7/28/2019 Proceso de produccion.pdf
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Universidad Nacional Autnoma de MxicoFacultad de Ingeniera
Proceso de produccinM. en C. Carlos Morales Gil
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Contenido
Procesos de produccin
Proceso de produccin y sus elementos
Sistemas artificiales de produccin
Mtodos secundarios y terciarios Instalaciones de produccin marinas
Aseguramiento de flujo
Simulacin numrica de yacimientos
Monitoreo de yacimientos y produccin
Mantenimiento de instalaciones
Abandono de instalaciones
Comentarios finales
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Proceso de exploracin y produccin
Crudo Ligero Marino
Batab
Pol
Chuc
Och-Uech-Kax
Caan
TaratunichAbkatn
Kanaab
CantarellEk - Balam
Ku-Maloob-Zaap
Lmite
econmico
Abandono
Lmite
tcnico
Costero Terrestre
Ogarrio-Magallanes
Cactus-Sitio Grande
Ant onio J BermdezEl Golpe-Puerto Ceiba
Delta del Grijalva
Jujo-Tecominoacn
Macuspana
Bellota Chinchorro
San Manuel
Integral Poza Rica
Tres Hermanos
Burgos
Arenque
Amat it ln
Humapa - Bornita
Chicontepec
Coyula - Japeto
Veracruz
Reingeniera Tamps-Const.
Desarrollo
Optimizacin Recuperaciones secundaria y terciariaExploracin
Ms de 20proyectos enEvaluacin delpotencial eincorporacin dereservas
Exploracin Explotacin Acondicionamiento ydistribucin
Evaluacin delpotencial
Incorporacinde reservas
Delimitacin deyacimientos
Acondicionamientoy distribucin
primaria
Desarrollo decampos
Explotacin deyacimientos yoptimizacin
Abandono decampos
Desarrollo
Ejemplos de proyectos en Mxico
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Proceso de produccin
Separador deprimera etapa
Crudo de lneasde descarga
Agua
Agua
Agua
Aguapotable
Intercambiadorde agua
Primera etapade desalado
Segunda etapade desalado
Bomba de reciclaje
Unidaddesalini-zadora
Gas a primera etapa decompresin
Gas a segunda etapa decompresin
Gas a tercera etapa decompresin
Crudo
Separador desegunda etapa
Separador detercera etapa
Bomba para desaladoCalentador
Gas a cuarta etapa de
compresin
Tanque dealmacenamiento
Bombade crudo
Ducto deparacomercia-lizacin
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rbolesmojados
Lneas de
descarga(J umpers)
Cabezales de
produccin
Ductos deproduccin
Riser
Soportesflexibles
Terminaciones de ductos
Ductos deexportacin
Ubilicales
Conexiones
Produccin marina
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0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1,000
1,100
1,200
1,300
1,400
1,500
1,600
1,700
1,800
1,900
2,000
2,100
2,200
2,300
79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
Np(X10MMBLS)
Qo(MBPD)
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
195
210
225
240
255
270
285
300
315
330
345
Qiny(MMPCD)
Pws(Kg/cm
2)
Nopozos
Qo Np
No. pozos operando Pozos con BN
Dat os de presi n medi dos Tendenci a Pws
Inyeccin de N2 Iny. Gas Natural
Qo 592.70 MBPD
Np 13,156 MMBLS
Gas natural 261 MMPCD
Nitrgeno 613 MMPCD
600
900
0
300
1200
1500
183
160
Pws 77.4 Kg / cm
Monitoreo de produccin en yacimientos
Ejemplo de monitoreo en
Cantarell
La observacin, seguimiento y administracin de las variables que
impactan el desempeo de la produccin en todo el sistema (yacimiento,
pozo e instalaciones) permite maximizar el valor de los hidrocarburos en
el tiempo.
