Produccin de Crudos Extra

Pesados

MSc Yozet BarretoCrudos Pesados

REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITCNICA

DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL. UNEFA

CENTRO DE INVESTIGACIONES Y POSTGRADO

DEPARTAMENTO DE PROGRAMACIN Y EVALUACIN

1.- Ubicacin y corta historia de la Faja

Primer pozo se termina el 7 de enero de 1936. Pozo Canoa-1.

Pozo descubridor en el ao 1938. Zuata-1.

Nombre: Campo Faja del Orinoco

Acumulacin de Petrleo en el tercio sur de la cuenca sedimentaria de Maturn.

Depsito ininterrumpido de todos los yacimientos en el subsuelo con una longitud de 460 km y ancho de 40 a 100 km.

De este a oeste, las reas principales de produccin se denominaban Cerro Negro, Hamaca, Pao, San Diego, Zuata y Machete. La superficie del campo es 13600 km2.

Inicio de la produccin en el ao 1961 en los campos Morichal y Jobo.

El nombre Faja Bituminosa del Orinoco fue abandonado en el 1971 por decisin del Ministerio de Minas e Hidrocarburos.

Primer trabajo geolgico original hecho en el 1971 por Jos Antonio Galavis y Hugo Velarde.

1.- Ubicacin y Corta Historia de la Faja

Fuente: La Faja del Orinoco . Anibal Martinez

1.- Ubicacin y Corta Historia de la Faja

1.- Ubicacin y corta historia de la Faja

La direccin de la Faja Petrolifera del Orinoco est creada en el MEM en el ao 1974.

Creacin en el 1976 de la direccin de los hidrocarburos no convencionales en el MEM.

El verdadero trabajo de reconocimiento del campo empez con la compaa Estatal Corporacin Venezolana del Petrleo antes de ser asignada a PDVSA en el 1977.

Un rea aleatoria de 55314 km2 fue definida y atribuida a las filiales de PDVSA: Lagoven, Meneven, Maraven y Corpoven.

Estas cuatro reas fueron divididas en 29 bloques de aproximadamente 500 km2 cada uno definiendo un rea de explotacin actual de 11593 km2.

En el ao 1979, el nombre de las reas fue cambiado para Carabobo, Ayacucho, Junn y Boyaca.

1.- Ubicacin y corta historia de la Faja

1.- Ubicacin y corta historia de la Faja

1.- Ubicacin y corta historia de la Faja

El trabajo de evaluacin de la Faja Petrolfera del Orinoco fue un trabajo gigantesco: 7 aos de trabajo

2500 aos hombre

662 pozos perforados

5000 km de registros de pozos

373 anlisis de crudo

129 anlisis de gas

206 anlisis de agua

120.000 km de lneas ssmicas.

Cantidad inicial de petrleo en el sitio estimada el 1ero de marzo de 1984 en 1,18 Giga Barriles.

En el 1985, INTEVEP construye en Jobo una planta piloto.

En el 1985, tiene lugar la primera prueba de produccin de Orimulsin.

En el 1990, empieza la primera produccin comercial manejada por Bitor.

1.- Ubicacin y corta historia de la Faja

Entre los aos 1993 y 1997 se firman los convenios de Asociaciones Estratgicas.

reas de Produccin en el 2005.

Nota: Falta Sinovensa

Cerro Negro, asociacin entre Exxon Mobil, Veba Oel y PDVSA, con actividades en el rea de Cerro Negro.

Sincor, asociacin entre Total, Statoil y PDVSA, ubicada en el rea de Zuata.

Hamaca, asociacin entre Phillips, Texaco y PDVSA, para el rea de Hamaca.

Petrozuata, asociacin entre Conoco y PDVSA para la explotacin de recursos en el rea de Zuata.

1.- Ubicacin y corta historia de la Faja

Entre los aos 1993 y 1997 se firman los convenios de Asociaciones Estratgicas.

reas de Produccin en el 2005.

Nota: Falta Sinovensa

Cerro Negro, asociacin entre Exxon Mobil, Veba Oel y PDVSA, con actividades en el rea de Cerro Negro.

Sincor, asociacin entre Total, Statoil y PDVSA, ubicada en el rea de Zuata.

Hamaca, asociacin entre Phillips, Texaco y PDVSA, para el rea de Hamaca.

Petrozuata, asociacin entre Conoco y PDVSA para la explotacin de recursos en el rea de Zuata.

1.- Ubicacin y corta historia de la Faja

En el 2007, las Asociaciones Estrategicas se convierten en Empresas Mixtas.

reas otorgadas en el 2011.

