INTRODUCCION

    Día a día se puede observar   que en los diferentes pozos productores de

hidrocarburos, principalmente en los de petróleo que en la mayoría de los

casos estos vienen asociado a la producción de agua, en donde la gerencia y

el control de la producción de agua constituye un importante desafío para los

ingenieros de yacimiento y de reacondicionamiento de pozos ya que es un

factor limitante que controla la vida productiva del pozo.

    El agua de producción está definida como el fluido asociado a la producción

de hidrocarburos en general; la misma que es separada y tratada antes de su

disposición por inyección o en superficie. Para tratar el corte de agua cuando

este es excesivo y costoso   no sólo por el volumen de fluido bombeado que

causa problemas de separación, tratamiento y disposición de agua en

superficie, sino además porque origina disminución en la producción de crudo y

otros problemas como corrosión, formación de escamas y energía del

yacimiento.

    La cantidad de agua que acompaña al petróleo producido de los pozos, una

vez separada en los procesos de deshidratación, se debe tratar de manera

adecuada según sea su disposición final. Una de las técnicas más usadas para

cuando la producción de agua es alta y no puede ser tratada por equipos de

separación son los pozos disposal es cual su fin es de almacenamiento, no con

el fin de recuperación secundaria de manera de disponer estos altos

volúmenes de agua en un yacimiento receptor, para ello se debe realizar

estudios técnicos y económicos.

1.   REINYECCIÓN

    Se denomina sistema

de reinyección de agua a todas las operaciones y equipos requeridos para el

tratamiento y bombeo del agua de formación hacia los pozos reinyectores. Esto

contempla una serie de instalaciones que pretenden mejorar la calidad del

agua y prolongar la vida útil de tuberías, accesorios, tanques, bombas y arena

receptora.

    La reinyección de todas las aguas producidas es la única manera de evitar

impactos en las aguas superficiales causados por la alta salinidad, alta

temperatura, y alto contenido de metales en esta aguas, depositar las aguas de

producción al subsuelo sin contaminar las aguas subterráneas por minimizar

costos por eso debemos estar atentos con nuestros técnicos para que realicen

una buena reinyección.

    Para la reinyección del agua de formación son reacondicionados aquellos

pozos que dejaron de ser económicamente productivos o que fueron

abandonados por sufrir algún colapso cerca de los reservorios.

    Se denomina sistema de reinyección de agua a todas las operaciones y

equipos requeridos para el tratamiento y bombeo del agua de formación hacia

los pozos reinyectores. Esto contempla una serie de instalaciones que

pretenden mejorar la calidad del agua y prolongar la vida útil de tuberías,

accesorios, tanques, bombas y arena receptora.

1.2   Objetivo de la reinyección del agua.

    El principal objetivo de reinyectar en el subsuelo el agua de formación es no

descargar la misma a cuerpos de agua dulce, ríos y suelos a fin de evitar la

contaminación ambiental, lo cual terminaría con la fauna acuática y alteraría las

características

de la capa vegetal.

    Anteriormente el vertido directo del agua al medio ambiente, ocasionó la

contaminación de cuerpos de agua con una serie de productos tóxicos que se

encuentran presentes: trazas de hidrocarburos, metales pesados, alto

contenido Salino, residuos de productos químicos usados en tratamiento de

deshidratación de crudos, control de incrustaciones y corrosión.

    El agua de formación producida actualmente es confinada (reinyectada)

mediante pozos denominados “reinyectores”, los sólidos presentes en el agua

ya sean en suspensión y/o en solución, al no recibir un tratamiento adecuado

se van acumulando en las tuberías de conducción y bajo superficie en la cara

de la formación receptora consecuentemente afectando su vida operable. De

ahí que es indispensable un sistema adecuado de tratamiento de agua de

formación, previo a su reinyección a fin de reducir la cantidad de sólidos

suspendidos totales, hasta valores menores a 2 ppm, pH de 7 para evitar su

precipitación y un contenido de aceite de 0.5 ppm para evitar la contaminación.

2.   AGUA DE PRODUCCIÓN.

    El agua de producción esta definida como el fluido asociado a la producción

de hidrocarburos en general; la misma que es separada y tratada antes de su

disposición por inyección o en superficie.

