MODULO DE PRODUCCION

CARACTERISTICAS DE LOS RESERVORIOS EN RELACION A SUS CONDICIONES DE PRESION Y TEMPERATURA

DOCENTE: CELESTINO ARENAS MARTINEZ

SANTA CRUZ- BOLIVIA I / 2015

UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA “UDABOL”FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

INGENIERÍA EN GAS Y PETRÓLEO

INTEGRANTES:

1.- HUANCA BERNAL MILTON 2.- TERCEROS ROCHA WILGER 3.- CRUZ YUCRA MILTON SAUL 4.- MOLINA COCA LEONARDO 5.- MOLLO YUCRA JUAN ARIEL 6.- TANTANI DELGADO ALEXANDER

ORÍGEN DEL PETRÓLEO Y DEL GAS NATURAL

El petróleo se encuentra depositado bajo tierra, en diferentes regiones, distribuidas por todo el planeta, conocidas con el nombre de Cuencas Sedimentarias.

Las cuencas sedimentarias están formadas por capas o estratos dispuestos uno sobre otro, desde el más antiguo al más reciente y cada estrato tiene constitución deferente al otro.

FACTORES PARA SU FORMACIÓN

Ausencia de aire

Restos de plantas y animales (sobre todo, plancton marino)

Gran presión de las capas de tierra

Altas temperaturas

Acción de bacterias

CÓMO SE FORMÓ EL PETRÓLEO

Hace millones de años se formó el petróleo, como resultado de:

La descomposición de restos de animales y de plantas que fueron depositados en el fondo del mar.

Ante el paso del tiempo la materia orgánica se descompone y va quedando en profundidad por los sedimentos que la van cubriendo

Los factores de presión, temperatura y procesos químicos y físicos, ayudados por la carencia de oxígeno, posibilitaron la formación de petróleo.

TEORIAS QUE EXPLICAN EL ORIGEN DEL PETROLEO

• Teoría inorgánica

• Teoría orgánica

TEORÍA INORGÁNICA

Sostiene el mismo proceso de formación de las cuencas, pero explica la aparición del petróleo en estas, como el resultado de reacciones químicas entre diferentes elementos y compuestos, tales como el calcio, azufre y agua caliente.

TEORÍA ORGÁNICA

Las teorías orgánicas se basan en la participación de residuos vegetales o de animales en el proceso químico bacteriano o de descomposición.

Hay científicos que proponen que la formación del petróleo:

LA TEORÍA VEGETAL

LA TEORÍA DEL CARBÓN

LA TEORÍA VEGETAL

Se ha concebido que las plantas terrestres son tan abundantes en las bahías cerradas, lagunas y pantanos, que tienen todos los ingredientes para transformarse en petróleo, bajo condiciones adecuadas de deposición y enterramiento de sus restos, a presión y temperatura durante el tiempo geológico necesario.

LA TEORÍA DEL CARBÓN

• La destilación de tipos de carbón lignítico y bituminoso se obtienen hidrocarburos equivalentes a los componentes del petróleo.

• De estos experimentos se ha formulado la idea de que resultados similares se obtienen en la naturaleza cuando grandes volúmenes de carbón son sometidos a presiones y temperaturas adecuadas.

DIAGENESIS

Esta etapa abarca desde la sedimentación de la materia orgánica, a temperatura ambiental, hasta 650 0, y en ella se producen las primeras transformaciones, que consisten esencialmente en la eliminación de los productos solubles (glúcidos y prótidos) y de N y O (en forma de NR, RO y CO2), y en la concentración de los productos insolubles.

CATAGENESIS

A partir de 650 C, y hasta los 1500 C, se produce la destilación del Kerógeno y en consecuencia la generación de hidrocarburos, cuyo máximo se localiza entre 900 y 111W C. Este proceso, que se denomina catagénesis, consiste en la rotura de las moléculas orgánicas para formar cadenas de hidrocarburos. Dichas cadenas seguirán rompiéndose a su vez en otras más sencillas según un proceso de destilación natural al aumentar la temperatura, hasta que hacia el final de esta etapa sólo quedan hidrocarburos gaseosos (metano a pentano).