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Reparacin de pozos
La reparacin de pozos menor o mayor, permite incrementar el aporte delpozo y en consecuencia incrementar la productividad de los pozos. La
reparacin mayor impacta el desempeo del yacimiento como las
estimulaciones con productos especializados o a travs del
fracturamiento de la roca, este ltimo incrementa los radios de drene .
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Sistema de separacin
El proceso de separacin permi te separar
las fases de los hidrocarburos y manejarlasde manera apropiada conforme a sus
caractersticas termodinmicas
Gas a compresin
Crudo a Bombeo
Agua a inyecc in, t ratamiento o
drenaje
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Estacin de compresin
Ducto de gas Ducto de gas
EntradaSalida
Tanque de
condensados
Estacin de
medicin
Filtros
Compresor
Turbina
Compresor
Enfriadores Enfriadores
Turbina
El gas que ha sido separado y
endulzado, se transporta a los
centros de consumocomprimindolo.
La compresin usualmente se
hace con turbinas
convencionales (como las de un
avin)
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Endulzamiento de gas
El sulfuro de hidrgeno,
denominado cido sulfhdrico en
disolucin acuosa (H2Saq), es un
cido inorgnico de frmula H2S.
Este gas, ms pesado que el aire,
es inflamable, incoloro, txico y
su olor es el de la materia
orgnica en descomposicin.
El cido sulfhdrico se encuentra
naturalmente en el petrleo
crudo, gas natural y es mortal,
motivo por el que debe
considerarse un proceso para
eliminarlo del gas naturalproducido, el proceso es
conocido como endulzamiento
del gas.
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Otros procesos
Desalinizacin Separacin de agua
Limpieza e inspeccin de ductos
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Almacenamiento
El proceso de almacenamiento
permite entre otros:
Incrementar la flexibilidad
operativa Mantener inventarios
Reducir daos al yacimientoen libranzas o mal tiempo
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Contenido
Procesos de produccin
Proceso de produccin y sus elementos
Sistemas artificiales de produccin
Mtodos secundarios y terciarios
Instalaciones de produccin marinas
Aseguramiento de flujo
Simulacin numrica de yacimientos
Monitoreo de yacimientos y produccin
Mantenimiento de instalaciones
Abandono de instalaciones
Comentarios finales
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Sistemas artificiales
Cuando la presin en el yacimiento es talque no soporta el peso de su propia
columna a travs del pozo para alcanzar las
instalaciones superficiales, es necesario
aplicar sistemas artific iales de produccin
como:
Bombeo mecnico
Bombeo hidrulico Bombeo electrocentrfugo
Bombeo neumtico
Bombeo por bache
Bombeo de cavidades progresivas
A cont inuacin se descr iben los ms
aplicados en la industr ia petrolera
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Bombeo mecnico
El bombeo mecnico tiene
lmites de aplicacin en
profundidad por el peso de
la varilla
Es importante calcular
matemticamente lavelocidad, peso, tipo de
motor, as como otros
parmetros para aplicar
este mtodo
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Bombeo neumtico
DiseoEl bombeo neumtico debe ser diseado en
diferentes fases: Red de bombeo neumtico Disponibilidad y tratamiento en su caso
del gas de inyeccin Profundidad de inyeccin Cambio de intervalo de inyeccin Volmenes de gas de inyeccin
Si es intermitente, disear tiempos deapertura y cierre de vlvulas
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Otros sistemas artificiales de produccin
Bombeo hidrulico Bombeo electrocentrfugo Cavidades progresivas
Mismos componentes internos
del bombeo mecnico, con
menos elementos externos
Para gastos elevados
(yacimientos de baja
presin con alta porosidad y
permeabilidad que permiten
aporte al pozo alto)
Se disea para
producciones bajas con
control de velocidad
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Proceso de produccin y sus elementos
Sistemas artificiales de produccin
Mtodos secundarios y terciarios
Instalaciones de produccin marinas
Aseguramiento de flujo
Simulacin numrica de yacimientos
Monitoreo de yacimientos y produccin
Mantenimiento de instalaciones
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Recuperaciones secundaria y terciaria
CO2
Combustion
In-situ
Inyeccin devapor
Inyeccin de agua
Inyeccin de gas
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Mtodos secundarios y terciarios
Instalaciones de produccin marinas
Aseguramiento de flujo
Simulacin numrica de yacimientos
Monitoreo de yacimientos y produccin
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Sistemas de produccin flotante
A di ferenc ia de las instalaciones de
produccin terrestres, en el mar se
utilizan todas las instalaciones
conjuntas en una sola unidad llamada
FPSO, pueden ser solamente para
almacenamiento FSO.
