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viernes, 11 de junio de 2010

EL PETRÓLEO: Tipos de Yacimientos: Flujo Natural (Libre) y Flujo Artificial

Los depósitos de gas y de petróleo se clasifican de acuerdo con la energía y las fuerzas naturales que hacen posible su explotación. En la época en que el aceite se formó y se acumuló en depósitos, también se acumularon progresivamente la presión y energía al interior del gas y el agua que lo acompañaban. Esta presión y esta energía vendrían a ser necesarias más tarde para ayudar a extraer el petróleo desde el subsuelo hasta la superficie. De nada serviría perforar un pozo para extraer petróleo de un yacimiento si no existieran además grandes presiones en el gas o en el agua (o en ambos), que hacen parte del depósito. Su función primordial es la de empujar el aceite a través de los poros de la roca y desplazarlo hacia el pozo que se ha perforado.
De acuerdo con las características de formación del pozo, se pueden presentar dos formas de fluir el hidrocarburo hacia la superficie, así: flujo natural y flujo artificial.



Fujo Natural (Libre)

Se presenta cuando la presión en el yacimiento es tal que el petróleo fluye hacia la superficie sin la ayuda de algún mecanismo artificial, mezclado con gas y agua. En este caso se coloca la tubería de producción y en la parte superior o cabeza se instala el sistema de conexión y válvulas, que son las encargadas de controlar la presión de salida del fluido.

MECANISMOS NATURALES DE PRODUCCION DE YACIMIENTOS DE PETRÓLEO

El empuje de petróleo hacia los pozos se efectúan por la presión natural que tiene el yacimiento. En la práctica se ha determinado que este empuje se puede derivar de la presencia de:

* Casquetes de gas libre

* Volúmen de gas libre en el petróleo

* Volúmen de agua dinámica subyacente

* Empuje por gravedad

Por lo general se da el caso de que uno de estos mecanismos es preponderante en empujar el petróleo hacia los pozos y la posible presencia de otro podría actuar en forma coadyutoria.

Es muy importante detectar lo más anticipadamente posible el mecanismo natural de empuje del petróleo ya que esta temprana apreciación servirá para obtener el mayor provecho del futuro comportamiento del mecanismo en el yacimiento y de cada pozo en particular. Además ayudará a estudiar futuras aplicaciones de extracción secundaria por inyección de gas o de agua u otros elementos.

Para detectar el mecanismo de producción prevaleciente, se acude al procesamiento e interpretación de una extensa serie de información obtenida durante la perforación de los pozos e información recabada durante el comienzo y toda la etapa de producción primaria. Dicha información proviene de los siguientes datos:

* Características geológicas y petrofísicas de las formaciones petroliferas.

* Buzamiento de las formaciones.

* Profundidad y espesor de las formaciones petrolíferas.

* Porosidad y permeabilidad de los estratos.

* Saturaciones de los fluídos (gas-petróleo-agua) en los estratos petrolíferos.

* Relaciones Presión-Volúmen-Temperatura.

* Historias de producción de los fluídos.

* Profundidades de los contactos gas-petróleo-agua.


Casquete o empuje de gas.

En este tipo de yacimiento, bajo las condiciones originales de presión y temperatura, existe un equilibrio entre el gas libre y el petróleo presente. La presión y la temperatura, bajo las condiciones normales, están relacionadas con la profundidad.
Al poner el pozo a producir controladamente, la diferencia entre la presión del yacimiento y la presión el el cabezaldel pozo (presión de flujo) hacen que el petróleo y el gas disuelto en éste lleguen a la superficie.

Por lo general, el control del volúmne de flujo en la superficie se hace mediante la instalación de un estrangulador o reductor de diámetrode la tubería de producción en el cabezal del pozo. El estrangulador se emplea para mantener el régimen de producción más eficiente de acuerdo con la energía natural del yacimiento, de manera que la relación gas petróleo lograda durante el periodo de extracción primaria redunde en el más alto porcentaje de petróleo en sitio producido del yacimiento.

Para permitir el flujo del petróleo hacia el pozo, la tubería de revestimiento que cubre el estrato productor se cañonea a una profundidad muy por de bajo del contacto gas-petróleo. Esto se hace para evitar producir gas libre del casquete de gas. Sin embargo, al correr el tiempo y debido a la extracción de crudo del yacimiento, la presión disminuye paulatinamente y el volumen del casquete de gas aumenta, por lo cual el nivel del contacto gas-petróleo baja.

Este descenso del contacto gas-petróleo hace que los pozos ubicados en la parte estructural más alta del yacimiento sean los primeros en producir gas del casquete.

Por su mecanismo y características de funcionamiento, el casquete o empuje de gas ofrece la posibilidad de una extracción primaria de petróleo de 15 a 25 %. Por tanto, al terminar la efectividad primaria del mecanismo, debido al abatimiento de la presión y producción del gas, queda todavía por extraerse 75 a 85% del petróleo descubierto.

Para lograr la extracción adicional de crudo por flujo natural se recurre entonces a la vigorización del macanismo mediante la inyección de gas o de gas y agua para restaurar la presión.





Empuje por gas disuelto.

En este tipo de mecanismo no existe capa o casquete de gas. Todo el gas disuelto en el petróleo y el petróleo mismo forma una sola fase, a presión y temperaturas originalmente altas en el yacimiento.

