Expo Crudos Pesados

UTE INGENIERIA DE PETROLEOS- ECUADOR

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA EQUINOCCIAL

TECNOLOGIAS PARA RECUPERACION DE

CRUDO PESADO INGENIERIA DE PETROLEOS

SANTIAGO MORAN OTOYA

PRODUCCION

QUITO - ECUADOR

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Tabla de contenido UNIVERSIDAD TECNOLOGICA EQUINOCCIAL TECNOLOGIAS PARA RECUPERACION DE CRUDO PESADO .. 1

SANTIAGO MORAN OTOYA ........................................................................................................................... 1

PRODUCCION ................................................................................................................................................ 1

1. Introduccin ......................................................................................................................................... 3

2. Objetivos .............................................................................................................................................. 3

2.1 Especficos .................................................................................................................................. 3

3. Justificacin ......................................................................................................................................... 3

3.1 Importancia a nivel local ................................................................................................................. 3

4. Marco terico .......................................................................................................................................... 4

4.1 Que es el crudo pesado? ............................................................................................................. 4

4.2 Factores que influyen en la produccin de petrleo pesado .................................................... 4

4.3 Equipos de levantamiento artificial usados en una produccin ............................................... 4

4.3.1 EQUIPO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE .............................................................. 5

4.3.2 BOMBAS CAVIDAD PROGRESIVA PCP ............................................................................ 8

4.4 RECUPERACION TERCIARIA PARA RECUPERACION CRUDO PESADO - RECUPERACION TERMICA ............................................................................................................. 12

4.4.1 INYECCION CICLICA DE VAPOR ...................................................................................... 12

4.4.2 INYECCION CONTINUA DE VAPOR ................................................................................. 14

4.4.3 COMBUSTIN IN SITU ......................................................................................................... 20

5. APORTE DEL TRABAJO .................................................................................................................. 22

6. CONCLUSIONES ............................................................................................................................. 26

7. BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................. 26

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1. Introduccin

Debido al agotamiento de los petrleos livianos, las empresas se ven obligadas a la produccin de crudos pesados, como uno un recurso primordial para producirlo

2. Objetivos

Conocer la importancia de la produccin de crudos pesados.

Estudiar los equipos y mtodos que se usan para producir de crudo pesado.

Aplicar este estudio a la realidad ecuatoriana.

2.1 Especficos

Estudiar y conocer el tipo de bombas usadas para la extraccin de crudo pesado

Estudiar los mtodos trmicos para recuperacin de crudo pesado.

Aplicar el estudio a los campos en el oriente ecuatoriano y refineras.

3. Justificacin

A nivel mundial, las reservas de crudo liviano se agotan, debido al precio del crudo en la actualidad es rentable explotar el crudo pesado.

3.1 Importancia a nivel local El Ecuador es uno de los pases ms pequeos de la OPEP, sin embargo la produccin diaria aporta un excelente ingreso al Estado

El Ecuador cuenta con unas reservas importantes de crudo pesado, en el parque Yasuni ITT y en la parte sur-oriente del mismo

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4. Marco terico

4.1 Que es el crudo pesado?

Es un hidrocarburo con un API menor a 20, y con una densidad mayor a 0.933, el crudo pesado es el resultado de una degradacin por estar expuesto a las bacterias, el agua o el aire

4.2 Factores que influyen en la produccin de petrleo pesado

Entre los ms importantes tenemos:

Viscosidad

Temperatura del yacimiento

Permeabilidad

Porosidad

Litologa

4.3 Equipos de levantamiento artificial usados en una produccin

Conociendo que el crudo pesado por ser muy viscoso no puede llegar a superficie usamos bombas de tipo:

BES

Tornillo o cavidad progresiva

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4.3.1 EQUIPO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE

Una unidad tpica de BES est constituida en el fondo del pozo por los componentes: motor elctrico, protector, seccin de entrada, bomba electro centrfuga y cable conductor. Las partes superficiales son: cabezal, cable superficial, Tablero de control y transformador.

Adems, se incluyen todos los accesorios necesarios para asegurar una buena operacin, como son: separador de gas, flejes para cable, extensin de la mufa, vlvula de drene, vlvula de contrapresin, centradores, sensor de presin y temperatura de fondo, dispositivos electrnicos para control del motor, caja de unin, y controlador de velocidad variable.

La integracin de los componentes mencionados anteriormente es indispensable, debido a que cada uno lleva a cabo una funcin esencial en el sistema para obtener las condiciones de operacin deseadas que permitan impulsar a la superficie los hidrocarburos.