METAGENESIS

A partir de 1500C y hasta 2000 C comienza la destrucción de Los hidrocarburos al continuar su destilación. El Kerógeno produce cantidades cada vez menores de gas, exclusivamente metano, y los hidrocarburos existentes se van rompiendo en cadenas cada vez más cortas, para dar metano, y en última instancia convertirse toda la fracción orgánica (Kerógeno e hidrocarburos) en grafito. Sin embargo, si no existen condiciones fuertemente reactivas en profundidad, el metano, que es muy estable, puede permanecer incluso a temperaturas superiores a 3000 C.

ETAPAS DE GENERACIÓN DE HIDROCARBUROS EN FUNCIÓN DE LA TEMPERATURA

EL TIEMPO GEOLÓGICO

El tiempo geológico nos sirve, para situar dentro de un tiempo determinado, aparición o desaparición de especies, algún carácter nuevo de algún organismo, cambios en el clima así como los diversos factores que afectan a la tierraEl tiempo geológico puede ser absoluto o relativo; el primero se define por la desintegración de elementos radiactivos, principalmente en rocas ígneas y a veces en sedimentarias o en fósiles, en tanto que el segundo se determina por la superposición relativa de las rocas sedimentarias o por razonamientos paleontológicos.

PERIODO CARBONÍFERO (280 A 345 MILLONES DE AÑOS)

Los trilobites estaban casi extinguidos, pero los corales, los crinoideos y los braquiópodos eran abundantes, así como todos los grupos de moluscos. Los climas húmedos y cálidos fomentaron la aparición de bosques exuberantes en los pantanales, que dieron lugar a los principales yacimientos de carbón que existen en la actualidad. Las plantas dominantes eran los licopodios con forma de árbol, los equisetos, los helechos y unas plantas extintas llamadas pteridospermas o semillas de helecho. Los anfibios se extendieron y dieron nacimiento a los reptiles, primeros vertebrados que vivían sólo en tierra. Aparecieron también insectos alados como las libélulas.

AFECTACIONES DE LAS CONDICIONES DE PRESION, TEMPERATURA EN EL RESERVORIO.

- AFECTACIONES DE PRESION EN EL RESERVORIO.-La presión afecta al reservorio, con el factor de gradiente de presión ya que este determina la presión sobre los fluidos, y esta presión es la que ayuda a salir a la superficie a los hidrocarburos de los reservorios.

- AFECTACIONES DE LA TEMPERATURA EN EL RESERVORIO.-La temperatura afecta al reservorio, con la propiedad de gradiente de temperatura, ya que la temperatura afecta directamente a las propiedades del hidrocarburo de la siguiente manera:Si la temperatura aumenta, la viscosidad del petróleo disminuye, aumentando la movilidad del petróleo a través de los poros dela formación.El gas a menudo se produce a mayor profundidad, donde el calor ha dividido los hidrocarburos en moléculas de gas más pequeñas y ligeras.

AFECTACIONES DE LAS CONDICIONES DE PRESION, TEMPERATURA EN EL RESERVORIO.

Es muy importante la presión del yacimiento porque es ésta la que induce al movimiento del petróleo desde los confines del yacimiento hacia los pozos y desde el fondo de éstos a la superficie. A medida que perforamos existe un cambio de presión a esto se lo denomina gradiente de presión:

- GRADIENTE DE PRESION.

- GRADIENTE DE TEMPERATURA.

REGIMEM DE PRESIONES EN EL RESERVORIO

• GRADIENTE DE PRESION.-

Es el cambio producido por la presión por unidad de profundidad, expresado normalmente en unidades de (psi/pie) o (kPa/m).La presión se incrementa en forma predecible con la profundidad, en las áreas de presión normal.

