BIENVENIDOSBIENVENIDOS

FACILIDADES DE PRODUCCION FACILIDADES DE PRODUCCION

FACILITADOR: FERNANDO BECERRA S.

Ingeniero de Petróleos

OBJETIVO GENERAL DEL SEMINARIOOBJETIVO GENERAL DEL SEMINARIO

ActualizarActualizar aa loslos participantesparticipantes sobresobre loslosprincipiosprincipios básicos,básicos, operaciónoperación dede loslos equiposequiposprincipiosprincipios básicos,básicos, operaciónoperación dede loslos equiposequiposdede producciónproducción yy facilidadesfacilidades dede superficiesuperficiequeque sese requierenrequieren parapara lala producción,producción,separaciónseparación yy tratamientotratamiento dede loslos fluidosfluidosprovenientesprovenientes dede unun campocampo petroleropetrolero..

OBJETIVOS DEL SEMINARIOOBJETIVOS DEL SEMINARIO

Identificar laimportancia y elmanejo de lasprincipales variablesque inciden en lasoperaciones de

FamiliarizarFamiliarizar aa loslosasistentesasistentes concon loslosprincipiosprincipios yyprocedimientosprocedimientos

operaciones desuperficie en loscampos petroleros, ycompartir experienciaspara mejorar lashabilidades, actitudesy aptitudes delpersonal y optimizarcostos de producción.

procedimientosprocedimientosoperativosoperativos dede loslosequiposequipos yy facilidadesfacilidades dedeproducciónproducción instaladasinstaladasenen unun campocampo petroleropetrolero..

CONTENIDOCONTENIDO

GGeneralidades de yacimientos y de los eneralidades de yacimientos y de los sistemas de manejo de crudo y gas en sistemas de manejo de crudo y gas en superficie.superficie.

SSistema general de recolección de istema general de recolección de crudo y gas.crudo y gas.

ProcesoProceso dede separaciónseparación dede crudocrudo yy gasgas..

Fundamentos de tratamiento de crudo e Fundamentos de tratamiento de crudo e inyección de químicos.inyección de químicos.

TanquesTanques dede almacenamientoalmacenamiento yy mediciónmedición

CONTENIDOCONTENIDO

TanquesTanques dede almacenamientoalmacenamiento yy mediciónmedicióndede crudocrudo..

TratamientoTratamiento deldel gasgas naturalnatural..

SistemaSistema dede tratamientotratamiento dede aguasaguasproducidasproducidas..

INTRODUCCION A LAS FACILIDADES INTRODUCCION A LAS FACILIDADES DE PRODUCCION

HIDROCARBUROSHIDROCARBUROS::

Compuestos de carbono e hidrógeno quetienen determinadas propiedades. Seencuentran acumulados en las rocas delsubsuelo (porosas y permeables), bien sea

HIDROCARBUROSHIDROCARBUROS::

Compuestos de carbono e hidrógeno quetienen determinadas propiedades. Seencuentran acumulados en las rocas delsubsuelo (porosas y permeables), bien seasubsuelo (porosas y permeables), bien seaen forma: sólida, líquida o gaseosa.

Se pueden producir a través de pozos quese han perforado. Generalmente vienenacompañados de: agua y otras impurezas.Requieren tratamiento previo para poderser utilizados y comercializados.

subsuelo (porosas y permeables), bien seaen forma: sólida, líquida o gaseosa.

Se pueden producir a través de pozos quese han perforado. Generalmente vienenacompañados de: agua y otras impurezas.Requieren tratamiento previo para poderser utilizados y comercializados.

1. Hidrocarburos saturados, alcanos oparafinas.

2. Hidrocarburos nafténicos, cicloalcanos o

TIPOS DE HIDROCARBUROSTIPOS DE HIDROCARBUROS

2. Hidrocarburos nafténicos, cicloalcanos ocicloparafinas.

3. Hidrocarburos aromáticos.

4. Hidrocarburos asfalténicos o mixtos.

Crudos ácidos

Son altamente corrosivos debido a sucontenido de dióxido de carbono y ácido

TIPOS DE HIDROCARBUROSTIPOS DE HIDROCARBUROS

contenido de dióxido de carbono y ácidosulfhídrico.

Crudos dulces

No poseen gases o sustancias corrosivasasociadas con el petróleo.