Ambas incluyen s is temas de descarga
de crudo. En estas instalaciones la
mayora de las ocasiones se inyecta al
yacimiento el gas asociado y el agua
que son separados en superficie
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Sistemas de produccin flotante
Actualmente, existendiseos y se encuentran en
fase de construccin los
FPSO para gas que permi ten
licuar el gas en proceso de
enfriamiento hasta -162C
para transportarlo de
manera lquida a presinatmosfrica.
La aplicacin del LNG ha
permitido cambiar los
mercados locales del gas y
comercializar en diferentes
puntos a travs de plantasde regasificacin.
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Sistemas de produccin flotante
Sistema de anclajeSistema de descarga
Tanto los FPSO como los FSO pueden
transferir el hidrocarburo almacenado a
un tanque carguero mediante
mangueras especiales, ya sea enalineados o en tandem.
El sistema de anclaje de este tipo de
instalaciones de produccin debe
considerar las corrientes marinas y los
vientos para evitar accidentes.
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Sistemas artificiales de produccin
Mtodos secundarios y terciarios
Instalaciones de produccin marinas
Aseguramiento de flujo
Simulacin numrica de yacimientos
Monitoreo de yacimientos y produccin
Mantenimiento de instalaciones
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Aseguramiento de flujo
El aseguramiento del flujo de los fluidosdel pozo a la superfic ie puede
presentarse en diferentes formas:
Hidratos de metano Incrustaciones Arenamiento Parafinas Asfaltenos
Para atender estos problemas se
requiere trabajo multidisciplinario que
incluye entre otras reas:
HidrulicaTermodinmica Qumica / materiales Procesos de control Estrategias de operacin Consideraciones comerciales Simulacin matemtica Aspectos legales
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Aseguramiento de flujo
Hidratos de metano: Son cristales de hielo con gas Bloquean las tuberas Se forman por la combinacin de
bajas temperaturas y alta presin Son difciles de remover Pueden disolverse con qumicos Son estables
termodinmicamente
Incrustaciones / arenamiento:
Sales disueltas en los fluidos delyacimiento bajo presin
Cuando se rompe el equilibrio las
sales se precipitan y se acumulanen las paredes de la tubera Las incrustaciones reducen los
dimetros de tubera y lacapacidad de transporte.
