unidad 1 recuperación secundaria y mejorada

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS DIVISIÓN DE INGENIERÍA

MATERIA: RECUPERACIÓN SECUNDARIA MEJORADA

UNIDAD 1 INTRODUCCION QUE PRESENTA LA ALUMNA: ARIAS SANTIAGO JESSICA LILIANA. GRADO Y GRUPO: 8vo

C

CARRERA: INGENIERÍA

FACILITADOR: ING. JESUS ALBERTO ROMAN

COATZACOALCOS,

UNIDAD 1


INTRODUCCIÓN

1.1 INTRODUCCIÓN A LA RECUPERACIÓN INCREMENTAL DE HIDROCARBUROS. Mecanismos de recuperación de Hidrocarburos. Los mecanismos a través de los cuales se recuperan los hidrocarburos de los yacimientos son, en general, clasificados en tres grandes grupos: 1. Recuperación rimaria. !. Recuperación "ecundaria #. Recuperación Me$orada. %ual&uier yacimiento petrolero &ue e'ista en el mundo, estar( su$eto a uno o m(s de estos grupos de mecanismos para llegar a una recuperación final &ue en la actualidad es de apro'imadamente un ##).

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Recuperación primaria: *s la cantidad de hidrocarburos producidos a través de la energ+a natural de los yacimientos, como puede ser: e'pansión de la energ+a natural del gas o e'pansión del sistema roca fluido. Recuperación "ecundaria: *s la adición de energ+a inyectando fluidos &ue se encuentren en la formación. Recuperación Me$orada: *s la adición de energ+a al yacimiento con est+mulos &u+micos yo gases &ue interact-an con la roca o fluidos.

1.2 NECESIDAD DE RECUPERACIÓN SECUNDARIA Y MEJORADA.


*'iste una gran cantidad de tecnolog+as de recuperación secundaria y me$orada de hidrocarburos. La aplicación de estas tecnolog+as, dependen en gran medida de las propiedades del yacimiento.  nivel mundial se estima &ue el promedio de la recuperación final de los yacimientos es del ## ). La mayor parte de la producción se encuentra asociada a yacimientos naturalmente fracturados. or sus rasgos, son dif+ciles de caracteri/ar, modelar y simular. 0o se cuenta con casos an(logos para emplearlos en la documentación de procesos de recuperación. ecnolog+as emergentes. • • • •

%aracteri/ación de los sistemas de fracturas. "imuladores de yacimientos &ue incluyan porosidad de matri/, v-gulo y fractura. erforación no convencional. Recuperación me$orada con nuevos procesos.

*s necesario desarrollar tecnolog+as para entender mecanismos de interacción roca2 fluido y plantear procesos de recuperación espec+ficos.

1.3 CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS DE RECUPERACIÓN.


La proporción de petróleo del yacimiento &ue puede ser producida mediante distintos procedimientos de recuperación, var+a ampliamente. *sto se debe a un n-mero de factores, incluyendo la viscosidad del gas y densidad del petróleo3 la presencia o ausencia de un cas&uete de gas3 la presencia y fuer/a de una base acuosa3 la profundidad, presión y grado de comple$idad del reservorio3 la permeabilidad y porosidad de las rocas. *l siguiente cuadro indica el rango de factores de recuperación &ue se puede esperar para varios tipos de petróleo.

Los valores ba$os, para cada tipo de petróleo, se asocian mayormente con petróleo de ba$o contenido de gas disuelto en reservorios desfavorables. Los valores altos se refieren a petróleos con alto contenido de gas disuelto en reservorios favorables. La recuperación primaria puede ser mayor &ue la indicada cuando se est( en presencia de un fuerte acu+fero3 en tales circunstancias una operación de recuperación secundaria no es atractiva.

Difere!e" !i#$" %e Re&'#er(&i) %e Pe!r)*e$ %on frecuencia se utili/ar(n los términos 4recuperación primaria, secundaria y terciaria4, &ue significan lo siguiente: 

rimaria: %uando el petróleo surge naturalmente, impulsado por la presión del gas o el agua de la formación, o bien por la succión de una bomba.




"ecundaria: %uando se inyecta gas yo agua para restablecer las condiciones originales del reservorio o para aumentar la presión de un reservorio poco activo.



erciaria %uando se utili/an otros métodos &ue no sean los antes descriptos, como por e$emplo, inyección de vapor, combustión inicial, inyección de $abones, %5!, etc. *n los procesos por miscibilidad se agregan detergentes &ue permiten un me$or contacto aguapetróleo al ba$ar la tensión superficial.

