Recuperación Secundaria de Hidrocarburos

Universidad Juárez Autónoma de Tabasco

División Académica de Ciencias Biológicas

Asignatura: Tópicos Selectos de Ingeniería

Ambiental.

Grupo: A10

Alumnos:

• Miguel Ángel Jesús Castañeda.• Iván de Jesús Peña Graniel.• Eduardo Hernández Hernández.• Martha Elena Pérez Gular.• María Asunción Pérez Rodríguez.

El petróleo se origina por la deposición de minúsculos animales y sustancias vegetales que se acumulan en el fondo lacustre y marino. Con el paso del tiempo, la materia orgánica se descompone y permanece en la profundidad ya que es cubierta por sedimentos posteriores. Los factores de presión, temperatura y procesos químicos y físicos, ayudados por la carencia de oxígeno, posibilitan la formación de petróleo líquido y de gas.

Generación del Petróleo

La producción del petróleo es el proceso mediante el cual los hidrocarburos son llevados a superficie por un juego de herramientas previamente armadas en la misma. La producción es el procedimiento que realizamos una ves que el pozo se perfora hasta nuestra zona de interés. En algunos casos se necesita algunos mecanismos para sacar de manera mas eficiente dichos hidrocarburos, de esta manera obtenemos un mejor factor de recobro lo que indica una mayor producción en superficie.

Producción de Hidrocarburos

Antecedent

es

Hasta el principio de los años 70, el bajo precio del crudo hacía que los únicos fluidossusceptibles de inyectarse económicamente eran el agua, y en ciertos casos el gas natural.

Si bien algunos yacimientos petrolíferos fueron explotados desde la antigüedad, podemos considerar que el verdadero punto de partida de la industria del crudo fue la perforación de un pozo, realizada en Titusville (Pennsylvania) en 1859.

En 1880, la producción mundial, localizada casi por completo en EE.UU. era inferior al millón de t. y sólo se utilizaba el queroseno, desaprovechándose los demás productos de la destilación.

Entre 1885-1900 se fueron sustituyendo los aceites vegetales por los del petróleo en calidad de lubricantes, a fines de dicho período, la producción mundial era de 20 millones de t. La producción siguió incrementándose hasta los 200 millones de t. y el 20% del consumo energético mundial en 1929 por nuevos descubrimientos en México, Venezuela y Oriente medio.

Antecedentes.

Pero no es hasta la Segunda Guerra Mundial que el petróleo comienza a ser realmente imprescindible en la economía mundial, por el aumento de las necesidades energéticas derivado de una casi constante expansión económica, la importancia del sector automovilístico, y años más tarde del sector petroquímico. Así el petróleo cubría en 1958 el 38% de las necesidades energéticas mundiales y el 45% en 1976.

La inyección de agua como método de recuperación secundaria se descubrió accidentalmente en el año de 1870, en la ciudad de Pithole, al oeste de Pennsylvania, cuando una fuga en una formación acuífera redujo la producción del pozo afectado, pero aumentó la producción de los pozos vecinos.

Antecedentes.

Procesos de

Producción

Pasos para la producción de hidrocarburos

• Identificación del Área

• Estudios de Suelo – Pruebas de Ultrasonido (se generan ondas que permiten realizar un mapa de las formaciones rocosas)

• Adecuaciones del terreno.

• Se levanta la torre de perforación. Su tarea principal es el de subir y bajar el equipo de perforación.

• Una vez armada la torre, se empieza la perforación.

Torre de Perforación

Potencia

Profundidad

Pies (Ft) Metros (m)

Ligera 3,000 - 5,000 1,000 - 1,500

Media 4,000 - 10,000 1,200 - 3,000

Gran Potencia 12,000 - 16,000 3,500 - 5,000

Ultra Pesados 18,000 - 25,000 5,500 - 7,500 ó más

Tipos de potencia y Profundidad de una torre de perforación.

Un trépano va sujeto a una tubería de perforación la cual le da la extensión, la tubería se sujeta a una barra cuadrada llamada Kelly.

La Kelly atraviesa la mesa de rotación ubicada en el suelo de la torre, que a su vez es girada por un motor para dar el movimiento a el trépano y así perforar las capas terrestres, a medida que se va perforando cada vez mas profundo, se realiza un ensamblado.

Fuente: Creación Propia.

Fuente: Creación Propia.

Mientras se perfora, se bombea un lodo especial preparado con arcilla, agua, entre otros productos químicos.