PARMETROS A CONTROLAR EN EL BES

Verificacin del nivel de fluido.

Verificacin de la instalacin.

Presiones de cabezal y fondo.

Seguridad y optimizacin.

VENTAJAS

Los costos de levantamiento para grandes volmenes son bajos.

Es usado en pozos verticales y desviados.

Pueden manejar tasas de produccin alrededor de 200 90000 BPD.

Este tipo de instalaciones no impacta fuertemente en las zonas urbanas.

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Bajo mantenimiento.

Se facilita el monitoreo de presiones y temperaturas de fondo del hoyo, a travs del uso de sensores.

Puede ser manejado en pozos con grandes cortes de agua y baja relacin gas- lquido. Alta resistencia en ambientes corrosivos dentro del hoy.

DESVENTAJAS

Es imprescindible la corriente elctrica, se requiere de altos voltajes.

Los cables se deterioran al estar expuestos a altas temperaturas.

Los cables dificultan el corrido de la tubera de produccin.

No es recomendable usar cuando hay alta produccin de slidos.

No es funcional a altas profundidades debido al costo del cable, a posibles problemas operacionales y a los requerimientos de alta potencia de superficie.

Con la presencia de gas libre en la bomba, no puede funcionar ya que impide el levantamiento.

Las bombas estn afectadas por: temperatura de fondo y produccin de arena.

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4.3.2 BOMBAS CAVIDAD PROGRESIVA PCP

Se las conoce tambin como tipo tornillo o de cavidad progresiva

Estas bombas de desplazamiento positivo consisten en un rotor de acero helicoidal y un estator de elastmero sinttico pegado internamente a un tubo de acero.

El estator se instala en el pozo conectado al fondo de la tubera de produccin, a la vez que el rotor est conectado al final de la sarta de cabillas.

Las partes primordiales de una PCP:

Estator: Es una hlice doble interna y moldeado a precisin, hecho de un elastmero sinttico el cual est adherido dentro de un tubo de acero.

Rotor: El rotor est fabricado con acero de alta resistencia mecanizado con precisin y recubierto con una capa de material altamente resistente a la abrasin. Se conecta a la sarta de cabillas las cuales le transmiten el movimiento de rotacin desde la superficie (accionamiento o impulsor).

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Visualizacin del roto y estator

GEOMETRIA DE UNA PCP

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ARREGLO TIPO DE UNA PCP

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APLICACION DE UNA BOMBA PCP

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4.4 RECUPERACION TERCIARIA PARA RECUPERACION CRUDO PESADO - RECUPERACION TERMICA

Para recuperacin de crudo tenemos mtodos en caliente y en frio:

El mtodo ms usado alrededor del mundo es la inyeccin de vapor.

Los procesos trmicos afectan tanto a la permeabilidad como a la viscosidad y por ende a la movilidad.

Tenemos dos tipos de inyeccin:

Inyeccin continua de vapor : recobro 40 a 50% Inyeccin cclica de vapor : recobro de 6 a 15 %

4.4.1 INYECCION CICLICA DE VAPOR

La inyeccin cclica de vapor (tambin conocida como, remojo con vapor Inyeccin alternada de vapor y estimulacin con vapor), es uno de los mtodos de inyeccin de vapor ms ampliamente usados en el presente tiempo. Esta popularidad deriva de la fcil aplicacin de este mtodo, de la baja inversin inicial y del rpido retorno de la misma. Los resultados del tratamiento son evidentes en pocas semanas, no siendo as, en los mtodos del tipo desplazamiento para la recuperacin de petrleo, los cuales tardan meses antes de notarse un incremento La inyeccin cclica de vapor, bsicamente consiste en inyectar vapor a un pozo de petrleo durante un determinado tiempo, generalmente de una a tres semanas; cerrar el pozo por un corto perodo de tiempo (3 a 5 das), y luego ponerlo en produccin. Una vez que el pozo es puesto en produccin, este producir a una tasa Aumentada durante un cierto periodo de tiempo, que en general, puede ser del orden de 4 a 6 meses, y luego declinar a la tasa de produccin original. Un segundo ciclo de inyeccin puede emplearse, y de nuevo la tasa de produccin aumentar y luego declinar.

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Ciclos adicionales pueden realizarse de una manera similar, sin embargo, el petrleo recuperado durante tales ciclos ser cada vez menor En la literatura tcnica se han reportado casos de hasta 22 ciclos, pero se duda que ms de tres ciclos resulten comercialmente atractivos.