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Aseguramiento de flujo
Parafinas y asfaltenos: Con los cambios de temperatura
y la composicin de los fluidos sedesestabiliza la solucin y sedepositan en la tubera
Las parafinas son cadenas de
molculas largas como lospoliaromticos y las olefinas quese pueden disolver con calor yqumicos
Los asfaltenos son cadenas demolculas largas que contienenaromticos y conjuntos deolefinas y heteroatomos quedeben ser raspados o removidoscon chorros tipo jet
Parafinas
Asfal tenos
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Aseguramiento de flujo
Asegurar el flujo de f luidos del yacimiento a la superficie a travs de las
instalaciones de produccin permite: Maximizar el valor econmico de los proyectos
Un balance apropiado para obtener menores inversiones y costos deoperacin
Capacidad de produccin alta o constante
Maximizar la disponibilidad de las instalaciones
Tiempos menores de paro
Mnimos trabajos de reparacin
Maximiza la estabilidad de la produccin
Maximiza la flexibilidad de las plantas en operacin
Se tiene la opcin de operar con rangos amplios de temperatura y flujo
Capacidad de ajustar o adicionar capacidad Minimiza el riesgo de las operaciones
Reduce los eventos indeseables
Elimina el riesgo desde el diseo
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Sistemas artificiales de produccin
Mtodos secundarios y terciarios
Instalaciones de produccin marinas
Aseguramiento de flujo
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Monitoreo de yacimientos y produccin
Mantenimiento de instalaciones
Abandono de instalaciones Comentarios finales
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El monitoreo de yacimientos enetapa de produccin y desarrollo
puede ser administrado con:
Modelo de produccin por pozosimple
Modelos de doble porosidad Modelos composicionales
Los modelos pueden ser muycomplejos dependiendo del nmerode celdas y de la informacin
disponible El monitoreo tambin se
complementa con informacinssmica previa al desarrollo yposterior al desarrollo
Simulacin numrica de yacimientos
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Procesos de produccin
Proceso de produccin y sus elementos
Sistemas artificiales de produccin
Mtodos secundarios y terciarios
Instalaciones de produccin marinas
Aseguramiento de flujo
Simulacin numrica de yacimientos
Monitoreo de yacimientos y produccin
Mantenimiento de instalaciones
Abandono de instalaciones Comentarios finales
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OPERATION WELL
2.5 % 14-May-07
34.40 % 28-Abr -07
5.11 % 13-May-07
TM
CLOSED WELL
FO P
3.89 % 14-Oct-06
PRHN
36.25 % 09-May-07
14 % 26-Oct-06
S
61.5 % 2-Mar-06
2404
2601
1545
2555
1467
24715102457
14911585
26702573
24672581
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
3000
487 3032D 92 63 227D 429D 2295
Produccin de gas de casquete/nitrgenoCasquete de gas/nitrgeno
Monitoreo de presin: aceite, gas y agua
Monitoreo de los yacimientos
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El monitoreo de lapresin las zonasde gas, aceite yagua permite darseguimiento a las
posiciones de loscontactos CGA yCAA en diferentespuntos delyacimiento a lolargo de la vida de
produccin
Ejemplo: Contactos gas, aceite, agua VS tiempo
Profundidad,mbsl
Produccindecrudo,mbpd
Monitoreo de yacimientos
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Mantenimiento de instalaciones
Las instalaciones y los pozos a lo
largo de su vida productiva
demandan de diversos tipos de
mantenimiento: predictivo,
preventivo y cor rectivoprincipalmente por:
Uso de instalaciones
Tipo de fluidos
Corrosin y medio ambiente
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Mantenimiento de instalaciones
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Abandono de instalaciones y pozos
Bioremediacin
Decomisionamiento Abandono:
El abandono de instalacionesincluye entre otras acciones:
Taponar los pozos que fueronproductores
Decomisionar algunasinstalaciones y ductos
Bioremedacin de suelos
En la evaluacin de todo proyectoes relevante considerar estasacciones dado que impactar en los
costos de capital y los costos deoperacin.
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1,000
1,100
1,200
1,3001,400
1,500
1,600
1,700
1,800
1,900
2,000
2,100
2,200
2,300
79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
Np(X10MMBLS)
Qo(MBPD)
0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
195210
225
240
255
270
285
300
315
330
345
Qiny(MMPCD)
Pws(Kg/cm
2)
Nopozos
Qo Np
No. pozos operando Pozos con BN
Datos de presin medidos Tendencia Pws
Inyeccin de N2 Iny. Gas Natural
Qo 592.70 MBPD
Np 13,156 MMBLS
Gas natural 261 MMPCD
Nitrg eno 613 MMPCD 600
900
0
300
1200
1500
183
160
Pws 77.4 Kg / cm
Monitoreo de produccin en yacimientos
La administracin adecuada de los yacimientos conduce a la
maximizacin del valor de lo hidrocarburos
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