Basico de Ingenieria de Petroleos

Introduccin a la Ingeniera de PetrleosPET-01

ObjetivoLas Ingenieras de Petrleos y de Yacimientos son unas vastas ciencias que requieren previos conocimientos en reas como la geologa, la mecnica de fluidos, electricidad, bombeo, entre otras, para ser entendidas de manera satisfactoria.

Este curso est orientado a personas que no han tenido contacto previo con la ingeniera de petrleos o alguna de sus afines, y no pretende abarcar todos estos temas de manera detallada. Por medio de videos y animaciones multimedia se muestra de una manera sencilla y clara los conceptos bsicos ms usados en la industria del petrleo.

Al finalizar el curso, el estudiante debe presentar un examen terico sobre lo visto en este mdulo.

IntroduccinAceite de Roca, que proviene del latn petroleum.Petro (Roca), Oleum (Aceite)CONTINUARRepetir Introduccin

Contenido Origen y formacin del PetrleoMuestra los pasos para la formacin de un yacimiento de hidrocarburos Conceptos bsicosAqu se describen los conceptos ms relevantes para comenzar el estudio de la ingeniera de petrleos. Cao LimnEn este captulo se muestran algunos datos del campo.Primer campo petrolero en Titusville, Pennsylvania. Corra el ao de 1859. Refinacin y TransporteVideos multimedia sobre la obtencin de los derivados del petrleo y su transporte.

Origen y Formacin del Petrleo

Origen del petrleoContrario a las creencias populares, el petrleo NO PROVIENE de los dinosaurios. Nuevas teoras apuntan a que el petrleo se form a partir de organismos unicelulares que al morir se depositaron en el fondo de los mares, ros o lagos.Pero, Cmo unas criaturas tan diminutas pudieron formar los grandes yacimientos de petrleo que se conocen hoy en da?

En realidad fueron necesarias millones y millones de estas criaturas muertas para formar gruesas capas de sedimentos orgnicos, que posteriormente se madurarn en petrleo.

MaduracinDurante miles de aos, capas de lodo y sedimentos orgnicos (organismos muertos) se fueron apilando poco a poco en el fondo del ocano, a tal punto que pueden tener hasta varios kilmetros de profundidad.Despus de miles y miles de aos y con la ayuda de algunas reacciones qumicas, la capa de sedimentos orgnicos que ha sido enterrada, se convierte en roca. A esta roca se le llama roca fuente y es de donde proviene el crudo.Las capas ms recientes fueron enterrando cada vez ms a las capas mas antiguas, sometindolas a mayor presin y temperatura.

Roca fuenteLa roca fuente ms comn es la black shale (roca negra), y se forma a partir de los depsitos orgnicos enterrados.Para formar la roca se requiere de mucho tiempo, presin y temperatura. Entre ms profundo est la capa, mayor es la temperatura.Para generar crudo, la temperatura de la capa debe estar entre los 65C y 150C. Si la temperatura supera este rango, el crudo se convierte en gas natural.Este rango de temperaturas se da entre los 2.100 y 5.500 metros de profundidad, aproximadamente. A esta zona donde se genera el crudo se le conoce como ventana de crudo (oil window).La roca fuente produce, ms no almacena el crudo. Si no se halla algo donde se pueda almacenar el hidrocarburo, este se dispersar por la tierra y se perder irremediablemente.

Roca almacenadoraEl crudo formado en la roca fuente no sirve de nada a menos que se acumule en un sitio. La roca almacenadora (reservoir rock) es una piedra que contiene poros, donde el crudo llega y es almacenado; funciona de manera similar a una esponja, que absorbe agua en su interior debido a que contiene poros.La roca almacenadora ms comn es la piedra arenisca (sandstone) que contiene millones de diminutos poros donde en crudo es atrapado.Otro tipo de roca almacenadora es la piedra caliza (limestone).Si la roca almacenadora tiene muchos espacios (poros) en su interior, podr acumular ms crudo. A esto se le conoce como porosidad de la roca.

Roca selloA diferencia de las rocas almacenadoras, las rocas sellantes tienen unos poros tan pequeos, que el crudo no puede pasar a travs de ellas. Por lo tanto funcionan como barreras al paso del fluido (son impermeables).Un ejemplo tpico de roca sello es la arcilla.Las rocas sellantes con la ayuda de un proceso geolgico, pueden llegar a formar una trampa, donde el crudo es retenido y forma un yacimiento.

