Introduccion a la Ingenieria de Petroleos

Petroleum Engineering 101

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Formación del Petróleo

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Formación del PetróleoLa formación del petróleo tomó millones de años. El petróleo es un

compuesto de materia orgánica (Hidrógeno y Carbón). La formación del petróleocomienza con la acumulación de materia orgánica en el fondo marino y en losdeltas de los ríos. Toneladas de materia orgánica se acumula en estos lugares.Estas acumulaciones se forman de pequeños organismos tales como planton yalgas. Al mismo tiempo, este material es cubierto por sedimentos debido a losprocesos de erosión de las montañas. Poco a poco estos sedimentos forman capaslas cuales son más grandes. En algunos millones de años la materia orgánica estaatrapada bajo miles de pies en el subsuelo. Bajo determinadas condiciones depresión y temperatura la materia orgánica es descompuesta y transformada enhidrocarburos.


Reservorios de Hidrocarburos

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Reservorios de HidrocarburosLa acumulación de sedimentos y la materia orgánica atrapada forman

los reservorios. El reservorio es un cuerpo de roca que se encuetra en le subsueloel cual tiene suficiente porosidad para almacenar los fluidos. Los reservorios sonestructuras rodeadas por rocas impermeables. De esta manera los fluidos puedenpermanecer en le reservorio. Los reservorios de hidrocarburos pueden contenertres tipos de fluidos: gas, petróleo y agua. Adicionalmente, los reservorios puedenser clasificados con reservorios de gas o petróleo.


Tipos de Trampas Geológicas

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Tipos de Trampas GeológicasLos reservorios no tienen una forma regular debido a que grandes

eventos geológicos han sucedido durante millones de años los cuales hancambiado la forma original de los mismos. De esta manera, los reservorios tienendiferentes formas las cuales hacen que la explotación de hidrocarburos se vuelvamás complicada. Los gráficos en este slide indican los diferentes tipos dereservorios de acuerdo a la forma de la estructura.


Reservorios de Gas y Petróleo

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Reservorios de Gas y PetróleoComo se mencionó anteriormente, existen dos tipos de reservorios de

hidrocarburos. Primero, los reservorios de gas los cuales contienen gas y agua;segundo, los reservorios de petréleo los cuales contienen gas, petróleo y agua. Elagua de formación siempre esta presente es los dos tipos de reservorios. Estaagua generalmente es agua atrapada de los oceanos en el proceso de formaciónde los reservorios. En algunas ocaciones el agua puede estar presente en losreservorios debido a filtraciones de agua de fuentes de agua que se encuentran enla superficie.


Gas Natural

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Gas NaturalEl gas esta siempre presente en los reservorios de hidrocarburos. El

gas es el compuesto más simple. Este es una simple cadena de moléculas dehidrocarburos. Los cuatro componentes encontrados en un reservorio son: metano,etano, propano y butano. Los porcentajes mostrados en esta tabla pertenecen alporcentaje de cada compuesto que se encuentra generalmente en un reservorio.Estos valores pueden tener una ligera variación, pero usualmente el tipo de gasque más se encuentra es el metano. El gas esta en estado líquido en el reservoriodebido a la alta presión a la que se encuentra el reservorio. Sin embargo, una vezque el gas alcanza la superficie este se encuentra en estado gaseoso. Esimportante mencionar que el gas producido por las compañías petroleras es elmetano.


Gas Natural

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Gas NaturalComo fue mencionado anteriormente, el Gas Natural Gas tiene alto

contenido de metano. El Gas Natural Gas tiene que ser procesado para sertransportado y manipulado. El Gas Natural Gas tiene que ser licuado lo quesignifica que tiene que ser transformado en líquido para poder ser transportado.Este proceso enfría el gas a -259 Fahrenheit grados, de esta manera este gas llegaa ser líquido. Este gas es llamado Gas Natural Licuado –GNL- el cual es un líquidoclaro, incoloro e inodoro. Este gas es usado para generación eléctrica y paracocinar. Sin embargo, existe un gas en el mercado llamado Gas Licuado dePetróleo –GLP-. Este gas es producido en las refinerias de petróleo lo que significaque no es gas “natural”.


Agua de Formación

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Agua de FormaciónEl agua de formación es uno de los tres fluidos presentes en el

reservorio. Esta agua siempre es producida con el petróelo y con el gas. Este fluídoes muy tóxico debido a su alto contenido de sodio. El agua de mar tiene unaconcentración de 35,000 ppm de sodio; sin embargo, el agua producida de losreservorios de hidrocarburos tiene una concentración de sodio entre 150,000 y180,000 ppm. Además, esta agua de formación contiene metales pesados, salestóxicas y pequeñas gotas de hidrocarburos. La producción de este fluido ha llegadoa ser de preocupación para la industria hidrocarburífera debido a que esta agua setiene que tratar cuidadosamente y el costo de este proceso es elevado. De acuerdoa las leyes ambientales de cada país, esta agua puede ser reinyectada odescargada en el medio ambiente siempre y cuando cumpla con lasespecificaciones y parámetros químicos.


Consideraciones del Agua de Formación

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Consideraciones del Agua de FormaciónLa producción del agua de formación se incrementa a medida que los

reservorios de petróleo y gas son drenados. Los campos de petróleo madurosproducen grandes cantidades de agua de formación. En el mayor de los casos, losreservorios de petróleo producen más agua que petróleo. Por ejemplo, los camposde petróleo en el Bloque 16 (Repsol-YPY) en la Amazonía Ecuatoriana producencasi 85% de agua de formación y solo 15% de crude del total de su producción.Esto vuelve la explotación de petróleo más cara porque es necesario perforarpozos de inyección de agua y tratar grandes volúmenes de agua.

Esta agua representa una amenaza para el medio ambiente debido ala alta concentración de metales pesados e hidrocarburos. Los derrames de aguade formación son comunes en las operaciones petroleras. Estos derrames puedencausar algunos problemas. Por ejemplo, los derrames de agua destruyen losnutrientes del suelo. Grandes áreas de tierra cultivable han sido dañadas debido aestos derrames. Las personas no pueden usar estas tierras por muchos años. Estoobliga a las personas a deforestar más áreas para acceder a nueva tierra cultivable.Además, la formación de derrames de agua de formación son de granpreocupación en las comunidades locales en el área de influencia. El agua dulce escontaminada por este fluido tóxico y la vida acuática muere debido a lacontaminación.


Riesgos Sociales

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Riesgos SocialesLos derrames de agua de formación pueden causar muchos

problemas sociales. Primero, estos derrames pueden traer problemas de salud alas personas. Los componentes del agua de formación pueden causar muchasenfermedades tales como cancer y problemas de la piel. Los recursos de aguadulce se contaminan con estos derrames por lo que las personas no puedenacceder a estos recursos nunca más. El tratamiento para este tipo decontaminación no son fáciles y son muy costosos. De esta manera, lascomunidades locales tienen que pagar por el agua para beber. Por lo tanto, la genteesta obligada a pagar un extra costo por tener agua dulce. Por otro lado, losanimales domésticos y los peces serán envenenados por beber esta aguacontaminada. Esto es muy peligroso debido a que las personas consumirán estosanimales y peces los cuales enfermarán a las personas. Además, estos derramescontaminan las plantaciones lo que causará grandes pérdidas económicas yproblemas de salud a la comunidad.

Finalmente, la reinyección de esta agua de formación puede ser unasolución para prevenir estos problemas socio-ambientales; sin embargo, deacuerdo con algunos estudios, la reinyección del agua de formación puedecontaminar acuíferos de agua dulce subterráneos. Este un serio problema porquelas personas no podrían saber que estan tomando aguan contaminada con fluidostóxicos.


Petróleo

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PetróleoEl petróleo es un hidrocarburo con cadenas moleculares más

complejas y más largas. El petróleo es un hidocarburo el cual contiene un altoporcentaje de carbón (84-87%). Existe un gran variedad de crudos. El petróleopuede ser un fluido liviano como la gasolina o pesado como el asfalto.Adicionalmente, el petróleo tiene un pequeño porcentaje de azufre entre 0.06-2%.De acuerdo a estas características, el petróleo ha sido clasificado en liviano ypesado, y dulce y agrio.