    La producción de agua en pozos de petróleo y de gas es un factor limitante

que controla la vida productiva de un pozo. Esta producción excesiva es

costosa no sólo por el volumen de fluido bombeado que causa problemas de

separación y disposición, sino además porque origina disminución

en la producción de crudo y otros problemas como corrosión, formación de

escamas y energía del yacimiento. Sin embargo, un poco de agua a veces es

necesario para barrer el yacimiento.

    Los volúmenes de agua asociados a la producción de crudo tienden

naturalmente a incrementar con el tiempo, a medida que los yacimientos son

explotados. La migración preferente del agua a través del medio poroso con

lleva a un mecanismo de irrupción de este fluido en la cercanía del radio de

drenaje de los pozos, que no siempre pueden ser contenidos aplicando tasas

de producción conservadoras. En muchos yacimientos, cuyo mecanismo de

desplazamiento se debe a la presencia de un acuífero importante, el porcentaje

de agua es comúnmente cercano o superior al 70% y los costos involucrados

en la producción y manejo del agua han sido estimado a escala mundial con un

indicador cercano entre los 0.50 y 3 US$ por barril. En la actualidad sé esta

prestando atención a estos indicadores, trazando estrategias de fondo para una

adecuada gerencia del agua.

2.1   Opciones de disposición del agua de producción.

    La cantidad de agua que acompaña al petróleo producido de los pozos, una

vez separada en los procesos de deshidratación, se debe tratar de manera

adecuada según sea su disposición final.

2.1.1   Al medio ambiente.

    Esta opción implica el vertido de las aguas de formación al mar, ríos o lagos

cercanos a las estaciones de flujo o descarga. Este caso requiere que las

aguas sean tratadas de acuerdo a las disposiciones de regulación legal

establecidas por el MARN.

2.1.2

  Para inyección en el subsuelo.

    Este es uno de los métodos mayormente utilizados para disposición de

aguas de producción. Para que un proyecto de inyección sea exitoso se deben

considerar dos aspectos fundamentales del mismo. Primero, la selección del

intervalo de inyección, lo cual es un aspecto de suma importancia para

minimizar el riesgo de que se produzca contaminación de otros estratos o

acuíferos. Segundo, la calidad del agua a ser inyectada debe ser tal que

permita una operación adecuada del sistema, es decir, se debe proveer un

tratamiento del agua, tal que se minimice el taponamiento de la formación

receptora, de forma que el mismo ocurra en un periodo de tiempo razonable.

La disposición de agua producida en cuerpos de agua superficial incrementa

las concentraciones de cloruros, sulfatos, alcalinidad, dureza, metales y sólidos

suspendidos; afectando la calidad de sus aguas. Esta situación se revierte con

la implementación de proyectos de reinyección, contribuyendo con la

recuperación de la calidad del agua de los ríos.

2.   calidad requerida del agua de producción para el proceso de inyección.

    Cuando se va utilizar el agua de producción para ser inyectada al

yacimiento, para distintos fines, es necesario que la misma cuente con ciertos

parámetros que permitan regular su calidad. Estos parámetros van a depender,

por una parte, de las propiedades fisicoquímicas del agua y por la otra de las

propiedades hidrológicas y mineralógicas de la formación receptora. Debido al

hecho de que dichas aguas han estado en contacto con los minerales

de las rocas, contienen sales disueltas, con un predominio neto de Cl -, Na +,

Ca++, SO4=, cuya concentración y naturaleza dependen de las propiedades

particulares del yacimiento. También pueden encontrarse otros contaminantes

en solución, tales como: arsénico, cromo, bario, mercurio, estroncio, radio,

plomo, potasio, magnesio, hierro y antimonio.

    Los parámetros claves para determinar la calidad del agua son la

concentración de estos minerales en el agua de formación y su repercusión en

el índice de estabilidad de la misma, el cual predice la tendencia de las aguas

salinas a formar escamas. Adicionalmente, existen otros parámetros de gran

importancia como lo son los sólidos suspendidos en el agua y el tamaño de las

partículas, cuyas especificaciones dependerán de los valores de permeabilidad

y del tamaño del poro de la formación. Un alto contenido de estos, puede ser el

principal causante de taponamiento en los yacimientos.

    Calidad pobre del agua de inyección genera graves problemas   en los

pozos, los cuales requerirán constantes trabajos costosos de

reacondicionamiento tales como: achicamiento, limpieza, acidificación y

fracturamiento para mantener un nivel aceptable de inyectividad.

