GENERALIDADES

La Ingeniera de Petrleos y de Yacimientos son vastas

ciencias que requieren conocimientos previos en reas

como la geologa, la mecnica de fluidos, electricidad,

electrnica, informtica, tipo de bombas, entre otras,

para ser entendidas de manera satisfactoria.

Contenido

Origen y formacin del PetrleoMuestra los pasos para la formacin de un yacimiento de hidrocarburos

Conceptos bsicosAqu se describen los conceptos ms relevantes para comenzar el estudio de la ingeniera de petrleos.

Primer campo petrolero en Titusville, Pennsylvania. Corra el ao de 1859.

Refinacin y TransporteVideos multimedia sobre la obtencin de los derivados del petrleo y su transporte.

Origen y Formacin del Petrleo

Contrario a las creencias populares, el petrleo NO PROVIENE de los dinosaurios. Nuevas teoras apuntan a que el petrleo se form a partir de organismos unicelulares que al morir se depositaron en el fondo de los mares, ros o lagos.

Origen del petrleo

Contrario a las creencias populares, el petrleo NO PROVIENE de los dinosaurios. Nuevas teoras apuntan a que el petrleo se form a partir de organismos unicelulares que al morir se depositaron en el fondo de los mares, ros o lagos.

Pero, Cmo unas criaturas tan diminutas pudieron formar los grandes yacimientos de petrleo que se conocen hoy en da?

En realidad fueron necesarias millones y millones de estas criaturas muertas para formar gruesas capas de sedimentos orgnicos, que posteriormente se madurarn en petrleo.

Hoy en da se cree que el petrleo proviene de organismos unicelulares

Maduracin

Durante miles de aos, capas de lodo y sedimentos orgnicos (organismos muertos) se fueron apilando poco a poco en el fondo del ocano, a tal punto que pueden tener hasta varios kilmetros de profundidad.

Despus de miles y miles de aos y con la ayuda de algunas reacciones qumicas, la capa de sedimentos orgnicos que ha sido enterrada, se convierte en roca. A esta roca se le llama roca fuente y es de donde proviene el crudo.

Formacin de las capas de sedimentos

Las capas ms recientes fueron enterrando cada vez ms a las capas mas antiguas, sometindolas a mayor presin y temperatura.

Roca fuente

Organismos unicelulares muertos

Roca fuente

La roca fuente ms comn es la black shale (lutita negra), y se forma a partir de los depsitos orgnicos enterrados.

Para formar la roca se requiere de mucho tiempo, presin y temperatura. Entre ms profundo est la capa, mayor es la temperatura.

Para generar crudo, la temperatura de la capa debe estar entre los 65C y 150C. Si la temperatura supera este rango, el crudo se convierte en gas natural.

Este rango de temperaturas se da entre los 2.100 y 5.500 metros de profundidad, aproximadamente. A esta zona donde se genera el crudo se le conoce como ventana de crudo (oil window).

La roca fuente produce, ms no almacena el crudo. Si no se halla algo donde se pueda almacenar el hidrocarburo, este se dispersar por la tierra y se perder irremediablemente.

Roca almacenadora

El crudo formado en la roca fuente no sirve de nada a menos que se acumule en un sitio. La roca almacenadora (reservoir rock) es una piedra que contiene poros, donde el crudo llega y es almacenado; funciona de manera similar a una esponja, que absorbe agua en su interior debido a que contiene poros.

La roca almacenadora ms comn es la piedra arenisca (sandstone) que contiene millones de diminutos poros donde en crudo es atrapado.Otro tipo de roca almacenadora es la piedra caliza (limestone).

Roca almacenadora

Si la roca almacenadora tiene muchos espacios (poros) en su interior, podr acumular ms crudo. A esto se le conoce como porosidad de la roca.

Roca sello

A diferencia de las rocas almacenadoras, las rocas sellantes tienen unos poros tan pequeos, que el crudo no puede pasar a travs de ellas. Por lo tanto funcionan como barreras al paso del fluido (son impermeables).Un ejemplo tpico de roca sello es la arcilla.

Roca sello

Las rocas sellantes con la ayuda de un proceso geolgico, pueden llegar a formar una trampa, donde el crudo es retenido y forma un yacimiento.

Trampas

La roca almacenadora acumula crudo, pero no en suficientes cantidades como para traerlo a la superficie. Para que se forme un yacimiento, es necesario que exista una barrera para detener el crudo y acumularlo en grandes cantidades. A esto se le llama trampa.