Tipos de Petróleo

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Tipos de PetróleoCrudos livianos y pesados estan basados en la densidad (peso del

fluido). La densidad de el petróleo esta medida en grados API (American PetroleumInstitute). El petróleo es más liviano que el agua. El agua tiene un API de 10. Estosignifica que en la mayoría de los casos el petróleo va estar flotando sobre el aguacuando exista un derrame de petróleo. Sin embargo, el petróleo presente en underrame se va fraccionar en pequeñas gotas las cuales irán al fonde del cuerpo deagua.


Petróleo Liviano

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Petróleo LivianoEl petróleo liviano tiene una densidad API entre 35 a 45 grados. Este

petróleo es muy similar a la gasolina. Es muy fluido, liviano y transparente. Laproducción de este tipo de petróleo es más fácil que la producción de crudospesados y no necesita complejos procesos para su separación del agua deformación. Este petróleo es muy caro en el mercado debido a que es fácil de refinary puede ser obtenido un gran volúmen de gasolina. Sin embargo, las reservas depetróleo liviano han sido depletadas en los últimos años debido a su gran demanda.Finalmente, derrames de petróleo liviano son más fáciles para limpiar debido a queeste crudo se puede evaporar más rapidamente que el crudo pesado.Adicionalmente, este crudo no es muy pegajoso por lo que los animales y plantascontaminados con este petróleo tienen más oportunidades de sobrevivir.


Petróleo Pesado

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Petróleo PesadoEl petróleo pesado tiene una densidad API bajo 25. Este hidrocarburo

es bastante viscoso y oscuro. Tiene un gran contenido de alfaltos por lo que suextracción es más difícil debido a su peso. El costo de la extracción de estepetróleo y un bajo precion de este en el mercado lo hace un hidrocarburo no muyatractivo para las compañías petroleras . Para transportar este crudo pesado esnecesario mezclarlo con un crudo más liviano. De esta manera la mezcla puede sertransportada a través del oleoducto, pero el precio del petróleo liviano se afectará.Por otro lado, los derrames causados por estos hidrocarburos son difíciles delimpiar ya que este fluido es muy pesado y pegajoso. El proceso de limpieza esmuy caro y complejo. Los animales que están expuestos a este tipo de petróleopueden morir más rápido que los contaminados con crudo liviano. Adicionalmente,los crudos pesados pueden ir al fondo del cuerpo de agua más rápido. De estamanera, el tiempo para recuperar el petróleo derramado sobre los cuerpos de aguaes más corto que el tiempo para recuperar el petróleo liviano.

Hoy en día, existen más reservorios de crudo pesado que reservoriosde crudo liviano. El alto precio del crudo en el mercado y la tecnología másavanzada han hecho posible la explotación de estos reservorios. Para refinar estecrudo es necesario construir refinerías las cuales puedan procesar este crudopesado. Esto podría incrementar el costo de los derivados.


Petróleo Dulce y Agrio

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Petróleo Dulce y AgrioEl petróleo dulce y agrio esta basado en el contenido de azufre. El

petróleo dulce tiene menos que 1% de azufre y el petróleo agrio tiene más de 1%de azufre. Un crudo con alto porcentaje de azufre destruirá los oleoductos y lasrefinerías. El azufre es muy corrosivo por lo que un crudo con alto contenido deazufre será menos costoso. Existen muchos reservorios que contienen crudo muyliviano pero su contenido de azufre es muy alto. De esta manera, su precio en elmercado será afectado.


Punto de Referencia del Petróleo

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Punto de Referencia del Petróleo

Un punto referencial del petróleo es una referencia estándar para

poner un precio al petróleo en el mercado internacional. Hay muchos indicadoresen le mercado del petróleo. Cada indicador toma una determinada gravedad API yun porcentaje de azufre para obtener una más precisa referencia. Es muyimportante mencionar que cada reservorio en el mundo tiene un diferente tipo decrudo por lo que este punto de referencia trata de agrupar el crudo en clasificaciónmás fácil.


Reservas

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ReservasLas reservas petroleras son un complejo tema en cualquier país

productor de petróleo. No existe una clasificación universal o una definición oficialde las reservas hidrocarburíferas. The Society of Petroleum Engineers (SPE) hatratado de hacer una clasificación la cual ha sido usada en muchos países. Elconcepto de reservas y la clasificación de las mismas es muy importante ya que elprecio del petróleo y las inversiones petroleras estan basados en estos calculos.Adicionalmente, las reservas de petróleo estan consideradas como un secreto deestado en el mayor de los casos; por lo que es muy difícil tener acceso a unainformación confiable sobre le volumen de estas. De acuerdo a la SPE, “Reservasson aquellas cantidades de petróleo anticipadas para ser comercialmenterecuperables del acumulando a una fecha dada.”


Estimación de Reservas

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Estimación de ReservasEl volumen de las reservas es muy difícil de estimar. Existen

metodologías científicas las cuales pueden ser modelos matemáticos,interpretaciones de expertos y software avanzados. La estimación de estasreservas tienen un grado de incertidumbre. No existen valores precisos de lasreservas. El valor de las reservas esta cambiando cada momento. La mayoría delos cálculos de las reservas estan basados en datos geológicos e ingeniería. Sepodría decir que las reservas de petróleo son más precisas cuando los reservorioshan sido desarrollados por algunos años. Sin embargo, el grado de incertidumbreha generado una clasificación la cual trata de tener un mejor entendimiento de lasreservas.


Diagrama de Reservas

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Diagrama de ReservasEste diagrama indica la clasificación de la SPE adoptada por algunos

países para manejar las reservas. Esta clasificación esta basada en dos tipos dereservas: reservas Probadas y No Probadas. Al mismo tiempo, estos dos tipos dereservas tienen una subclasificación. La SPE ha creado precisas definiciones paracada tipo de reservas. Esta clasificación parece ser más clara y coherente.


Reservas Probadas

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Reservas ProbadasReservas que “pueden ser estimadas con razonable grado de

seguridad para ser comercialmente recuperables, desde una fecha dada enadelante, desde reservorios conocidos y bajo ciertas consideraciones económicas,métodos operativos, y regulaciones gubernamentales.” (SPE)Reserves that.” Estasreservas estan clasificadas en reservas Desarrolladas y No Desarrolladas.

Desarrolladas“Son aquellas reservas que se esperan recuperar de los pozos

existentes incluyendo las reservas “behind pipe”.” (SPE)

No Desarrolladas“Son aquellas reservas que se esperan recuperar de los nuevos

pozos sobre campos aun no perforados.” (SPE)


The developed reserves are classified in Producing and Non-Producing reserves.

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Producing“Reserves subcategorized as producing are expected to be recovered

from completion intervals which are open and producing at the time of the estimate.”

Non-ProducingNon-producing include shut-in and behind-pipe reserves.

Shut-in reserves are those reserves where wells have been drilled, but for

some reasons those wells are not working.

Behind-pipe reserves “are expected to be recovered from zones in

existing wells, which will require additional completion work or future re-completionprior to the start of production.”


Management of Reserves

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Management of ReservesThe reserve classification seems to be broad. However, the reserves

which are managed for any government in order to calculate their economicprograms are the Proved Reserves. As it was seen before, those reservesrepresent a kind of accurate value of the reserve volume which can be exploitedright now. Proved reserves will increase or decrease every year depending on thefactors mentioned before. Some countries have huge Unproved Reserves; however,those reserves can stay beneath the surface forever because the extraction factor(extracted volume of the total reserves) is very low. This was those reservoirs arenot profitable under the current circumstances. Finally, most of the countries do notpublish the reserves values because non-renewable natural resources are part ofthe national security policy. Therefore, we do not know about the real volume of theworld reserves. This situation makes the oil price is very volatile.


Unproved Reserves

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Unproved Reserves“Unproved reserves are based on geologic and/or engineering data

similar to that used in estimates of proved reserves; but technical, contractual,economic, or regulatory uncertainties preclude such reserves being classified asproved.”

Probable Reserves“Unproved reserves which analysis of geological and engineering data

suggests are more likely than not to be recoverable.”

Possible Reserves“Unproved reserves which analysis of geological and engineering data

suggests are less likely to be recoverable than probable reserves.”


Actividades Sobre Tierra y Costa Afuera

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Actividades Sobre Tierra y Costa AfueraLas actividades de la industria petrolera estan clasificadas en

operaciones sobre tierra y operaciones costa afuera. Ambas actividades usan lasmismas etapas para explotar los hidrocarburos.


