1era. Clase

El Petróleo

¿Qué es el Petróleo? Características Cadenas de hidrógenos y carbonos (hidrocarburos) Origen orgánico Características Insoluble en agua y mas liviano que ella Gaseoso Gas Natural Base asfaltica 0,9g/mL Líquidos y Sólidos Petróleo crudo Base parafinica 0,75 – 0,85 g/mL Base mixta

Origen del Petróleo Origen orgánico Restos de plantas y animales (principalmente plancton) 100 Millones de años 250-400 Millones de años Actualidad Material orgánico Y sedimentos Plancton Alta presión y temperatura Acción de bacterias Materia orgánica Petróleo

Clasificación de los Tipos de Petróleo Por su composición Por su densidad Por el contenido de azufre

Tipos de Petróleo Por Composición (Factor Kuop) Por densidad (ºAPI) Parafínicos Mixtos Nafténicos Aromáticos Por densidad (ºAPI) Extrapesado Pesado Mediano Liviano Muy liviano Por contenido de S Dulces Agrios

Composición del Petróleo Hidrocarburos de diferente peso molecular Azufre Nitrógeno Oxígeno Metales Sales ARENA NATURAL

¿Dónde se lo encuentra? Zonas de menos de 600 Millones de años Yacimientos de roca sedimentaria Lugares donde hubo mar Llega a la superficie Filtración a través de la roca Queda atrapado por una roca impermeable (trampas) Yacimiento

Definición Las fallas son fracturas que se producen en un macizo rocoso y que presentan un desplazamiento de los bloques fracturados. En esta presentación vamos a estudiar tanto los elementos de los que se compone una falla como sus tipos. Elementos de una falla Tipos de fallas

Dirección: ángulo formado por el plano de falla con la dirección norte-sur. Elementos de una falla Plano de falla: plano de fractura que divide el terreno en dos bloques o labios: uno desplazado hacia arriba y el otro hacia abajo. Norte Labio levantado Labio hundido Salto de falla: es la distancia, medida sobre el plano de falla, que separa dos puntos que inicialmente se encontraban unidos. Si se mide verticalmente se denomina escarpe. Línea de falla Buzamiento: es el ángulo que forma el plano de falla con un plano horizontal imaginario.

Tipos de fallas Hay distintos tipos de fallas que se diferencian en los esfuerzos a partir de los que se forman: Falla directa Falla inversa Falla de desgarre

Tipos de fallas Falla directa Se forma por esfuerzos distensivos que producen la extensión y el adelgazamiento del terreno. El labio hundido descansa sobre el plano de falla.

Tipos de fallas Falla inversa Se forma por esfuerzos compresivos o de cizalla que acortan y engruesan el terreno. El labio levantado descansa sobre el plano de falla.

Tipos de fallas Falla de desgarre Se forma por esfuerzos compresivos o de cizalla. Los bloques se mueven en el plano horizontal, por lo que el salto de falla es paralelo a su dirección. Falla de desgarre sinistral Falla de desgarre dextral

Trampas de petróleo (yacimientos) Debe existir una roca permeable de forma tal que bajo presión el petróleo pueda moverse a través de los poros microscópicos de la roca. La presencia de una roca impermeable, que evite la fuga del aceite y gas hacia la superficie. El yacimiento debe comportarse como una trampa, ya que las rocas impermeables deben encontrarse dispuestas de tal forma que no existan movimientos laterales de fuga de hidrocarburos. Debe existir material orgánico suficiente y necesario para convertirse en petróleo por el efecto de la presión y temperatura que predomine en el yacimiento.