Fases de en un proceso de inyeccin cclica de vapor

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Produccin promedio estimada que se obtiene por inyeccin cclica de vapor.

4.4.2 INYECCION CONTINUA DE VAPOR

La inyeccin continua de vapor es un proceso de desplazamiento, y como tal ms eficiente desde el punto de vista de recuperacin final que la estimulacin con vapor. Consiste en inyectar vapor en forma continua a travs de algunos pozos y producir el petrleo por otros. Los pozos de inyeccin y produccin se perforan en arreglos, tal como en la inyeccin de agua. En la actualidad se conocen varios proyectos exitosos de inyeccin continua de vapor en el mundo, muchos de los cuales fueron inicialmente proyectos de inyeccin cclica, que luego se convirtieron a inyeccin continua en vista de las mejoras perspectivas de recuperacin: 6-15% para cclica vs. 40-50% para continua. La inyeccin continua de vapor difiere apreciablemente en su comportamiento de la inyeccin de agua caliente, siendo esta diferencia producto nicamente de la presencia y efecto de la condensacin del vapor de agua. La presencia de la fase gaseosa provoca que las fracciones livianas del crudo se destilen y sean transportados como componentes hidrocarburos en la fase gaseosa. Donde el vapor se condensa, los hidrocarburos condensables tambin lo hacen, reduciendo la viscosidad del crudo en el frente de condensacin. Adems, la

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condensacin del vapor induce un proceso de desplazamiento ms eficiente y mejora la eficiencia del barrido. As, el efecto neto es que la extraccin por inyeccin continua de vapor es apreciablemente mayor que la Obtenida por inyeccin de agua caliente. Es

Esquema de una inyeccin de vapor contina

MECANISMOS DE RECUPERACION EN INYECCION CONTINUA DE

VAPOR Cuando se inyecta vapor en forma continua en una formacin petrolfera, el petrleo es producido por causa de tres mecanismos bsicos: destilacin por vapor, reduccin de la viscosidad y expansin trmica, siendo la destilacin por vapor el ms importante. Otros fenmenos que contribuyen a la recuperacin de petrleo son la extraccin con solventes, empuje por gas en solucin y desplazamientos miscibles por efectos de la destilacin por vapor. Las magnitudes relativas de cada uno de estos efectos dependen de las propiedades del petrleo y del medio poroso en particular. Los mecanismos de recuperacin por inyeccin contnua de vapor pueden visualizarse considerando inyeccin de vapor en un medio poroso suficientemente largo, inicialmente saturado con petrleo y agua connata. El petrleo en la

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vecindad del extremo de inyeccin es vaporizado y desplazado hacia delante. Una cierta fraccin del petrleo no vaporizado es dejada atrs. El vapor que avanza se va condensando gradualmente, debido a las prdidas de calor hacia las formaciones adyacentes, generando as una zona o banco de agua caliente, el cual va desplazando petrleo y enfrindose a medida que avanza, hasta finalmente alcanzar la temperatura original del yacimiento (ver figura 8.1). Desde este punto en adelante el proceso de desplazamiento prosigue tal como en la inyeccin de agua fra. As, se puede observar que se distinguen tres zonas diferentes: la zona de vapor, la zona de agua caliente y la zona de agua fra. Por lo tanto, el petrleo recuperado en el proceso es el resultado de los mecanismos operando en cada una de estas zonas.

La recuperacin de petrleo obtenida en la zona de agua fra ser aproximadamente igual a la calculada para la inyeccin de agua convencional, excepto que la fase efectiva de inyeccin ser mayor que lo que se inyecta como vapor, debido a la capacidad expansiva del vapor.

En la zona de agua caliente, la recuperacin de petrleo est gobernada bsicamente por las caractersticas trmicas del petrleo envuelto. Si la viscosidad del petrleo exhibe una drstica disminucin con aumento de la temperatura, la zona de agua caliente contribuir considerablemente a la recuperacin de petrleo. Si por el contrario, el cambio en la viscosidad del petrleo con temperatura es moderado, los beneficios obtenidos con el agua caliente sern solo ligeramente mayores que los obtenidos con inyeccin de agua fra convencional. Sin embargo, la expansin trmica del petrleo an ser responsable de una recuperacin del orden del 3% al 5% del petrleo in situ.

