LA GEOLOGÍA APLICADA A LA INGENIERÍA DE PETRÓLEO

La geología forma parte de la práctica moderna de la ingeniería. Es materia de estudio para todos los ingenieros, cuyos informes contienen frecuentes referencias a los rasgos geológicos de los lugares donde trabajan. En la ingeniería de petróleo es importante para la ubicación de yacimientos de hidrocarburos.

Cada día se hace mayor uso a los conocimientos geológicos en la ingeniería de petróleo como son:

 • Todas las fuentes de hidrocarburos conocidas en todo el mundo están en las rocas, la mayoría de ellos en rocas sedimentarias.

• El hidrocarburo está contenido dentro de un poro (espacio vacío) o sistema de fracturas (o ambos) dentro de las rocas.

• Los procesos depositacionales y los cambios que subsecuentemente ocurren durante el enterramiento controlan la geometría de las capas que contienen hidrocarburos en el subsuelo.

• Los mapas geológicos y secciones transversales (cross sections) definen donde el hidrocarburo puede estar localizado en tres dimensiones.

• Las propiedades de las rocas definen cuantos hidrocarburos pueden estar en el subsuelo y que tanto pueden ser económicamente recuperados.

• Los pozos son perforados a través de las rocas para recuperar los hidrocarburos.

• Los minerales que hacen las partículas de las rocas influencian la distribución del aceite y del agua en el reservorio.

Importancia de la Geología en la

En cuanto a la Petroquímica, la geología al estar presente en las primeras fases de la industria petrolera: prospección, exploración y perforación; hace posible que se desarrolle la etapa de refinación del petróleo y con ella el desarrollo de un sin número de industrias: alimentos, vestimentas, salud, etc...

1) Cómo se depositaron las rocas y cuál es la forma de las capas que contienen hidrocarburos (Sedimentología)

2) Por qué las capas de roca no son continuas en el subsuelo y por qué algunas veces esas capas tienen fracturas (Geología Estructural)

3) Cómo imaginamos las capas de roca enterradas por debajo de la superficie de la tierra (Métodos Geofísicos – Geofísica)

4) Cómo decidimos cuales capas están conectadas entre pozos (Correlación Estratigráfica, Estratigrafía)

5) Cómo representamos donde están las capas que contienen hidrocarburos en el subsuelo (Mapeamiento)

6) Cómo estimamos las propiedades de las rocas para modelos de simulación computarizados (Geoestadística).

7) Cómo determinamos el volumen de hidrocarburos en el reservorio (Geología del Petróleo- Cálculos Volumétricos)

La exploración  

Es la búsqueda, el descubrimiento, la exanimación de algún lugar.

En el ámbito petrolífero podemos definir que la exploración no es más que la búsqueda de yacimientos de petróleo y/o gas que comprende todos aquellos métodos destinados a detectar yacimientos comercialmente explotables. Incluye el reconocimiento superficial del terreno, la prospección (sísmica, magnética y gravimétrica), la perforación de pozos de exploración y el análisis de la información obtenida.

Etapas de la exploración

Identificación de áreas de interés: Con esta etapa se inicia la exploración en una región virgen o desconocida.

Se trata de una fase preliminar en la que se utilizan métodos indirectos como la geología de superficie (se toman muestras de rocas) o geología de campo,

Datos Geológicos de interés para la

Ingeniería de Petróleo

Investigaciones Geológicas llevadas a cabo durante el

reconocimiento desde el aire (radares y métodos aeromagnéticos y aerogravimétricos) y espacio, geoquímica y geofísica.

Detección de trampas: Cuando ya se detectó el área de interés, se procede a identificar las trampas o estructuras que pudieran contener petróleo.

Para esta fase se utilizan métodos geofísicos de alta tecnología como la sísmica tridimensional (3D) y métodos avanzados de visualización e interpretación de datos.

En esta etapa se definen en forma detalla las trampas de hidrocarburos (denominadas prospectos) y se jerarquizan según las reservas estimadas y su potencial valor económico.

Verificación de la

acumulación: Cuando se han identificado los prospectos, se decide dónde perforar los pozos exploratorios, único medio seguro de comprobar si realmente hay petróleo.