Re&'#er(&i) #ri+(ri( Los mecanismos naturales de producción contribuyen a lo &ue se conoce como recuperación primaria. 6ependiendo del tipo de petróleo, las caracter+sticas del reservorio y la ubicación de los po/os, el porcenta$e de petróleo, inicialmente contenido en un reservorio &ue puede ser producido por estos mecanismos 7factor de recuperación8 puede variar de un pe&ue9o porcenta$e para un empu$e por separación del gas disuelto a un #52# por ciento para un empu$e por agua o e'pansión del cas&uete. omando un promedio mundial, se estima &ue la recuperación primaria produce un ! por ciento del petróleo contenido inicialmente en la roca. ara &ue el petróleo fluya de la roca reservorio al po/o, la presión a la &ue se encuentra el petróleo en el reservorio debe ser superior a la del fondo del po/o. *l caudal con &ue el petróleo fluye hacia el po/o depende de la diferencia de presión entre el reservorio y el po/o, la permeabilidad, grosor de las capas y la viscosidad del petróleo. La presión inicial del reservorio generalmente es lo suficientemente alta para elevar el petróleo en los po/os de producción a la superficie, pero a medida &ue se e'traen el gas y el petróleo la presión disminuye y el ritmo de producción comien/a a descender. La producción, aun cuando est( declinando, se puede mantener por un tiempo mediante procedimientos naturales tales como e'pansión del cas&uete de gas y el empu$e del agua. Los principales mecanismos de producción natural son entonces, el empu$e de agua, el empu$e por gas disuelto y e'pansión del cas&uete de gas. %uando esa energ+a natural de$a de ser suficiente, se impone recurrir a métodos artificiales para continuar e'trayendo el petróleo. Hay cinco métodos principales de


e'tracción artificial: ;ombeo con accionamiento mec(nico: La bomba se ba$a dentro de la tuber+a de producción, y se asienta en el fondo con un elemento especial. *s accionada por medio de varillas movidas por un balanc+n, al &ue se le transmite movimiento de vaivén por medio de un tubo pulido de ! a  metros de largo y un di(metro interno de 1 1! a 1 #< de pulgada, dentro del cual se mueve un pistón cuyo e'tremo superior est( unido a las varillas de bombeo. *l =5 ) de los po/os de e'tracción artificial utili/a este medio, y sus limitaciones son la profundidad &ue pueden tener los po/os y su desviación 7en el caso de po/os dirigidos8. ;ombeo con accionamiento hidr(ulico: >na variante también muy utili/ada son las bombas accionadas sin varillas. "e ba$an dentro de la tuber+a y se accionan desde una estación de bombeo hidr(ulico, &ue atiende simult(neamente  ó m(s po/os desde una misma estación satélite. *ste medio carece de las limitaciones &ue tiene el bombeo mec(nico, y se pueden bombear po/os profundos o dirigidos. *'tracción con gas o 4gas lift4 7surgencia artificial8: %onsiste en inyectar gas a presión en la tuber+a, para alivianar la columna de petróleo y llevarlo a la superficie. 6os e&uipos de bombeo mec(nico operan simult(neamente en el mismo po/o y e'traen petróleo de dos formaciones productivas. *n el ?acimiento %h+huido de la "ierra 0egra, el m(s importante de rgentina, al norte de la provincia de 0eu&uén. uber+a, a través de v(lvulas reguladas &ue abren y cierran el paso del fluido autom(ticamente. istón accionado a gas 74plunger lift48: *s un pistón via$ero, empu$ado por gas propio del po/o, y lleva a la superficie el petróleo &ue se acumula entre via$e y via$e del pistón. ;omba centr+fuga con motor eléctrico sumergible: *s una bomba de varias paletas montadas a'ialmente en un e$e vertical, unido directamente a un motor eléctrico. *l con$unto se ba$a con una tuber+a especial &ue lleva el cable adosado y se ba$a simult(neamente o no con los tubos. ermite bombear grandes vol-menes.