TrampasLa roca almacenadora acumula crudo, pero no en suficientes cantidades como para traerlo a la superficie. Para que se forme un yacimiento, es necesario que exista una barrera para detener el crudo y acumularlo en grandes cantidades. A esto se le llama trampa.Las trampas se pueden formar por deformaciones estructurales (movimiento de las capas al interior de la tierra) o por cambios en la estructura de la roca.Es importante anotar que el crudo no se encuentra en enormes cavernas al interior de la tierra, sino dentro de rocas slidas (roca almacenadora) que contienen poros en su interior.

Tipos de TrampasLas trampas formadas por deformacin estructural (trampas estructurales), se deben al movimiento de la tierra. Las ms importantes son:AnticlinalCuando las capas planas son empujadas hacia arriba y el crudo queda atrapado entre rocas sellantes (rocas no porosas).FallaSe forma por el rompimiento de las capas debido a una falla geolgica, la misma donde se originan los terremotos.Domo SalinoLa sal de antiguos mares al ser calentada fluye hacia arriba, rompiendo las capas que encuentra a su paso.

Tipos de TrampasLas trampas formadas por cambios en la estructura de la roca, son:Trampas Estratigrficas (Stratigraphic traps)Se debe a los cambios en la estructura de la roca. Una roca que en un lado es arenisca se puede volver arcilla en otro lado, estando dentro de la misma capa en el subsuelo.

ResumenPara que se forme un yacimiento de crudo y/o gas, se deben dar tres cosas: Debe haber una roca fuente, que genere el crudo. Una roca de reserva debe atrapar ese crudo generado. La roca de reserva debe quedar atrapada en una trampa.Si alguno de los anteriores procesos llega a faltar, no se puede formar un yacimiento de hidrocarburos.

Ahora, la posibilidad de que estas tres condiciones se cumplan es muy baja. Por lo tanto, encontrar un yacimiento de petrleo requiere - adems de rigurosos estudios geolgicos - un toque de buena suerte.

Practica 1Un tipo de trampa estratigrfica es:AnticlinalFallaDomo SalinoPinchada (Pinch-out)

La roca fuente ms comn es:Piedra areniscaBlack ShalePiedra calizaArcilla

Hoy en da, se dice que el petrleo proviene de los restos de los dinosaurios.FalsoVerdadero

Para que se pueda formar un yacimiento se deben dar tres cosas: una roca fuente, una roca almacenadora y una trampa.FalsoVerdaderoHaga click en la opcin y verifique con el sonidoHaga click aqu para salir de la prctica

Conceptos bsicos

IntroduccinCONTINUAR

PerforacinCONTINUAR

ExplotacinCONTINUAR

Partes de un PozoCuando se perfora un pozo, se inserta una tubera de acero hasta el fondo. Esta tubera, denominada casing es de 9-5/8 para la mayora de pozos en Cao Limn (algunos pozos usan casing de 7)El casing debe ir adherido a las paredes del hueco. Para esto se hace una cementacin, proceso que consiste en inyectar cemento entre el hueco y la parte externa del casing.Luego se bajan unos explosivos hasta la profundidad de la roca almacenadora y se detonan, para que el crudo ingrese al casing. Este proceso se denomina caoneo.Ahora se inserta la tubera de produccin o tubing, por donde el crudo fluir hasta la superficie. Esta tubera vara entre 3-1/2 y 5-1/2 segn la tasa de produccin del pozo.Cuando la presin del yacimiento no es suficiente para llevar el fluido a la superficie, se debe usar un mtodo de levantamiento artificial. En Cao Limn se usa el Bombeo ESP, que se ver ms adelante.Finalmente, en la cabeza del pozo se instala un conjunto de vlvulas que regulan el flujo y la presin del crudo que sale del pozo. A esto se le llama cabezal o rbol de navidad.

Trminos de produccinPresin esttica de Fondo (P*)Es la presin que ejercen las rocas en el yacimiento. Esta presin puede variar entre los 1.500 y 3.200 psi.Presin de fondo fluyendo (Pwf)Es la presin que hace el fluido sobre las paredes del casing. Se mide en frente de las perforaciones (donde se caone).Draw Down (DD)Es la resta entre la presin esttica de fondo y la presin de fondo fluyendo.Indice de Productividad (IP)Es una relacin entre el caudal y el DD que indica la capacidad de un pozo para producir. Las unidades son BPD/psi.