Las trampas se pueden formar por deformaciones estructurales (movimiento de las capas al interior de la tierra) o por cambios en la estructura de la roca.

Es importante anotar que el crudo no se encuentra en enormes cavernas al interior de la tierra, sino dentro de rocas slidas (roca almacenadora) que contienen poros en su interior.

Tipos de Trampas

Las trampas formadas por deformacin estructural (trampas estructurales), se deben al movimiento de la tierra. Las ms importantes son:

AnticlinalCuando las capas planas son empujadas hacia arriba y el crudo queda atrapado entre rocas sellantes (rocas no porosas).

FallaSe forma por el rompimiento de las capas debido a una falla geolgica, la misma donde se originan los terremotos.

Domo SalinoLa sal de antiguos mares al ser calentada fluye hacia arriba, rompiendo las capas que encuentra a su paso.

Tipos de Trampas

Las trampas formadas por cambios en la estructura de la roca, son:

Trampas Estratigrficas (Stratigraphic traps)Se debe a los cambios en la estructura de la roca. Una roca que en un lado es arenisca se puede volver arcilla en otro lado, estando dentro de la misma capa en el subsuelo.

La trampa pinch-out (pinchada) es un tipo de trampa estratigrfica.

Resumen

Para que se forme un yacimiento de crudo y/o gas, se deben dar tres cosas:

Debe haber una roca fuente, que genere el crudo. Una roca reservorio debe atrapar ese crudo generado. La roca reservorio debe quedar aislada en una trampa.

Si alguno de los anteriores procesos llega a faltar, no se puede formar un yacimiento de hidrocarburos.

Ahora, la posibilidad de que estas tres condiciones se cumplan es muy baja. Por lo tanto, encontrar un yacimiento de petrleo requiere - adems de rigurosos estudios geolgicos - un toque de buena suerte.

Taller 1Un tipo de trampa estratigrfica es:

AnticlinalFallaDomo SalinoPinchada (Pinch-out)

La roca fuente ms comn es:Piedra areniscaBlack ShalePiedra calizaArcilla

Hoy en da, se dice que el petrleo proviene de los restos de los dinosaurios.FalsoVerdadero

Para que se pueda formar un yacimiento se deben dar tres cosas: una roca fuente, una roca almacenadora y una trampa.

FalsoVerdadero

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Conceptos bsicos

Partes de un Pozo

Cuando se perfora un pozo, se inserta una tubera de acero hasta el fondo. Esta tubera, denominada casing es de 7 para la mayora de pozos en los Campos de Petroproduccin.

El casing debe ir adherido a las paredes del hueco. Para esto se hace una cementacin, proceso que consiste en inyectar cemento entre el hueco y la parte externa del casing.

Luego se bajan unos explosivos hasta la profundidad de la roca almacenadora y se detonan, para que el crudo ingrese al casing. Este proceso se denomina caoneo.

Ahora se inserta la tubera de produccin o tubing, por donde el crudo fluir hasta la superficie. Esta tubera vara entre 2-7/8 y 5-1/2 segn la tasa de produccin del pozo.

Cuando la presin del yacimiento no es suficiente para llevar el fluido a la superficie, se debe usar un mtodo de levantamiento artificial. En la mayora de los campos de Petroproduccin se usa el Bombeo BES, que se ver ms adelante.

Finalmente, en la cabeza del pozo se instala un conjunto de vlvulas que regulan el flujo y la presin del crudo que sale del pozo. A esto se le llama cabezal o rbol de navidad.

Casing

Cemento

Roca almacenadora

Tubing

Bomba BES

Arbol deNavidad

Trminos de produccinPresin esttica de Fondo (P*)Es la presin que ejercen las rocas en el yacimiento. Esta presin puede variar entre los 1.500 y 3.200 psi.

Presin de fondo fluyendo (Pwf)Es la presin que hace el fluido sobre las paredes del casing. Se mide en frente de las perforaciones (donde se caone).

Draw Down (DD)Es la resta entre la presin esttica de fondo y la presin de fondo fluyendo.

PwfPDD * =Indice de Productividad (IP)Es una relacin entre el caudal y el DD que indica la capacidad de un pozo para producir. Las unidades son BPD/psi.