YACIMIENTO TIPICO

SUPERFICIESUBSUELO

(Acumulación de Fluidos en una Roca Porosa y Permeable)

PETROLEO

GAS

AGUA

ROCASTRAMPA

PRESION DEL YACIMIENTO

OPERACIONESDE SUBSUELO

OPERACIONES DE SUPERFICIE

GESTION INTEGRADA DE PRODUCCION

INTEGRACION Y APLICACIÓN DE TECNOLOGIAS DE

PRODUCCION

GESTIONGESTION

DATOS BASICOS DEL YACIMIENTODATOS BASICOS DEL YACIMIENTO

PorosidadPermeabilidad

Saturación de fluidos (sw, so, sg)Volumen de la roca productora y factor

volumétrico.volumétrico.Presión del Yacimiento

Mecanismos de empuje de fluidos en el Yacimiento.

Propiedades de los fluidos (API, GOR y Viscosidad )

Pruebas de formación y producción.

La capacidad para almacenar fluidos

POROSIDADPOROSIDAD

Volumen vacío de una roca lleno de

100 *

roca bruto volumen

poroso espacio volumen = φ

Porosidad Efectiva:Volumen de espacios

una roca lleno de fluido, dividido por el volumen total de

la roca.

Se expresa como porcentaje.

Volumen de espaciosinterconectados.

PERMEABILIDADPERMEABILIDAD

Aptitud de una roca reservorio para permitir el flujo o paso de los fluidos que contiene

almacenados. Para que un fluido fluya a través de una roca porosa, se requiere que los poros de dicha roca estén interconectados entre sí.

SATURACION DE FLUIDOS SATURACION DE FLUIDOS

La saturación del fluido en una roca es la relación de volumen de un fluido en los poros, con relación al volumen de los

poros de la roca que lo contiene.

FACTOR VOLUMÉTRICOFACTOR VOLUMÉTRICO

Es la relación entre el volumen del crudo ocupado a condiciones del yacimiento

sobre el volumen en la superficie. sobre el volumen en la superficie.

Es importante conocer las condiciones de presión y temperatura del yacimiento.

[ ]

[ ]B

Vol aceite Vol gasdisuelto

Vol aceite

bls

BFo

p T ycto

p T erficie

=+

. .

.

@ , ( )

@ , (sup )

RELACIÓN GAS PETRÓLEORELACIÓN GAS PETRÓLEO

A medida que se produce el petróleo la presión en el yacimiento va disminuyendo

y la cantidad de gas disuelto aumenta en cada barril. De esta forma existe una

relación entre el petróleo y el gas que se relación entre el petróleo y el gas que se produce.

Es importante para saber si se está produciendo gas en solución o gas libre.

=

BF

PCS

queelenproducidoaceitevol

erficieenproduidogasvolRs

tan.

sup.

RESERVAS CALCULADASRESERVAS CALCULADAS

Cantidades de petróleo y/o gas que se estiman Cantidades de petróleo y/o gas que se estiman con un alto grado de certeza, que pueden estar con un alto grado de certeza, que pueden estar

presentes en un determinado yacimiento. presentes en un determinado yacimiento.

RESERVAS DE HIDROCARBUROSRESERVAS DE HIDROCARBUROS

RESERVAS RECUPERABLESRESERVAS RECUPERABLES

Cantidades de petróleo y/o gas que se estiman Cantidades de petróleo y/o gas que se estiman con un grado de certeza con un grado de certeza ( 40 ( 40 –– 80 %)80 %) y pueden y pueden ser recuperadas en forma económica y con las ser recuperadas en forma económica y con las

técnicas disponibles.técnicas disponibles.

ParaPara producirproducir loslos fluidosfluidos dede loslos PozosPozos seserequiererequiere::

• Conocer sus características y sucomportamiento para poder manejarlos en

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOSPROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

comportamiento para poder manejarlos enforma óptima en superficie.

• Evitar problemas operacionales y daños deformación.

• Optimizar la operación de los equipos yreducir los costos operacionales.

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

CAUDALCAUDALEl caudal (Q) es una variable importante en elproceso de producción de petróleo ya que esuna medida del volumen producido de un fluidoen una determinada unidad de tiempoen una determinada unidad de tiempo

Caudal de un fluido: Q = Volumen / unidad de tiempo. (galones por minuto)

Q (petróleo) = Barriles / hora o, Barriles / día

1 Barril = 5.614 pies cúbicos = 42.0 galones = 158.9 litros

CALIDAD Y GRAVEDAD DEL CRUDOCALIDAD Y GRAVEDAD DEL CRUDO

La Calidad de un crudo dependeprincipalmente de la gravedad API, la cualesta relacionada con la gravedadespecifica de dicho crudo :especifica de dicho crudo :

141.5

SG = --------------------

131.5 + o API.

