INTRODUCCION A LA INDUSTRIA PETROLERA I-II

INTRODUCCION A LA INDUSTRIA PETROLERA I-II

ING. GUSTAVO ANDRES VALLE

ORIGEN DEL PETRLEO: EXPLORACINEXISTEN DOS TEORIAS ACERCA DEL ORIGEN DE LOS HIDROCARBUROS LA TEORIA ORGANICA Y LA TEORIA INORGANICA.

TEORIAS INORGNICAS (ABIOGNICAS)

Fundamentos de esta hiptesisFormacin de petrleo a partir de depsitos de carbn profundos, que datan de la edad de la tierra

1)Teora de Carburo: Los carburos de Ca y Fe en presencia de agua caliente a grandes profundidades, forman los H.C.

2)Teora a base de CO3Ca, SO4Ca, y agua caliente: Abundancia de estos compuestos en la naturaleza mas agua caliente originan componentes del petrleo2TEORIAS ORGNICAS

1)Teora Vegetal: A partir de algas y vegetales marinas y terrestres, que se transforman a altas presiones y temperaturas (soterramiento)2)Teora de Carbn: A travs de la destilacin de carbn ligntico y bituminoso se pueden obtener H.C parecidos al petrleo.

TEORIAS ORGNICAS

3)Teora de Engler(1911):Describe la transformacin de M.O. en tres etapas.

I ETAPA:Depsitos de origen vegetal y animal acumulados en el fondo marino. Accin de bacterias, se preservan los constituyentes tipo cera, y grasas

II ETAPA: A altas T y P se desprende CO2, quedando un residuo bituminoso, y posteriormente se origina un crackeo ligero con formacin de oleofinas

III ETAPA:Los componentes no saturados en presencia de catalizadores, dan origen a H.C. tipo Naftnico y Parafnico.

COMPOSICION QUIMICA DEL PETRLEOEl petrleo est principalmente formado por hidrocarburos.Un hidrocarburo es un compuesto qumico cuyas molculas estn constituidas solo por tomos de carbono y de hidrgeno, en distintas combinaciones.

El propano, por su parte, est compuesto por molculas de la formula C3H8. La frmula indica que el propano se compone de tres tomos de carbono y ocho tomos de hidrgeno.El hidrocarburo ms sencillo que se conoce es el metano, que se encuentra en forma gaseosa a la temperatura ambiente y cuyas molculas estn constituidas por cinco tomos, 1 de carbono y 4 de hidrgeno.

MIGRACION DE LOS HIDROCARBUROS PRIMARIA Y SECUNDARIAMigracin Primaria: Es el desplazamiento de los hidrocarburos desde la roca almacn hasta los niveles de las rocas depsitos(porosas y permeables). Es el movimiento inicial que sufren los hidrocarburosMigracin Secundaria: Es el desplazamiento de los hidrocarburos que se da despus de la migracin primaria. Es decir, es el movimiento de los hidrocarburos dentro de la roca almacn, hasta acumularse grandes cantidades y posteriormente quedar atrapados en alguna trampa natural.Condiciones necesarias para la formacin de yacmientos

GENERACINMIGRACINACUMULACINRETENCINPROCESOS BSICOSROCA MADREROCA SELLOSISTEMA PETROLIFERO7Condiciones necesarias para la formacin de yacmientos Roca madre o generadora, es, por lo general, materia orgnica con alto contenido de bacterias sedimentadas simultnemante con particulas de roca, especialmente lutitas.

Proceso de migracin, est ocurre, debido a los procesos de compactacin de la roca o cambios de presin.

Roca almacn, debido a su permeabilidad y porosidad esta roca tiene la facultad de acumular hidrocarburos.

8Roca sello o trampa, debido a su baja permeabilidad y baja porosidad es la encargada de que el petrleo no se siga dispersando, generando as la acumulacin de crudo. Existen 3 tipos de trampas desde el punto de vista geolgico:Estructurales.Estratigraficas. La combinacin de ambas.