1.- Ubicacin y corta historia de la Faja

En el 2007, las Asociaciones Estrategicas se convierten en Empresas Mixtas.

reas otorgadas en el 2011.

1.- Ubicacin y corta historia de la Faja

En el 2007, las Asociaciones Estrategicas se convierten en Empresas Mixtas.

reas otorgadas en el 2011.

1.- Ubicacin y corta historia de la Faja

En el 2007, las Asociaciones Estrategicas se convierten en Empresas Mixtas.

reas otorgadas en el 2011.

1.- Ubicacin y corta historia de la Faja. Cuantificacin de reservas

Las reservas probadas en condiciones actuales se estiman en 235 gigabarriles de crudo al final del ao 2010, en comparacin con una cantidad de petrleo original en sitio igual a 1360 gigabarriles.

2.- Deficin de Crudos Extra Pesados

Los crudos extra-pesados, tal como los crudos convencionales, estaban inicialmente en yacimientos profundos, pero migraron hacia la superficie de la tierra donde pudieron ser degradados por bacterias dejando libres hidrocarburos livianos que se escaparon a la atmsfera.

Como consecuencia, los hidrocarburos pesados se transformaron en hidrocarburos ms pesados ricos en ncleos aromticos y naftnicos que siguen caracterizando los crudos extra-pesados actuales en comparacin con crudos convencionales.

Este cambio explica la baja gravedad del crudo extra pesado, su viscosidad elevada, su alto contenido en carbono y las dificultades para su procesamiento en trminos de mejoramiento o refinacin de sus cortes.

El diagrama de Kuop permite visualizar las caractersticas de los hidrocarburos en relacin con su grado API y su punto de ebullicin promedio.

2.- Deficin de Crudos Extra Pesados

Los crudos Extra-pesados se definen segn el Congreso Mundial del Petrleo con las siguientes caractersticas.

API= (141.5/ gravedad especifica a 60F) -131.5

3.- Caracteristicas de los yacimientos. Produccin en fro.

El modo de desarrollo y explotacin de los yacimientos est definido por la estructura de los reservorios de crudo extra pesado. Ejemplo: Yacimientos en ambientes de sedimentacin fluvio deltaicos, lenticulares etc.

Yacimientos casi horizontales sin contacto gas- petrleo.

A menudo reservorios con espesores limitados.

La perforacin de pozos horizontales es necesaria. La longitud de los pozos puede alcanzar 1500 metros.

Se utiliza la metodologa LWD y MWD para prever, monitorear y controlar el mejor posicionamiento del pozo en las arenas productivas con buena porosidad y permeabilidad, lejos de la interfase entre el petrleo y agua, para maximizar la longitud efectiva del liner en el yacimiento reduciendo de manera considerable los costos de inversin.

La perforacin de pozos horizontales permite agrupar un gran nmero de pozos en la misma rea para reducir inversiones e impactos ambientales. Perforacin en varias direcciones en el mismo reservorio

Perforacin en varios reservorios segn su profundidad

3.- Caracteristicas de los yacimientos. Produccin en fro.

Fuente : http://modelaje-de-yacimientos.lacomunidadpetrolera.com/2008/02/interpretacin-de-facies-genticas-en.html

3.- Caractersticas de los yacimientos. Produccin en fro.

Perforacin de Pozos horizontals

2 taladros livianos para los pozos verticales y desviados.

2 taladros pesados para los pozos horizantales

El tiempo de perforacin de un pozo horizontal con la instalacin de un liner ranurado es del orden de 6 das

El costo del orden de 0,55 Millones de dolares.

La velocidad de perforacin en la arena puede ser mayor que 150 m/h.

3.- Caracteristicas de los yacimientos. Produccin en fro.

La primera solucin al problema de produccin fue aportada por el rea de perforacin, la cual, por medio de pozos horizontales se obtenia mayores flujos con menor diferencial de presin y una minimizacin de la produccin de arena. Por medio de sta tecnologia se obtuvo recobros semejantes al uso de pozos verticales con inyeccin ciclica de vapor.

El siguiente paso en el fortalecimiento de la produccin, fue la evolucin de las bombas de cavidad progresiva ( BCP ) y las bombas electricas sumergibles ( BES ), con las cuales se puede manejar crudos pesados a grandes volumenes.

