Introducción a la Industria Petrolera Producción

El Proceso de Producción Planta de Gas Gas Separador Planta de Tratamiento de Crudo Petróleo + Agua Pozo Para facilitar la comprensión del Proceso, dividiremos el curso en 2 etapas: 1. Proceso de Producción desde el Yacimiento hasta el Separador del Centro Colector. 2. Proceso de Transportación y Tratamiento del Crudo y el Gas Yacimiento

Métodos de Producción Flujo Natural o Surgencia Cuando existe un caudal de producción donde la energía con la cual el yacimiento oferta los fluidos, es igual o mayor a la energía demandada por la instalación (separador y conjunto de tuberías: línea y tubing), se dice entonces que el pozo es capaz de producir por FLUJO NATURAL. Levantamiento Artificial Cuando la demanda de energía de la instalación,es mayor que la oferta del yacimiento para cualquier tasa de flujo, entonces se requiere el uso de una fuente externa de energía para lograr conciliar la oferta con la demanda; la utilización de esta fuente externa de energía con fines de levantar los fluidos desde el fondo del pozo hasta el separador es lo que se denomina método de LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL.

Levantamiento Artificial El objetivo de los métodos de Levantamiento Artificial es minimizar los requerimientos de energía en la cara de la arena productora con el objeto de maximizar el diferencial de presión a través del yacimiento y provocar, de esta manera, la mayor afluencia de fluidos sin que generen problemas de producción: migración de finos, arenamiento, conificación de agua ó gas, Entre los métodos de Levantamiento Artificial de mayor aplicación en la Industria Petrolera se encuentran: Levantamiento Artificial por Gas (L.A.G). Bombeo Mecánico (B.M.C) por cabillas de succión. Bombeo Electro-Centrifugo Sumergible (B.E.S). Bombeo de Cavidad Progresiva (B.C.P). Bombeo Hidráulico Reciprocante (BH.R). Bombeo Hidráulico tipo Jet ( B.H.J).

Sistemas de Elevación Artificial Si la Presión existente en el Yacimiento es suficiente para elevar la producción hasta la superficie con el Caudal necesario, los pozos producirán por surgencia. De no ser así es necesario utilizar algún método de elevación artificial. - Bombeo Convencional. - Gas Lift. - Bombeo Electrocentrífugo - Bombeo de Cavidades Progresivas.

Bombeo Convencional

Sistema Bombeo Mecánico

Tipos de Unidades de Bombeo Proporciona el movimiento reciprocante a la sarta de cabillas y a su vez a la bomba de subsuelo.

Unidad Rotaflex

Bomba de Subsuelo Válvula Viajera Válvula Fija Barril Pistón Vastago de Tiro Sarta de Cabillas

DESVENTAJAS VENTAJAS Ventajas y Desventajas del Método Aplicable a crudos pesados y extrapesados Aplicable en pozos con bajo nivel de fluido. Capaz de manejar agua. Diseño sencillo. El sistema es eficiente, simple y fácil de operar por el personal de campo. Se puede aplicar a completaciones sencillas y múltiples. Puede utilizar gas o electricidad como fuente de energía. Puede bombear crudos viscosos y a altas temperaturas. Bajo costo de mantenimiento. Está limitado por profundidad máxima, 7000 pies. El equipo de superficie es pesado y voluminoso. Altos costos por instalación Sensible a la alta producción de arena. Pérdida de eficiencia volumétrica para pozos con alta producción de gas. Requiere taladro para reemplazar el equipo de subsuelo

Bombeo de Cavidades Progresivas

Sistema Típico BCP EQUIPO DE SUPERFICIE EQUIPO DE SUBSUELO

EQUIPO DE SUPERFICIE GRAMPA DE LA BARRA PULIDA RELACIÓN DE TRANSMISIÓN MOTOR ELÉCTRICO CABEZAL DE ROTACIÓN BARRA PULIDA STUFFING BOX “T” DE FLUJO CABEZAL DEL POZO REVESTIDOR DE PRODUCCIÓN TUBERÍA DE PRODUCCIÓN

EQUIPO DE SUBSUELO SARTA DE CABILLAS ROTOR ESTATOR PIN DE PARO ANCLA ANTITORQUE REVESTIDOR DE PRODUCCIÓN

Principio de Funcionamiento Fig.1 Consiste en dos engranajes helicoidales uno dentro del otro: Estator: elemento externo fijo. Rotor: elemento interno móvil. El rotor es una pieza de acero de alta resistencia torneada externamente como una hélice, su sección transversal posee “1” diente. El estator es de material elastomérico torneado internamente como una hélice, su sección transversal posee “2” dientes. La sarta de cabillas hace girar, en el sentido de las agujas del reloj, al rotor sobre su propio eje, y este girará en sentido contrario y paralelamente sobre el eje del estator. Este movimiento permitirá la formación de cavidades cerradas, delimitadas por una línea de interferencia entre el rotor y el estator, que ascenderan helicoidalmente desde la admisión hasta la descarga de la bomba. The capabilities and advantages of the Progressing Cavity Pumping System are the results of the simple, yet ingenious progressing cavity principle. The stator is a double internal helix, precision moulded of synthetic elastomer permanently bonded within a steel tube. The stator is connected to the bottom of the tubing string or inserted into a PSN. The rotor is a single external helix with a circular cross-section, precision machined from high strength steel and chrome plated for abrasion resistance. The rotor is also available in stainless steel in most models to handle corrosive applications. The rotor is suspended into the stator by the sucker rod string and is the only moving part of the bottom hole pump. As the rotor rotates within the stator, a series of cavities form 180o apart which progress from the suction (bottom) to the discharge (top) ends of the pump. As one cavity closes, another opens at the same rate resulting in a constant non-pulsating flow. 6