METODOS GEOFISICOS DE EXPLORACIONMtodo gravimtrico

Anomalas en el campo Gravitacional, cambios en la Densidad de las rocasDelimitacin de la cuenca (delimitar basamento)

Mtodo magntico

Mtodo indirecto, mide Propiedades magnticas de las Rocas , profundidad del basamento y extensin de la cuenca

Mtodo ssmico

Basado en la propagacin de las ondas acsticas en el SubsueloInterpretacin estructural Del subsuelo (mapas Estructurales en t y p)

Induccin artificial en la tierra de corrientes elctricas, alternas o directas, para medir las propiedades fsicas de las rocas (registros o perfiles elctricos)METODO ELCTRICO

Basado en la conductividad o Resistividad de las rocas, Campos elctricos naturalesEspesores de los estratos de Una secuencia estratigrfica.GEOQUIMICALos mtodos geoqumicos buscan la evolucin de materia orgnica y sus etapas hasta convertirse en petrleo(calidad, cantidad, madurez termal).Y sus objeticos son: Establecer la presencia y distribucin de hidrocarburos en el rea, Determinar la probable carga de hidrocarburos de Prospecto, Identificar los sectores de la cuenca que son ms atractivos, Evaluar el mejor riesgo, identificando aquellos prospectos asociados con fuertes anomalas geoqumicasFASE I: Produccin primariaEl petrleo se drena naturalmente hacia los pozos bajo el efecto del gradiente de presin La presin tiende a bajar en forma ms o menos rpida segn los mecanismos involucrados.

Permite recoger numerosa informacin sobre el comportamiento del yacimiento.Se termina cuando la presin ha bajado demasiado, o cuando se estn produciendo otros fluidos (gas, agua).El porcentaje de recuperacin primaria es en promedio del orden de 10-15%

FASE III: PRODUCCIN SECUNDARIA

Inyectar dentro del yacimiento un fluido menos costoso que el petrleo para mantener un gradiente de presin. El drenaje por agua permite elevar la recuperacin del aceite originalmente en sitio hasta un promedio de 25-30%,los mas usados: inyeccin de agua, gas o aire, fluidos inmiscibles, vapor de agua , etc.

FASE III: PRODUCCIN TERCIARIA O MEJORADA

Mejorar la eficiencia del desplazamiento mediante una reduccin de las fuerzas capilares, baja la tensin interfacial con soluciones de surfactantes o soluciones alcalinas mejorando la eficiencia de barrido se reduce la viscosidad del crudo

La exploracin area y satelital permite combinar el transporte areo y la fotografa, por lo que se logran mejores resultados, cubriendo grandes extensiones de terreno en poco tiempo, para la realizacin de mapas y topografa de las reas que podran resultar de inters.En las exploraciones costa afuera para la deteccin de yacimientos de gas, se utilizan casi los mismos mtodos de prospeccin geofsica que se utilizan en la tierra, adaptando los equipos a las instalaciones en gabarras, lanchas o barcos construidos especialmente para el desarrollo de esta actividad.EXPLORACION AEREA Y COSTA AFUERALa sismologa costa afuera utiliza hidrfonos que funcionan como sensores bajo el agua y remplaz los explosivos por pistolas, que disparan corrientes de aire comprimido bajo el agua para crear las reflexiones ssmicas necesarias.El proceso de la industria petrolera consta principalmente de una alta inversin financiera que en primera instancia solventara la etapa de pre produccin, misma que puede resultar o no y posteriormente si resulta, pues financiara la etapa de produccin.En ese entendido el proceso de la industria petrolera compone dos etapas que son.-Etapa de Pre produccin-Etapa de Produccin

Etapa de Pre produccin, en esta primera etapa se dan los tres principales procesos que determinaran si se puede pasar a la segunda etapa de produccin o no, estos procesos son tres:-Proceso de Prospeccin-Proceso de Adquisicin-Proceso de Exploracin

ETAPAS DEL PROCESO DE EXPORACION

Prospeccin. En este proceso se realiza la bsqueda en gran escala de reas ricas en hidrocarburos, el trmino hidrocarburo es sinnimo de petrleo, ya que este es la combinacin del hidrogeno con el carbono.

Adquisicin. En este segundo proceso se realiza la obtencin de un derecho a explorar y explotar, un rea donde est la concesin y pago de patentes.

Exploracin. En este tercer proceso se realiza la perforacin, hasta encontrar Gas incorporado, ello nos permite establecer las reservas probables, as como tambin ayuda a decidir si se sigue o se para con dicho proceso.

Etapa de produccin, una vez que el tercer proceso de pre produccin, indica que si se contina, entonces pasamos a los procesos de la etapa de la produccin que son dos:-Desarrollo.-Produccin.