El gradiente de presión hidrostática normal para el agua dulce es de 0,433 psi/pie

REGIMEM DE PRESIONES EN EL RESERVORIO

REGIMEM DE PRESIONES EN EL RESERVORIO

Relación Profundidad-Presión En Varios Pozos De Un Área Determinada

• GRADIENTE DE PRESION.-

REGIMEM DE PRESIONES EN EL RESERVORIO

Gradientes de PresiónPresiones anormales

Mayores a 0,465 Psi/ft

Presiones Normales

= 0,465 Psi/ft

Presiones Subnormales

Menores a 0,465 Psi/ft

• Gradiente de Presión Anormal.-

Se define como cualquier presión del poro que sea mayor que la presión hidrostática Normal del agua de la formación (de salinidad normal promedio) que ocupa el espacio poroso.Una condición del subsuelo en la que la presión de poro de una formación geológica excede o es menor que la presión de formación esperada o normal.

REGIMEM DE PRESIONES EN EL RESERVORIO

• DETECCIÓN DE PRESIONES ANORMALES MÉTODOS APLICABLES.-

a) Antes de la perforación.- uso de técnicas geofísicas.

b) Durante la Perforación.- comportamiento del pozo y muestras obtenidas de él.

c) Después de la Perforación -parámetros medidos después de perforar con registros geofísicos.

REGIMEM DE PRESIONES EN EL RESERVORIO

• Causas de la presiones Anormales.-1.- Sub Compactación.-Proceso mediante el cual se desarrolla una presión de poros anormal debido a la interrupción del balance entre la velocidad de sedimentación de las arcillas y la velocidad de expulsión de los fluidos desde los poros al compactarse las mismas por el cubrimiento con capas superiores.2.- Depositacion o Evaporita.-La presencia de depósitos de evaporitas puede causar alta presión anormal cercana al gradiente de sobrecarga.La Halita es totalmente impermeable a los fluidos y se comporta plásticamente pudiendo ejercer una presión igual al gradiente de sobrecarga en todas direcciones.

REGIMEM DE PRESIONES EN EL RESERVORIO

• Causas de la presiones Anormales.-• 3.- Procesos Diagénicos.-La Diagénesis se define como la alteración de sedimentos y sus minerales durante la compactación posterior a la depositación.

Ejemplo - Diagénesis de la Arcilla:Con los aumentos de la presión y la temperatura, los sedimentos sufren un proceso de cambios químicos y físicos.Los cambios diagenéticos se dan en las lutitas y pueden generar presiones anormales altas dentro de ellas

REGIMEM DE PRESIONES EN EL RESERVORIO

• Gradiente de presión Normal.-

La presión de poro de las rocas, que se considera normal en las zonas en las que el cambio producido en la presión por unidad de profundidad es equivalente a la presión hidrostática.

El gradiente de presión hidrostática normal correspondiente al agua dulce es de 0,433 libras por pulgada cuadrada por pie (psi/pie).

REGIMEM DE PRESIONES EN EL RESERVORIO

Gradiente de Presión Subnormal.-Se define como cualquier presión de poros que sea menor a la correspondiente presión hidrostática NORMAL (de una columna de fluido de salinidad Normal promedia) a una profundidad dada.

REGIMEM DE PRESIONES EN EL RESERVORIO

Gradiente de Temperatura.-Se define como el cambio de temperatura por unidad de profundidad, se expresa en ( /m); ( /ft) .℃ ℉La temperatura está en función de la profundidad. Mientras más profundo esté el yacimiento, mayor la temperatura.

REGIMEM DE TEMPERATURA EN EL RESERVORIO

Gradiente de Temperatura

1 100

El conocimiento del gradiente de temperatura es importante y aplicable en tareas como diseño y selección de revestidores y sartas de producción, fluidos de perforación y fluidos para reacondicionamiento de pozos, cementaciones y estudios de producción y de yacimientos.

REGIMEM DE TEMPERATURA EN EL RESERVORIO

CORRELACION DE VALORES DE PROFUNDIDAD Y TEMPERATURA EN VARIOS POZOS

• AFECTACION DE LA POROSIDAD Y PERMEABILIDAD DE LA ROCA PARA LA PRODUCCION

• Afectación de la porosidad de la roca para la producción• La porosidad es característica de un yacimiento petrolífero

Determina los volúmenes de petróleo que puede estar presente y todas las operaciones de recuperación

• La porosidad de un material se define como la fracción del volumen total de la roca no ocupado por el esqueleto mineral de la misma.