La evolucin de pozos horizontales a pozos multilaterales marco el siguiente paso y quizas el ms significativo, ya que permiti llegar a varias arenas simultneamente y juntos con BCP y BES, arrojar factores de recobro de un 12% aproximadamente y junto con la incorporacin de mtodos de recuperacin trmica como inyeccin de vapor ciclica o continua, inyectar emulsiones qumicas o la combustin in situ, permitir a los yacimiento de la FPO, obtener recobros superiores al 20%.

El primer campo en probar suerte con la produccin en masa de la FPO fue Zuata ( Petrozuata), hoy llamado Junn, quien a partir de 1997, inicio el estudio de sus reas obseravndo que el campo se compone de extensos depsitos de fluviales, que formaron cuerpos de areniscas continuos y bien conectados, con espesores de 50 pies en promedio, y canales de varios Km de extensin.

Cada pozo perforado en Zuata, poseia entre 1200 y 1500 m de seccin horizontal, con el fin de atravesar gran parte del canal, adems estaban equipados con una BCP o una BES, para llevar el crudo hasta la superficie.

Al llegar el crudo a superficie y luego de pasar por los separadores, se procede a inyectar un diluyente de Nafta o petrleo liviano de unos 47 API, con el propsito de reducir la viscosidad , disminuir la deshidratacin y obtener una mezcla de unos 16 API, para luego ser enviado a unas instalaciones de mejoramiento de crudo.

3.- Caracteristicas de los yacimientos. Produccin en fro.

Perfil Tipo de un pozo horizontal completado ( Produccin in situ)

Este modo de produccin se

puede usar si el crudo se

encuentra mvilen el reservorio,

caso de la Faja del Orinoco.

Fuente: http://ingenieria-de-yacimientos.lacomunidadpetrolera.com/2008/11/faja-petrolifera-del-orinoco.html

3.- Caracteristicas de los yacimientos. Produccin en fro.

Las caractersticas de los efluentes de pozos de produccin de crudos extrapesados sirven para definir la cadena de instalaciones necesarias para poder preparar crudos comerciales o crudos que tienen que ser mejorados.

Caractersticas del Yacimiento y Propiedades del Crudo Extrapesado

Profundidad(ft) 1000-3500

Espesor de la Arena (ft) 20-300

Vanadio (ppm) 300 -500

Porosidad (%) 30

Permeabilidad(darcy) 5 20

Niquel (ppm) 120

Temperatura(F) 110 130

Gravedad (API ) 8 10

Azufre (%w) 3,5 -4.0

3.- Caracteristicas de los yacimientos. Produccin en fro. Yacimientos pocos profundos en arenas no consolidadas:

Baja Presin del yacimiento que requiere un levantamiento artificial.

Baja temperatura del crudo o A pesar de una alta viscosidad el gas en solucin permite que el crudo extra pesado

est fluido a la temperatura del yacimiento.

o La viscosidad elevada del crudo perjudica el factor de recobro en una produccin en fro .

o La dilucin del crudo es necesaria para poder bombearlo, y a veces para mejorar la productividad de los pozos.

Arrastre posible de arenas con el crudo. o Para minimizer la produccin de arenas el liner tiene que ser ranurado pero

pueden taparlo ( pozo arenado).

o Las arenas son fuentes de taponamiento de tuberas de transporte que predominan en las zonas con produccin baja debido al regimen hidrulico.

o Las arenas pueden llegar hasta las instalaciones de procesamiento del crudo extrapesado a pesar de todos los equipos instalado para detenerlos.

3.- Caracteristicas de los yacimientos. Produccin en fro.

El acufero depende de los campos y el contacto agua petrleo puede ser diferente entre zonas de un mismo campo.

Dificultades para predecir el corte de agua que puede ser muy diferente segn el campo o entre zonas de un mismo campo asi como su evolucin en el tiempo.

La viscosidad del agua es muy baja en comparacin con la viscosidad del extra pesado favoreciendo su desplazamiento rpido y preferencial hacia el pozo.

Puede ser que haya que mantener en produccin un pozo con un corte de agua muy elevado para tratar de evitar que el agua llegue a otros pozos.

El corte de agua impacta la viscosidad aparente de los lquidos bombeados y puede dificultar su transporte

3.- Caracteristicas de los yacimientos. Produccin en fro.

Completacin de pozos.

La produccin de los pozos se hace mediante el uso de bombas de cavidades progresivas (BCP) e inyeccin de diluente.

Segn la produccin del pozo la inyeccin se hace:

Sea al cabezal del pozo (Well head Injection)

Sea al fondo del pozo ( Toe injection)

o Para la completacin y el mantenimiento de los pozos se utlizan :

o 2 cabrias de completacin

o 1 unidad de cabillas convencionales o continuas

o El tiempo de completacin de un pozo es del orden de 1 da.