Las Etapas de la Industria Petrolera

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Las Etapas de la Industria PetroleraExisten cuatro principales etapas por las cuales la explotación sobre

tierra y costa afuera se llevan a cabo. Estas etapas son exploración, perforación,producción y post-producción (comercialización). Cada una de estas etapaspresenta diferentes procedimientos así como diferentes problemas sociales yambientales.


Las Etapas de la Industria Petrolera

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Las Etapas de la Industria PetroleraEl transporte de hidrocarburos es un tipo de etapa que esta presente

entre las etapas de producción y post-producción. La etapa de transporte ha sidouna etapa sensible dentro de la industria ya que esta causa graves problemasambientales.


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Exploración

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ExploraciónEsta es la primera etapa de la industria hidrocarburífera. Para

derasarrollar un campo de petróleo o gas es necesario obtener información básicadel reservorio. De esta manera, los mecanismos de exploración ayudan a tener unaidea general del reservorio. Esta información que se obtiene es prácticamente lainformación de la composición de la roca, su geometría y el tipo de fluído que seencuentra en la misma. Primero, la exploración decodifica el tipo de roca que seencuentra en el reservorio. Estos tipos de roca pueden ser por ejemplo, arenisca,caliza, arcilla y otras más. Segundo, la geometría de la roca puede ser determinadoen este proceso. Es muy importante saber la forma de la trampa dentro de la cualse encuentra el petróleo. Como se vió anteriormente,existen muchos tipos dereservorios. El perfil de los pozos de petróleo depende de la configuración delreservorio principalmente. De esta manera, las companias petroleras puedenestimar cuanto podría costar la perforación y que tipo de tecnología deberíanutilizar paa perforar estos pozos. Finalmente, los fluídos contenidos en el reservoriopueden ser revelados en esa etapa de exploración. En este punto, las compañíaspueden saber si el reservorio contiene petróleo o gas y que tan grandes podrían serestas reservas.


Métodos de Exploración

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Métodos de ExploraciónLos mecanismos o métodos de exploración estan basados en el

Método de Sísmica. Este método crea temblores de tierra los cuales causan ondasde sonido. El propósito de la sísmica es medir y registrar la energía que viaja através de la formación. De esta manera, usando una adecuada tecnología el sonidoreflejado en el subsuelo es grabado en la superficie. Existen dos métodos muy bienconocidos para crear estas ondas de sonido. Estos son el Vibroseis y la Sísmicacon Explosivos.


Ondas de Sonido

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Ondas de SonidoEstas figura indica como el sonido viaja a través del subsuelo. Tanto

el vibroseis como los explosivos causan estas ondas de sonido. Las ondas tendránun diferente tiempo de viaje a través de la roca dependiendo del tipo de la misma.El tiempo que le toma viajar a una onda en uan arenisca será muy diferente altiempo que toma viajar la misma onda en una caliza. Si la roca es más dura eltiempo de viajar de la onda será más rápido debido a la baja porosidad de lamisma.


Vibroseis

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VibroseisEste método usa un “camión vibrador” el cual tiene dos platos

pesados sobre el mismo. Estos platos presionan la superficie y provocanvibraciones causando temblores de tierra. Este método es usado comunmente enáreas donde existen vías de acceso. Adicionalmente, estos camiones son usadosen ciudades o lugares poblados donde sería imposible utilizar explosivos. Elvibroseis no es usado en áreas remotas.


Explosivos

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ExplosivosEl uso de explosivos en la etapa de exploración es más común que

otros métodos. Este método usa pequeñas cantidades de explosivos para creartremores de tierra. Es necesaro perforar huecos pequeños (12 metros) parainstallar estos explosivos. Además, muchos geófonos tienen que ser instaladosalrededor de los explosivos. De esta manera, estos geófonos pueden grabar lasondas de sonidos. Este método de usar explosivos es muy común en lugaresinaccesibles. Ese método ha sido usado en la selva Amazónica por todas lascompañías petroleras.


Geófonos

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GeófonosSon pequeños sensores de precisión pormedio de los cuales las

ondas de sonido son transformadas en datos. Estos sensores miden el movimientode la tierra los cuales son convertidos en señales eléctricas. Es necesario utilizarcientos de sensores pequeños para cubrir un área determinada. Para mejorar lacalidad de la transmisión de datos en necesario usar más sensores.


Arreglos de los Geófonos

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Arreglos de los GeófonosEl arreglo de los explosivos y geofónos para las operaciones de

sísmica depende de algunos factores tales como el clima, la topografía, la calidadde los datos, la calidad de los mapas y otros factores más. La figura en la partesuperior indica un arreglo realizado por las compañías en Ecuador. La distanciaentre cada explosivo purde ser de 60 metros usualmente y la la distancia entre losgeófonos de 20 metros. La frecuencia de detonación depende del tiempo usadopara procesar los datos.


Exploración Costa Afuera

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Exploración Costa AfueraLa exploración costa afuera es muy similar a la exploración sobre

tierra firme. El método usado en el mar crea ondas de sonido usando pistolas deaire. Estas pistolas remplazan a los explosivos. Para grabar las ondas de sonido ytransformarlas a datos se usan hidrófonos. Los hidrófonos son geófonos los cualespueden flotar en el agua los cuales estan cubiertos con materiales impermeables.Todos los equipos de grabación y el personal se encuentran en una embarcación lacual viaja a través de toda la zona a ser explorada.


Mapas

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MapasLa etapa final de la exploración es la creación de los mapas. Los

mapas indican las principales caracterízticas geológicas del reservorio. La calidad ytipos de mapas estan basados en la calidad del proceso de exploración. Existendos tipos de mapas: dos dimensiones (2D) y tridimensionales (3D). Los mejoresmapas son los 3D ya que estos son bien detallados y son fáciles de intrepretar. Sinembargo, el costo de producir estos mapas es más elevado porque se necesitamayor cantidad de explosivos, geófonos y frecuencia de disparos. Además, esnecesario usasr más avanzados softwares y equipos. La principal diferencia entreestos mapas es el número de dimensiones espaciales por medio de las cuales sonrepresentados.


La Exploración y los Riesgos Ambientales

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La Exploración y los Riesgos AmbientalesExisten algunos problemas ambientales relacionados a las

actividades de exploración. La construcción de campos y helipuertos son parte delos más serios problemas ya que es necesario limpiar muchas áreas de bosquespara construir estas facilidades. Cientos de trabajadores tienen que ser ubicados enlas áreas de exploración para llevar a cabo dichas actividades. No se puede evitarla construcción de helipuertos ya que son el principal medio de transporte para laspersonas y la maquinaria. Las explosiones y las vibraciones pueden dañar losecosistemas frágiles y sensibles como por ejemplo en las áreas tropicales. Laexploración implica muchas explosiones las cuales causan mucho ruido yvibraciones las cuales pueden ahuyentar a los animales fácilmente. Se ha dichoque la sísmica es uno de los métodos más usados ya que evita abrir caminos deaccesos; sin embargo, es necesario abrir muchos caminos y senderos para instalarlos explosivos y los geófonos. Esto causa perturbación de los ecosistemas frágilesy sensibles, y la regeneración de estas áreas a las condiciones normales toma sutiempo. Todos estos problemas mencionados pueden causar una deforestaciónagresiva de estas áreas en la mayoría de los casos.

Por otro lado, las operaciones de exploración costa afuera puedencausar muchos problemas a la población de peces. La población de peces yarrecifes de coral pueden ser considerablemente perjudicados debido a a lasexplosiones con las pistolas de aire. De acuerdo con algunos científicos, el sonidoemitido por las pistolas de aire afectan algunas especies de los mamíferos talescomo ballenas y delfines ya que estos animales son muy sensibles al ruido.


La Exploración y los Riegos Sociales

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La Exploración y los Riegos SocialesExisten algunos riesgos sociales relacionados a las operaciones de

exploración. Estas actividades de exploración necesitan cientos de trabajadores. Lamayor parte de estas personas no estan preparadas para trabajar en lugares dondela naturaleza es frágil y sensible. Muchas de estas personas perturban estosecosistemas y destruyen las plantas y matan a los animales. La no presencia devías de acceso obligan a utilizar los ríos como vías para el transporte ycomunicación. Este tráfico sin control en los ríos es una amenaza para lascomunidades indígenas en el área de influencia. La presencia de colonizacióncomienza una vez que las personas tienes acceso por los ríos. Esto causarámuchos conflictos sociales entre las comunidades indígenas y los grupos decolonos. Finalmente, el uso de explosivos y otro tipo de materiales en estasoperaciones contaminan los recursos de agua dulce los cuales son el principalrecurso de agua para beber para las comunidades locales. La contaminación deestos recursos significa un costo extra para estas comunidades ya que ellos tienenque pagar por la limpieza de estos recursos o ellos tienen que comprar aguapotable.