Sistema de Circulación

El fluido no debe ser:•Tóxico.•Corrosivo.•Inflamable.

pero sí :•Inerte a las contaminaciones de sales solubles o minerales. •Estable a las altas temperaturas.

Funciones del Lodo de Perforación

•Retirar los recortes del fondo del agujero, transportarlos y liberarlos en la superficie.

•Enfriar y lubricar la barrena y la sarta de perforación

Fuente: Creación Propia.

Una vez terminada la perforación, se introduce una tubería casing, y se procede a cementar las paredes externas del pozo.

Las funciones elementales de una tubería de revestimiento son:

• Soporta las paredes del pozo y detiene las tendencias de derrumbes de las formaciones no consolidadas.

• Evitar contaminación de agua superficial.

• Evita el escape de los fluidos de la formación a través del pozo de un estrato a otro.

• Sirve de punto de apoyo del equipo de trabajo.

Entre los propósitos principales de la cementación se pueden mencionar los siguientes:

• Proteger y asegurar la tubería de revestimiento en el hoyo.

• Aislar zonas de diferentes fluidos.

• Aislar zonas de agua superficial y evitar la contaminación de las mismas por el fluido de perforación o por los fluidos del pozo.

• Reparar fugas en el revestidor.

Recuperación Primaria:

Cuando el yacimiento tiene la suficiente energía como para llevar el fluido desde la roca hasta el cabezal del pozo. Esto se da por la caída de presión entre el pozo y el yacimiento y por los elementos que acompañan el petróleo (gas y agua).

Como la vida productiva de un yacimiento depende de la presión del yacimiento, una ves comience a disminuir se tiene que implementar métodos de levantamiento artificial con el fin de ayudar a la producción de hidrocarburos.

Etapa de explotación del yacimiento de aceite y gas.

Durante esta etapa, el objetivo es inyectar al yacimiento energía adicional, ya sea a través de inyección de agua o gas natural, ambos procesos para el mantenimiento de presión o como métodos de desplazamiento de fluidos dentro del yacimiento.

Etapa de explotación del yacimiento de aceite y gas.

Cuando estos mecanismos no son lo suficientemente efectivos se recurre a implementar otro proceso conocido como recobro secundario.

Recuperación Secundaria de Hidrocarburos.

La recuperación secundaria resulta del aumento de la energía natural, al inyectar agua o gas para desplazar el petróleo hacia los pozos productores. El objetivo principal de la inyección de gas es mantener la presión a cierto valor o suplementar la energía natural del yacimiento. El gas, al ser más liviano que el petróleo, tiende a formar una capa artificial de gas bien definida, aun en formaciones de poco buzamiento. Si la producción se extrae por la parte más baja de la capa, dará como resultado una forma de conservación de energía y la posibilidad de mantener las tasas de producción relativamente elevada, produciendo en un menor tiempo lo que por medio natural requeriría un periodo más largo. Además el gas disuelto en el petróleo disminuye su viscosidad y mantiene la presión alta, y en consecuencia, los pozos productores pueden mantener la tasa de producción a un nivel más elevado durante la vida del campo aumentando su productividad hasta en un 55%.

Fuente: Creación Propia.

A diferencia de la inyección de agua donde solamente ocurre un desplazamiento inmiscible, en el proceso de inyección de gas puede darse, tanto un desplazamiento inmiscible como un desplazamiento miscible.El gas que se inyecta es, generalmente, un hidrocarburo. Inyectar aire conlleva inconvenientes como: • Corrosión de pozos• Oxidación de petróleo y;• Riesgo de explosión.

También se inyecta N2 en lugar de gas natural por resultar más económico, aun siendo éste menos eficiente.

Costos

Económicos

Partida Actividad Monto

1 Ampliación de la Plataforma Existente. $5´000,000.00

2Construcción de obras complementarias en la Plataforma de Perforación (Contrapozo, Cárcamo, Cunetas, Trampas de Aceite, Cerca Perimetral, Diques Para Tanques de Diesel, Señalamientos, Portón).

$250,000.00

3 Perforación de un Pozo. $65´000,000.00

4Construcción de la Infraestructura de Explotación (Construcción de 1 línea de descarga y cabezal de recolección).

$4´000,000.00

Total $ 74,250,000.00

Costos Económicos (Aprox.)

Cabezal de recolección

Estación de recolección

Batería de Separación

Complejo Procesador de Gas

Refinería

Gas

Aceite

Fuente: Creación Propia.