º.

.APIo

= −1415

1315γ

Gravedad API del crudoGravedad API del crudo

De acuerdo con los componentes y la gravedad API de los crudos presentes en el yacimiento se

pueden clasificar como:

Yacimientos de crudo pesado si la gravedad API Yacimientos de crudo pesado si la gravedad API es menor de 18 grados API ..

Yacimientos de crudo medio entre 20 y 30 grados API ..

Yacimientos de crudo liviano y condensados o volátiles si contienen fluidos de gravedades API

superiores a los 30 grados ..

TEMPERATURA:La temperatura de los fluidos: es una medida delgrado de calor que tienen los fluidos en un sitiodeterminado. Si la temperatura se mide en elfondo del yacimiento, corresponde a latemperatura de fondo y temperatura ensuperficie, a la cual llega un fluido a la cabezasuperficie, a la cual llega un fluido a la cabezadel pozo.

Temperatura absoluta: ºK = ºC + 273

Temperatura absoluta: ºR = ºF + 460

ºF = (9/5 ºC) + 32 ºC = 5/9 (ºF – 32)

Gradiente Geotérmico: es la relación entre la

profundidad y la temperatura natural de los

estratos a profundidad.

T = Temperatura de la formación a una

TEMPERATURA

TF= Temperatura de la formación a unaprofundidad h (ºF)

Ts=Temperatura del medio ambiente atemperatura de su superficie (ºF)

∇∇∇∇G=Gradiente geotérmico (ºF/100 pies)

h= Profundidad a la cual se deseamedir la temperatura de formación(pies)

T TG h

F S= +∇ ×

100

Es la Resistencia al flujo, propiedad dinámica que se mide cuando el fluido esta en movimiento.

� Absoluta o dinámica (centipoises)

VISCOSIDAD DEL CRUDOVISCOSIDAD DEL CRUDO

� Absoluta o dinámica (centipoises)

� Cinemática (centiestoques)

� Centiestoques = centipoises/ SGo

� Centipoises = centiestoques x Sgo

� La viscosidad varia con la temperatura

OTRAS PROPIEDADES DEL OTRAS PROPIEDADES DEL PETROLEO CRUDOPETROLEO CRUDO

Contenido de agua y sedimentos(BSW): porcentaje de agua ysedimentos por barril de petróleo

Contenido de sal: libras de salpor cada 1000 barriles. Máximopermisible en refinerías o encondiciones de venta ??

Contenido a azufre: definir máximo permisible para ventas (< 3.0%)

DENSIDAD DEL GASDENSIDAD DEL GAS

Gravedad especifica del Gas: SG.

SG = Peso Molecular del Gas/ 29SG = Peso Molecular del Gas/ 29

La densidad del gas: D en libras/pie3

D = 2.7 x (SG) g x P/ T x Z

Siendo P en Psia y T en oR.

D = 0.093 x Peso Molecular x P/ T x Z

Para producir un “Pozo Petrolero” serequiere que los fluidos del yacimientoentren al pozo y se puedan sacar hastasuperficie, para luego separarlos

LA PRESIÓN DE LOS YACIMIENTOS

superficie, para luego separarlosprocesarlos y transportarlos a los centrosde consumo.

PRESION DE YACIMIENTO: FUENTE NATURAL DE ENERGIA

LA PRESIÒNLA PRESIÒN

Es una variable de vital importancia en la producción de petróleo y gas ya que ésta es la fuente de energía para que el crudo presente en un yacimiento, entre al pozo y llegue hasta la superficie.

Presión absoluta = psi + 14.7Presión absoluta = psi + 14.7

PRESIÓN HIDROSTÁTICA

P h= × ×0052. ρp = Densidad del fluido ( Lb/gal )

Presión hidrostática de un crudo (Presión hidrostática de un crudo (PhPh): = gradiente hidrostático ): = gradiente hidrostático del agua dulce (0. 433 psi/pie) x SG(o) del crudo x H, siendo del agua dulce (0. 433 psi/pie) x SG(o) del crudo x H, siendo H la altura de la columna de crudo.H la altura de la columna de crudo.

Presión hidrostática de un fluido.

