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Producción de petróleo: Elementos de este proceso

Antes del diseño de la completación de un pozo para colocarlo en producción, es necesario conocer ciertos datos y cumplir con determinados pasos que contribuyan con la optimización del proceso. A continuación te mostraremos los elementos del proceso de producción de petróleo.

Conoce el proceso de producción de petróleo

Los factores de mayor determinación para lograr un correcto diseño de la completación o terminación de un pozo son:

  • El tipo de hoyo (vertical, horizontal, 3D, inclinado, etc…)
  • En el caso de los pozos desviados y 3D, deben tomarse en cuenta la severidad de los ángulos en la trayectoria del pozo y que la misma no afecte la colocación de herramientas en la etapa de completación o terminación del pozo.
  • Los gradientes de presión y temperatura, que permitan mantener los fluidos de perforación y completación en las propiedades requeridas.
  • Revisión del diario de perforación, que facilite la información de interés con respecto a los detalles de incidentes surgidos durante las operaciones como: pegas de tuberías, derrumbes en el hoyo, influjos etc…
  • Registros eléctricos tomados durante la etapa de perforación, que permitan conocer datos petrofísicos, geometría del hoyo, tipos de fluidos presentes, litologías de las formaciones etc…

Tipos de completaciones en la producción de petróleo

Existen varios tipos de Completaciones de pozos de petróleo o gas, que son diseñados respondiendo a necesidades geológicas y mecánicas que presente el yacimiento o reservorio, tomando en cuenta que su configuración sea lo más sencilla posible debido a que posteriormente será necesario realizar intervenciones en los pozos para su reacondicionamiento

Completación o terminación vertical hoyo entubado

Consiste en bajar y cementar el revestidor de producción, posteriormente el mismo es cañoneado, con proyectiles especialmente diseñados para estos casos, en esta etapa se debe tener especial cuidado con el tipo de fluido a utilizar, debido a que el mismo se encontrará en contacto con la formación en esta operación. Posteriormente se inicia la colocación de la tubería de producción.

Completación o terminación vertical hoyo abierto

Consiste en bajar y cementar el revestidor asentado, justo por encima de la formación productora, normalmente este tipo de completación se realiza bombeando un empaque con grava para evitar el arenamiento del pozo durante la etapa productora, en otras ocasiones es colocado un liner ranurado en el intervalo productor, de tal manera que el petróleo pasara por esta ranuras desde el reservorio hacia el interior del pozo.

Completación o terminación vertical doble

Consiste en colocar a producir dos arenas diferentes en el mismo pozo, para ello normalmente el petróleo de un yacimiento fluirá por la tubería de producción y la otra la hará por el espacio anular, existen casos en donde se instalan dos tuberías de producción para que los fluidos de cada intervalo fluyan por cada una de las tuberías.

Completación o terminación inteligente

Consiste en un conjunto de elementos que son instalados en el pozo que permiten monitorear varios parámetros en tiempo real, como presión de fondo, temperatura, flujo de petróleo, gas y agua, entre otros, adicionalmente permite realizar aperturas y cierres de válvulas al detectar porcentajes indeseables de agua y gas, igualmente permite intervenciones de pozos en costa afuera sin la necesidad de un taladro de perforación.

Completación o terminación de pozos costa afuera

La completación o terminación de pozos costa afuera, posee condiciones especiales de acuerdo a la profundidad del agua en la cual está ubicado el pozo. Cuando la profundidad del lecho marino no es elevada, el árbol de producción es ubicado encima de una plataforma, comúnmente son llamados (árboles secos) ya que no están sumergidos en el agua. Normalmente cuando se colocan en producción pozos costa afuera, la infraestructura de las plataformas es aprovechada para colocar varios pozos en una misma área en la superficie, aunque por razones de drenaje del yacimiento, los pozos son perforados direccionalmente y ello incrementa la complejidad de la arquitectura del pozo.

En el caso de que la profundidad del lecho marino sea muy elevada, son instalados arboles de producción húmedos, es decir sumergidos en el agua. Para ello es necesario disponer de alta tecnología para la instalación de los mismos como buques especiales, robots de operación remota (ROV), umbilicales, tuberías submarinas de recolección, tuberías submarinas de exportación, entre otros.

Para este tipo de pozos existe una gran experiencia en países como México, Brasil y Noruega.