Trampas de petróleo (I) Producidos por plegamientos Anticlinales Plegamientos en las dos direcciones 80% de las reservas mundiales Trampas de petroleo

trampas estructurales Trampas de petróleo (II) Fallas o trampas estructurales

Trampas de petróleo (III) Cambios de porosidad y permeabilidad en la propia roca Estratigráficas Capa superior de sedimentos impermeables Horizontales o inclinados

Trampas de petróleo (IV) Rocas Salinas impermeables Menos densa que la roca reservorio Rara vez llegan a la superficie, pero si lo hacen pueden producir anticlinales y fracturas ≈1km

Características del reservorio (I) Rocas porosas y permeables donde se acumula el petróleo Roca reservorio Rocas impermeables Roca sello Porosidad Propiedades del reservorio Permeabilidad Saturación de hidrocarburos (2 o mas fases en la roca)

Características del reservorio (II) - Porosidad Porosidad= (volumen de huecos) x 100 volumen total Medida de espacios huecos en una roca Conectada Según la conexión de sus poros Interconectada Aislada Porosidad efectiva = Porosidad total – Porosidad aislada

Características del reservorio (III) - Permeabilidad Capacidad de que el fluido fluya a través de la roca Viscosidad 1 centipoise Velocidad 1cm/seg Presión 1atm Unidades [Darcys] <100mDarcys No rentables Permeabilidades de reservorios De 5 a 5000 mDarcys >1000mDarcys Excelentes

Exploración del petróleo Relevamientos topográficos en gran escala (satelitales, etc) Mapas geológicos Exploración superficial Afloramiento rocas sedimentarias Gravimetría Métodos geofísicos Sísmica (2D 3D y 4D) Magnetotelúrico Perfilaje eléctrico Perfilaje geoquímico Pozo de exploración Exploración profunda Perfilaje térmico Cronometraje de perforación Fotografías de las paredes del pozo

Area Yucal Placer N Estado Guárico CUENCA ORIENTAL DE VENEZUELA Brasil Mar Caribe Colombia Océano Atlántico Faja Petrolífera CUENCA ORIENTAL DE VENEZUELA Estado Guárico Faja Petrolífera CUENCA ORIENTAL DE VENEZUELA Area Yucal Placer

Exploración del petróleo – Gravimetría (I) La gravedad depende de la altitud, latitud, y densidad de la corteza terrestre. La gravedad puede medirse tanto sobre la corteza, desde un avión o un satélite Satélite Grace

Exploración del petróleo – Gravimetría (II) Líneas isogravimétricas revelan la posible estructura profunda. Estructuras superficiales normalmente causan anomalías locales Estructuras a gran profundidad solo se distingen sí tienen una gran extensión Domo salino Cuencas sedimentarias grandes (superficiales) pueden causar anomalías regionales Trampa estructural

Exploración del petróleo – Sísmica de reflexión (I) terrestre Camiones vibradores Fuente de ondas elásticas: Explosivos, camiones vibradores, etc Línea de detectores Receptores (geófonos) unidos entre si y a una estación receptora Sísmica submarina Un programa analiza las señales registradas y computa un modelo del subsuelo.

Exploración del petróleo – Sísmica de reflexión (II) Resultados obtenidos con sísmica 3D

Exploración del petróleo – Magnetotelúrico (I) Campo inducido y que contiene información sobre la estructura eléctrica del terreno. Se utiliza aerotransportado para detectar depósitos sedimentarios y sus espesores.

Tipos de pozos petroleros Pozos de exploración: experimentales o de cateo, pozos de descubrimiento, pozos de delimitación, pozos secos. Pozos de desarrollo: producen gas y petróleo. Pozos de geopresión y geotérmicos: producen agua a presión y temperatura extremadamente elevadas que puede contener hidrocarburos. Pozos mermados o casi agotados: producen < 10 barriles diarios. Pozos de múltiples zonas: una columna de tubos en un mismo pozo. Pozos de inyección: bombean aire, agua, gas o productos químicos. Pozos de servicio: recuperación de accesorios, colocación de obturadores, evacuación del agua salada.