    Los problemas que origina la inyección de un fluido de baja calidad son:

  ✓ Elevadas presiones de inyección.

✓ Reducción de la eficiencia de barrido.

✓ Taponamiento de la formación y reducción de la inyectividad.

✓ Incremento de los trabajos de reacondicionamiento de los pozos de

inyección.

3.   Sistemas de Tratamiento de Agua Producida

    El agua de producción proviene principalmente de la separación física del

fluido procesado en la unidad de estabilización de petróleo; tanto del separador

trifásico como de un filtro, previamente desgasificado con lo que se consigue la

remoción de los hidrocarburos gaseosos absorbidos en este.

    El sistema de tratamiento primario del agua de producción básicamente

consiste de una primera separación física del hidrocarburo líquido contenido en

ella, el hidrocarburo es separado del agua por diferencia de densidades.

Posteriormente, se le añadirá al agua que sale de este tanque un agente

químico desemulsificante, con la finalidad de romper la emulsión formada entre

el agua y el hidrocarburo líquido residual. El agua obtenida del proceso anterior

es direccionada hacia unos tanques desnatadores donde se logra separar la

nata de aceite restante del agua y así obtener agua con bajos niveles de

concentración de aceites y grasas (para los fines 5 ppm). En estas condiciones

es que se tomará el agua para reinyectarla al subsuelo. El reservorio donde se

piensa inyectar es una arena de muy buena permeabilidad que no contiene

hidrocarburos.

    El tratamiento ideal del agua de inyección es aquel que permite mantener

constante la inyectividad durante la vida del proyecto; sin embargo, esto puede

tener la limitación del costo por lo cual se acostumbra a establecer un equilibrio

entre la calidad y costo, de tal manera que los requerimientos de reparación de

los pozos producto del taponamiento se encuentre en equilibrio con los costos

del tratamiento del agua.

Las formaciones menos permeable requieren agua de mejor calidad, lo cual

puede ser compensado mediante la inyección a través de fracturas; pero, ello

puede generar reducción en la eficiencia del barrido.

3.   INFRAESTRUCTURA PARA LA INYECCIÓN Y TRATAMIENTO DE LOS

FLUIDOS

    Las operaciones del campo dependen de los sistemas de inyección, de la

compatibilidad y del tratamiento de los fluidos. Los equipos de inyección son un

elemento de gran importancia económica en la selección final del fluido de

inyección; en ocasiones, el manejo, tratamiento y disposición de los afluentes

no requieren de instalaciones especiales. Sin embargo, se dan situaciones en

las que el volumen de agua producido diariamente es muy alto, y por lo tanto si

se requiere de ellas. Por ejemplo las llamadas Plantas de Inyección de Agua

Salada (PIAS), son facilidades de superficie, ubicadas en las estaciones de

descarga, que facilitan el manejo e inyección del agua de formación hacia los

pozos inyectores, para su confinamiento en el subsuelo.

Entre los equipos utilizados en las PIAS, los cuales facilitan el proceso de

inyección, se tienen:

3.1   Tendido de Líneas de Inyección

    En la batería de producción se requiere instalar tanques de gran capacidad

para recepcionar el agua producida antes de la derivación hacia el pozo

inyector; luego construir la línea de inyección de agua, desde la batería hasta el

pozo inyector (en esta fase se realizarán pruebas de presión hidráulica). Esta

línea será tendida por el mismo derecho de vía de la línea de producción

anterior.

3.2   Bombas

    El agua a reinyectar será impulsada por bombas que actúan como booster,

para mantener la presión en toda la línea desde la batería hasta el pozo y se

realizarán pruebas de bombeo. Finalmente, se instalará el sistema de

instrumentación en tanques, líneas y bombas de envío, y se realizarán pruebas

del sistema.

3.3   Tanques de asentamiento.

    Son depósitos destinados al almacenamiento del agua de formación, para

que sólidos suspendidos en ella decanten, evitando así daños a los equipos de

bombeo y a los pozos receptores.

4.   OBJETIVOS PRINCIPALES DESDE EL PUNTO DE VISTA

OPERACIONAL DE UN SISTEMA DE REINYECCIÓN DE AGUA

✓ Mantenimiento del grado o capacidad de inyectabilidad del agua hacia la

formación: Es necesario evitar cualquier impureza o procesos que puedan

interferir con la capacidad de inyectabilidad, ya sea el taponamiento por sólidos

en suspensión, reducción del grado de permeabilidad relativa del material de la

formación o precipitación de sales insolubles.