Re&'#er(&i) "e&'%(ri(


 través de los a9os, los ingenieros en petróleo han aprendido &ue la aplicación de técnicas para el mantenimiento depresión en el reservorio puede producir m(s petróleo &ue el &ue se e'trae por recuperación primaria -nicamente. Mediante tales técnicas 7conocidas como recuperación secundar+a8, la energ+a y el mecanismo de despla/amiento naturales del reservorio, responsables por la producción primaria, son suplementales por la inyección de gas o agua. *l fluido inyectado no despla/a todo el petróleo. >na cantidad apreciable &ueda atrapada por fuer/as capilares en los poros de la roca reservorio y es pasada de largo.  esto se llama petróleo residual y puede ocupar de un !5 a un 5 por ciento del volumen del po/o. dem(s por las variaciones de permeabilidad, el agua inyectada puede saltear ciertas regiones portadoras de petróleo.

La eficiencia total de un procedimiento de despla/amiento depende no sólo del n-mero y la ubicación de los po/os de inyección y productores y de las caracter+sticas del reservorio 7permeabilidad y petróleo residual8, sino también de la relativa inmovilidad de los fluidos despla/antes y del petróleo despla/ado. "+ la relación de movilidad es menor &ue uno 7es decir, cuando el fluido despla/ante tiene menor inmovilidad &ue el despla/ado8 la eficiencia del arrastre o despla/amiento ser( alta y se remover( una gran cantidad de petróleo.

Re&'#er(&i) !er&i(ri( ,Re&'#er(&i) ("i"!i%("on todos los procesos &ue se llevan a cabo para recuperar m(s petróleo del &ue se podr+a recuperar empleando métodos de producción primaria o secundarios.


*l ob$etivo de este tipo de producción es: •

•

Me$orar la ra/ón de movilidad. umentar el n-mero capilar, a mayor n-mero capilar menor saturación residual de petróleo.

*sto se hace con la finalidad de producir ese petróleo remanente &ue &ueda en la roca una ve/ &ue ha finali/ado la producción primaria yo secundaria. %abe destacar &ue la aplicación de esta metodolog+a depende del precio del petróleo y de las ganancias, puesto a &ue la tecnolog+a empleada es muy costosa y comple$a.

M!$%$" $ &$/e&i$(*e" !r+i&$"0 "on usados en crudos pesados 7 @ 1 AB8, aun&ue también se usan en crudos de hasta < AB. "u ob$etivo es disminuir la viscosidad para as+ aumentar su movilidad. *stos se clasifican a su ve/ en dos tipos:

1. Los &ue implican inyección de fluidos en el yacimiento: inyección de agua caliente, inyección continua de vapor e inyección alternada de vapor.

2. Los &ue utili/an generación de vapor en el yacimiento: drena$e por gravedad asistido con vapor y combustión in situ.

M!$%$" $ &$/e&i$(*e" $ !r+i&$"0 "e utili/an en crudos livianos, aun&ue algunos pueden ser aplicados e crudos pesados, pero en las aplicaciones de campo se han obtenido poco é'ito. *stos métodos abarcan los procesos &u+micos y miscibles. La sub2clasificación &ue en los métodos no convencionales no térmicos se presenta es la siguiente:


1. Bnvasiones &u+micas con: pol+meros, surfactantes, sustancias alcalinas, miscerales y espuma. !. 6espla/amientos miscibles: procesos de tapones miscibles, procesos con gas enri&uecido, empu$e con gas vapori/ante, inyección alternada de agua y gas, inyección usando solventes, alcohol, dió'ido de carbono o nitrógeno. #. *mpu$e con gas: inyección c+clica de gas e inyección de agua carbonatada.

1. E* f'!'r$ %e *( re&'#er(&i) "e&'%(ri(  +e$r(%(


La recuperación me$orada de petróleo se define como el con$unto de métodos &ue emplean fuentes e'ternas de energ+a yo materiales para recuperar el aceite &ue no puede ser producido por medios convencionales 7recuperación primaria y secundaria8. Bnternacionalmente se ha aceptado &ue se dividan en cuatro grandes grupos: métodos térmicos, métodos &u+micos, métodos de inyección miscible de gases y otros 7como microbial, eléctricos, otros8. Romper un paradigma en la e'plotación de campos debido a ra/ones históricas, a