DDCaudal

IP =

P*Pwf

Taller 2

Cuando se perfora un pozo, se inserta una tubera que va adherida al pozo. Esta se conoce como:

TubingCasingCementacinManifold o mltiple

Para regular el flujo que sale del pozo se usa:Bomba electrosumergibleIndice de ProductividadDraw DownArbol de Navidad o Cabezal

Cuando la presin del yacimiento no es suficiente para llevar el fluido a la superficie, se debe usar un mtodo de levantamiento artificial.

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Porosidad

Porosidad ()La porosidad indica el porcentaje de la roca de reserva que es hueco, debido a los poros. En otras palabras, indica la cantidad de petrleo que puede almacenar la roca, respecto a su tamao.

Poros

RocaUna porosidad del 20% indica que el 20% del volumen de la roca contiene fluidos y el 80% restante es roca slida.

POROSIDAD CARACTERISTICAS DE LA ROCA

0 5 % Despreciable

5 10 % Pobre

10 15 % Regular

15 20 % Buena

Ms de 20% Excelente

Si un yacimiento de petrleo tiene muy baja porosidad, el volumen de petrleo no es factible desde el punto de vista econmico.

Permeabilidad

Permeabilidad (K)La permeabilidad es la facilidad que tiene el crudo para fluir a travs de la roca almacenadora. La permeabilidad se mide en milidarcies (md).

Entre ms milidarcies tenga la roca almacenadora, ms fcil fluye el crudo.

PERMEABILIDAD CARACTERISTICAS DE LA ROCA

1 10 md Aceptable

10 100 md Buena

Ms de 100 md Excelente

Rocas sellantes (impermeables)

Interfases

La roca almacenadora no retiene crudo nicamente. Generalmente se encuentran tres productos dentro de ella: gas, crudo y agua.

Debido a la diferencia de densidades, en la parte superior se acumula el gas, en la del centro el crudo y en la parte ms baja se deposita el agua.

Gas

Crudo

Agua

Yacimiento

Roca almacenadora (porosa)

Con esto, se forman dos interfases o zonas de contacto:

Gas - Crudo

Crudo - Agua

Gas - Crudo Crudo - Agua

Mecanismos de EmpujeEl mecanismo de empuje es un tipo de energa natural que presuriza el hidrocarburo en el yacimiento, lo que facilita su extraccin.

Empuje hidrulicoEl agua por debajo del crudo ejerce un empuje vertical, desplazndolo y ocupando su lugar.Este mecanismo de empuje ocurre en los campos de Sacha y Auca.

Empuje de GasA medida que el crudo es extrado del yacimiento, el gas se comienza a expandir y empuja el crudo hacia abajo.En Shushufindi y Libertador hay este tipo de empuje, el gas empuja al crudo.

Hay varios tipos de empuje, pero aqu veremos solamente el empuje hidrulico y el de gas.

Levantamiento artificial

El fluido de un pozo puede llegar hasta la superficie, si la presin del yacimiento es lo suficientemente grande como para hacerlo.

Con el tiempo, los yacimientos van perdiendo presin y es necesario un mecanismo de levantamiento artificial para llevar el crudo hasta la superficie.

A pesar que hay varios tipos de levantamiento artificial actualmente el de mayor aplicacin es el bombeo electrosumergible (BES). El BES consiste en una bomba y un motor elctrico que se introducen en el pozo y bombean el fluido a travs de la tubera de produccin (tubing) que tiene acoplada.

Tuberia de produccin

Bomba ES

Pozo

Recuperacion secundaria

Inicialmente, el crudo es producido con las condiciones naturales del yacimiento y algn mtodo de levantamiento artificial. Con esto slo se puede extraer hasta un 30% de las reservas del yacimiento (aprox).

Para poder extraer ms crudo que an est en el yacimiento, se hace un recobro secundario, que consiste principalmente en mejorar el empuje hidrulico o del gas.

En Auca se hace la recuperacin secundaria por medio de la inyeccin de Agua, que se realiza en los pozos inyectores del rea de Auca Sur.

Por ms sofisticadas que sean las tcnicas de recuperacion secundaria, es imposible extraer el 100% de las reservas de un yacimiento.

Slide Number 1GENERALIDADESContenidoOrigen y Formacin del PetrleoOrigen del petrleoMaduracinRoca fuenteRoca almacenadoraRoca selloTrampasTipos de TrampasTipos de TrampasResumenTaller 1Conceptos bsicosPartes de un PozoTrminos de produccinTaller 2PorosidadPermeabilidadInterfasesMecanismos de EmpujeLevantamiento artificialRecuperacion secundaria