VENTAJAS DE LA BOMBA Pg. 3 Es reversible. No tiene válvulas. De acuerdo al principio de funcionamiento anterior, la bomba ... Es reversible. No tiene válvulas. Bombeo uniforme, no pulsante. Capaz de levantar fluidos desde livianos hasta pastosos y altamente viscosos, inclusive con presencia de sólidos.

Sistema BCP - Cabezales Carga Axial Torque Máximo Potencia Máxima Velocidad Máxima

Levantamiento artificial por gas: Tipos Es un método de producción artificial mediante el cual se inyecta gas a alta presión a la columna de fluido para levantarla desde el subsuelo hasta la superficie. Existen dos tipos: Continuo: donde se inyecta continuamente para aligerar la columna hidrostática en el pozo Intermitente: donde se inyecta en forma cíclica para desplazar la producción en forma de tapones de líquido hasta la superficie. Mecanismos involucrados: Disminución de la densidad Expansión del gas inyectado Desplazamiento del líquido

El Sistema de Levantamiento artificial por gas Equipo de superficie Planta Compresora - Red de distribución de gas a alta presión: - Equipo de medición y control: Red de recolección de gas a baja presión Equipo de subsuelo Mandriles. - Válvulas.

Bombeo Electrosumergible

Bombeo Electrosumergible Motor eléctrico: es la fuente de potencia que genera el movimiento a la bomba para mantener la producción de fluidos. Se recomienda colocarlo por encima de las perforaciones. Protector o sello: se encuentra entre el motor y la bomba, permite conectar el eje de la bomba al eje del motor. Además absorbe las cargas axiales de la bomba y compensa la expansión o contracción del motor, no permite la entrada de fluidos al motor. Bomba electrosumergible: es de tipo centrífugo–multietapas, cada etapa consiste en un impulsor rotativo y un difusor fijo. El número de etapas determina la capacidad de levantamiento y la potencia requerida para ello. El movimiento rotativo del impulsor imparte un movimiento tangencial al fluido que pasa a través de la bomba, creando la fuerza centrífuga que impulsa al fluido en forma radial, es decir, el fluido viaja a través del impulsor en la resultante del movimiento radial y tangencial, generando al fluido verdadera dirección y sentido del movimiento. Cables trifásicos: suministran la potencia al motor eléctrico, y deben cumplir con los requerimientos de energía del mismo. Están aislados externamente con un protector de bronce oaluminio, en la parte media un aislante y cada cable está internamente aislado con plástico de alta densidad.

Es un sistema caro ( 250 000 usd por pozo. Por lo tanto, es aplicable a pozos con altos caudales. En Cuba se realizó una prueba en un pozo de Varadero con resultados aceptables desde el punto de vista productivo. Se tuvo que detener la prueba por sucesivas fallas en recubrimiento del cable. Aún se investigan las causas sobre estas fallas

Bombeo Hidraulico Tipo Jet Es un sistema sencillo en su configuración en el fondo del pozo. Pero la infraestructura de superficie es bastante costosa. Se requieren grandes cantidades de fluído de Potencia o invertir en un sistema de recuperación.

Bombeo Hidraulico Tipo Jet

Producción Superficie

Separación del Petróleo y el Gas en Superficie

Esquema de un Centro Colector

Separación del Petróleo y el Gas en Superficie

Funciones del Centro Colector Separación Primaria del Gas y el líquido (crudo + Agua) Medición del Caudal de Fluído y Gas de los pozos. Supervisión del proceso de producción de los pozos. En algunos Centros se adiciona solvente o demulsificante al crudo para ir adelantando el tratamiento.

Tratamiento del Crudo

Planta de Tratamiento

Procesos de Tratamiento

Procesos de Tratamiento Las Plantas de Tratamiento existentes en Cuba se limitan a la deshidratación del Crudo. El endulzamiento se realiza puntualmente en el crudo de exportación por requerimientos de la transportación marítima. ( Es un proceso sumamente caro)

Emulsión de Agua en Petróleo

Esquema de Planta de EPEP Centro El fluído entra a la Planta ya diluído y dosificado con demulsificante químico

Tanque de Tratamiento Dinámico Separador Venteo de Gas Barrera de Espuma Colchón de crudo Interfase Entrada del Crudo y Agua Colchón de Agua Crudo y Agua Salida de Crudo Drenaje de Exceso de Agua Agua de Recirculación Tanque de Tratamiento Dinámico

Planta de Tratamiento

Tratamiento del Gas La organización CUPET, no realiza tratamiento del gas producido de los yacimientos del país. El Tratamiento es realizado por las Plantas de ENERGAS antes de incorporarlo a su proceso.

ENERGAS