sistemas de recuperación de hidrocarburos
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Sistemas de recuperación de hidrocarburos
Por:Ana Laura López García
Alexis Antonio Pérez OlánCinthya Ovando Jiménez
Priscila Isabel León BautistaMaría Fernanda Jiménez Jiménez
Mariana Yelantzi Valderrabano Leyte
Instituto Tecnológico de la Chontalpa
Sistemas de recuperación de hidrocarburosPe
rfor
ació
n:El pozo está en condiciones de
producir.
Surg
enci
a na
tura
l:Lo que no ocurre en la mayoría de
las perforaciones.
Pros
egui
r con
la e
xtra
cció
n: Se procede a la
utilización de métodos
artificiales de bombeo.
En la recuperación de hidrocarburos es posible identificar tres etapas de recuperación de aceite: Recuperación Primaria, Recuperación Secundaria, Recuperación Mejorada (Terciaria).
Recuperación primariaPrimera etapa de recuperación de
hidrocarburos.
Utiliza la energía natural del yacimiento-Drenaje de gas
-Drenaje por agua
Hace un traslado del hidrocarburo del yacimiento al pozo.
La presión del yacimiento es considerablemente mas elevada que la presión del fondo del pozo dentro de
el.
Los yacimientos tienen cinco tipos "empujes naturales":
Empuje por gas disuelto
Empuje de una capa
de gas
Empuje por
expansión de la roca
Empuje hidráulico
Empuje por
segregación
gravitacional
EMPUJE POR GAS DISUELTO
• El mecanismo que opera en la formación es la expansión del aceite y del gas disuelto originalmente en el mismo. Es decir, el incremento de los volúmenes de fluido durante el proceso de reducción de la presión en el yacimiento. Se da cuando la presión cae debajo del punto burbuja en el yacimiento.
Empuje por la capa de gas
Consiste en una invasión progresiva de la zona de aceite por gas, acompañada por un desplazamiento direccional del aceite fuera de la zona de gas libre y hacia los
pozos productores.
Los requerimientos básicos son:
1. Que la parte superior del yacimiento contenga una alta
saturación de gas.2. Que exista un continuo
crecimiento o agrandamiento de la zona ocupada por el casquete de gas.
La zona de gas libre requerida:
A) Existir inicialmente en el yacimiento como casquete.
B) Bajo ciertas condiciones puede formarse por la acumulación de gas liberado por el
aceite al abatirse la presión del yacimiento, a consecuencia de la segregación
gravitacional.C) La capa de gas puede crearse
artificialmente por inyección de gas en la parte superior del yacimiento, si existe
condiciones favorables para su segregación.
Empuje por la expansión de la roca
• Este aumento causa la compactación de los granos de la formación que permite la expulsión del aceite y gas debido a la reducción del volumen poroso en el yacimiento. Solo es relevante si la
compresibilidad de la formación es grande (carbonatos).
Reducción de la
presión de los fluidos
en el yacimiento
Empuje por efecto del acuífero
No siempre las fronteras de los yacimientos son
cerradas e impermeables.
Un acuífero es una unidad porosa y permeable que permite la
acumulación y transito del agua a través de su volumen.
-Confinado: si sus fronteras son impermeables.
-Libre: si mantiene una recarga superficial.
La energía en el yacimiento es proporcionada por la
compresibilidad del acuífero en contacto con el hidrocarburo. A
medida que el aceite es producido, el acuífero se
expande, soportando la caída de presión. Por supuesto que el
empuje del gas disuelto y la capa de gas contribuyen al
mantenimiento de la energía del yacimiento.
Existen dos tipos de acuíferos: de fondo y laterales.
Empuje por segregación gravitacional
• El gas libre que sale del petróleo, se mueve hacia el tope del reservorio mientras que el petróleo drena hacia abajo a través de un yacimiento bajo la influencia de la gravedad y la permeabilidad. Para que esto ocurra debe existir suficiente permeabilidad vertical para permitir que las fuerzas gravitacionales sean mayores que las fuerzas viscosas.
Tabla 1.1 Datos de escrutinio para procesos de recuperación primaria. (CNH, 2012).
Recuperación Secundaria
El método de Recuperación secundaria consiste en inyectar fluidos directamente al yacimiento con la finalidad de mantener dentro de este un gradiente de presión (Mantenimiento de Presión). Se basa en la inyección de agua en el acuífero o la inyección de un gas natural en la cima de la estructura.
¿En que consiste?
• Al aplicar algún método de recuperación secundaria, lo que se pretende es bajo ciertos criterios económicos, extraer al máximo los hidrocarburos en el yacimiento que no fluyeron por energía propia a la superficie.
Sistemas artificiales típicos
Medio que permite continuar el proceso
de producción, cuando el aceite
deja de fluir hacia superficie con la
energía propia del yacimiento; consta
de un equipo superficial y otro subsuperficial.