En la zona de vapor, el efecto predominante es la destilacin con vapor. Este fenmeno bsicamente consiste en la destilacin por el vapor de los componentes relativamente livianos del petrleo no desplazado por las zonas de agua fra y caliente, los cuales se caracterizan por una alta presin de vapor. La presencia de la fase gaseosa y la alta temperatura originan la vaporizacin de los componentes livianos, los cuales son transportados hacia delante por el vapor, hasta que se condensan en la porcin ms fra del yacimiento. La recuperacin por la destilacin con vapor depende de la composicin del petrleo envuelto, y puede alcanzar hasta el 20% del petrleo en situ. El petrleo delante de la zona de vapor se hace cada vez ms rico en componentes livianos, lo cual causa efectos de extraccin por solventes y desplazamientos

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miscibles en el petrleo original del yacimiento, aumentando as la recuperacin. La magnitud de estos efectos aun no ha sido posible de evaluar cuantitativamente. Otro mecanismo que opera en la zona de vapor es el empuje por gas en solucin ya que el vapor es una fase gaseosa. La recuperacin por este factor puede

ser del orden del 3% de la recuperacin total. An queda por evaluarse la formacin de CO2 ( y de otros gases en menores cantidades) resultante de las reacciones entre el vapor y el crudo (o de cualquier otra fuente), proceso conocido como acuatermlisis, el cual tambin puede actuar como mecanismo de desplazamiento. Calculo para la recuperacin trmica de petrleo por inyeccin de vapor

La forma ms simple de estimar la recuperacin de petrleo en inyeccin continua de vapor, es ignorando la recuperacin de petrleo de las zonas de agua fra y caliente (o sea, basando la recuperacin solamente en la saturacin de petrleo residual, Sorst, en la zona de vapor, la cual se encuentra aproximadamente a una temperatura constante, Ts). Este procedimiento puede resultar satisfactorio en yacimientos previamente inundados con agua hasta el lmite econmico. Varios artculos describiendo este procedimiento estn disponibles en la literatura El procedimiento bsicamente consiste en determinar el volumen de la zona de vapor para una serie de tiempos, y luego calcular la recuperacin de petrleo en base a la suposicin que la saturacin de petrleo en la zona barrida por el vapor se reduce desde un valor inicial, Soi, hasta un valor residual, Sorst. Experimentalmente se ha

demostrado3 que el valor de Sorst, es independiente de la saturacin inicial de petrleo y se han publicado valores en el rango de 3 a 18 %. El volumen de la zona de vapor puede determinarse en funcin del tiempo, utilizando algn modelo para el calentamiento de la formacin como el propuesto por Marx y Langenheim Mandl y Volek. As, si el volumen de la zona de vapor a

cualquier tiempo t, es Vs, pie3, entonces el petrleo total recuperado en BN, viene dado por:

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Una cifra indicativa del xito de la inyeccin contina de vapor y que cambia lentamente con el tiempo durante un proyecto, es la relacin del volumen de petrleo desplazado de la zona de vapor con respecto al volumen de agua inyectada como vapor. Esta cifra se conoce como la razn petrleo/vapor Acumulada, y viene dada por:

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4.4.3 COMBUSTIN IN SITU

La combustin in situ implica la inyeccin de aire al yacimiento, el cual mediante ignicin espontnea o inducida, origina un frente de combustin que propaga calor dentro del mismo. La energa trmica generada por ste mtodo da lugar a una serie de reacciones qumicas tales como oxidacin, desintegracin cataltica, destilacin y polimerizacin, que contribuyen simultneamente con otros mecanismos tales como empuje por vapor y vaporizacin, a mover el petrleo desde la zona de combustin hacia los pozos de produccin.

COMBUSTIN CONVENCIONAL

En este proceso los fluidos inyectados y el frente de combustin se mueven en el mismo sentido, es decir, del pozo inyector hacia los pozos productores. Durante este proceso se forman dentro del yacimiento varias zonas Perfectamente diferenciables. Estas zonas se originan por las altas temperaturas generadas dentro del medio poroso, el cual se encuentra saturado inicialmente con agua, petrleo y gas. En la combustin convencional, la ignicin se induce en el pozo inyector, y una vez lograda, la temperatura aumenta gradualmente hasta que se alcanza el punto de vaporizacin del agua. El vapor de agua generado se mezcla con la corriente de gases, y fluye a travs del yacimiento a la misma tasa con la que se transfiere calor desde el frente de combustin. A esta temperatura ocurre el desplazamiento por destilacin, de parte del petrleo. Una vez que toda el agua se ha vaporizado, la temperatura en este punto aumenta progresivamente y la viscosidad del crudo in situ disminuye, as mismo los volmenes de petrleo y gas aumentan por expansin trmica. Este mecanismo resulta en un incremento del flujo de petrleo dentro de la corriente lquida. Puede ocurrir tambin vaporizacin del petrleo cuando la presin de vapor de sus componentes exceda la presin del sistema. Cuando la temperatura supera los 350 C (lmite que depende del tipo de crudo y de las caractersticas del yacimiento) ya la mayor parte del petrleo ha sido desplazado de all hacia las zonas menos calientes del yacimiento y en el material pesado depositado comienza a operarse la desintegracin cataltica, de la que se origina un volumen adicional de hidrocarburos livianos. Finalmente, la parte ms pesada del crudo