3.- Caracteristicas de los yacimientos. Produccin en fro.

Macollas

Geometra del sistema de drenaje

Del campo. Hay que evitar

Interferencias entre pozos que

Desfavoreceran la

Produccin entre ellos.

4. Produccin de los pozos

Al inicio de la produccin de la FPO, se estim un factor de recobro de 5% sin usar calentamiento para influenciar la viscosidad, lo que no fue rentable economicamente, por lo que la FPO debio esperar para poder ser puesta en produccin.

4. Produccin de los pozos

La productividad est bastante limitada en comparacin con petrleos convencionales.

En el 2004 el MEM report una produccin de 617000 barriles de crudo extrapesado y bitumen por 961 pozos, es decir una produccin promedio igual a 642 barriles diarios por pozo.

La explotacin de un campo extra-pesado requiere un nmero importante de pozos, mucho superior al nmero de pozos en crudos convencionales para una produccin igual.

Sin embargo la produccin por pozo creci mucho por el desarrollo de nuevas tecnologas descansando en la perforacin horizontal de pozos.

En trminos de costos de inversin, estas tecnologas bajaron de manera significativa el costo del barril producido debido a :

1. La maximizacin del contacto liner / petrleo y de la longitud de los pozos.

2. La perforacin de muchos pozos a partir de la misma rea.

4. Produccin de los pozos . BCP

Una tasa elevada de produccin de hidrocarburos puede causar arrastre de agua y/o una produccin exagerada de gas que perjudica de manera irreversible la produccin a futuro del yacimiento.

La tasa de produccin de casa pozo tiene que ser ajustada para optimizar su produccin a largo plazo y no solamente la produccin instantnea, tomando en cuenta la evolucin del GOR, del corte de agua, interferencia entre pozos, y tambin la capacidad de mejoramiento aguas abajo .

Las bombas de cavidades progresivas cumplen con este objetivo con motores mandados por variadores de frecuencia.

4. Produccin de los pozos .

El declive de los pozos puede ser bastante elevado.

Se observ en un campo maduro un promedio de un 10 % para los pozos desviados y un 15 % para los pozos horizontales por ao. Pero hay declives ms rpidos en particular debido a la presencia en varios campos de un acufero importante.

El declive es a menudo ms importante en un pozo recin arrancado y se reduce a lo largo de la vida til del pozo.

El declive rpido de los pozos requiere un plan de perforacin continuo para poder compensar con pozos nuevos la prdida de produccin de pozos ms antiguos.

La estructura de las instalaciones en el campo tiene que ser diseana con mucha flexibilidad para optimizar los costos de inversin a lo largo de la vida til del campo.

En un mismo nivel de produccin de crudo extrapesado, un incremento del GOR y/o del corte del agua significa un incremento de la capacidad de transferencia de la produccin global entre pozos y planta de tratamiento y requiere disponibilidad de capacidad ociosa en la planta de tratamiento si el diseo lo tomo en cuenta

4. Produccin de los pozos .

Las BCP ( a veces bombas electrosumergibles, BES) bombean el Extrapesado hasta la superficie con o sin el uso de un diluente segn la viscosidad del crudo natural.

Una inyeccin de diluente en la succin de la BCP es necesaria sobre todo en el caso de yacimientos poco profundos afectados por niveles de temperatura baja. La reduccin del alto torque aplicado al sistema de bombeo se logra con una tasa de inyeccin de diluente.

Si no es necesaria en el fondo del pozo, se hace en superficie para el transporte del extrapesado hacia los centros de tratamiento. De hecho por razones de costos de inversin y costos operacionales, las tuberas de transporte no estn aisladas trmicamente y el enfriamiento del crudo extrapesado no diluido en su transporte entre cabezal del pozo y planta de tratamiento, o debido a una para de produccin, llevara a cabo taponamientos de tuberas por alcanzar el punto de escurrimiento del crudo ( pour point)

4. Produccin de los pozos .

Hubo ensayos con inyeccin de diluente en el fondo del pozo. Sin embargo, inyecciones en el pozo pueden ser fuentes de varios problemas:

Prdidas de diluente: se demuestra que si hay prdidas son muy limitadas es decir no detectables por mediciones y balances de produccin.

Dispersin del diluente en partes del yacimiento creando corrientes preferenciales.

Incompatibilidad entre diluente seeccionado y crudo extra pesado con depsitos posibles de asfaltenos.