través del tiempo se creó un paradigma operativo &ue prescrib+a &ue la e'plotación de un yacimiento iniciaba con la recuperación primaria 7mecanismos naturales de producción como: e'pansión del sistema roca2fluidos, gas en solución, empu$e del acu+fero, e'pansión del cas&uete de gas asociado, o drene gravitacional o mediante sistemas artificiales de producción8, posteriormente, una ve/ agotada una fracción importante de la energ+a propia del yacimiento, se continuaba con la recuperación secundaria 7métodos para aumentar o mantener la energ+a natural del yacimiento, al inyectar agua yo gas ba$o condiciones inmiscibles para mantenimiento de presión83 y finalmente con la recuperación terciaria 7cual&uier técnica usada después de la recuperación secundaria8. Cer Digura #. osteriormente, se introdu$o el concepto de recuperación perfeccionada o improved oil recovery 7BER8. *n algunos pa+ses, BER y *ER se utili/an como sinónimos3 en otros, el *ER es un subcon$unto del BER. *l BER en sentido estricto también abarca un amplio rango de actividades como implementación de técnicas me$oradas de caracteri/ación de yacimientos, administración de yacimientos, y perforación de po/os de relleno. *s opinión del autor &ue este paradigma de etapas cronológicas debe superarse e incorporar el *ER desde etapas tempranas en la e'plotación de los campos &ue as+ lo re&uieran. >no de los me$ores e$emplos es el famoso %hicontepec, cuya ba$a energ+a inicial y condiciones adversas de subsuelo hacen &ue los po/os pierdan productividad r(pidamente. "i la recuperación me$orada 7BER*ER8 se aplica desde el inicio, es decir, inyección de agua, gas hidrocarburos o bió'ido de carbono 7%E!8, en la /ona donde estudios definan viabilidad para los miles de yacimientos de %hicontepec, se ver(n me$ores producciones y por lo tanto me$or recuperación total del depósito m(s grande de hidrocarburos en el pa+s.


Etros e$emplos son los campos s-per gigantes y gigantes de los proyectos %antarell y Fu2Maloob2Gaap, en los cuales se tienen cerca de #5 mil millones de barriles remanentes almacenados en la fracción menos permeable 7no fracturada8 de sus yacimientos, &ue no podr(n ser producidos a través de métodos convencionales, pero &ue pueden ser y sólo podr(n ser producidos a través de métodos de *ER, lo &ue sugiere también la urgencia de iniciar estas actividades. Cer Digura #. roducción adicional a través del *ER

>no de los temas m(s relevantes es el incremento en el factor de eficiencia. *l uso de métodos de *ER permite e'traer importantes vol-menes adicionales a los obtenidos por la producción a través de métodos convencionales. Los métodos térmicos, por e$emplo, han demostrado en campo ser muy e'itosos logrando obtener recuperaciones de hasta 52), como es el caso de la inyección de vapor o el drene gravitacional asisti do por vapor 7"I6, por sus siglas en inglés8. s+, los yacimientos &ue sean susceptibles de ser e'plotados por estos métodos obtendr+an recuperaciones &ue, de otra forma, no podr+an obtenerse a pesar de llevar un estricto control operativo. or otro lado, métodos como la inyección miscible de gas han conseguido recuperaciones incrementales de hasta !5). La Bndustria internacional ha documentado ampliamente casos de campos e'itosos. Cer Digura <.

*l potencial del *ER en Mé'ico.


*n el a9o !515, tan sólo en los *stados >nidos, se ten+an cerca de !55 proyectos de *ER, de los cuales apro'imadamente ) son de inyección de gases y el #!) son térmicos y pocos de otros métodos. La inyección de agua con &u+micos aditivos ha sido aplicada desde hace muchas décadas tanto en los *stados >nidos y %anad( como en Mé'ico, b(sicamente por ser el método m(s económico, de menor riesgo operativo y, en algunos casos, el &ue representa el mayor incremento en el factor de recuperación por dólar invertido @ el m(s simple. or otro lado, en Mé'ico todav+a no contamos con proyectos de inversión en *ER en el portafolio de hidrocarburos. fortunadamente, e'isten algunas pruebas piloto &ue han sido e'itosas. *s importante se9alar &ue los métodos de recuperación me$orada re&uieren de acceso a tecnolog+a avan/ada y de alta especiali/ación de recursos humanos, por lo &ue para desarrollar estos métodos es necesario establecer (reas especiali/adas dentro de las dependencias y entidades &ue puedan identificar los me$ores candidatos 7campos8 para estos métodos, su dise9o, evaluación, validación en pruebas piloto y su masificación.