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(coque) se consume como combustible, alcanzndose la mxima temperatura de combustin. Las dimensiones de las zonas de altas temperaturas (combustin, deposicin de coque, desintegracin cataltica y evaporacin) son en realidad pequeas y su movimiento dentro del yacimiento obedece principalmente a dos mecanismos de transferencia de calor: la conduccin a travs de la matriz slida del yacimiento y la conveccin por los gases que fluyen desde la zona caliente hacia la zona inalterada. A continuacin de esta zona se encuentra la zona de condensacin, la cual tambin se conoce como meseta de vapor pues en ella la temperatura es ms o menos constante y cercana en magnitud al punto de ebullicin del agua, a la presin parcial del agua en la fase de vapor.

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5. APORTE DEL TRABAJO

En el campo Yasuni ITT se trata de crudo pesado entre 14 y 15 grados API, altamente viscoso. Se espera que en ambos bloques se presente un corte de agua comparable al que ocurre en el bloque 16.

En este bloque la relacin es 90 barriles de agua por 10 barriles de crudo en promedio. Lo que implicara una gran cantidad de agua

Propuesta bsica de produccin

1. Realizar perforaciones horizontales dependiendo del tipo de litologa y de acuerdo a los datos obtenidos en los registros

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2. Implementar un bomba de cavidad progresiva por el alto obtenido de relacin agua petrleo y alto corte de arena.

3. Por el ato corte de agua se puede reinyectar el agua al yacimiento como un mecanismo de empuje

4. Por ltimo cuando la reinyeccin de agua no sea lo suficiente para obtener una produccin rentable en superficie se puede perforacin un pozo horizontal junto al productor e inyectar vapor mediante tratando el agua que sale del yacimiento y calentadora en calderas para obtener vapor e inyectar al yacimiento.

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5. Con esto se obtendra una produccin eficiente mejorando la recuperacin de crudo.

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6. CONCLUSIONES

La recuperacin trmica de petrleo es una opcin importante para el Ecuador

para obtener un mayor factor de recobro en nuestros campos especialmente en los de crudo pesado.

El Estado Ecuatoriano debera fomentar ms investigacin acerca de nuevas tecnologas para obtener un mayor factor de recobro en los campos ecuatorianos mediante recuperacin trmica.

El mito de que acaba el petrleo en el pas gracias a Dios, parece lejano ya que todava se puede estimular la produccin de nuestros campos con mtodos de recuperacin no convencional.

7. BIBLIOGRAFIA

Manual de bombas de cavidades progresivas Marcelo hirschfeldt Publicacin de yacimientos de crudos pesados SLUMBERGER. Recuperacin trmica de petrleo Douglas. A. Alvarado y Banzer. Jornadas Baker Hughes (Universidad central del Ecuador) Arturo Galagarra

levantamiento artificial. Tesis anlisis de sensibilidad de los parmetros que afectan el proceso de

inyeccin alternada de vapor en pozos horizontales considerando un ciclo de inyeccin Universidad central de Venezuela.

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/UNIVERSIDAD TECNOLOGICA EQUINOCCIAL TECNOLOGIAS PARA RECUPERACION DE CRUDO PESADOSANTIAGO MORAN OTOYAPRODUCCION1. Introduccin2. Objetivos2.1 Especficos

3. Justificacin3.1 Importancia a nivel local

4. Marco terico4.1 Que es el crudo pesado?4.2 Factores que influyen en la produccin de petrleo pesado4.3 Equipos de levantamiento artificial usados en una produccin4.3.1 EQUIPO DE BOMBEO ELECTROSUMERGIBLE4.3.2 BOMBAS CAVIDAD PROGRESIVA PCP

4.4 RECUPERACION TERCIARIA PARA RECUPERACION CRUDO PESADO - RECUPERACION TERMICA4.4.1 INYECCION CICLICA DE VAPOR4.4.2 INYECCION CONTINUA DE VAPOR4.4.3 COMBUSTIN IN SITU

5. APORTE DEL TRABAJO6. CONCLUSIONES7. BIBLIOGRAFIA

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