Métodos de Perforación Perforación por percusión o con cable: Antiguo y en desuso. Se eleva y deja caer una barrena cincel con vástago sujeta al extremo de un cable. Perforación rotativa: torre, tubería, cabestrante, mesa o plataforma, mezcladora, bomba de lodos, motor. Perforación rotopercutante: método combinado. Turboperforación: Aumento de potencia mediante empleo de turbinas. Perforación direccional: perforación rotativa siguiendo trayectoria curva Otros métodos: perforación abrasiva, con explosivos. Abandono: Cuando el yacimiento deja de ser productivo, se taponan los pozos con cemento y se retira el equipo.

Perforación Rotativa Técnicas de perforación: Acople de secciones de tubería para aumentar la profundidad. La columna de perforación se suspende de la torre. Lodo de perforación: Líquido compuesto de agua o petróleo y arcilla. Refrigera y lubrica la tubería y expulsa fragmentos de roca triturados. Chorros de lodo facilitan la perforación. Revestimiento y cementación: Tubería de acero que reviste el pozo. Evita derrumbes y protege estratos de agua dulce. Árbol de Navidad (válvulas para controlar la presión).

Perforación Rotativa

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Trépanos

Terminación del pozo Terminación: Proceso de poner un pozo AGUA CONDUCTOR CASING DE SUPERFICIE TUBING CASING INTERMEDIO CAÑERIA PERDIDA PRODUCCION GAS PETROLEO Terminación: Proceso de poner un pozo en producción Se extraen la tubería de perforación y la barrena. Se cementa el tramo final de revestimiento y se limpia el oleoducto. Se introduce en el pozo una pistola de perforación (cargas explosivas crean aberturas para que el petróleo y el gas fluyan al pozo). El flujo de petróleo se controla mediante válvulas (árboles de navidad). Se eliminan agua y sedimentos del petróleo crudo obtenido.

Producción y conservación. Fases de la vida del yacimiento: 1° Fase - Producción emergente: el flujo lo contola la presión natural, debida al gasdisuelto en el petróleo, al gas a presión atrapado encima del petróleo y a la presión hidráulica del agua atrapada debajo. La presión disminuye a medida que se extrae petróleo y gas. 2° Fase - Producción por presión artificial: se inyecta gas a presión cuando se agota la presión natural. 3° Fase - Agotamiento o Producción marginal: los pozos sólo producen intermitentemente. Tasas actuales de recuperación > 60% antes de “secar” el pozo.

Bomba para Extracción de Petróleo

Producción y conservación Medidas para conservar los yacimientos petrolíferos 1° Unificación: explotar un campo como una sola unidad para mantener la presión. Intervención de compañías diferentes. La producción total se distribuye entre las compañías. 2° Espaciado: Delimitación y correcto emplazamiento de los pozos para maximizar la producción. Evitar exceso de perforaciones.

Métodos de recuperación Acidificación: se bombea ácido para abrir canales de flujo mediante la reacción de los químicos y los minerales. Ácido clorhídrico para disolver formaciones calizas. Ácido fluorhídrico (ácido antilodo) para disolver arenisca. Ácidos fórmico y acético en yacimientos profundos de caliza y dolomita. Fracturación: Fuerza la apertura de canales bombeando líquido a alta presión con materiales para producir fracturas (arena, metal, químicos). Se añade nitrógeno para estimular la expansión. Mantenimiento de la presión: Inyección de agua o gas (aire, nitrógeno, CO2 y gas natural). Se perforan pozos de inyección auxiliares. Inyección de fuego: Se inyecta aire u oxígeno para inflamar parte del petróleo crudo. El calor reduce la viscosidad. Los gases calientes elevan la presión. Inyección de vapor: Se inyecta vapor a muy alta T por 2 semanas. Se cierra el pozo otra semana. Se reabre el pozo y el crudo menos viscoso fluye por el pozo.

Perforación submarina Los equipos se instalan, manejan y mantienen en una plataforma. La torre sirve para suspender y hacer girar el tubo de perforación, en cuyo extremo está el trépano.