Durante esta etapa, el geólogo extrae la información de los fragmentos de roca cortados por la mecha (ripios) detectando estratos (capas) potencialmente productores.

La perforación exploratoria es una operación muy costosa y de alto riesgo, tanto por la interpretación geológica, la pericia y el tiempo requeridos, como por los riesgos operacionales que implica.

Estadísticamente, de cada diez pozos exploratorios que se perforan en el mundo, sólo tres resultan descubridores de yacimientos.

Métodos de exploración

Previamente hay que ejecutar inúmeras tareas de estudio de terreno en la busca y exploración de yacimientos de petróleo, aunque no se disponga de un método científico riguroso. Según el tipo de terreno están disponibles los métodos geológicos o geofísicos.

Métodos Geológicos

El primer objetivo es encontrar una roca que se haya formado en un medio propicio para la existencia del petróleo, es decir, suficientemente porosa y con la estructura geológica de estratos adecuada para que puedan existir bolsas de petróleo.

Hay que buscar, luego, una cuenca sedimentaria que pueda poseer materia orgánica enterrada hace más de diez millones de años.

Para todo ello, se realizan estudios geológicos de la superficie, se recogen muestras de terreno, se inspecciona con Rayos X, se perfora para estudiar los estratos y, finalmente, con todos esos datos se realiza la carta geológica de la región que se estudia.

Tras nuevos estudios “sobre el terreno” que determinan si hay rocas petrolíferas alcanzables mediante prospección, la profundidad a la que habría que perforar, etc., se puede llegar ya a la conclusión de si merece la pena o no realizar un pozo-testigo o pozo de exploración. De hecho, únicamente en uno de cada diez pozos exploratorios se llega a descubrir petróleo y sólo dos de cada cien dan resultados que permiten su explotación de forma rentable.

Métodos   Geofísicos

La Geofísica: ciencia que estudia las características del subsuelo sin tener en cuenta las de la superficie – se aplica en el caso que la estructura del terreno es diferente a su superficie, por ejemplo, en desiertos, selvas o zonas pantanosas, donde los métodos geológicos son ineficaces.

Cuando el terreno no presenta una estructura igual en su superficie que en el subsuelo (por ejemplo, en desiertos, en selvas o en zonas pantanosas), los métodos geológicos de estudio de la superficie no resultan útiles, por lo cual hay que emplear la Geofísica, ciencia que estudia las características del subsuelo sin tener en cuenta las de la superficie.

Aparatos como el gravímetro permiten estudiar las rocas que hay en el subsuelo. Este aparato mide las diferencias de la fuerza de la gravedad en las diferentes zonas de suelo, lo que permite determinar qué tipo de roca existe en el subsuelo.

Con los datos obtenidos se elabora un “mapa” del subsuelo que permitirá determinar en qué zonas es más probable que pueda existir petróleo.

También se emplea el magnetómetro, aparato que detecta la disposición interna de los estratos y de los tipos de roca gracias al estudio de los campos magnéticos que se crean.

Igualmente se utilizan técnicas de prospección sísmica, que estudian las ondas de sonido, su reflexión y su refracción, datos éstos que permiten determinar la composición de las rocas del subsuelo. Así, mediante una explosión, se crea artificialmente una onda sísmica que atraviesa diversos terrenos, que es refractada (desviada) por algunos tipos de roca y que es reflejada (devuelta) por otros y todo ello a diversas velocidades. Estas ondas son medidas en la superficie por sismógrafos.

Más recientemente, las técnicas sísmicas tridimensionales de alta resolución permiten obtener imágenes del subsuelo en su posición real, incluso en situaciones estructurales complejas.

Pero, con todo, la presencia de petróleo no está demostrada hasta que no se procede a la perforación de un pozo.

El gravímetro: es un aparato que permite estudiar las rocas que hay en el subsuelo, midiendo las diferencias de la fuerza de la gravedad en las diferentes zonas de suelo y determinando qué tipo de roca existe en el subsuelo.

Por tanto, las medidas gravimétricas en exploración son representación de anomalías en las que entran la densidad de los diferentes tipos de rocas: sedimentos no consolidados, areniscas, sal gema, calizas, granitos, etc.