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Mecanismos de levantamiento artificial en la producción de petróleo  

Cuando la presión del yacimiento o el reservorio no es capaz de llevar el petróleo desde el fondo hasta la superficie, se requiere diseñar mecanismos de levantamiento artificial para lograr este objetivo. Entre los más comunes se encuentran: el bombeo mecánico, levantamiento por gas artificial o gas lift, el bombeo de cavidad progresiva, entre otros.

Bombeo mecánico

El mecanismo consiste en un proceso de succión y transferencia continúan del petróleo desde un nivel determinado hasta la superficie. El balancín de producción consta de varias partes como: el motor, manivela, contrapeso, balancín, cabezote, rienda, vástago pulido y prensa estopa. Su principio básico es impartir un movimiento de sube y baja a la sarta de varillas de succión; esta mueve el pistón de la bomba, colocada en la sarta de producción.

La válvula fija permite que el petróleo entre al cilindro de la bomba. En la carrera descendente de las varillas, la válvula fija se cierra y se abre la válvula viajera, para que el petróleo pase de la bomba a la tubería de producción. En el viaje ascendente, la válvula viajera se cierra para mover hacia la superficie el petróleo que está en la tubería. Luego la válvula fija permite que el petróleo entre a la bomba. La repetición continua del movimiento ascendente y descendente mantiene el flujo hacia la superficie. Cuando el petróleo es mediano o liviano de acuerdo a su gravedad API, este mecanismo es más efectivo.

Levantamiento artificial (Gas Lift)

El levantamiento artificial por gas o (gas lift), consiste en la inyección de gas a una determinada presión por el espacio anular de la tubería. El gas pasa por unos orificios previamente diseñados e instalados en la tubería de producción. Al mezclarse con el petróleo presente, su densidad baja hasta el punto que facilita el flujo de petróleo en los sistemas yacimiento-pozo y pozo- superficie.

El levantamiento artificial por gas se divide en dos tipos, continuo e intermitente. Para seleccionar cual mecanismo es el más óptimo para ser aplicado, es necesario conocer algunas variables. Como por ejemplo: presión de fondo, disponibilidad del volumen y presión de gas requeridos, condiciones de yacimiento entre otros.

Para el diseño y la instalación del sistema, existen elementos a considerar como: el tipo de válvulas, espaciamiento y colocación de las válvulas en la tubería de producción, características del diagrama mecánico del pozo, mecanismos de intervención de pozos para cambios de válvulas.

La tubería de producción de petróleo

Durante la fase de completación o terminación del pozo, es instalada la tubería de producción de petróleo. Por medio de ella el petróleo subirá desde el fondo del pozo hasta la superficie.

La fabricación y características de la tubería de producción de petróleo se rigen por normas y propiedades mecánicas. Estas recomendadas por el Instituto Americano del Petróleo (API). Algunos de los factores a considerar son:

  • Diámetro externo.
  • Diámetro nominal.
  • Peso nominal.
  • Espesor.
  • Grado (H-40, J-55, C-75, N-80, P-105)
  • Esfuerzo de torsión de enroscado.
  • Resistencia a la tensión aplastamiento y estallido.
  • Inspección.
  • Transporte.
  • Mantenimiento.
  • Uso.

Existen una variedad de diámetros disponibles entre los que se encuentran: ¾”, 1, 1 ¼”, 1 ½”, 2 1/16”, 2 3/8”, 2 7/8”, 3 ½”, 4 y 4 ½”.

Cada tubo posee un extremo (macho), una seria de roscas externas y el otro (hembra) una unión o niple de mayor diámetro que el cuerpo del tubo con una serie de roscas internas.

Las tuberías se fabrican sin costura de piezas integrales o soldadas eléctricamente. Siempre de acuerdo con normas y especificaciones que rigen el aspecto químico-metalúrgico de los aceros escogidos; como el proceso térmico empleado en el diseño de las tuberías, el control de calidad de fabricación, que incluye pruebas químicas y físicas de tensión, aplastamiento y estallido.

Comportamiento de la producción de petróleo

Durante la vida productiva de un pozo se realiza un registro del comportamiento de la producción. Tomando en cuenta diversos factores como: cantidad de barriles producidos por día, relación gas-petróleo, porcentaje de agua producido, porcentaje de sedimento, gravedad API, presiones de cabezal, presiones de fondo, entre otras. Estos factores permiten tomar decisiones técnicas relacionadas a optimizar la vida del pozo. Entre estas encontramos: campañas de intervención con guaya fina o tubería continua, ajuste del diseño de mandriles en el caso de pozos de gas lift, cambio de reductores del pozo, cierre de zonas productoras, re-cañoneos, estimulaciones, entre otras.

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