La presencia de gas y su incremento en el tiempo es un factor negativo para el desempeo de las bombas de fondo.

4. Produccin de los pozos .

Operacin de las BCP

Las BCP se operan desde la superficie con un cabezal de rotacin (drive head).

La produccin de la bomba se ajusta gracias a un variador de frecuencia (VFD).

Usualmente la velocidad de la bomba puede variar entre 50 a 350 rpm .

Se debe mantener una submergencia mnima de la bomba para evitar el pump-off.

4. Produccin de los pozos .

Medicin discontinua de la produccin de los pozos: Medidor Multifsico MPFM

En la industria petrolera se conocecomo medicin multifsica al procesode determinar los volmenes de crudo,gas y agua congnita producidos por unpozo o un grupo de pozos (corriente deflujo), sin necesidad de separarlospreviamente.

En cada macolla se encuentra unmedidor multifsico (Roxar). El medidorpermite un control semanal de laproduccin de cada pozo a travs de unlazo de prueba.

5. Macollas y Bombas Multifsicas

Antes de que existiera la posibilidad de bombear toda la produccin de una macolla de pozos hasta una nica planta de tratamiento, haba una multitud de plantas de tratamiento de crudo en el campo.

5. Macollas y Bombas Multifsicas

Ejemplo de BMF: La BMF de Flowserve MPI -275 tiene tres etapas de tornillo, con un dimetro igual a 275 mm y un pitch de tornillo igual a 64 mm.

Fuente: www.flowserve.com

5. Macollas y Bombas Multifsicas

A menudo hay dos BMF ( activa y en espera) en una misma macolla para garantizar una buena confiabilidad de produccin de la macolla.

Fuente: www.flowserve.com

5. Macollas y Bombas Multifsicas

Condiciones operacionales:

1. Capacidad de las BMF. BMF pequeas: hasta 30000- 40000 bpd. BMF grandes superan 40000 bpd.

2. Presin de descarga: muy variable segn el desarrollo del campo : 200 700 psig.

3. Presin de succin: rango 60 260 psig.

4. Temperatura : 45 C-55C

5. Macollas y Bombas Multifsicas

Inyeccin de diluente.

El diluente se inyecta sobre todo en el cabezal del pozo o en el mltiple de produccin.

El diluente es normalmente una nafta pesada producida por el mejorador o en caso de una parada del mejorador se usa un crudo liviano natural.

Caractersticas:

Gravedad API entre 44-50. Una gravedad ms elevada reduce la tasa de dilucin. Para generar un crudo extrapesado diluido entre 16-17API

5. Macollas y Bombas Multifsicas

Nmeros de pozos por macolla.

Vara mucho segn las caractersticas del yacimiento. Un aspecto importante es evitar la interferencia entre pozos ubicados en macollas diferentes.

El rango actual es ms o menos 6 pozos mnimo y 30 mximo. Ejemplo: a) 13, 5 pozos promedio por macolla, b) 19 pozos promedio por macolla. C).- 12 pozos promedio por macolla.

Impacta obviamente los costos de inversin

Produccin de cada macolla muy variable segn el yacimiento y el declive de los pozos.

El GOR se ubica por ahora en promedio entre 300 y 450 scf/bbl.

El corte de agua se ubica entre un 5% -6% y niveles bastante elevados.

Existe un pico de viscosidad a 45 C que se alcanza a un corte de agua del 30%.

El incremento del corte de agua puede afectar la capacidad de las bombas multifsicas.

Referencias:

1. Martnez, Anbal R. La Faja del Ornoco. Editorial Galac S.A. Caracas, Venezuela. P.p 331. 2004

2. D. Dumas, Processus damlioration de ptrole extra-lourd. TOTAL. Caracas, Venezuela. 2014

3. D. Dumas , Production de ptrole extra-lourd . TOTAL. 2014. Caracas, Venezuela.

4. Manual de Hydrocarbon Analysis 6ta Edicin. A, W. Drews. Baltimore, 1998.

5. Pginas web:

http://ingenieria-de-yacimientos.lacomunidadpetrolera.com/2008/11/faja-petrolifera-del-orinoco.html

http://www.flowserve.com/

http://modelaje-de-yacimientos.lacomunidadpetrolera.com/2008/02/interpretacin-de-facies-genticas-en.html

http://ingenieria-de-yacimientos.lacomunidadpetrolera.com/2008/11/faja-petrolifera-del-orinoco.htmlhttp://www.flowserve.com/http://modelaje-de-yacimientos.lacomunidadpetrolera.com/2008/02/interpretacin-de-facies-genticas-en.html