*n Mé'ico, se conocen del orden de #55 mil millones de barriles de petróleo crudo, los cuales incluyen el crudo ya producido 7poco m(s de #J mil millones8 y los recursos prospectivos 7poco m(s de 1J mil millones8, lo cual de$a m(s de !5 mil millones de barriles de aceite @fracción conocida como volumen remanente@. Cer Digura . dicionalmente se podr+an incluir cerca de #5,555 millones de barriles de petróleo crudo e&uivalente en aguas profundas. *stos n-meros se9alan &ue en toda la historia de la 0ación hasta ahora, hemos producido un poco m(s del 1!) de todo el crudo 7y 1) del gas8 reportado o documentado. "i nos enfocamos al volumen remanente, tenemos m(s de !5 mil millones de barriles conocidos y disponibles para su e'plotación. *s obvio &ue sólo una fracción de este volumen ser( producido 7factor de eficiencia8 por ra/ones f+sicas y termodin(micas. 6e la fracción producible, una parte ser( producida por recuperación primaria y secundaria, pero claramente los factores de eficiencia y la recuperación final ser(n mucho mayores si se aplican métodos de *ER, como los &ue se describen en la Digura <. 6adas las caracter+sticas geológicas, petrof+sicas y del tipo de hidrocarburos &ue tiene nuestro pa+s, el potencial del *ER se puede dividir en dos grandes rubros: 1.el *ER en carbonatos 7la mayor+a de los yacimientos de %antarell, Fu2Maloob2Gaap, %omple$o ;erm-de/, Ku$o2ecominoacan, entre otros8 y !. *l *ER en silicl(sticos 7la mayor+a de los yacimientos de %hicontepec, %inco residentes y otros8. %omo es bien sabido, el 5) del volumen se encuentra en un n-mero pe&ue9o de yacimientos, lo cual establece una oportunidad para el escrutinio detallado de los métodos m(s recomendables para ellos. >tili/ando los métodos m(s comunes de *ER se puede identificar &ue los yacimientos en rocas carbonatadas re&uerir(n principalmente la inyección de gases y los yacimientos en rocas de origen cl(stico tienen un poco de mayor fle'ibilidad, permitiendo, para el caso de aceites pesados, el uso de métodos térmicos, por e$emplo. Etra de las venta$as del *ER es &ue la inyección de gases producto de procesos industriales 7como el %E!8 es un método de recuperación muy efectivo, presentando la venta$a adicional de contribuir con la captura y almacenamiento de este gas de efecto invernadero, obteniendo un doble beneficio: el ambiental y el de la recuperación adicional de petróleo.


Las implicaciones de este potencial "i pudiéramos detonar tan sólo el 15) del volumen remanente, tendr+amos apro'imadamente ! mil millones de barriles adicionales de producción de petróleo. *sto es un potencial del orden de las reservas ! 7probables y probadas8 y m(s del doble de las reservas 1 7probadas8 hoy conocidas en el pa+s. "i sólo habl(ramos del ) como recuperable producto de los métodos de *ER, tendr+amos un volumen superior a las reservas 1. "i este volumen pudiera ser e'plotado en !5 a9os, podr+amos incrementar la producción nacional en m(s de 1. millones de barriles diarios, adicionales a la producción &ue eme' pudiera proveer con sus presupuestos y capacidad de e$ecución finitos. ara detonar este potencial y verlo refle$ado en las reservas de Mé'ico y en un incremento considerable de la producción nacional es necesario, inicialmente, establecer una *strategia de Recuperación Me$orada como parte de la ol+tica de Hidrocarburos con una visión de largo pla/o, tomando en cuenta &ue los proyectos de inversión del sector hidrocarburos 7incluidos los de *ER8 tienen hori/ontes de !5 a9os o mayores y re&uieren un an(lisis adecuado de costos. *sto re&uerir( de inversiones importantes &ue muy probablemente estar(n por encima del techo presupuestario de eme'. >na salida lógica, con base en el nuevo marco legal, son los contratos de desempe9o, donde la participación privada permitir( contar con el financiamiento necesario para estas actividades, as+ como el acceso a tecnolog+a avan/ada y, lo m(s importante, e'periencia en este tipo de proyectos. 6ebido a &ue la mayor+a de los campos de Mé'ico son campos maduros, pr(cticamente todos nuestros campos re&uerir(n eventualmente incrementar su factor de eficiencia a través de métodos de *ER, incluyendo los campos maduros desde nuestro valioso al 7%antarell8 hasta los m(s pe&ue9os, los campos m(s retadores como %hicontepec y en el largo pla/o inclusive los campos &ue descubramos en aguas profundas. *s por esto &ue es de suma importancia establecer una estrategia y hacer las adecuaciones en las dependencias y entidades, as+ como en la industria y academia para prepararnos para este recompensable reto.


BIBLIOGRAF4A https:es.scribd.comdoc1J=<

unidad 1 recuperación secundaria y mejorada

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