Torre de Perforación

Planta de Inyección de Agua (PIAS)

Agua

Costos

Ambientale

s

En materia de contaminación, el principal agente que provoca este fenómeno es la paraestatal PEMEX, la cual genera desechos contaminantes a la atmósfera, al agua y al suelo como consecuencia de su actividad económica.

Tratándose de la contaminación de suelos por hidrocarburos, en el periodo comprendido del año 1993 al 2010, ha habido en territorio tabasqueño un total de 1,333 fugas, con un área afectada de 7, 362,093.25 m2.

SUPERFICIES AFECTADAS POR LOS INCIDENTES PETROLEROS.

Fuente: Estadísticas PROFEPA-Tabasco.

Las Emisiones a la atmosfera derivadas de la industria petrolera se originan en Baterías de separación, Estaciones de compresión y Centros Procesadores de Gas, también contribuyen las quemas realizadas en las pruebas de productividad de los pozos, así como de los accidentes mayores y las que resultan de las limpiezas de ductos y pruebas de hermeticidad.

Fuente: Programa de atención de reclamaciones SERNAPAM.

Ventajas y

Desventaja

s.

Se conoce también como inyección tradicional o de mantenimiento de presión. Generalmente, el agua se inyecta en el acuífero, fuera de la zona de aceite y se utiliza cuando no se posee buena descripción del yacimiento.

Ventajas Desventajas

Se utilizan pocos pozosNo es posible lograr un seguimiento

detallado del frente de invasión

No requiere de la perforación de pozos adicionales, ya que se pueden usar los

pozos productores viejos como inyectores

La inyección periférica puede fallar por no existir una buena comunicación entre la periferia y el centro del yacimiento.

Rinde un recobro alto de aceite con un mínimo de producción de agua

El proceso de invasión y desplazamiento es lento y, por lo tanto, la recuperación

de la invasión es a largo plazo.

Inyección Externa de Agua o Periférica

Caso

Nacional

CASO DE ESTUDIO NACIONAL

DICTAMEN DEL PROYECTO DE EXPLOTACIÓN REINGENIERÍA DEL SISTEMA DE RECUPERACIÓN SECUNDARIA DEL CAMPO TAMAULIPAS – CONSTITUCIONES

Ubicación:Se ubica en los Estados de Tamaulipas, Veracruz y San Luis Potosí al oeste de la ciudad de Tampico, Tamaulipas.

El mapa muestra únicamente los campos reportados en el Proyecto enviado a Dictamen.

Campos:o Altamirao Barcodóno Cacalilaoo Corcovadoo Ebano Chapacao

Limóno Pánucoo Salinas Barco

Caracolo Tamaulipas

Constitucioneso Topila.

Explotar los yacimientos de hidrocarburos para la extracción de reservas de aceite por 103 mmb y 44 mmmpc de gas natural (112.8 mmbpce), en el periodo 2011-2025.

Objetivo:

a) Recuperación secundaria y/o mejorada.

b) Optimización del manejo de la producción en superficie.

c) Abandono de campos.

Conforme a las disposiciones emitidas por la Comisión, a efectos de definir un plan de explotación, PEP debe evaluar las distintas tecnologías relevantes para el campo en cuestión. PEP presentó la evaluación de tres alternativas tecnológicas, entre las que destacan:

Estrategia de explotación:

El proyecto de explotación RSRSCTC, contempla la perforación de:

550 pozos de desarrollo 58 cambios de intervalo 366 reparaciones menores construcción de 14 macroperas 14 cabezales colectores e interconexiones 28 oleogasoductos de campo 1 terminal integral 2 tanques de almacenamiento.

Al término de la operación de los campos se hará los taponamientos de pozos y el desmantelamiento de infraestructura existente. Para el desarrollo del proyecto Pemex analizó y evaluó tres alternativas de las cuales la primera fue la mejor.

Alcance:

En la Tabla 4 se muestra la información del volumen original y del factor de recuperación total al 1 de enero de 2010, pertenecientes a los campos del proyecto Reingeniería del Sistema de Recuperación Secundaria del Campo Tamaulipas - Constituciones.

Las reservas remanentes de aceite y gas de los campos del proyecto de explotación Reingeniería del Sistema de Recuperación Secundaria del Campo Tamaulipas - Constituciones se presentan en Tabla 5.