✓ Mantener en buen estado los equipos de superficie y subsuelo, previniendo

la corrosión de los mismos: Debe evitarse el deterioro del equipo de

reinyección, de líneas, válvulas, casing, asegurando un tiempo de vida útil

razonable.

1.   Impactos en la Fase de Reinyección

4.1.1   Impacto: Posible comunicación vertical en subsuelo:

    En general, en cualquier proyecto de reinyección existe siempre el riesgo

potencial de la comunicación vertical del agua residual inyectada con acuíferos

más superficiales, ya sea por el fracturamiento del estrato confinante durante el

proceso

de inyección, por mal sello de la formación confinante o por efecto geológico

(como fracturas y fallas comunicantes).

    Sin embargo, en el área se tendría que analizar y describir los eventos

tectónicos si existen, tales como fracturas y fallas no sellantes que puedan

facilitar la migración vertical del agua. Además, las unidades litológicas

confinantes suprayacentes al reservorio deberán presentar un gran espesor.

    Para controlar y minimizar el riesgo mencionado, los parámetros de

inyección considerados para la disposición del agua residual no sobrepasarán

los límites de presión, que podrían conducir el fracturamiento de la formación

confinada. Además, se deben revisar los registros de cementación de los pozos

productores cercanos a los pozos inyectores, para así poder monitorear el

proceso de reinyección en los pozos de observación o control.

4.1.2   Impacto: Alteración de la calidad del acuífero objetivo:

    Al momento de evaluar este impacto se debe tener en cuenta que el

reservorio se encuentra a una profundidad considerable (promedio de 1800 m -

2000m) y que contiene agua salada no apta para el consumo humano ni para

la agricultura, por lo cual no sería como acuífero productor de agua.

    Cabe indicar que el frente de agua residual en el acuífero confinado será

sometido a procesos de difusión y dispersión longitudinal y transversal, que

favorecerá la mezcla con el agua nativa, para alcanzar, progresivamente, las

características del agua del acuífero. Por lo tanto, es recomendable efectuar un

análisis químico completo del agua

a disponerse, en forma periódica, a fin de conocer la variación de la calidad de

agua a disponerse, y así prevenir cualquier problema a nivel del pozo inyector y

del acuífero receptor del agua es posible que el acuífero se llene.

    Se estima que los volúmenes de agua del acuífero objetivo representan un

orden de magnitud mucho mayor que el volumen a inyectarse durante el

periodo que dure el proyecto. Evidentemente esto facilitará el poder de dilución

de las aguas subterráneas, de tal manera que el impacto inicial que se pueda

generar alrededor del pozo se verá disipado a medida que avanza el frente de

agua inyectada. El caudal y presión del agua inyectada, así como la calidad del

fluido a disponerse en la formación objetivo deberán ser controlados

permanentemente, a fin de prevenir el taponamiento del acuífero objetivo

donde se dispone el agua de producción, por la incompatibilidad de las aguas

presentes con las inyectadas, que conlleven a reacciones fisicoquímicas

perjudiciales para el proceso y en consecuencia desencadenen diversos

problemas operativos.

    De ocurrir el taponamiento de la formación confinada, el agua inyectada

podría migrar hacia la superficie y alcanzar acuíferos superiores, con el

consecuente daño ecológico.

4.1.3   Impacto: Alteración de la dinámica del acuífero:

    El avance del frente de agua inyectada estará en función del volumen

inyectado y de las propiedades del acuífero receptor. Cabe indicar que el frente

de agua residual inyectado se desplazará, inicialmente, como flujo radial por

efecto de la presión de inyección,

y después avanzará en la dirección y con la velocidad del agua subterránea.

Por el balance de masas que se ha evaluado en función de los volúmenes del

acuífero receptor y el volumen inyectado, las características de flujo del

acuífero (no deberían variar en lo regional y sólo se verá afectado alrededor de

los pozos inyectores.

4.2   Impacto positivo de la actividad de sellado de la perforación evitando

afectaciones del agua subterránea

4.2.1   Impacto: Recuperación de la dinámica subterránea:

    La descompactación de suelos podría mejorar la capacidad de infiltración del

suelo, mejorando a su vez, la recarga del acuífero, que afectará también el

nivel freático. La resiembra/reforestación podría afectar positivamente la

dinámica subterránea, al restaurar la capacidad de infiltración y recuperar la

recarga del acuífero.