• Definición de Porosidad• En los yacimientos de petróleo representa el porcentaje del

espacio total que puede ser ocupado por líquidos y gases.• Una de las porosidades que nos interesa en la producción de

un reservorio es la porosidad efectiva, ya que por esta se va a mover el fluido hacia los pozos

• Definición de Porosidad Efectiva

• Es el espacio poroso intercomunicado, está relacionada con la conductividad de fluidos. La porosidad efectiva es 5 a 10 % menor que la porosidad total.

• Afectación de la Permeabilidad de la roca para la producción

• La permeabilidad (k) es otra característica de la producción ya que de ella depende el tipo de movilidad del fluido del reservorio.

• En un reservorio con arcilla presente en la roca de acumulación tiene un efecto considerable sobre la permeabilidad a líquidos, especialmente si reacciona con la arcilla, ya que al hidratarse las arcillas se expandirían e impediría el flujo y así bajaría el nivel de permeabilidad.

• Definición de Permeabilidad

• La conductividad de la roca a los fluidos o la facultad que la roca posee para permitir que los fluidos se muevan a través de la red de poros intercomunicados. Su unidad es Darcy

• YACIMIENTO DE ACUERDO A LA PRESIÓN

Un yacimiento se puede clasificar de acuerdo a su presión, tomando en cuenta una propiedad del petróleo que es la presión de burbuja, que está en función de la presión y temperatura, y que la temperatura es constante, tomamos como una variable la presión, y así podemos determinar el tipo de yacimiento de acuerdo a su presión

YACIMIENTO SUB-SATURADO

Es un yacimiento cuya presión inicial es mayor que la presión en el punto de burbuja por ende el gas aun se encuentra disuelto en el petróleo y no hay volumen inicial de capa de gas Inicialmente se encuentra en la fase liquida eventualmente las burbujas se desprenden una vez alcanzado el punto de burbuja en donde el gas liberado posteriormente se aglutina hasta tener condiciones de flujo de pozo

YACIMIENTO SATURADO

Es un yacimiento cuya presión inicial es menor o igual que la presión en el punto de burbuja. Este yacimiento bifásico consiste de una zona gaseosa suprayaciendo una zona líquida. La zona líquida está en su punto de burbuja y será producida como un yacimiento subsaturado modificado con la presencia de la capa de gas. La capa de gas está en el punto de rocío y podría ser retrógrada o no retrógrada (yacimiento de gas).

CLASIFICACION DEL RESERVORIO SEGÚN EL TIPO DE FLUIDO ALMACENADO

YACIMIENTO DE PETROLEO:PETROLEO NEGROPETROLEO VOLATIL

YACIMIENTO DE GAS:GAS RETROGADO-CONDENSADOGAS HUMEDOGAS SECO

PETROLEO NEGRO• GOR:200-700

scf/STB• Gravedad del

petroleo 15-40 API• Color marron a

verde oscuro

PETROLEO VOLATIL• GOR: 2000-3500

scf/STB• Factor volumetrico

del petroleo menor a 2bbl/stb

• Gravedad del petroleo entre 45-55 API

• Color: verdoso a naranja

GAS RETROGRADO-CONDENSADO• Si la temperatura de

reservorio esta entre la temperatura critica Tc y la cricondetérmica TCT del fluido, el reservorio es clasificado como “retrogrado-condensado”.

• El fluido existe como un gas a las condiciones iniciales del reservorio cuando la presión de reservorio diclina a una temperatura de reservorio constante, la línea del punto de roció es cruzada y se forma el líquido en el reservorio.