Practica 2Cuando se perfora un pozo, se inserta una tubera que va adherida al pozo. Esta se conoce como:TubingCasingCementacinManifold o mltiple

Para regular el flujo que sale del pozo se usa:Bomba electrosumergibleIndice de ProductividadDraw DownArbol de Navidad o Cabezal

Cuando la presin del yacimiento no es suficiente para llevar el fluido a la superficie, se debe usar un mtodo de levantamiento artificial.FalsoVerdaderoHaga click en la opcin y verifique con el sonidoHaga click aqu para salir de la prctica

PorosidadPorosidad (f)La porosidad indica el porcentaje de la roca de reserva que es hueco, debido a los poros. En otras palabras, indica la cantidad de petrleo que puede almacenar la roca, respecto a su tamao.Una porosidad del 20% indica que el 20% del volumen de la roca contiene fluidos y el 80% restante es roca slida.Si un yacimiento de petrleo tiene muy baja porosidad, el volumen de petrleo no es factible desde el punto de vista econmico.

POROSIDAD

CARACTERISTICAS DE LA ROCA

0 5 %

Despreciable

5 10 %

Pobre

10 15 %

Regular

15 20 %

Buena

Ms de 20%

Excelente

PermeabilidadPermeabilidad (K)La permeabilidad es la facilidad que tiene el crudo para fluir a travs de la roca almacenadora. La permeabilidad se mide en milidarcies (md).Entre ms milidarcies tenga la roca almacenadora, ms fcil fluye el crudo.

PERMEABILIDAD

CARACTERISTICAS DE LA ROCA

1 10 md

Aceptable

10 100 md

Buena

Ms de 100 md

Excelente

InterfasesLa roca almacenadora no retiene crudo nicamente. Generalmente se encuentran tres productos dentro de ella: gas, crudo y agua.Debido a la diferencia de densidades, en la parte superior se acumula el gas, en la del centro el crudo y en la parte ms baja se deposita el agua.YacimientoCon esto, se forman dos interfases o zonas de contacto: Gas - Crudo Crudo - Agua

Mecanismos de EmpujeEl mecanismo de empuje es un tipo de energa natural que presuriza el hidrocarburo en el yacimiento, lo que facilita su extraccin.Empuje hidrulicoEl agua por debajo del crudo ejerce un empuje vertical, desplazndolo y ocupando su lugar.Este mecanismo de empuje ocurre en los campos de Cao Limn y La Yuca.Empuje de GasA medida que el crudo es extrado del yacimiento, el gas se comienza a expandir y empuja el crudo hacia abajo.En Cao Limn no hay este tipo de empuje, debido a que el gas est disuelto dentro del crudo y en cantidades despreciables.Hay varios tipos de empuje, pero aqu veremos solamente el empuje hidrulico y el de gas.

Levantamiento artificialEl fluido de un pozo puede llegar hasta la superficie, si la presin del yacimiento es lo suficientemente grande como para hacerlo. Con el tiempo, los yacimientos van perdiendo presin y es necesario un mecanismo de levantamiento artificial para llevar el crudo hasta la superficie.A pesar que hay varios tipos de levantamiento artificial (como los machines mostrados en el video), en Cao Limn se usa nicamente el bombeo electrosumergible (ESP). El ESP consiste en una bomba y un motor elctrico que se introducen en el pozo y bombean el fluido a travs de la tubera de produccin (tubing) que tiene acoplada.

Recobro secundarioInicialmente, el crudo es producido con las condiciones naturales del yacimiento y algn mtodo de levantamiento artificial. Con esto slo se puede extraer hasta un 30% de las reservas del yacimiento (aprox).Para poder extraer ms crudo que an est en el yacimiento, se hace un recobro secundario, que consiste principalmente en mejorar el empuje hidrulico o del gas.En Cao Limn se hace el recobro secundario por medio de la inyeccin de Agua, que se realiza en los pozos inyectores del rea de Matanegra y La Yuca.Por ms sofisticadas que sean las tcnicas para el recobro secundario, es imposible extraer el 100% de las reservas de un yacimiento.

Columna EstratigrficaGeolgicamente, el yacimiento de Cao Limn tiene varias capas de rocas porosas (almacenadoras) y de rocas retenedoras o impermeables.A estas capas se les conoce como formaciones.Hace ms de 150 millones de aos la superficie de la tierra estaba aqu (antes del periodo cretcio), por eso se llama formacin pre-cretcia.