Desarrollo. Este primer proceso en la etapa de produccin, es el proceso intermedio entre la etapa de pre produccin y de la produccin, pues en esta se determina las reservas probadas, para pasar recin a la produccin como tal.Produccin. En este segundo proceso de la etapa de produccin, desde un enfoque contable, la produccin termina en boca de pozo, para luego pasar a la distribucin y/o venta del mismo.PERFORACIN

La industria petrolera comenz en 1859 utilizando el mtodo de perforacin a percusin, llamado tambin a cable. Se identific con estos dos nombres porque para desmenuzar las formaciones se utiliz una barra de configuracin, dimetro y peso adecuado, sobre la cual se enrosca una seccin adicional metlica fuerte para darle ms peso, rigidez y estabilidad. Por encima de esta pieza se enrosca un percutor eslabonado para hacer efectivo el momento de impacto (altura x peso) de la barra contra la roca. Al tope del percutor va conectado el cable de perforacin. Las herramientas se hacen subir una cierta distancia para luego dejarlas caer libremente y violentamente sobre el fondo del hoyo. Esta accin repetitiva desmenuza la roca y ahonda el hoyo.El Mtodo Original de Perforacin (percusin).

Ventajas y desventajas de la perforacin a percusin.

El uso de la perforacin a percusin fue dominante hasta la primera dcada del siglo XX, cuando se estren el sistema de perforacin rotatoria. Muchos de los iniciados en la perforacin a percusin consideraron que para perforar a profundidad somera en formaciones duras, este sistema era el mejor.

Adems, recalcaban que se poda tomar muestras grandes y fidedignas de la roca desmenuzada del fondo del hoyo. Consideraron que esta perforacin en seco no perjudicaba las caractersticas de la roca expuesta en la pared del hoyo. Argumentaron tambin que era ms econmico. Sin embargo, la perforacin a percusin es lenta cuando se trata de rocas muy duras y en formaciones blandas la efectividad de la barra disminuye considerablemente

PERFORACIN ROTATORIALa perforacin a rotacin se realiza mediante el giro de una herramienta de corte que es impulsada por un varillaje. La perforacin rotatoria se utiliz por primera vez en 1901, en el campo de Spindletop, cerca de Beaumont, Texas, descubierto por el capitn Anthony F. Lucas, pionero de la industria como explorador y sobresaliente ingeniero de minas y de petrleos.

Este nuevo mtodo de perforar trajo innovaciones que difieren radicalmente del sistema de perforacin a percusin, que por tantos aos haba servido a la industria. El nuevo equipo de perforacin fue recibido con cierto recelo por las viejas cuadrillas de perforacin a percusin. Pero a la larga se impuso y, hasta hoy, no obstante los adelantos en sus componentes y nuevas tcnicas de perforacin, el principio bsico de su funcionamiento es el mismo. Las innovaciones ms marcadas fueron: el sistema de izaje, el sistema de circulacin del fluido de perforacin y los elementos/componentes de la sarta de perforacin.

Sistema de Suministro de Energa Son transmitidas a algunas partes del equipo como son: el malacate, las bombas, el sistema de rotacin y algunos sistemas auxiliares.

El sistema de potencia en un equipo de perforacin generalmente consiste de una fuente primaria de potencia.

La potencia primaria puede ser transmitida hacia el equipo que la utilizar por medio de los siguientes medios:Sistema Diessel Mecnico (Convencional).Sistema Diessel Elctrico Cd/Cd).Sistema Diessel Elctrico ca/cd).Sistema de IzjeAportar los medios para levantar y bajar la sarta de perforacin, revestimiento y otros equipos subsuperficiales, para realizar conexiones y viajes.

Este sistema suministra un medio por el cual se da movimiento vertical a la tubera que esta dentro del pozoLos principales componentes de este sistema son:Mstil y subestructuraEl malacate.La corona y la polea viajera (sistema de poleas).El cable de perforacin.Equipo auxiliar tal como elevadores, gancho, etc.Mstil, Estructura de acero con capacidad para soportar todas las cargas verticales, cargas excedentes y el empuje por la accin del viento. La longitud de estos vara de 24.5 a 57.5 m.El mstil debe soportar con seguridad todas las cargas (jaln) y cargas que excedan la capacidad del cable.

Deber soportar el empuje mximo por la velocidad del viento.

La plataforma de trabajo tiene que estar a la altura apropiada para el buen manejo de la tubera (lingadas).