    Además, el fin del proyecto de reinyección del agua de producción,

significará que el frente de agua se desplazará bajo las condiciones

dominantes del acuífero, recuperándose la dinámica original.

5.   MONITOREO DE LA CALIDAD DEL AGUA DE REINYECCIÓN

    Para la etapa de reinyección se debe realizar el monitoreo de agua

producida, lo que contribuirá a conocer la calidad del agua que se dispone en el

subsuelo, y tener una evaluación de la potencial afectación del agua

subterránea (acuíferos de agua con nata) por el proceso de reinyección del

agua producida.

5.1.   Requerimientos y Riesgos de la Deficiente Calidad del agua de

Reinyección

    Si el agua inyectada contiene sólidos en una cantidad suficientemente

grande

para taponar la formación (una fracción del tamaño del medio poroso), la

inyectividad declinará. La rata de pérdida de inyectividad dependerá del área

de completación. Contrariamente, en una inyección por fracturamiento, el área

expuesta a completación operará a ratas de matriz que no se incrementan.

    Una completación típicamente entubada y perforada expone una pequeña

cantidad de formación y puede ser particularmente sensible a los sólidos

suspendidos. En completaciones a hueco abierto y fractura empaquetada se

espera que sean menos sensibles (aunque esto no significa insensibilidad) a

los sólidos suspendidos, siempre y cuando los sólidos no estén en una

cantidad suficientemente grande para taponar los componentes de

completación (es decir, ventanas de arena o material empaquetante).

    Una determinación del grado y tipo de tratamiento requerido para mantener

la inyectividad esta típicamente basada en un análisis de todos los datos

acerca de la caracterización del agua producida y la formación a donde será

inyectada, incluyendo datos de la calidad del agua, datos de núcleos y los

resultados de las pruebas de pozo.

5.2   Medidas para proteger y/o minimizar los problemas de deficiente calidad

del agua producida e inyectividad:

✓ Obtener información inicial a través de la recolección y análisis de muestras

de agua producida proveniente de los pozos en explotación, antes de ser

tratada y luego de tratada, previo al inicio de las operaciones de reinyección

(esto será tomado como línea base, cuyos valores servirán de referencia para

los monitoreos siguientes).

✓

Efectuar los análisis químicos de las aguas recolectadas en laboratorios bien

equipados y de reconocido prestigio, que utilicen metodologías estandarizadas

con la capacidad de proporcionar resultados confiables.

✓ Monitorear periódicamente la calidad del agua producida a inyectarse para

contrastar con la línea base y/o los estándares adoptados.

CONCLUSION

    Se estudió la técnica de inyección de agua de producción de pozos inactivos,

entre su principal finalidad es que este contribuye a disminuir el daño al medio

ambiente, además representa un ahorro significante a largo plazo.

    Los pozos disposal ayudan a solventar la problemática que se tiene el

incremento de algunos componentes fisicoquímicos, los cuales sobrepasan los

límites establecidos por MARN entre ellos están, los Fenoles con   0,8 mg/l y

Sulfuros 1,07 mg/l para un límite permisible de 0,5 mg/l para ambos, sumado a

esto las elevadas temperatura con las cuales en vez de ser vertidos al

ambiente son inyectados en un yacimiento receptor previamente estudiado.

    Las empresas petroleras producen un promedio de tres barriles de agua por

cada barril de petróleo en yacimientos maduros. Se emplean millones de

dólares al año para hacer frente a los problemas del agua indeseada.

    Afortunadamente hoy en día existe la posibilidad, usando la técnica de pozos

disposal controlar el agua del yacimiento, lo cual puede significar una reducción

de los costos y un aumento en la producción de hidrocarburos.

    Tanto la gerencia de agua como la técnica de pozos disposal para

controlar el agua del yacimiento dependiendo debe ser un objetivo claro y

preciso para un ingeniero de petróleo o a fin, ya que el de todos los aspectos

del yacimiento y del pozo, tales como: tipos de fluidos, tipos de yacimientos,

problemas operacionales de producción, consideraciones mecánicas,

escenarios operativos y mecanismos de producción, de tal forma que tenga

una visión global mediante el uso de gráficos de diagnóstico para saber si es

factible la técnica de inyección de pozos disposal.