Su composicin se basa en lutita, una roca arcillosa que es impermeable.Con el tiempo, otras capas de sedimentos se depositaron sobre la capa pre-cretcia. Hace unos 100 millones de aos (en pleno perodo cretcio) se cre la formacin K3 (Cretceo 3) que se compone de arenisca (roca almacenadora). A pesar de eso, an no se ha podido encontrar petrleo en ella.

La formacin K3 se subdivide en superior e inferior.Hace unos 90 millones de aos, se cre la formacin K2B que se compone de areniscas intercaladas por capas de arcilla.

En esta formacin tampoco se han encontrado hidrocarburos, hasta la fecha.Unos 86 millones de aos atrs y sobre la capa K2B se cre la formacin K2A que se subdivide en cinco partes (1, 2, 3, 4 y Palito).

Varios pozos producen a partir de esta formacin, entre ellos los Matanegra.La formacin K1 es la ltima del cretceo y se gener hace unos 70 u 80 millones de aos. Se subdivide en seis partes (A, B, C, D, E y La Yuca).

De esta formacin producen pozos de Matanegra y La Yuca.Hace unos 50 millones de aos, en el periodo Terceario (despus del Cretceo), est la formacin mas productora de Cao Limn: Carbonera Inferior, que se divide en cinco grupos (M-1, Guafita, M-2, M-3 y M-4).Ms recientemente (de unos 10 a 40 millones de aos) esta la formacin Carbonera Superior que se divide en cinco unidades (C1, C2, C3, C4 Y C5).

Actualmente slo se produce desde C4 y C5.Por encima de la carbonera superior, y en los ltimos 10 millones de aos se crearon formaciones como Len y Guayabo, que estn formadas por en su mayora por arcillas y por lo tanto no sirven como productoras.Formacin Pre-cretciaFormacin K3Formacin K2BFormacin K2AFormacin K1Carbonera InferiorCarbonera SuperiorLenGuayabo

Practica 3La propiedad que mide el porcentaje de la roca que es hueco, es:PorosidadPermeabilidadPresin esttica de FondoLa interfase o zona de contacto

La formacin que ms produce en Cao Limn, es:K3Carbonera SuperiorCarbonera InferiorPre-cretcia

Los machines son usados como mtodo de levantamiento en Cao Limn.FalsoVerdadero

Si se aplica la inyeccin de agua como recobro secundario en un yacimiento, es posible extraer el 100% de las reservas.FalsoVerdaderoHaga click en la opcin y verifique con el sonidoHaga click aqu para salir de la prctica

Cao Limn

Datos GeneralesEl campo de Cao Limn fue descubierto el 13 de Julio de 1983 por Occidental de Colombia Inc. produciendo 3.245 barriles por da (BPD) con el pozo Cao Limn 1 (CL-01).Se encuentra a 60 Km de Arauca en la va hacia Arauquita y tiene 260.000 hectreas de terreno. Est a menos de un kilmetro del ro Arauca.La estructura del campo se divide en dos por la falla de Cao Limn. Las fallas de La Yucay Matanegra limitan el yacimiento.Dentro de lo que se conoce como Cao Limn hay varios campos, que tienen diferentes yacimientos. Los mas importantes, son: Cao Limn La Yuca Matanegra Cao Yarumal Redondo Cao Verde

Datos GeneralesCao Limn es un campo con mas de mil millones de barriles en reservas recuperables. La cantidad de gas de el crudo de Cao Limn tiene es despreciable y con baja capacidad calorfica.

El crudo es del tipo Black Oil con una gravedad promedio API de 29.5, que tiene un buen valor econmico.Facilidad de Produccin 2 (PF2)La porosidad promedio en Cao Limn es del 24%

La permeabilidad promedio en las formaciones es de 1.450 md

Refinacin y Transporte

RefinacinCONTINUAR

TransporteCONTINUAR

Practica 4La Falla que divide el Campo de Cao Limn en dos, es:La Falla de MatanegraLa Falla de La YucaLa Falla de Cao YarumalLa Falla de Cao Limn

Para obtener la gasolina, al gasleo se le hace un proceso llamado:Calentamiento a 360CCracking o ruptura catalticaExtraccin de Fondos en la torre de destilacinBlending

La cantidad de gas en el yacimiento de Cao Limn es despreciable.FalsoVerdadero

Occidental de Colombia descubri el campo Cao Limn en el ao de 1985.FalsoVerdaderoHaga click en la opcin y verifique con el sonidoHaga click aqu para salir de la prctica




Para que se pueda formar un yacimiento se deben dar tres cosas: una roca fuente, una roca almacenadora y una trampa.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaLa falla pinch-out es un tipo de trampa estratigrfica. Las trampas anticlinas, falla y domo salino, son trampas estructurales.