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Operaciones de Perforación

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Operaciones de PerforaciónUna vea que el reservorio ha sido descubierto a través de las

operaciones de exploración la siguiente etapa es perforar los pozos productores. Laperforación puede ser en tierra firme o costa afurera. Estas operaciones agrupanmuchos procesos por medio de los cuales es necesarion usar complejosprocedimientos y tecnologías de perforación. Perforar un pozo de gas o petróleo esun proceso por medio del cualse debe determinar el perfil del pozo, el tipo de lodo aser utilizado y otras consideraciones más. Es muy importante mencionar que latecnología de perforación esta mejorando cada día para de esta manera tenerpozos más largos y profundos.


Tipos de Pozos

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Tipos de PozosLos pozos pueden ser clasificados de acuerdo a etapas y perfiles. De

acuerdo a las etapas los pozos pueden ser exploratorios y de desarrollo.

Pozos ExploratoriosLos pozos exploratorios son los primeros pozos que se perforan una

vez que la etapa de exploración ha concluido. Estos pozos son muy costosos y enmuchos de los casos no se encuentran hidrocarburos en los reservorios. Además,estos pozos son muy costosos ya que debido a las regulaciones ambientales estaprohibida la construcción de vías de acceso a estos pozos. De esta manera, elmovimiento de materiales y personal para estas operaciones se lo hace a través dehelicópteros. Finalmente, la perforación de estos pozos toma más tiempo de lonormal debido a que es necesarion realizar un analisis detallado de todos losaspectos geológicos de el reservorio.

Pozos de DesarrolloUna vez que la presencia de hidrocarburos es confirmada con el pozo

exploratorio, el siguiente paso es perforar los pozoa de desarrollo para producir loshidrocarburos del yacimiento. Muchos pozos serán producidos para producirpetróleo para lo que será necesarion construir carreteras y facilidades deproducción. En el caso de los pozos de desarrollo el perfil del pozo será muyimportante ya que de esto dependerá la accesibilidad al reservorio.


Perfil del Pozo

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Perfil del PozoEl perfil del pozo es el perfil del pozo para llegar hasta el reservorio.

Este diseñp dependerá de la forma del reservorio, la accesibilidad, presupuesto dela compañía, tecnología disponible y regulaciones ambientales. En algunos casos,las regulaciones ambientales pueden demandar perforar pozos con perfilesdeterminados; sin embargo, la estructura del reservorio puede ser muy complejapara ese perfi por lo cual no se podrían cumplir con estas exigencias ambientales.


Tipos de Perfiles de Pozos

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Tipos de Perfiles de PozosLos principales tipos de perfiles son: verticales, direccionales,

horizontales and multilaterale.

Pozos VerticalesEstos pozos son baratos y fáciles de perforar y estos no necesitan

una tecnología avanzada. Usualmente, los pozos exploratorios tienen un perfilvertical. Sin embargo, los pozos de desarrollo no pueden ser desarrollados comopozos verticales ya que estos no son la mejor alternativa para protteger el medioambiente. Es necesario limpiar bastas areas para perforar estos pozos verticales.Al mismo tiempo, cada sitio de estos pozos necesita una vía de acceso.Finalmente, estos pozos verticales no producen grandes cantidades dehidrocarburos ya que su área de dreanje es muy pequeña. Hoy en día, es muyimportante que los pozos puedan producir grandes volumenes de hidrocarburosdebido a la elevada demanda de los mismos en el mercado internacional.


Pozos Direccionales

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Pozos DireccionalesEstos no son muy costosos y difíciles de perforar. No son tan

costosos debido a que usan tecnología estándard. Estos pozos son usados paraalcanzar reservorios en lugares inaccesibles. Estos pozos pueden producirvolúmenes más grandes de petróleo que los verticales. Además, estos pozos sonusados para perforar reservorios con complejas formas. Este perfil de pozo puedeser una alternativa para disminuir la degradación ambiental debido a que estospueden alcanzar reservorios que se encuentran en ecosistemas frágiles sin instalarel equipo dentro de estos lugares. Finalmente, los pozos direccionales son parte dela perforación en racimo la cual ha sido implementada para minimizar ladegradación ambiental.


Pozos Horizontales

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Pozos HorizontalesLos pozos horizontales están llegando a ser más comunes cada día

ya que estos tienen ventajas económicas y ambientales. Estos son costososporque se debe utilizar tecnología avanzada para la perforación de dichos pozos.Sin embargo, el área de drenage de estos pozos es mucho más grande que el áreade drenage de los pozos verticales o direccionales. De esta manera, estos pozosproducen grandes volúmenes de hidrocarburos. Así, estos pozos generarán altasganancias económicas en un corto plazo lo cual permite que sean pagadosfácilmente. Por otro lado, el perfil de estos pozos es una de las mejores alternativaspara proteger el medio ambiente especialmente en áreas frágiles y sensibles. Unhorizontal puede reemplazar algunos pozos verticales y direccionales. Finalmente,los pozos horizontales son parte de la perforación en racimo la cual minimiza ladegradación ambiental en ecosistemas sensibles especialmente.


Tecnología Horizontal

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Tecnología HorizontalLa tecnología horizontal esta basada en la sección horizontal del

pozo. Cada año existen pozos con secciones horizontales más largas. Esto ayudaa que se perforen menos pozos verticales y direccionales. Además, los pozoshorizontales más largos podrían evitar invadir ecosistemas sensibles. Sin embargo,la perforación de pozos horizontales significa usar equipos más grandes y costososlo cual incrementa el costo de la perforación. Adicionalmente, existen otrasconsideraciones que se toman en cuenta tales como la geología y la litología delreservorio. Por ejemplo, los pozos con una sección horizontal bien larga sondifíciles de maniobrar y peroforar en presencia de arenas poco consolidadas.Eneste caso, es necesario usar fluidos de perforación muy costosos para evitarproblemas en el proceso de perforación. Por lo tanto, la decisión final de perforar unpozo horizontal dependerá de la producción diaria ya que solo pozos con una altaproducción de hidrocarburos pueden amortizar estas operaciones en un cortotiempo.


Pozos Multilaterales

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Pozos MultilateralesEstos pozos consisten en un pozo piloto del cual salen ramales o

secciones horizontales. Estos pozos son muy costosos y necesitan avanzadatecnología. En muchos de los casos, los pozos multilaterales son perforados paraespecíficos tipos de reservorios. Estos pozos pueden ser una de las mejoresalternativas para proteger el medio ambiente de las operaciones de perforación.Estos pozos pueden reemplazar muchos pozos direccionales y verticales.


Pozos Multilaterales

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Pozos MultilateralesEstas figuras indican el perfil de los pozos multilaterales. Existen

muchas configuaraciones las cuales estan relacionadas a la forma de la estructuradel reservorio.


Sistema de Perforación en Racimo

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Sistema de Perforación en RacimoEste arreglo de pozo trata de agrupar tantos pozos como sea posible

en una determinada área. De esta manera, no será necesario limpiar más áreaspara construir las plataformas de perforación solo para un pozo. Hoy en día,muchas compañías estan aplicando este sistema en areas donde existen frágiles ysensibles ecosistemas. Por ejemplo, la mayoría de la compañías multinacionalesen Ecuador han implementado este sistema en la selva Amazónica para perforarsus pozos. Al mismo tiempo, este sistema puede ser desarrollado solo perforandopozos direccionales u horizontales.


Diagrama Básico de las Operaciones de Perforación

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Diagrama Básico de las Operaciones de PerforaciónEste diagrama indica el proceso básico de perforación.

1. La broca corta la formación. La perforación de la formación generacortes de perforación los cuales tienen que ser sacados del hueco.

2. Para sacar estos cortes de perforación es necesario inyectar fluidos através de la sarta de perforación. Este fluido es llamdo lodo deperforación.