Los SAP mas comunes son:
-Bombeo Neumático: Continuo e
Intermitente -Bombeo Mecánico -Bombeo
Hidráulico -Bombeo de Cavidades
Progresivas-Bombeo Electro
Centrifugo
Bombeo Neumático
• Es un método de levantamiento artificial mediante el cual se inyecta continuamente gas a alta presión para aligerar la columna hidrostática en el pozo (flujo continuo), o en forma cíclica para desplazar la producción en forma de tapones de líquido hasta la superficie (flujo intermitente).
• Flujo continuo: El gas es inyectado continuamente a una presión relativamente alta. El gas se mezcla con el fluido del pozo produciendo un aligeramiento.
• Flujo intermitente: El volumen de gas es inyectado a alta presión a través de la T.R, después de cierta cantidad de fluidos acumulados el gas entra en contacto con este desplazándolos en forma de pistón.
Bombeo Mecánico
Es un procedimiento de succión y transferencia casi continua del petróleo hasta la superficie.
Bombeo Hidráulico
Genera y transmite energía al fondo del pozo mediante el uso de un fluido presurizado (agua ó aceite).
Cavidades progresivasEste diseño ha sido adaptado para bombear aceite de los pozos, ya que no es afectado por los candados de gas y es capaz de levantar sedimentos que se encuentran en el interior del pozo.
Bombeo electro centrifugoTiene como principio fundamental levantar el fluido del yacimiento hasta la superficie, mediante la rotación centrífuga de una bomba eléctrica sumergible cuya potencia es suministrada por un motor eléctrico ubicado en el fondo del pozo.
TIPOS DE INYECCIÓN
INYECCION DE AGUA
CARACTERÍSTICAS QUE DEBEN TENER LAS AGUAS INYECTORIAS
El agua no debe ser corrosiva
• El sulfuro de hidrogeno y el oxigeno son dos fuentes comunes de problemas de corrosión.
El agua no debe depositar minerales bajo condiciones de
operación
• El encostramiento se puede formar de la mezcla de agua incompatibles o debido a cambios físicos que causan que el agua se convierta en súper saturada
El agua no debe tener solidos o
líquidos en suficiente cantidad
• para no causar taponamiento de los pozos de inyección.
El agua inyectada no debe accionar
• para no causar hinchamiento de los minerales arcillosos presentes en la formación
Tipos de inyección de agua
De acuerdo con la posición de los pozos inyectores y productores, la inyección de agua se puede llevar a cabo de dos formas diferentes: periférica o externa y de arreglos o interna
Inyección periférica o externa.
Consiste en inyectar el agua fuera de la zona de petróleo, en los flancos del yacimiento. Se conoce también como inyección tradicional y en este caso, el agua se inyecta en el acuífero cerca del contacto agua petróleo.
Vent
ajas1. Se utilizan pocos pozos.
2. No requiere de la perforación de pozos adicionales, ya que se pueden usar pozos productores viejos como inyectores.
3. No se requiere buena descripción del yacimiento para iniciar el proceso de invasión de agua.
4. Rinde un recobro alto de petróleo con un mínimo de producción de agua. En este tipo de proyecto, la producción de agua puede ser retrasada hasta que el agua llegue a la última fila de pozos
Desv
enta
jas1. Una porción de agua inyectada no se utiliza para desplazar el petróleo.
2. No es posible lograr un seguimiento detallado del frente de invasión, como si es posible hacerlo en la inyección de agua en arreglos.
3. En algunos yacimientos, no es capaz de mantener la presión de la parte central del mismo y es necesario hacer una inyección en arreglos en esa parte de yacimientos.
4. Puede fallar por no existir una buena comunicación entre la periferia y el centro del yacimiento.
5. El proceso de invasión y desplazamiento es lento, y por lo tanto, la recuperación de la inversión es a largo plazo.
Inyección en arreglos o dispersa.
Consiste en inyectar el agua dentro de la zona de petróleo. El agua invade esta zona y desplaza los fluidos del volumen invadido hacia los pozos productores. Este tipo de inyección también se conoce como inyección de agua interna, ya que el fluido se inyecta en la zona de petróleo a través de un número apreciable de pozos inyectores que forman un arreglo geométrico con los pozos productores
Vent
ajas
1.Produce una invasión más rápida en yacimientos homogéneos.2. Rápida respuesta del yacimiento.3. Permite un buen control del frente de invasión y del factor de reemplazo.4. Rápida y respuesta de presiones.5.El volumen de la zona de petróleo es grande en un periodo corto.
Desv
enta
jas1. En comparación con
la inyección externa, este método requiere una mayor inversión, debido al alto número de pozos inyectores.2. Es más riesgosa.3. Exige un mayor seguimiento y control y, por lo tanto, mayor cantidad de recursos humanos.
INYECCION DE GAS
Tipos de inyección.
Las operaciones de inyección de gas se clasifican en dos tipos generales: inyección de gas interna e inyección de gas externa.
Inyección de gas interna o dispersa.
Este proceso se refiere a la inyección de gas dentro de la zona de petróleo. El gas inyectado emerge junto con el petrolero al poco tiempo de haber sido inyectado.
