.

Una cronologa de los trabajos a realizar durante la terminacin se detalla a continuacin.

1.6.- PERFORACIONESConocidos por baleos de caera, es el medio mas comn para interconectar una formacin de hidrocarburos con el pozo. Este sistema inicia su desarrollo en 1932, encontrndose a la fecha con un amplio conocimiento en cuanto a potencia y penetracin. El sistema de perforaciones presenta la tcnica del baleo con cargas de alta potencia que logran desarrollar hasta 15.000 Psi y velocidades de 15-30.000 Pies /Seg. Con las cuales se asegura la penetracin en la caera de revestimiento y en la formacin hasta profundidades de 11 pulg de longitud.Las partes constituyentes de estas cargas son: Un detonador o fulminante que es accionado elctricamente, la carga principal de alto poder explosivo, y una camisa de cobre cnica diseada para guiar la onda explosiva. La tcnica desarrollada en la perforacin o baleos de caera establece que el rgimen de 4 balas por pie, es lo indicado, dichas balas estarn distribuidas radialmente al pozo.

Entre los principales efectos contrarios a la produccin de los baleos efectuados se tiene; solidos del lodo, el bloqueo por agua, el hinchamiento de arcilla y los precipitados qumicos que ocasionan taponamiento de las perforaciones.1.7.-PRESIONES EN EL POZOLas diferentes presiones que se registran tanto en cabeza de pozo como en el fondo, representa condiciones en las cuales se manifiesta la energa del yacimiento.Estos valores varian con la profundidad de los pozos, salvo de contarse con yacimientos de presiones anormales donde los gradientes de presin difieren de 0.9 a 1.1 Psi/pie de profundidad.La presin del yacimiento, conocida como presin esttica de fondo, se refiere a la energa confinada en los espacios porales cuando el pozo no est en produccin. La presin del yacimiento es diferente de la presin geostatica de una formacin.La presin fluyente o dinmica es la presin registrada en el fondo de un pozo cuando este est en produccin.La presion acumulada es la presin registrada en boca de pozo cuando este se encuentra sin produccin.La presin de surgencia se refiere a la presin de flujo anotado en el manmetro de boca de pozo.