3. El lodo de perforación empuja los cortes a la superficie.

4. Una vez que esta mezcla de cortes y lodo alcanzan la superficie estamezcla debe ser separada en lodo y cortes de perforación nuevmanete.El lodo de perforación trabajoen un sistema cerrado ya que este es muytóxico y puede contaminar el medio ambiente. De esta manera, el lodode perforación debe ser usado tantas veces como sea posible en elmismo pozo. Esto previene el tratamiento y descarga de este fluidotóxico al medio ambiente en forma muy seguida.

5. La mezcla de lodo y cortes es procesada dentro de un sistema mecánicoel cual esta basado en vibraciones y mallas. Este sistema separa loscortes del lodo de perforación. El lodo va hacia los tankes de tratamientodonde los parámetros son reestablecidos y controlados para ser usadonuevamente. Por otro lado, los cortes son dispuestos en una piscinadonde deben ser lavados y deben estar listos para ser enterrados en unalocación específica.

6. Los cortes de perforación tienen que ser deshidratados previo a serenterrados y estos deben ir en una piscina la cual este recubierta conmembranas plásticas llamadas “liner”.


Cortes

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CortesLos cortes son pequeños pedazos de roca que son generados debido

a la acción de perforación del pozo. La composición de estos cortes de perforaciónvariará dependiendo el tipo de formación. Grandes volúmenes de cortes songenerados en las operaciones de perforación.


Dispocisión de los Cortes de Perforación en la Piscina

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Dispocisión de los Cortes de Perforación en la PiscinaUna vez que los cortes de perforación son sacados del lodo y estan

limpios estos deben ser puestos en una piscina. Las piscinas para ripios deperforación tienen que tener un liner. Estas membranas previenen filtraciones delos cortes de perforación a través de la base de la piscina. Estas filtraciones puedencontaminar el suelo y los recursos hídricos. Después de que los cortes sondepositados en la piscina estos son enterrados con tierra fértil. Es importantemencionar que los ripios serán enterrados en piscinas cubiertas o no cubiertasdependiendo de las regulaciones ambientales de cada país.


Lodo de Perforación

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Lodo de PerforaciónEs una mezcla de fluídos y solidos usada en la perforación de pozos. El lodo saca los cortes

de perforación a la superficie. Existen muchos tipos de lodos de perforación. Sim embargo; existe unaclasificación general de estos fluídos. Hay lodos base agua y no base agua.

Lodos Base AguaEstos fluidos son compatibles con el medio ambiente ya que estos tienen

componentes biodegradables los cuales no causan graves impactos ambientales. La fase líquida deestos fluidos es agua. Estos fluidos pueden ser usados muchas veces en diferentes pozos. El uso deestos lodos dependerá de a litología del reservorio y de la profundidad del hueco.

Lodos No Base AguaEste tipo de lodos contaminan el medio ambiente ya que su fase líquida contiene

hidrocarburos tales como diesel y petróleo. Estos hidrocarburos hacen esta mezcla muy tóxica yvolatil. Es muy difícil tratar estos fluídos después de ser usados en las operaciones de perforación.Los cortes de perforación se contaminan con estos hidrocarburos por lo que hay que tomar ciertasmedidas para diponer estos ripios en las piscinas. Estos fluidos son usados cuando la formación esmuy pegajosa tal como lutita o como arcilla las cuales no permiten tener una perforación adecuadadel hoyo. Además, estos fluídos son usados en seccions de hoyo bien pequeñas ya que es aquídonde la sarta de perforación se queda pegada. En algunos lugares donde existen regulacionesambientales estrictas el uso de estos lodos deber ser monitoriado por un representante del áreaambiental.


Descarga de los Fluídos de Perforación

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Descarga de los Fluídos de PerforaciónLa descarga de estos fluídos al medio ambiente es un asunto muy

sensible. Estas descargas dependerán de las regulaciones ambientales de cadapaís. Los lodos de perforación tienen dos componentes: componentes sólidos ycomponentes líquidos. Estos componentes son separados añadiendo químicos.Una vez que los componentes están separados cada uno de estos componentesson tratados de una forma distinta.

Los componentes sólidos son tratados con carbonato de calcio parabalancear su PH. Al mismo tiempo, el carbonato de calcio seca los sólidos para serdispuestos en la piscina posteriormente. Para disminuir el riesgo de toxicidad deestos cortes estos seran mezclados con suelo nativo. Usualmente, la mezcla esdos partes de suelo nativo por una parte de cortes o tres partes de suelo nativo poruan parte de cortes. Finalmente, los sólidos secos son enterrados es piscinascubiertas o no cubiertas con liner.


Descarga de Lodo de Perforación

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Descarga de Lodo de PerforaciónLos componentes de los fluídos son tratados con ácido

hidroclórico hasta alcanzar los parámetros exigidos por la regulaciónambiental. Una vez que los fluidos lacanzan estos parámetros estos fluidosson descargados al medio ambiente on re’inyectados en pozos paradesechos.


Descarga del Lodo de Perforación

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Descarga del Lodo de PerforaciónLa descarga de los parámetros y límites máximos dependerá de la

regulación ambiental de cada país. La tabla en la parte superior indica los valores ylos parámetros de las descargas que demanda el Ministerio del Ambiente del Perú.Las compañías petroleras pueden descargar cualquier fluido el cual cumpla condichas especificaciones. Por otro lado, estos fluidos pueden ser re-inyectados en laformación simpre y cuando no contaminen las fuentes de agua dulce. Sin embargo,el costo de re-inyección podría ser muy alto para las compañías petroleras por loque estas decidirán descargar estos fluidos al medio ambiente.

Es importante mencionar que el uso de estos parámetros y límites esun asunto muy controversial. Estos parámetros podrían ser altamente peligrosospara los ecosistemas sensibles. Por ejemplo, la concentración de metales pesadosy grasas no tendrán el mismo efecto en aquellos ríos de caudales grandes que enaquellos ríos de caudales pequeños. Adicionalmente, la temperatura de descargapodría afectar a muchas de las especies que habitan estos ríos ya que muchas deestas especies son muy sensibles a los pequeños cambios de temperatura en elagua.


Perforación Costa Afuera

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Perforación Costa AfueraEstas operaciones son muy similares a las en tierra firme. Todas

estas operaciones estan localizadas en una sola plataforma. Estas plataformastienen los estándares de seguridad más altos tanto de seguridad para el personalcomo para el medio ambiente. La operaciones costa afuera son muy costosas yestas aplican la tecnología más avanzada en la industria petrolera. La tecnologíadesarrollada para estas plataformas esta basada para operar en condicionesclimatica muy severas y grandes profundidades como por ejmeplo en el Mar delNorte y en las Costas de Brasil. De esta manera, existe una amplia clasificación delas plataformas para perforar costa afuera.


Plataformas Costa Afuera

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Plataformas Costa AfueraFotografías generales de algunas plataformas de perforación costa

afuera.


Operaciones de Perforación Costa Afuera

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Operaciones de Perforación Costa AfueraLa demanda de hidrocarburos a nivel mundial esta incrementando

cada día. Esto ha incentivado la exploración de nuevas reservas en los océanospara encontrar nuevos reservorios. México, Brasil, y Noruega son buenos ejemplosde la explotación de grandes reservorios de hidrocarburos en el mar.


Environmental Risks for Drilling Operations

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Environmental Risks for Drilling OperationsIn order to drill wells is necessary to built access roads, camps,

heliports and well pads which will cause and aggressive deforestation. Fresh watersources and land sources can be polluted because drilling mud and chemicals areused in this operation. Fresh water from rivers and ponds is used for developingdrilling activities. This is a very sensitive issue because there have been many freshwater sources which has been affected because of these operations. For instance,many ponds have been dried in the Amazon jungle because drilling operations hastaken their water. The drilling operations are activities which are present in most oftime in the hydrocarbon projects. Oil companies have to explore and find morereserves every determined time because they have to fulfill a production quotaimposed by the governments. This way, those companies need to built new drillingplatforms, camps and facilities.


Riesgos Ambientales en las Operaciones de

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Riesgos Ambientales en las Operaciones dePerforación

Esta tabla indica como las compañías petroleras estan perforandocontinuamente para mantener su producción estable. Esto es un serio problemaambiental ya que una gran cantidad de pozos serán perforados en el futuro lo queimplica limpiar nuevas áreas para peforar. Por ejemplo esta tabla indica como lacompañía Repsol-YPF en Ecuador ha incrementado el número de pozos paramantener su producción.


