CALSES DE EMPUJES PARA LA PRODUCCION DEL PETROLEO
Y SUS EFICIENCIAS
Producción Petrolera
Luego de haber realizado la perforación, el pozo está en condiciones de
producir. En este momento puede ocurrir que el pozo sea puesto en
funcionamiento por surgencia natural, lo que no ocurre en la mayoría de
las perforaciones. Dependiendo de varias circunstancias, tales como la
profundidad del yacimiento, su presión, la permeabilidad de la roca
reservorio, etc., el fluido llegará a la superficie con caudales
satisfactorios o no satisfactorios.
Los fluidos de un yacimiento –petróleo, gas, agua- entran a los pozos
impulsados por la presión a los que están confinados en el mismo. Si la
presión es suficiente, el pozo resultará "surgente": produce sin
necesidad de ayuda. Pero en la mayoría de los casos esta surgencia
natural decrece y el pozo deja de producir: el pozo está ahogado. Para
proseguir con la extracción se procede a la utilización de métodos
artificiales de bombeo.
Los yacimientos tienen tres tipos principales de "empujes naturales", a
saber:
1. Empuje por gas disuelto (disolved-gas drive). La fuerza propulsora es
el gas disuelto en el petróleo que tiende a escapar y expandirse por la
disminución de presión. La recuperación final suele ser inferior al 20%.
2. Empuje de una capa de gas (gas-cap drive). Cuando el gas acumulado
sobre el petróleo e inmediatamente debajo del techo de la trampa
genera un empuje sobre el petróleo hacia los pozos. La recuperación de
un campo con capa de gas es del 40/50%.
3. Empuje hidrostático (water drive). La fuerza impulsora más eficiente
para provocar la expulsión del petróleo del yacimiento es el empuje del
agua acumulada debajo del petróleo. La recuperación en un yacimiento
con este tipo de empuje explotado racionalmente puede llegar al 60%.
El mecanismo de surgencia natural es el más económico, ya que la
energía es aportada por el mismo yacimiento. Los controles de la
producción se realizan en la superficie por medio del llamado "árbol de
Navidad", compuesto por una serie de válvulas que permiten abrir y
cerrar el pozo a voluntad. La surgencia se regula mediante un pequeño
orificio cuyo diámetro dependerá del régimen de producción que se
quiera dar al pozo.
Fig. 1- Esquema de pozo surgente
Cuando la energía natural que empuja a los fluidos deja de ser
suficiente, se recurre a métodos artificiales para continuar extrayendo el
petróleo. Con la extracción artificial comienza la fase más costosa u
onerosa de la explotación del yacimiento.
Tanto para producir un pozo por surgencia natural como por medios
artificiales se emplean las mismas tuberías de producción (tubing), en
tramos de apróx. 9,45 m. de longitud, unidos por rosca y cupla, y en
distintos diámetros, desde 1,66 a 4,5 pulgadas según lo requiera el
volumen de producción.
Entre los métodos de extracción artificial se cuentan los siguientes:
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 produsca 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 establesca 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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