Para repasar los tipos de trampas, haga click aqu.




Para que se pueda formar un yacimiento se deben dar tres cosas: una roca fuente, una roca almacenadora y una trampa.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaLa roca fuente ms comn es Black Shale. La piedra arenisca y la piedra caliza son rocas almacenadoras, mientras que la arcilla es una roca sello.

Para repasar la roca fuente, haga click aqu.




Para que se pueda formar un yacimiento se deben dar tres cosas: una roca fuente, una roca almacenadora y una trampa.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaFalso. El petrleo proviene de los restos de millones de organismos unicelulares muertos y no de los dinosaurios como se cree.

Para repasar el origen del petrleo, haga click aqu.




Para que se pueda formar un yacimiento se deben dar tres cosas: una roca fuente, una roca almacenadora y una trampa.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaVerdadero. Tres cosas fundamentales se requieren para que se pueda formar un yacimiento de petrleo: Roca fuente. Roca almacenadora. Trampa.

Para repasar el resumen de conceptos, haga click aqu.



Cuando la presin del yacimiento no es suficiente para llevar el fluido a la superficie, se debe usar un mtodo de levantamiento artificial.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaEl Casing es la tubera que va adherida a las paredes del pozo con cemento.

Para repasar las partes de un pozo, haga click aqu.



Cuando la presin del yacimiento no es suficiente para llevar el fluido a la superficie, se debe usar un mtodo de levantamiento artificial.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaEl elemento que regula el flujo que sale de un pozo es el cabezal o rbol de navidad.




Cuando la presin del yacimiento no es suficiente para llevar el fluido a la superficie, se debe usar un mtodo de levantamiento artificial.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaVerdadero. Si no se usa un mtodo de levantamiento artificial cuando la presin del yacimiento no es suficiente, es imposible llevar el fluido hasta la superficie.





Si se aplica la inyeccin de agua como recobro secundario en un yacimiento, es posible extraer el 100% de las reservas.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaLa porosidad mide el porcentaje de la roca que es hueco, esto es, el porcentaje de la roca que puede retener fluidos.

Para repasar la porosidad, haga click aqu.




Si se aplica la inyeccin de agua como recobro secundario en un yacimiento, es posible extraer el 100% de las reservas.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaLa formacin ms productora en Cao Limn es Carbonera Inferior (Lower Carbonera) donde estan perforados la mayora de pozos. Las fomaciones de K2A, K1 y Carbonera Superior tambin producen, pero en menores proporciones.

Para repasar la columna estratigrfica, haga click aqu.




Si se aplica la inyeccin de agua como recobro secundario en un yacimiento, es posible extraer el 100% de las reservas.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaFalso. En Cao Limn se usa nicamente el bombeo electro-sumergible como mtodo de levantamiento artificial.

Para repasar el levantamiento artificial, haga click aqu.




Si se aplica la inyeccin de agua como recobro secundario en un yacimiento, es posible extraer el 100% de las reservas.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaFalso. Es imposible extraer la totalidad de las reservas de un yacimiento con la tecnologa disponible hasta el momento.

Para repasar el recobro secundario, haga click aqu.




Occidental de Colombia descubri el campo Cao Limn en el ao de 1985.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaEl campo se parte en dos por la falla de Cao Limn. Las fallas de La Yuca y Matanegra limitan el yacimiento.

Para repasar los datos generales en CL, haga click aqu.




Occidental de Colombia descubri el campo Cao Limn en el ao de 1985.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaPara obtener la gasolina, el gasleo es sometido a un proceso de cracking o ruptura cataltica en una refinera.

Para repasar la refinacin del crudo, haga click aqu.




Occidental de Colombia descubri el campo Cao Limn en el ao de 1985.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaVerdadero. El campo de Cao Limn tiene muy poco gas disuelto y no es factible desde el punto de vista econmico.





Occidental de Colombia descubri el campo Cao Limn en el ao de 1985.FalsoVerdaderoHaga click AQU para volver a la prcticaFalso. Cao Limn fue descubierto por Occidental el 13 de Julio de 1983.


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