Gravedad específica de los líquidos: (γγγγL) γρ

ρL

liqu ido

aguap T

=

@ ,

Gravedad específica para los gases: (γγγγg) γρ

ρG

gas

aire p T

=

@ ,

P hh = × ×0052. ρp = Densidad del fluido ( Lb/gal )

h = Altura de la columna de fluido

LA PRESIÓN DE LOS YACIMIENTOS

La presión es la fuente de energía que mueve el petróleo hacia los pozos y

permite su producción.permite su producción.

De acuerdo con el tipo de presión queopere en un yacimiento, existendiferentes mecanismos de recobro dehidrocarburos.

EMPUJE POR CAPA DE GAS

ETAPA INICIALETAPA INICIAL ETAPA FINALETAPA FINAL

GAS

PETROLEO

AGUA AGUA

GAS

PETROLEO

AGUA AGUA

GOR

Presión

EMPUJE POR CAPA DE GAS

Figura 34. Patrón típico de agotamiento de un yacimientocon empuje por capa de gas.

Tiempo

Presión

Patrón típico de agotamiento de un yacimiento con empuje por capa de gas.

Caudal Q

EMPUJE POR GAS EN SOLUCIÓN

GAS

PETROLEO

AGUA AGUA

GAS

PETROLEO

AGUA AGUA

ETAPA INICIALETAPA INICIAL ETAPA FINALETAPA FINAL

GORPb

EMPUJE POR GAS EN SOLUCIÓN

Figura 32. Patrón típico de agotamiento de un yacimientocon empuje por gas en solucion.

Presión

qo

Tiempo

Patrón típico de agotamiento de un yacimiento con empuje de gas en solución

EMPUJE HIDRAULICO POR AGUA

ETAPA INICIALETAPA INICIAL ETAPA FINALETAPA FINAL

GAS

PETROLEO

AGUA AGUA

GAS

PETROLEO

AGUA AGUA

PETROLEO

AGUAAGUA

Presión

GOR

qw

EMPUJE HIDRAULICO POR AGUA

Figura 36. Patrón de agotamiento típico de un yacimientocon empuje por agua.

GOR

qo

Tiempo

Patrón típico de agotamiento de un yacimiento con empuje de agua

MECANISMOS COMBINADOS

ETAPA INICIALETAPA INICIAL ETAPA FINALETAPA FINAL

GAS

PETROLEO

AGUA AGUA

GAS

PETROLEO

AGUA AGUA

PETROLEO

AGUAAGUA

Gas

MECANISMOS DE EMPUJEMECANISMOS DE EMPUJE

EMPUJE GASEMPUJE GAS CAPA DECAPA DE EMPUJE DEEMPUJE DE

DISUELTODISUELTO GASGAS AGUAAGUA

Presión delPresión del Cae rápido yCae rápido y Cae despacioCae despacio Se mantieneSe mantiene

YacimientoYacimiento ContinuoContinuo y continuoy continuo altaaltaYacimientoYacimiento ContinuoContinuo y continuoy continuo altaalta

GORGOR Sube y bajaSube y baja Sube continuoSube continuo Mantiene bajaMantiene baja

ProducciónProducción Ausente o bajaAusente o baja Ausente o bajaAusente o baja Sube continuoSube continuo

de Aguade Agua

RecobroRecobro 1010--40% 3040% 30--80%80% 6060--80%80%

EsperadoEsperado

SISTEMA DE EXTRACCION DE SISTEMA DE EXTRACCION DE HIDROCARBUROSHIDROCARBUROS

FLUJO NATURALFLUJO NATURAL LEVANTAMIENTO ARTIFICIALLEVANTAMIENTO ARTIFICIAL

EL POZO FLUYEEL POZO FLUYE

EL POZO NO FLUYEEL POZO NO FLUYE

HASTA SUPERFICIEHASTA SUPERFICIEEL POZO FLUYEEL POZO FLUYE

HASTA HASTA SUPERFICIE SUPERFICIE

CON LA ENERGIA CON LA ENERGIA PROPIAPROPIA

DEL YACIMIENTODEL YACIMIENTO

HASTA SUPERFICIEHASTA SUPERFICIE

REQUIERE ENERGIA REQUIERE ENERGIA

PARA PRODUCIR PARA PRODUCIR

��BOMBEO MECANICOBOMBEO MECANICO

�� GAS LIFTGAS LIFT��BOMBEO HIDRAULICOBOMBEO HIDRAULICO

��BOMBEO ELECTROSUMERGIBLEBOMBEO ELECTROSUMERGIBLE

��BOMBEO POR CAVIDADES PROGRESIVASBOMBEO POR CAVIDADES PROGRESIVAS

“Arboles de Navidad”

Serie de válvulasque permitencontrolar laspresiones y

FLUJO NATURALFLUJO NATURAL

presiones ycaudales de losfluidosprovenientes delpozo productor yconectarse a laslíneas de flujo.