Vent
ajas
1. Es posible orientar el gas inyectado hacia las zonas más apropiadas.2. La cantidad de gas inyectado puede optimizarse mediante el control de la producción e inyección de gas.
Desv
enta
jas
1. Generalmente, la eficiencia del recobro mejora muy poco o nada como consecuencia de la posición estructural o drenaje por gravedad.
2. La eficiencia de barrido areal es inferior a la que se logra en operaciones de inyección externa.
3. Los canales de gas formados por la alta velocidad de flujo originan que la eficiencia del recobro sea inferior a lo que se logra por la inyección externa.
Inyección de gas externa:Se refiere a la inyección de gas en la cresta de la estructura donde se encuentra la capa de gas, bien sea primaria o secundaria. Por lo general se lleva a cabo en yacimientos donde ocurre segregación gravitacional debido a la influencia de las fuerzas de gravedad.
Ventajas:En comparación con lo que se obtiene con la inyección interna.1. La eficiencia de barrido areal en este tipo de inyección es superior.2. Los beneficios obtenidos del drenaje por gravedad son mayores.3. El factor conformación es generalmente mayor.
Desventajas:1. Requiere buena permeabilidad vertical del yacimiento.2. Es necesario controlar la producción de gas libre de la zona de petróleo.3. Las intercalaciones de lutitas, así como las barreras, son inconvenientes para la inyección de gas externa.
Recuperación Mejorada
Son todos los procesos que se llevan a cabo para recuperar más petróleo del que se podría recuperar empleando métodos de producción primaria o secundarios.
Recuperación Mejorada
Productos
QuímicosGases Térmicos Otros
1. Inyección de productos químicos
1.•Inyección de polímeros
2.•Inyección de productos alcalinos
3.•Inyección de polímeros tensoactivos
1. Inyección de polímeros
Se basa en el concepto de “espesamiento” del agua para incrementar la eficiencia de desplazamiento
2. Inyección de productos alcalinos
Se basa en la adición de fuertes sustancias cáusticas al agua de inyección, con el fin de reducir la tensión superficial entre los fluidos del yacimiento
3. Inyección de polímeros tensoactivos
Agentes tensoactivos son inyectados para desplazar el aceite reduciendo la tensión interfacial, lo cual permite la formación de un banco de aceite, que es subsecuentemente empujado por polímeros y agua.
1 .• Inyección de N2
2.•Inyección de CO2.
2. Inyección de gases
Inyección de N2 (no miscible)
• Proceso por el cual se inyecta nitrógeno en un yacimiento de petróleo para aumentar el factor de recuperación de petróleo.
Inyección de CO2 (miscible)• Uno de los mecanismos principales es el hinchamiento del
aceite. En condiciones miscibles con el aceite llega a formar bancos de aceite que pueden ser desplazados con gas o agua.
Crudos pesados
Térmicos
ViscosidadMovilidad
5-15° APICanadá
USA
Inyección de fluido en yacimiento
VenezuelaMéxico
Generalización de vapor en yacimiento
Generalización de vapor en
yacimiento
Inyección alternada de vaporSAGD
CapriCombustión in situ
Thai
Inyección Continua de vapor
Tecnologías potencialmente útiles
Recuperación mejorada microbiana
Microorganismos
Bio-surfactantes
CO2 Ondas de energía
Ventajas y desventajasEsto dependerá de que método se use ya que no a todos los pozo se le aplica el mismo método por igual.
ventajas desventajas
Es posible orientar el gas inyectado hacia las zonas mas apropiadas.
La cantidad de gas inyectado puede optimizarse mediante el control de la producción e inyección de gas.
Requiere mas inversión, debido al alto numero de pozos inyectores
Exige un mayor seguimiento y control, por lo tanto mayor cantidad de recursos humanos.
1. Análisis convencionalesta fase de proyección ayuda a analizar y estimar la viabilidad técnica de estos métodos de recuperación a partir de una base más teórica y un juicio basado en ingeniería.
2. Análisis geológicose utilizan para comparar proyectos de recuperación de aceite optimizada en una base de datos con el campo bajo evaluación.
Criterios de diseño
3. Evaluación de variables flexibles.La evaluación temprana de variables flexibles permite evitar considerar procesos de recuperación de aceite optimizada no factibles
4.Análisis económico. Los indicadores económicos simples se utilizan para clasificar las opciones de la recuperación de aceite optimizada como parte del proceso de selección y análisis de decisión.
Criterios de diseño
permiten aumentar el factor de recobro de yacimientos maduros sometidos a inyección continua de agua y/o gas.
cada yacimiento debe evaluarse en forma particular.
Las aplicaciones de métodos de recuperación mejorada son particulares.
Mejorada es una forma de acelerar la producción e incrementar las reservas de un yacimiento.
Incrementar la producción de hidrocarburos de manera rentable es el objetivo de cualquier empresa petrolera en el mundo.
Es importante señalar que los métodos de recuperación mejorada requieren de acceso a tecnología avanzada y de alta especialización
de recursos humanos.