GAS HUMEDO• Los reservorios de gas

húmedos:• Relación gas-petróleo GOR

entre 60000 a 100000• Gravedad del líquido en el

tanque de almacenamiento arriba de 60 API

• El líquido es de color blanco-agua

• A las condiciones del separador existe una región de dos fases

• Densidades menores de 0.75 gr/cm3

• Contenido de licuables en el gas son generalmente por debajo de los 30 bbl/mmpc

GAS SECO• . Teóricamente los

reservorios de gas seco no producen liquido en la superficie, por ende, la diferencia entre un gas seco y un gas húmedo es arbitraria y generalmente los sistemas de hidrocarburos que produzcan con relaciones gas petróleo mayor de 120 000 scf-stb se considera gas seco.

SELECCIÓN DE LOS ARREGLOS DE PRODUCCION SUPERFICIAL EN RELACION AL TIPO DE FLUIDO Y CONDICIONES DE PRODUCCION (PRESION Y TEMPERATURA).-Tanto durante la perforación, como en la producción es necesario tener un control bueno del sistema de presiones, es por ello que estudiáramos el arreglo de superficie, ya que un buen entendimiento del mismo nos permitirá apreciar el mecanismo para futuras intervenciones.

PARTES DEL ARREGLOS DE SUPERFICIE.-

- Cabezales de tubería de revestimiento (TR).- Colgadores de tubería de revestimiento.- Cabezales de tubería de producción (TP).- Colgadores de tubería de producción.- Válvula de contrapresión.- Adaptador.

- Árbol de válvulas.- Brida adaptadora del cabezal de TP.

- Válvulas de seguridad y de tormenta.

- Conexiones del árbol de válvulas.

- Estranguladores.

SELECCIÓN DE CABEZAL DE POZO DE ACUERDO A PRESION Y TEMPERATURA.-

Actualmente, hay siete rangos nominales de cabezales disponibles: 2000, 3000, 5000, 10000, 15000, 20000, y 30000 psi de presión de trabajo. Estos rangos de presión son aplicables a temperaturas desde 50 °F a +250 °F. Porque las altas presiones y altas temperaturas involucradas, proveen el uso de empaquetaduras de sello tipo anillo.

Estos anillos están disponibles en dos tipos básicos. La de rango de baja presión 2000 hasta 5000 psi son equipados con una junta circular tipo 6B. Una junta circular 6B puede ser provisto con una empaquetadura anillo tipo R o tipo RX. El tipo de empaque de junta circular tipo R están disponibles en forma octogonal u forma oval. La empaquetadura tipo RX es una empaquetadura de presión-energizada. Bridas desde 5000 hasta 15000 psi están disponibles en juntas de anillo tipo 6 BX. Los anillos de juntas API usan empaques de junta circular tipo BX. 2.

SELECCIÓN DEL ARBOLITO DE NAVIDAD DE ACUERDO A PRESION Y TEMPERATURA.-Usualmente son provistas dos válvulas maestras cuando las presiones de cierre del pozo van a exceder las 5000 psi. Una cruz de cuatro lados como accesorio de flujo es provisto por encima de la válvula maestra. Una válvula lateral es provista sobre cada lado si es un árbol de doble lado, seguido por un choke al cual está conectada la línea de flujo.

El arbolito de Navidad es en general, el elemento final que se instala en el pozo para poner en producción el mismo. En términos simples el árbol consta de una serie de válvulas, bridas y conectores que permiten la circulación controlada de los fluidos producidos. Existe una gran variedad de diseños y complejidades. Pueden ir desde unidades simples como las usadas con aparatos en bombeo mecánico, que consisten en una simple caja prensa-empaquetaduras sin válvulas, a arbolitos muy complejos con inclusión de numerosas válvulas maestras y válvulas laterales. Dependiendo de su uso y de los niveles a producir en el pozo, se tienen arbolitos simples, dobles, triples y cuádruples.

. Existen arbolitos roscados y bridados. Los arbolitos roscados son para bajas presiones de operación como ser de 2000 psi y los arbolitos bridados tienen un rango de presión de trabajo mayor, existen de 2000, 3000, 5000, 10000 y 20000 psi y altas temperaturas de trabajo hasta de 650 °F. Usados especialmente en pozos de inyección de vapor.