El magnetómetro: es un aparato que también se utiliza para detectar la disposición interna de los estratos y de los tipos de roca por cuenta del al estudio de los campos magnéticos que se crean, aprovechando la fuerza de atracción que tiene el campo magnético de la Tierra, es posible medir esa fuerza por medio de aparatos especialmente construidos por portan magnetos o agujas magnética, magnetómetros, para detectar las propiedades magnéticas de las rocas.

El Sismógrafo: El sismógrafo es un aparato de variado diseño y construcción empleado para medir y registrar vibraciones terrestre a niveles someros o profundos que puedan producirse por hechos naturales como temblores y terremotos o explosiones inducidas intencionalmente o por perturbaciones atmosféricas, como en el caso de disparos de artillería.

Puede presentarse el caso en que el área en cuestión no presente las condiciones adecuadas

para poseer petróleo o que estas sean mínimas. También es posible que si presente las condiciones y al realizar un pozo de exploración se encuentre petróleo. En ese caso se procese a un sondeo y extracción (explotación petrolera).

Sondeo y extracción

 Suponiendo que se haya conseguido encontrar petróleo, el siguiente paso es hacer varias perforaciones para determinar la magnitud de yacimiento, capas de agua, de gas o espesor y porosidad de la roca. Como es imposible drenar todo el yacimiento con ése primer pozo, hay que perforar toda una serie de sondeos para delimitar el yacimiento y posteriormente producirlo ya que no se encuentra como un gran pozo sino como estratos de rocas porosas empapados en petróleo, gas y agua salada (como una esponja mojada), colocando en lugar de las torres de perforación, unas bombas de extracción. Además, debido a que los gases que contiene la bolsa a veces son insuficientes para ayudar a sacar el petróleo, a menudo se debe insuflar agua a presión al yacimiento para que el crudo salga con suficiente fuerza hasta el exterior. Hay que decir como dato estadístico que solo 1 de cada 50 perforaciones resulta satisfactoria.

 

Respuestas de ingeniería a las

condiciones

Métodos de explotación petrolera

Método de Rotación: Consiste en un sistema de tubos acoplados unos a continuación de otros que, impulsados por un motor, van girando y perforando hacia abajo. En el extremo se halla una broca o trépano con dientes que rompen la roca, cuchillas que la separan y diamantes que la perforan, dependiendo del tipo de terreno. Además, existe un sistema de polea móvil del que se suspende el conjunto de los tubos que impide que todo el peso de los pozos tenga profundidades de miles de metros.

Bombeo del petróleo: Éste método se usa en caso de que no exista presión subterránea en el yacimiento el cual, mediante un permanente balanceo, acciona una bomba de balancín (cabeza de caballo) cuyo lento movimiento alternativo es transmitido por un juego de tubos al pistón situado en el fondo del pozo. Llegado a la superficie, el petróleo bruto pasa a una estación de limpiado. El petróleo extraído generalmente viene acompañado de sedimentos, agua y gas natural, por lo que deben construirse previamente las facilidades de producción, separación y almacenamiento.

 

Inyección de agua: Para aumentar la rentabilidad de un yacimiento se suele utilizar un sistema de inyección de agua   mediante    pozos paralelos.  Mientras que de un   pozo se extrae petróleo, en   otro realizado cerca del anterior se inyecta agua en la bolsa, lo que provoca que la presión no baje y el petróleo siga siendo empujado a la superficie, y de una manera más rentable que las bombas.

Este sistema permite aumentar la posibilidad de explotación de un pozo hasta, aproximadamente, un 33% de su capacidad. Dependiendo de las características del terreno, esta eficiencia llega al 60%.

Inyección de vapor: En yacimientos con petróleo muy viscoso (con textura de cera) se utiliza la inyección de vapor, en lugar de agua, lo que permite conseguir dos efectos:

1) Por un lado, se aumenta, igual que con el agua, la presión de la bolsa de crudo para que siga ascendiendo libremente.

2) Por otro, el vapor reduce la viscosidad del crudo, con lo se hace más sencilla su extracción, ya que fluye más deprisa.

https://usmpetrolero.wordpress.com/2012/05/31/29/

https://es.wikipedia.org/wiki/Geolog%C3%ADa_del_petr%C3%B3leo

http://es.slideshare.net/nerika/clase-2-geologa-2