Inversión 15,354 mmp (incluye costo de abandono 99.7 mmp ); gasto de operación 7,792 mmp.

Inversión y costos:

Caso

Internacion

al

CASO DE ESTUDIO INTERNACIONAL

El Yacimiento Weyburn

UBICACIÓN : se encuentra a 130 kilómetros al sudeste de la ciudad de Regina en la provincia de Saskatchewan

DATOS DESCRIPCIÓN

descubierto El yacimiento de Weyburn fue descubierto en 1954

Barriles estimado en su descubrimiento

1400 millones de barriles

producción La producción de petróleo comenzó en 1955 y creció a casi 31.500 barriles de petróleo por día en 1963.

Recuperación secundaria

A partir de 1964 se bombeaba agua en los pozos de inyección. Para 1966 la producción trepó a casi 47.200 barriles por día.

Patrón de los pozos patrón de grilla de “9 puntos” (ocho pozos de producción en un cuadrado alrededor de un pozo de inyección)

actualmente Recuperación mejorada mediante C02, El CO2 a alta presión se bombea hacia los 37 pozos de inyección, ayudando al petróleo a fluir hacia los 145 pozos productores activos produciendo 32,000 barriles diarios , permitirá producir 130 millones de barriles de petróleo adicionales

Campo Kern River

UBICACIÓN : se encuentra cerca de Bakersfield, California en Estados Unidos

Compañía: chevron Texaco

CASO DE ESTUDIO INTERNACIONAL

DATOS DESCRIPCIÓN

descubierto El yacimiento de KERN RIVER fue descubierto en 1899

Barriles estimado en su descubrimiento

4000 millones de barriles (640 millones de m3) de crudo pesado (10- 15 grados API)

producción La producción de petróleo con recuperación primaria comenzó en 1900 donde inicio con un aproximado de 40 mil barriles diario y termino en 1960 con un descenso en la producción que fluctuó a lo largo de los años desde 10 mil barriles diario a 20 mil barriles diario

Recuperación secundaria

A partir de 1965 se bombeaba vapor de agua en los pozos de inyección la producción se fue incrementando paulatinamente hasta llegar en 1985 a 125 mil barriles diario aproximadamente

Patrón de los pozos

patrón de grilla de “5 puntos” (4 pozos de producción en un cuadrado alrededor de un pozo de inyección)

actualmente Se sigue utilizando la inyección de vapor de agua( 128 grados Celsius) ya que la producción no ha descendido significativamente , no se encontró información de proyectos para recuperación mejorada.

1) El vapor es introducido por el pozo inyector hasta alcanzar una barrera impermeable.

2) Luego se distribuye lateralmente a los pozos productores hasta que irrumpe en los mismos.

3) El volumen de vapor es desplazado hacia abajo a medida que el petróleo es producido por drenaje gravitacional por medio del diferencial de presión.

PROCESO DE INYECCIÓN DE VAPOR DE AGUA

Legislación

en Materia

CONSTITUCIÓN POLÍTICA DE LOS ESTADOS UNIDOS MEXICANOS

Artículo 27. Párrafo 7.- Tratándose del petróleo y de los hidrocarburos sólidos, líquidos o gaseosos, en el subsuelo, la propiedad de la Nación es inalienable e imprescriptible y no se otorgarán concesiones. Con el propósito de obtener ingresos para el Estado que contribuyan al desarrollo de largo plazo de la Nación, ésta llevará a cabo las actividades de exploración y extracción del petróleo y demás hidrocarburos mediante asignaciones a empresas productivas del Estado o a través de contratos con éstas o con particulares, en los términos de la Ley Reglamentaria. Para cumplir con el objeto de dichas asignaciones o contratos las empresas productivas del Estado podrán contratar con particulares. En cualquier caso, los hidrocarburos en el subsuelo son propiedad de la Nación y así deberá afirmarse en las asignaciones o contratos. Párrafo adicionado DOF 20-12-2013

Artículo 28. Párrafo 4.- No constituirán monopolios las funciones que el Estado ejerza de manera exclusiva en las siguientes áreas estratégicas: correos, telégrafos y radiotelegrafía; minerales radiactivos y generación de energía nuclear; la planeación y el control del sistema eléctrico nacional, así como el servicio público de transmisión y distribución de energía eléctrica, y la exploración y extracción del petróleo y de los demás hidrocarburos, en los términos de los párrafos sexto y séptimo del artículo 27 de esta Constitución, respectivamente; así como las actividades que expresamente señalen las leyes que expida el Congreso de la Unión. La comunicación vía satélite y los ferrocarriles son áreas prioritarias para el desarrollo nacional en los términos del artículo 25 de esta Constitución; el Estado al ejercer en ellas su rectoría, protegerá la seguridad y la soberanía de la Nación, y al otorgar concesiones o permisos mantendrá o establecerá el dominio de las respectivas vías de comunicación de acuerdo con las leyes de la materia.