Riesgos Ambientales (Costa Afuera)

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Riesgos Ambientales (Costa Afuera)Estas actividades causan altos niveles de ruido el cual puede afectar

a ciertos mamíferos marinos ya que estos son sensibles al ruido. Las área depesca artesanal también se ven afectadas debido al incremento de lastemperaturas del agua alrededor de las plataformas de perforación y oleoductos.Pequeñas variaciones de temperatura en el agua pueden afectar a ciertas especiesmarinas. Además, han sido vistas ciertas colisiones entre grandes mamíferos yembarcaciones. Finalmente, los derrames en costa afuera pueden afectar enormesáreas de los ecosistemas marinos.


Riegos Sociales debido a las Operaciones de Perforación

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Existe prescencia de fuerza laboral. Estas operaciones requieren cientos de trabajadores para estasoperaciones. En muchos de los casos, las personas quienes estan involucradas en estas operaciones decidenquedarse en estas áreas para siempre lo cual crea colonización e invasión de las áreas naturales. Además,existen desplazamientos de personas debido a la construcción de estas plataformas. Muchos grupos depersonas han sido afectadas con estos problemas. En otros casos, los descubrimientos de los reservorios selleva a cabo en áreas donde habitan pequeñas comunidades indígenas las cuales tienen que abandonar sustierras debido a estas operaciones. Por otro lado, la degradación de los recursos hídricos no solo representa undaño ambiental sino que también llega a ser un problema social. Antes de las operaciones de perforación lagente local tenía suficients recursos hídricos para cubrir sus necesidades básicas; sin embargo, luego de estasactividades todos estos recursos estan contaminados. De esta manera, la gente local no tiene acceso a estosrecursos nunca más. De esta manera estas personas tienen que comprar agua limpia lo cual es un costo extrapara su economía.

Como fue mencionado anteriormente, las operaciones de perforación involucran un fuerzalaboral considerable, de esta manera las compañías petroleras emplean a las personas del área de influienciapara bajar sus costos de operación. Esta situación hace que las comunidades locales dependan de estasactividades. Esta dependencia llegar a ser un serio problema ya que en el caso de las comunidades indígenasestan ponen a un lado sus costumbres, cultura y estilos de vida tradicionales para trabajar en estas compañías.Una vez que las operaciones terminan, estas comunidades en la mayoría de los casos no pueden volver arecobrar su estilo de vida tradicional. De esta manera estas personas tienen que migrar a las grandesciudades.

Finalmente, las operaciones de perforación costa afuera afectan la pezca artesanal debido alincremento del tráfico marino. Estas operaciones necesitan que muchas personas sean transportadasdiariamente asi como maquinaria desde la costa hacia las plataformas y viceversa. Este tráfico causa ruido ymovimiento inusual de el agua por lo que muchas especies marinas evitan permanecer en esta area. De estamanera, las personas de las localidades cercanas a estas operaciones tienen menos recursos marinos parasatisfacer sus necesidades alimenticias.


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Producción

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ProducciónLa fase de producción is la fase por medio de la cual el crudo del

reservorio es tratado en superficie para ser separado del gas y agua de formación.La etapa de producción comienza en la cabeza del pozo (parte del pozo ensuperficie). Cualquier procedimiento desde el pozo la cabeza del pozo hasta elalmacenaje final del petróleo es parte de la etapa de producción. Las operacionesde producción agrupan complejos procesos para separar los tres fluidos que fluyendel los reservorios. Los diseños de las facilidades de producción dependerán delgrado API y del contenido del agua de formación.


Procesos de Producción

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Procesos de ProducciónEste es un diagrama el cual explica las etapas de producción las

cuales son dos:

La primera, los pozos petroleros. Existe una etapa llamada“completación” por medio de la cual el pozo es preparado para la producción. Lospozos necesitan ser conectados a los oleoductos para transportar el petróleo a lasfacilidades de producción. Es importante entender que una vez que el pozo esperforado este comienza a producir el crudo inmediatamente. Sin embargo, enmuchos de los casos el crudo no puedo alcanzar la superficie debido a que lapresión del reservorio no es suficientemente fuerte como para empujar los fluídosfuera del mismo.

Segundo, las facilidades de producción son el lugar donde el crudo esprocesado para separarlo del gas y le agua de formación. Estas facilidades estanformadas por tanques, tuberías, oleoductos, tanques de lavado, separadores depetróelo, agua y gas, y torres de gas. Los procesos en las facilidades de producciónson más complejos cuando el petróleo es más pesado y tiene bastante agua deformación. El agua de formación causa corrosión, por lo que los oleoductos ytanques deben estar protegidos contra este problema.


Facilidades de Producción

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Facilidades de ProducciónLas facilidades de producción estan diseñadas para separar el crudo

del gas y agua de formación. Luego de este proceso el petróleo es almacenado engrandes tanques en los cuales el petróleo esta listo para ser comercializado. Elagua de formación esta lista para ser reinyectada en estas etapas, y el gas esquemado aquí.


Cabezal del Pozo

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Cabezal del PozoEsta figura indica cuando el pozo esta en producción. Una vez que el

reservorio es alcanzado el petróleo comienza a producir los fluidos. El pozo tieneque ser probado lo que significa que es necesario saber la presión del reservorio.La presión del reservorio determinará si es necesario o no instalar un mecanismopara levantar el petróleo desde el reservorio hasta la superficie. Una vez que elpozo esta listo para entrar en producción el cabezal tiene que ser instalado. Estaherrmienta esta en el tope del pozo y es por aquí que el flujo del pozo puede sercontrollado y en caso de emergencia el pozo puede ser cerrado.


Los Mecanismos de Recuperación del Petróleo

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Los Mecanismos de Recuperación del PetróleoDespués de que el reservorio del petróleo o gas es alcanzado en

muchos de los casos el petróleo puede llegar a superficie. Sin embargo, reservorioscon una pobre presión son más comunes hoy en día. Además, la presión naturaldel reservorio se depleta muy rápidamente. De esta manera, es muy necesarioinstallar cualquier tipo de mecanismo para empujar el petróleo hacia la superficie.Es importante mencionar que la presión del reservorio podría tener variaciones deacuerdo a la densidad y porcentage del gas en la formación. Esto significa que losreservorios de petróleo pesado no tienen suficiente presión de reservorio paraempujar este petróleo. Finalmente, existen tres tipos de mecanismos derecuperación: primario, secundario y terciario.

Recuperación PrimariaLa recuperación primaria se refiere a aquellos reservorios que pueden

producir petróleo con su propia presión natural. Con el mecanismo de recuperaciónprimaria, el gas y el agua de formación empujan el petróleo a la superficie. Sinembargo, esta presión no puede ser mantenida todo el tiempo por lo que la presióndel reservorio declina rápidamente. De esta manera será necesario instalar unmecanismo externo para empujar el petróleo hacia la superficie. Estos mecanismosexternos pueden ser bombeo mecanico o eléctrico, o sistemas de levantamientopor medio de gas.


Recuperación Primaria

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Recuperación PrimariaLa unidad de bombeo de balancín es uno de los sistemas más

populares a lo que se refiere recuperación primaria. Este mecanismo consta de unabomba la cual trabaja con una unidad mecánica. Este sistema bombea el petróleohacia la superficie cuando el reservorio a perdido la presión natural. Estemecanismo es usado más para el bombeo de crudos livianos. Muchos de losreservorios a nivel mundial usan este sistema para recuperar los hidrocarburos. Sinembargo, los reservorios que contienen crudo pesado necesitan bombas eléctricas.Estas bombas eléctricas son muy costosas y su mecanismo es muy frágil.


Recuperación Secundaria

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Recuperación SecundariaEste tipo de recuperación trata de producir el petróleo remanente de

la fase de recuperación primaria. El principal propósito de esta recuperaciónsecundaria es incrementar la presión natural del reservorio usando un mecanismoexterno. Dentro de los mecanismos más comunes estan la inyección de gas o aguade formación. Sin embargo, existen otros mecanismos más complejos y más carospara recuperar el petróleo.


Inyección de Gas y Agua

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Inyección de Gas y AguaEste mecanismo podría ser uno de los más populares sistemas para

recuperar el petróleo del reservorio una vez que la presión del reservorio se hadepletado completamente. Gas o “agua pura” tiene que ser reinyectada en laformación. El propósito de esta reinyección de fluido es empujar el petróleo a lasuperficie. El gas o agua van a incrementar la presión del reservorio.