Al comenzar la etapa de producción, el diferencial de presión creadohace que el gas comience a expandirse y arrastre el petróleo del yacimiento hacia los pozos durante cierta parte de la vida productiva del yacimiento. Eventualmente, a medida que se extrae petróleo, se manifiesta la presión de burbujeo en el yacimiento y comienza a desarrollarse el casquete o capa de gas en el yacimiento, inducida por la mecánica de flujo.

Este tipo de extracción es considerado más eficiente que el de casquete de gas. La práctica ha demostrado que la extracción primaria puede alcanzar de 20 a 40% del petróleo en sitio.

La relación de gas disuelto en el petróleoes importante y el volumen de gas disuelto en el petróleo esta en función de la presión y temperatura en el yacimiento y las características del crudo.

Algunas veces puede ser que la presencia de agua en el fondo del yacimiento constituyan latente mecanismo de expulsión.
Para la inyección de gas o de agua, previo los estudios requeridos, se escogeran pozos claves existentes que puedan ser convertidos a inyectores o se abriran nuevos pozos para tales fines.



Empuje por agua



El empuje por agua es considerado el mecanismo natural más eficiente para la extracción de petróleo. Su presencia y actuación puede lograr que se produzca hasta 60% y quizas más del petróleo en sitio.


Sin embargo, este tipo de mecanismo requiere que se mantenga una relación muy ajustada entre el régimen de producción de petróleo que se establezca para el yacimiento y el volumen de agua que debe moverse en el yacimiento. El frente o contacto agua-petróleo debe mantenerse unido para que el espacio que va dejando el petróleo producido vaya siendo ocupado uniformemente por el agua. Por otro lado, se debe mantener la presión en el yacimiento a un cierto nivel para evitar el desprendimiento de gas e inducción de un casquete de gas.


La tubería de revestimiento de los pozos se perfora a bala o cañonea bastante por encima del contacto agua-petróleo para evitar la producción de agua muy tempranamente.

Cuando se detecta el influjo drástico del agua se procede a analizar los estudios de comportamiento preparados sobre el yacimiento. Es posible que lo más recomendable sea aislar por cementación forzada las perforaciones por donde esta fluyendo el agua y cañonear el revestidor a más alto nivel del contacto agua-petróleo. O en caso de conificación, con cerrar el pozo por cierto tiempo se produce la desaparición del cono al equilibrarse el contacto agua-petróleo.



El cono se produce debido a la movilidadcon que el agua y el petróleo se desplazan hacia el pozo. En este caso, la relación de movilidad petróleo-agua favorece al agua y hace que el petróleo quede rezagado.






Empuje por gravedad


Generalmente, los estratos tienen una cierta inclinación o buzamiento que de un punto a otro crea un desnivel. Este buzamiento se expresa en grados y puede ser muy pequeño (2º), o puede ser muy empinado (45º) o más. Mientras más alto sea el buzamiento, mayor oportunidad tendrá el petróleo escurrirse buzamiento abajo.

Si la capa de gas es activa, los pozos ubicados buzamiento arriba empezarán a mostrar incrementos en su relación gas-petróleo durante cierta época de su vida productiva. El mantenimineto de la presión del yacimiento por la inyección de gas equivaldría a que la masa de gas actuara como émbolo que comprime y desplaza el petróleo hacia los pozos ubicados buzamiento abajo, los cuales tendrán mucho más tiempo de incrementar su relación gas-petróleo, según su posición estructural.


En el caso de la presencia de un acuífero bien definido, su avance está relacionado con el régimen de producción que se desee imponer al yacimiento. Sí el agua se desplaza buzamiento arriba, lo cual no es muy factible cuando el buzamiento es alto, los pozos buzamiento abajo empezarán a producir agua cuando el contacto agua-petróleo haya subido a los intervalos donde fue cañoneado el revestidor.




La ubicación de los pozos es muy importante para poder obtener el mayor provecho de producción de petróleo durante el más largo tiempo sin que se produzca gas del casquete que eventualmente se formará, o agua en el caso de avance del contacto agua-petróleo.

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Flujo Artificial

A medida que se extrae el petróleo, la energía del yacimiento va disminuyendo hasta que llega a un punto en que el petróleo ya no fluye y es necesario extraerlo por bombeo mecánico, hidráulico o por bombas eléctricas sumergibles.

Bombeo Mecánico: Consiste en instalar al final de la tubería de producción una bomba de desplazamiento positivo. Esta bomba es accionada desde la superficie por un número apreciable de varillas y en su movimiento de vaivén succiona el petróleo que se encuentra en el yacimiento. Este sistema es el tradicional y el más usado en la actualidad (en un 70%), principalmente en los pozos de baja profundidad y productividad. Este sistema es sencillo y económico, pero no sirve para pozos desviados.





Bombeo Neumático: Consiste en inyectar gas a alta presión hasta el fondo del pozo, la cual hace que la presión en éste aumente, creándose así una diferencia de presiones entre la del pozo y la de la superficie, haciendo fluir el petróleo. El gas puede ser introducido de una manera continua o intermitente, según las necesidades de produción que se tenga.




Bombeo Eléctrico: Se emplea una bomba eléctrica sumergida dentro del yacimiento que bombea el crudo a través de la tubería de producción hacia la superficie. Este sistema se utiliza generalmente con crudos livianos y de baja profundidad.

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