CONSTITUCIÓN POLÍTICA DE LOS ESTADOS UNIDOS MEXICANOS

Párrafo reformado DOF 20-08-1993, 02-03-1995, 20-12-2013

ARTICULO 5o.- El Ejecutivo Federal, por conducto de la Secretaría de Energía, otorgará exclusivamente a Petróleos Mexicanos y sus organismos subsidiarios las asignaciones de áreas para exploración y explotación petroleras.

Párrafo reformado DOF 28-11-2008

LEY REGLAMENTARIA DEL ARTÍCULO 27 CONSTITUCIONAL EN EL RAMO DEL

PETRÓLEO

LEY DE HIDROCARBUROS

Artículo 1, Párrafo 2.- Corresponde a la Nación la propiedad directa, inalienable e imprescriptible de todos los Hidrocarburos que se encuentren en el subsuelo del territorio nacional, incluyendo la plataforma continental y la zona económica exclusiva situada fuera del mar territorial y adyacente a éste, en mantos o yacimientos, cualquiera que sea su estado físico.

Artículo 2, Párrafo 1.- Esta Ley tiene por objeto regular las siguientes actividades en territorio nacional:I.          El Reconocimiento y Exploración Superficial, y la Exploración y Extracción de Hidrocarburos;II.         El Tratamiento, refinación, enajenación, comercialización, Transporte y Almacenamiento del Petróleo;III.        El procesamiento, compresión, licuefacción, descompresión y regasificación, así como el Transporte, Almacenamiento, Distribución, comercialización y Expendio al Público de Gas Natural;IV.        El Transporte, Almacenamiento, Distribución, comercialización y Expendio al Público de Petrolíferos, yV.         El Transporte por ducto y el Almacenamiento que se encuentre vinculado a ductos, de Petroquímicos.

Artículo 5.- Las actividades de Exploración y Extracción de Hidrocarburos, a que se refiere la fracción I del artículo 2 de esta Ley, se consideran estratégicas en los términos del párrafo cuarto del artículo 28 de la Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos. Sólo la Nación las llevará a cabo, por conducto de Asignatarios y Contratistas, en términos de la presente Ley.

Las actividades de Reconocimiento y Exploración Superficial, así como las actividades referidas en las fracciones II a V del artículo 2 de esta Ley, podrán ser llevadas a cabo por Petróleos Mexicanos, cualquier otra empresa productiva del Estado o entidad paraestatal, así como por cualquier persona, previa autorización o permiso, según corresponda, en los términos de la presente Ley y de las disposiciones reglamentarias, técnicas y de cualquier otra regulación que se expida.

LEY DE HIDROCARBUROS

La explotación de los yacimientos aplicando estos métodos resulta más costosa que cuando los yacimientos producen a buen nivel por medios naturales; pero aún así, cuando se aplica un proyecto de recuperación secundaria y se obtienen resultados favorables, los beneficios económicos son notablemente sustanciosos; de aquí la importancia económica y de conservación de estos métodos.

Equivale a descubrir nuevas reservas, pero con inversiones menores que las necesarias para explorar y descubrir campos nuevos, sin que se pretenda alterar esto último sino mas bien obtener su máxima utilidad.

Conclusió

n

BibliografíaComisión Nacional de Hidrocarburos. (2010). Documento Técnico 1. En Factores de Recuperación de Aceite y Gas en México(116). México.

Morán P, William. (2009). Diseño de Revestimiento y Cementación de Pozos en el Oriente Ecuatoriano.  02-03. Recuperado el 26 de noviembre de 2014 de: https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/8020/1/Dise%C3%B1o%20de%20Revestimiento%20y%20Cementaci%C3%B3n%20de%20pozos%20en%20el%20Oriente%20Ecuatoriano.pdf

Constitución Política de los Estados Unidos Mexicanos

Ley de Hidrocarburos

Ley reglamentaria del artículo 27 constitucional en el ramo del petróleo

PROFEPA, Tabasco.