La gráfica indica que un pozo de inyección de agua ha sido perforado.Los fluidos como gas o agua son inyectados en este pozo. Estos fluídos van aempujar los hidrocarburos y crear un tipo de presión natural nuevamente.Finalmente, el pozo productor de petróelo tiene que usar un mecanismo primariopara bombear este petróleo a la superficie.


Recuperación Terciaria

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Recuperación TerciariaLa recuperación terciaria es llamada“Recuperación de Petróleo

Mejorada” – RPM-. El propósito de esta fase es tratar de recuperar el petróleoremanente de la fase secundaria. Estos mecanismos aplicados en reservorios muymaduros los cuales estan en su etapa final. La recuperación terciaria dependerá dela tecnología disponible. El más común de los mecanismos usado en larecuperación de petróleo mejorada son: dióxido de carbono y otros gases deinyección, estimulación del reservorio por medio de calor y utilización de bacterias.Nueva tecnología esta por aparecer en un futuro cercano. La disponibilidad de estatecnología dependerá de los precios del petróleo y de la demanda mundial..


Dióxido de Carbono y otros Gases de Inyección

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Dióxido de Carbono y otros Gases de InyecciónEste método de recuperación terciaria es uno de los más populares

sistemas. CO2 es reinyectasdo a través del pozo de inyección. De esta manera, elgas estará en contacto con los fluidos del reservorio. El CO2 reduce la viscosidaddel petróleo atrapado lo cual hace que este pueda fluir con mayor facilidad.


Estimulación del Reservorio por Calentamiento

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Estimulación del Reservorio por CalentamientoEsta tecnología es más usada para los hidrocarburos pesados e

hidrocarburos que estan atrapados en la roca del reservorio. Vapor es inyectado através del pozo para que este tenga contacto con los fluidos del pozo. Las altastemperaturas de este vapor disolverán los hidrocarburos pesados. De esta manera,la densidasd API se incrementará y la producción de estos hidrocarburos será másfácil. Esta técnica es un tipo de combustión interna.


Recuperación de Petróleo Mejorada por medio de

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Recuperación de Petróleo Mejorada por medio deBacterias

Este método hace que las bacterias las cuales son inyectadas en elreservorio disminuyan la viscosidad del petróleo. Esta reducción de la viscosidaddel petróleo es debido a que estas bacterias producen dióxido de carbono en elreservorio. La reducción de la viscosidad significa un mejoramiento de la gravedadAPI. De esta manera, la producción del reservorio va ha incrementarse en un granporcentaje.



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Facilidades de ProducciónEstas figuras son una vista general de las facilidades de producción.

Aquí se puede ver que estas facilidades de producción tienen bastantescontenedores, tanques, tuberías y torres de gas.



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Facilidades de ProducciónEsta imagen indica la magnitud del desbroce de áreas para construir

las facilidades de producción. Miles de metros cuadrados se deben limpiar paracontruir estas facilidades. Es imposible en la mayoría de los casos reducir esta áreapara la construcción ya que muchos procesos necesitan tanques ycompartimientos. El tamaño de las facilidades de producción dependerá delvolúmen de producción, tipo de petróleo (liviano y pesado) y del volumen del aguade formación.


Quema de Gas

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Quema de GasLa calidad del gas que se obtiene en la facilidades de producción

tiene una calidad muy baja. Este gas no tiene suficiente poder calorífico o poder decombustión. De esta manera, este gas es quemado en las facilidades deproducción. Además, no existe mucha presencia de gas en los reservorios depetróleo. Al mismo tiempo, el volumen de gas para reservorios de crudo pesado esmás bajo que el volumen encontrado en los reservorios de crudos livianos. Enalgunos países este gas no puede ser quemado debido a las regulacionesambientales por lo que este gas debe ser reinyectado. Esto significa que este gaspodría ser usado como un mecanismo de recuperación secundaria.


Environmental Risks

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Environmental RisksThere are some environmental problems related to the production

stage. One of the main problems is that vast areas of forests have to be deforestedfor building production facilities. Once the facilities are operating appear anotherproblems such as rupture of tanks, vessels and pipes which creates oil/formationwater spills. In addition, fresh water sources and land can be polluted becauseproduction operations. There are many toxic fluids that productions facilities create.It is important to mention that those plants or facilities after a rainstorm or rainfallgenerates polluted water which can goes trough the soil polluting fresh watersources in some cases. Furthermore, the constant burning of gas is creating toxicemission to the environment. Those emission become more dangerous when theproduction facilities are located into fragile and sensitive ecosystems. Finally,offshore production activities can affect marine ecosystems due to presence ofnoise and oil spills.


Social Risks

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Social RisksThe social risks present in this stage are similar to those problems

present in other stages. There is a presence of work force. Those operations requirehundreds of workers in order to operate the production facilities. In some cases,people who are involved in these activities decide to stay in these areas foreverwhich creates colonization and invasion of those areas. The most sensitive case iswhen people can have access to lands in fragile ecosystems. Displacement ofpeople of people for building huge production facilities is another problem. Manygroups of people have been affected by this problem. In many cases, the productionfacilities have to be built in places where there are human settlements becausethose areas are very close to the production fields. This way, communities have toleave their land due to this operations. On the other hand, degradation of freshwater sources are not only an environmental problems this degradation becomes asocial problem, too. Before the production activities, people have free access tofresh water sources in order to cover their basic necessities; however, rivers andponds are polluted after these operations. This way, local people do not haveaccess to those sources anymore which implies buying fresh water. This is an extracost for their economy. Furthermore, production operations involved a large laborforce, so oil companies hires local people in order to minimize their costs ofoperation. This situation makes indigenous communities depend on the oil activities.This dependency becomes a serious problem because indigenous communities putaside their culture and traditional life style in order to work with those companies.


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Post-Production

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Post-ProductionThis is the stage by which oil is ready for being commercialized and

refined. This oil crude is completely “clean”. This means this hydrocarbon does haveformation water. In some cases, there is still a very low percentage of water ( < 1%).This water is decanted on the tank’s bottom. Those thanks have valves by whichthis water can be evacuated.

CommercializationCommercialization is a stage where oil is transported from the storage tanks

to the tankers or other distribution facilities. The oil is priced by thebenchmark crude oil in this stage.


Refined

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RefinedOil refining is the industrial process by which oil is turned into an array

of derivates. At the beginning, the oil refineries where use for getting gasoline,diesel and bunker. However, the world depends on oil derivates today, so therefineries are producing limitless types of derivates. In addition, advantagetechnology and processed make that refineries can transform heavy oil in veryvaluable products. It is important to know that light oil will need a single heatingprocess in order to get many derivates. This is why this kind of crude is expensive inthe oil market. Finally, as it was mentioned before, content of sulfur into the oil isvery important because sulfur cause corrosion and refinery facilities will suffer manydamage with this kind of oil (sour oil).


This picture shows the different kinds of oil primary derivates that can

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get from the oil refining. These array of products are classified from light derivatessuch as gasoline, aircraft fuel and liquefied petroleum gas to heavy derivates likebunker, greases, lubricants and asphalts.


Oil Refined Process

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Oil Refined ProcessOil derivates are taken out from crude oil by distillation. Distillation is

the process by which oil is heat. The oil goes trough a furnace in which the oilreaches a high temperature. After that, the oil goes to the tower of distillation. In thistower, the derivates has to reach a certain temperature in order to be separated.The lightest derivates are coming from a single evaporation. Those derivates are asvapor which will be cooled later in order to get liquid derivates. The most heavyderivates will be into the bottom of the tower and they will be separated applyinghigher temperatures. However, there are new processes by which lighter derivatescan be gotten from heavier oil. The most common process is called catalyticprocess. In this process, the heavy oil molecules are broken in smaller chains. Thisway, it is possible to have more light derivates from heavy oils.


Environmental Risks

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Environmental RisksThe most common environmental risks related to the Post-Production

are air pollution and water pollution.

Air PollutionThere are a lot of evaporation of volatile hydrocarbons from crude oil

to the air. Refineries are working 24/7, so those facilities are polluting the airconstantly. The most common gases release to the environment trough theseoperations are SOx which is content into the oil and it is released when the oil isheated, and NOx which is released due to the heating process. In addition,considerable quantities of particulates from process heat are released into the air.Moreover, refineries release H2S from sulfur recover operations. In most of thecases, about 75% of total emissions by weight is released to air.