Es el elemento que utiliza la energa del sistema de potencia para aplicarle una fuerza al cable de perforacin. Esta provisto de un sistema de frenos para controlar las altas cargas y un sistema de enfriamiento para disipar el calor generado por la friccin en las balatas.MalacateEl tambor del malacate tiene un ranurado para acomodar el cable de perforacin.Sistema de Poleas

Es el que une al malacate con la tubera de perforacin o revestimiento y proporciona un medio mecnico para bajar o levantar dichas tuberas.La polea viajera, como su nombre lo indica, es de libre movilidad. Tambin se le conoce como: Block y Gancho. La corona es una serie de poleas fijas colocadas en la parte superior del mstil.Sistema Rotatorio El Sistema Rotatorio es el Encargado de Proporcionar la Accin de Rotacin a la Barrena Para Que Realice la Accin de Perforar.En la actualidad existen tres formas de aplicar rotacin a la barrena:El Sistema Rotatorio ConvencionalEl Sistema Top DriveMotores De Fondo

Mesa rotariaBujemaestroBushingkellyVlvulaseguridadkellyVlvulaseguridadUningiratoriaEl sistema rotatorio convencional.Este sistema es superficial y transmite la rotacin a la tubera de perforacin y esta a su ves a la barrena. Este sistema esta compuesto por: Mesa rotaria (rotaria) Buje maestro (buje) Bushing kelly (bushing) Kelly (flecha) Unin giratoria (swivel)Su finalidad es drenar un yacimiento geolgico de la manera ms econmica y rpida posible. Es usado de manera intermitente, ya que el funcionamiento del taladro mismo y las operaciones conexas para realizar las perforaciones requieren hacer pausas durante el curso de los trabajos.

RotariaBuje maestroBushingKellyPinsMesa Rotaria:

La funcin principal es proporcionar el movimiento giratorio, que en conjunto con los bujes es transmitido a la flecha, al swivel y a la sarta de perforacin. La flecha (kelly).- Es un elemento de acero de forma cuadrada y hexagonal que se instala en la parte superior de la tubera de perforacin, en ella se instalan vlvulas de segurirar en ambos extremos para el control de flujos del pozo.

Las flechas estandar miden 12.20 m (40 pies) Es el elemento encargado de transmitir la rotacin hacia la tubera de perforacin, lastrabarrenas y la barrena.

En la parte superior de la flecha se conecta la unin giratoria.

Unin giratoria (swivel.- Este elemento esta sostenido por la polea viajero (block) y se instala en la parte superior de la flecha. Tiene tres funciones bsicas:

Soportar el peso de la flecha y sus accesorios.

Permite que la flecha gire.

Conecta el sistema de circulacin con el sistema de rotacin.

Provee un sello hermtico permitiendo el bombeo del lodo.Nota.- En los equipos marinos la polea viajera esta provista de un compensador que absorbe los movimientos oscilatorios ascendentes y descendentes de las plataformas. Estos movimientos varan de 4.5 a 7.5 m.

El sistema Top Drive.- Este sistema tambin es superficial y transmite la rotacin a la tubera de perforacin y esta a su ves a la barrena. Este sistema esta compuesto por: Unin giratoria Motor elctrico Sistema de frenado Control de torque Control remoto para el gancho Vlvula de control ElevadorAl ser un elemento de reciente innovacin, su utilizacin es muy costosa, razn por la cual nicamente se utiliza en:Pozos altamente desviadosPozos horizontalesPozos multilateralesPerforacin bajo balanceVentajas del uso de un TOP DRIVE:Elimina dos tercios de las conexiones al perforar con lingadas triples.Mantiene la orientacin direccional en intervalos de 27 a 29 m, reduce el tiempo de supervisin y mejora el control direccional.Toma ncleos en intervalos de 27 a 29 m.Mejora la eficiencia de la perforacin bajo balance.Se puede circular y rotar la sarta durante los viajes.Ayuda en la prevencin de pegaduras.Mejora la seguridad en el manejo de la tubera.Desventajas en el uso del TOP DRIVE:Altos costos de mantenimiento.Irregularidad en el hoyo.No hay un sostn para el hoyo.

Sub superficialSistema de CirculacinLa funcin principal del sistema de circulacin, es la de extraer los recortes de roca del pozo durante el proceso de perforacin.

El sistema esta compuesto por equipo superficial y sub superficial.Es el eje principal en el proceso de perforacin. El sistema de circulacin sirve de apoyo vital al sistema rotatorio durante las operaciones de perforacin y de reacondicionamiento.

El sistema de circulacin y sus elementos abarcan la mayor parte fsica del taladro y de igual manera las cuadrillas dedican gran parte del tiempo a este sistema. El sistema de circulacin tiene equipos, materiales y reas de trabajo necesarias para la preparacin, el mantenimiento y la verificacin de las caractersticas de la perforacin y el lodo a emplearse.

En este sistema se trabaja con altas presiones, ya que consiste en la circulacin de lodo qumico a alta presin, cuyo objetivo es "Lubricar", "Refrigerar" y "Transportar" los escombros removidos por la mecha a su paso dentro del terreno.