Si la presión del Yacimiento no es suficientepara que los fluidos lleguen a la superficie,hay que instalar un equipo que le suministre

FLUJO ARTIFICIAL FLUJO ARTIFICIAL

hay que instalar un equipo que le suministrela energía requerida para llevarlos hastasuperficie y en este caso se tiene un pozopor:

“FLUJO“FLUJO ARTIFICIAL”ARTIFICIAL”

MECANICO ELECTROSUMERGIBLE HIDRAULICO GAS LIFT

Muy usado Adaptabilidad Adaptabilidad Adaptabilidad

Alta Eficiencia Especializado Especializado Especializado

SISTEMAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL SISTEMAS DE LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL

Bajos costos Op. Normal Normal Normal

Caudal limitado Buen caudal Buen caudal Buen caudal

Amplia aplicación Viscosidad Viscosidad Viscosidad

Bajo GOR Bajo GOR Bajo GOR Alto GOR

Límite profundidad Pozos Profundos

Temperatura 100 – 200 °F. 150 – 250 °F 150-250 °F

En el proceso de Producción de un Campopetrolero, si no se suministra una presiónexterna al yacimiento, se tiene un campo en:

“PRODUCCION PRIMARIA”.

PRODUCCION PRIMARIA O SECUNDARIA PRODUCCION PRIMARIA O SECUNDARIA

Si durante la vida productiva de un campo se inyecta un fluido para incrementar la presión del yacimiento y empujar los fluidos que aun quedan hacia los pozos productores, en este

caso se tiene un campo en: “RECUPERACION SECUNDARIA”.

• Flujo burbuja

TIPOS DE FLUJOS EN TUBERIAS VERTICALES

• Flujo tapón

• Flujo anular

• Flujo tipo niebla

TRATAMIENTO DE AGUAS

(Vertimiento o Reinyección)

EXTRACCION(SUBSUELO)Sistemas de Producción

RECOLECCIONY SEPARACION

DE FLUIDOS(SUPERFICIE)

OPERACIONES DE PRODUCCIONOPERACIONES DE PRODUCCION

TRATAMIENTO DEL CRUDO

(Emulsiones y Desalado)

BOMBEO DE CRUDO

PROCESO Y TRATAMIENTO

DE GAS

SEPARACIÓN Y COMPRESION DE

GAS

MEDICION Y FISCALIZACIÓN

BOMBEO Y VENTA DE

CRUDO

PROBLEMAS DE LA PRODUCCIONPROBLEMAS DE LA PRODUCCIONPROBLEMAS DE SUBSUELO Y DE EQUIPOS

ProducciProduccióón de n de aguaagua

IncursiIncursióón de n de ArenaArena

Depositación deDepositación deParafinasParafinas

Incrustaciones Incrustaciones orgorgáánicas e nicas e inorginorgáánicasnicas

Problemas con el Problemas con el equipo de equipo de ProducciProduccióónn

Otros problemasOtros problemascombinadoscombinados

Taponamiento porTaponamiento por ssóólidoslidos

1. Un pozo produce 10 barriles de fluido por hora con un porcentaje del 10% de agua. Cuántos barriles netos de aceite produce por día?. Cuantos barriles de agua?

EJERCICIOSEJERCICIOS

2. Cual será la temperatura de fondo de un yacimiento que se encuentra a 10.000 pies de profundidad si el gradiente geotérmico en la región es de 2 grados centígrados por cada 100 pies?

por día?. Cuantos barriles de agua?

3. Cual será la presión absoluta que ejerce una columna de fluido de una gravedad API de 30 grados en el fondo del yacimiento a 8.000 pies?

EJERCICIOSEJERCICIOS

yacimiento a 8.000 pies?

Que condición de presión debe tener el yacimiento para que el pozo fluya naturalmente en estas condiciones?

La mezcla de fluidos que llegan hastasuperficie tienen propiedades físicasdiferentes. Es necesario manejarlos ensuperficie en forma diferente según sus

CONCLUSIONCONCLUSION

superficie en forma diferente según suspropiedades y el uso que se les vaya adar (clientes finales)

Por esta razón, se construyen y seoperan “facilidades de producción obaterías” acordes a sus características.