Water PollutionThe refining processes produce big quantities of wastewater from

desalting, distillation, and cracking operations. About 24% of total wastewateremissions is released to the environment. In addition, many of the processes in therefineries apply cooling processes. This way large quantities of water are used forthose cooling processes. In many cases, the water use in those processes aretaken from fresh water sources.


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Transportation

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TransportationThe transportation stage represents the backbone of the oil industry.

Transportation is the link for the production and commercialization stages.Transportation systems embraces an array of pipelines, tankers and trucks. At thesame time, transportation is the stage where most of the oil spills are present. Thisway, high standards have been applied in this process.


Transportation

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TransportationThis diagram shows a classification of the means of transportation in

the hydrocarbon industry. The main classification embraces pipelines, tankers, andtrucks. There are some kinds of pipelines which are classified according their use.The main pipelines are those huge pipes which transport high volumes of oil andgas from the main production facilities to the commercialization ports or zones. Onthe other hand, there are small systems of pipelines which transport thehydrocarbons from the oil wells stations to secondary and primary productionfacilities. It is important to mention that there are some systems of formation waterpipelines. Those systems connect the production facilities to the water disposalwells stations. This way, the formation water taken out from the oil in the productionfacilities is transported trough these pipelines and re-injected into the formationsagain.


Maine Pipelines

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Maine PipelinesThe main pipelines transport oil/gas to the main ports or stations.

Those pipelines have a large diameter and they get across long distances. Themain pipelines have to cross mountains, rivers, lakes and an intricate topography.This way, the route design for a main pipeline has to consider many importantfactors. Those factors are the geology of the area and kind of fluid being those oneof the most important. Laying of those pipelines are very expensive and complex.Today, the environmental regulations demand to make many importantconsiderations in order to built pipelines. For instance, pipelines in fragile andsensitive ecosystems have to get across these areas under the surface and rivers.In addition, advanced technology have to be applied for monitoring those pipes inorder to halt just on time any oil spill.


Secondary Pipelines

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Secondary PipelinesThe secondary pipelines are systems that are connected to the main

pipelines and production facilities. Those systems of pipelines transport oil, gas andwater. Those pipelines have small diameter and they do not get across largedistances. According to some environmental regulations, those secondary pipelineshave to get across fragile and sensitive areas under the surface.


Protection of Pipelines

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Protection of Pipelines

Pipeline systems can be a threat for the environment. Those pipescan be broken suddenly and oil or formation water spills can cause hugeenvironmental disasters. This way, the hydrocarbon industry has developedmethods and materials in order to prevent these pipelines ruptures. The main factorthat causes most of ruptures and failures of these pipelines systems is thecorrosion. Therefore, there are some methods for protecting the pipelines againstcorrosion. Those methods are:

Cathodic Protection

Internal treatments with chemicals

External surface covering with liner

External surface covering with special paints

Use of “pigs”

Good practices of welding


Cathodic Protection

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Cathodic Protection

This method applies electric current to the surface pipeline in order toavoid corrosion. Nodes are installed on the pipeline every certain distance. Thosenodes transmit a very low electric current constantly. This was, corrosion due to theinteraction between the iron and oxygen is avoided. Most of the main pipelines havethis system in order to protect their outer surface. Cathodic protection has to bemonitoring constantly because sometimes the nodes are not working. Pipelines canuse some protections at the same time.



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Some chemicals can be added to oil/formation water for protecting theinternal surface of pipelines. Those chemicals work like anti-corrosives andbiocides.

Anti-corrosives create a greasy film on the internal surface; thus corrosioncan be avoided.

Biocides avoid formation of bacteria into the pipe. Bacteria generates sulfurwhich is very corrosive.

Those chemicals are injected into the pipelines constantly. At thesame time, some tests are performed in order to verify in those products areworking or not. The dose of these chemicals can be modified many times accordingto the presence of bacterias.


External Surface Covering with Liner

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External Surface Covering with Liner

External corrosion on pipelines is a tough problem for them. Cathodicprotection can prevent for a while external corrosion; however, it is necessary to useadditional methods in order to prevent pipelines ruptures. Covering pipelines withliner is a good option because with this protection method pipelines are wrappedwith liner –plastic membranes or layers- which can protect the pipeline against anaggressive corrosion. There are many types of materials which have been createdin order to protect those pipes. Those material or liners have to resist hightemperatures and high levels of humidity.


External Surface Covering with Special Paints

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External Surface Covering with Special Paints

In many cases before covering the pipelines with liner, pipelines arepainted with special paints which can avoid corrosion. In other cases, pipelines areonly painted with those paints and they are not covered with liner. Those specialpaints can avoid corrosion for a short time. Those are not too effective as liner. Onthe other hand, this method consists in apply three layers of paint. The first layer isthe most important paint because these has especial chemicals which are going toprevent the corrosion. The second layer is a protection for the primary paint; andfinally the third layer is a paint which shapes a kind of plastic layer. This way, thisfinal layer will protect the pipeline from the weather because water, dust and suncan not reach the primary layer in some years,


“Pigs”

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“Pigs”

A pig is a tool that is sent down a pipeline and propelled by thepressure of the fluids. Pigs clean the internal surface of pipelines. There are manykinds of pigs in the market. Most of the pigs are rubber body and they have manybrushes around them. Those brushes remove the oxide and solid deposits, so theinternal surface will be clean and ready for applying biocide and anticorrosion fluidswhich can adhere better to the internal surface.


Good Practices of Welding

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Good Practices of Welding

Welding is a technique by which pipes are bonded for shaping apipeline. The welding practices can help preventing ruptures of pipelines in a nearfuture. Many pipelines have presented failure because the welding practices werepoor and they were not monitored. People who weld pipelines have to have a broadknowledge and international certifications.


Welding Considerations

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Welding ConsiderationsAs it was mentioned before, the welding practices are very important

in order to avoid pipelines present failures and ruptures by which the environmentcan be degraded. Low quality welding can cause corrosion and pipelines ruptures.In order to prevent this low quality of welding there are some procedures which canapply. Welding has to be inspected carefully applying some techniques such aspenetrating inks and X-rays analysis. Penetrating inks are some inks which have tobe apply over the welding. Before those inks are apply, the inks are going todisclosure cracks and imperfections. This way, the welding has to be remove and anew welding has to be made in order to guarantee the quality of this procedure.Finally, X-rays analysis have to be done, so welders will be able to see any tinyimperfection within the welding.


Tankers

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TankersTankers are the main means of transport for exporting oil crude and

derivates. Those tankers are designed taking into account high safety standards.However, those vessels are a threat for the environment because any accident fromthose tankers can spill millions of gallons on the see.


Trucks

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TrucksTrucks are small units which can transport oil/gas and derivates.

Those units are used for local deliveries because they have a small capacity. Inaddition, trucks are use most in the cases for transporting derivates such asgasolina, gas, diesel and so on.


Environmental Risks

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Environmental RisksThere are some environmental risks related to the transportation

activities. Pipeline ruptures are common due to lack of maintenance. Corrosion candestroy those pipe very fast. This is way the preventive maintenance of pipeline isvery important.

High temperatures of pipelines can affect sensitive and fragileecosystems. Many animals are very sensitive to these temperature changes.

Earthquakes and other geological phenomena can destroy pipelineseasily. It is not easy building pipelines in areas free of geological phenomena whichaffect those pipes. For this reason, it is important to do a well detail study of thelocal geology.

Oil spills from pipelines are not easy to control. The magnitude ofthose spills will depend on the pipeline size and the quality of spill control systemthat the company has implemented. However, in most of the cases millions of oilbarrels are spilt because of pipelines ruptures.

Finally, tankers are one of the biggest threats for ocean ecosystemsbecause one spill coming from those vessels can destroy and pollute wide areas.


Social Risks

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Social RisksPeople who are living in the pipeline path have to be move to other

places. Explosion of pipelines are a threat for people. Moreover, landscape of areaswhere pipeline is crossing is affected. This is an acute problem for tourist placesbecause landscape is very important in order to performance this business.

Finally, people in the local area have problems of water, so they haveto pay for drinking water. Land pollution because of oil spills is common and peopledo not have arable land anymore.

Introduccion a la Ingenieria de Petroleos

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