Sistemas de Producción 1 Introduccion Produccion

SISTEMAS DE PRODUCCION

ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

Ingeniería de Petróleos


• Curso: Lunes y Miércoles de 18:00 a 20:00 hs.• Aprobación del curso :

1. Acreditar el 70 % de asistencia a clases y Pruebas Parciales.2. Aprobar un proyecto relativo a los Temas de la Materia

Una vez aprobado el proyecto y con un mínimo del 70 % de asistencia, el alumno esta en condiciones de rendir el examen final. Condiciones para alumnos regulares.

PROGRAMA• Introducción a los sistemas de producción y al análisis Nodal™. Sistemas

de producción. Los elementos básicos del sistema de producción. Procesos de producción. Perfil de presión en un sistema. Oferta y demanda de energía. Capacidad de un sistema de producción. Conceptos de Análisis Nodal™(*).

• El reservorio y su performance. Propiedades de fluidos. Definiciones de Reservorios. Areas de drenaje y factor de forma. Flujo de fluidos en medios porosos. Flujo estacionario, no estacionario y semiestacionario. Pozos verticales, horizontales y fracturados. Ecuación de Darcy. Flujo monofásico. Indice de productividad. Propiedades de los hidrocarburos (estado de fases). IPR (Inflow performance relationship). Relaciones de Vogel & Fetkovich para pozos de petróleo. IPR Compuesto. IPR futura. Ensayo de pozos de gas

• El entorno del pozo. Introducción. Daño de formación y sus componentes. Los efectos del daño sobre la performance del pozo. Mecanismos y fuentes de daño. Daño en pozos desviados y horizontales.

PROGRAMA• Flujo en tuberías y restricciones. Fundamentos de flujo monofásico. Fundamentos

de flujo multifásico. Presión hidrostática. Patrones de flujo multifásico en tuberias verticales y horizontales. Pérdidas de carga y gradientes de presión dinámica. Factores de fricción. Análisis de correlaciones para pozos de petróleo y gas. Viscosidad, densidad y velocidad de fluidos. Conceptos de carga de líquido en pozos de gas. Métodos de descarga de líquido. Curvas de performance de tubings. Flujo a través de restricciones. Flujo crítico y subcrítico. Velocidad de erosión. Orificios de superficie y de fondo. Válvulas de gas lift. Válvulas de seguridad de subsuelo.

• Evaluación de pozos y su capacidad de producción. Capacidad de producción de un sistema. Capacidad de producción de pozos de flujo natural y pozos de gas. Uso de tuberías de velocidad y compresores en pozos de gas. Introducción a los principales sistemas de levantamiento Artificial. Capacidad de producción y consideraciones para los sistemas de bombeo neumático (Gas lift), bombeo por cavidades progresivas (PCP) y electrosumergible ESP.

• Análisis Total de un sistema. Análisis integral de un sistema de producción. Ajuste de correlaciones. Análisis de sensibilidad de variables.

QUE ES PRODUCCION ?

• Producción es el sector de la Industria Petrolera que hace realidad todo el esfuerzo y la inversión llevada a cabo desde que se empieza a explorar una zona . Cada sector ( exploración, geología, perforación, reservorios, etc ) ven justificados sus esfuerzos cuando el petróleo esta en superficie, en condiciones de ser comercializado .

Importancia de Producción

• De la definición surge la importancia de no perder producción, trabajando en la prevención de la pérdida. Para ello es necesario hacer una rutina diaria que nos permita detectar las anormalidades y solucionarlas en el momento. Y si no se puede remediar inmediatamente, es importante conocerlas para programar su solución.

• Producción es un sector de la Industria Petrolera que rinde examen todos los días, por la obligación de tener arriba, en los tanques, el petróleo comprometido.

REGLAS DE PRODUCCION

• El regla Nº 1 en PRODUCCIÓN dice que el Petróleo no producido en el día de hoy se pierde. Lo que vamos a producir mañana corresponde al día siguiente.

REGLAS DE PRODUCCION

• El regla Nº 2 en PRODUCCIÓN dice que no es técnicamente correcto perder producción sin saber (tener detectado) el origen de la pérdida.

CONCLUSION

• En base a las dos reglas enumeradas es que nace el concepto de “ CONTROL PREVENTIVO DE LA PRODUCCION “.

• Esto implica usar todas las herramientas disponibles para prevenir las pérdidas de producción y todos los factores que puedan complicar el normal funcionamiento de los equipos productivos

Sistema de Producción de Petróleo


Producción es la parte de la Ingeniería de Producción que se encarga del control de la extracción de petróleo y gas, transporte, separación, y tratamiento de estos, haciendo disposición final del crudo, agua y residuos de producción, en condiciones operativas seguras

SISTEMAS DE PRODUCCIÓN

Control de Producción en pozos de Petróleo

Herramientas de superficie para evaluar el estado del pozo en los distintos sistemas extractivos. Control de parámetros de producción y su evolución en el tiempo. Análisis de las s de producción. Control preventivo de las pérdidas. Análisis de pozos problemas y soluciones

CONDICIONES DE PRODUCCION

• Cuando un pozo de petróleo ha sido perforado y está confirmado su potencial productivo, se deben analizar determinadas condiciones del pozo para decidir la forma en que se lo va a hacer producir. En primer lugar analizar el potencial energético del pozo , que esta dada por la presión que posee la formación productiva. A esa presión la denominamos PE ( Presión estática )


• La PE es la presión de los fluidos en la formación y si esta es suficiente para vencer las pérdidas de carga desde la formación hasta su destino en superficie ( tanque ), el pozo será fluyente . Es decir si :

• PE > Pérdidas de carga ( Pct+Ph+Pcs )= Pozo fluyente• Pct= pérdidas de carga en el tubing• Ph = Presión hidrostática en el tubing desde el fondo a superficie• Pcs = Pérdidas de carga en superficie


• En caso de que la PE no logre vencer las pérdidas de carga descriptas, los fluidos del pozo no podrán llegar por su propia energía a la superficie y alcanzarán una determinada altura dentro del pozo , cumpliendo la siguiente ecuación :

• PE =Ph

Esta altura que alcanza el fluido dentro del pozo se denomina nivel del fluido .


• Este nivel de fluido , que será máximo cuando el pozo no produzca y equilibrará la PE de la formación , bajará cuando le apliquemos al pozo algún sistema de extracción artificial , hasta un valor en el cual la entrada de fluido de la formación equilibrará al fluido extraido.

• Este nuevo nivel ejercerá una presión sobre la formación y se denomina nivel dinámico. La presión se expresa como Pwf ( Presión de Fondo Fluyendo ).


• Como consecuencia de lo dicho, se deduce que los diseños de los sistemas extractivos deberán ser tales que la Pwf tienda a cero ( Caudal máximo posible = Qmáx ), lo que físicamente implica que el nivel dinámico tenderá a cero y todos los fluidos que salen de la formación serán extraidos. Es el caudal de diseño de los sistemas artificiales de extracción, y se establece la siguiente ecuación:

Qmax. = IP * ( PE – Pwf )

Concepto de Indice de Productividad (P. I.)

P. I. = Q / (Pr – Pwf )

Donde ,

P. I. = Productivity index.

Q = Cantidad Total de Fluido.

Pr = Presión de Reservorio.

Pwf = Presión de Fondo Fluyente.

Ahora, Q (Pr – Pwf )

Q = K (Pr – Pwf )

K = Q / (Pr – Pwf )

Donde K es una constante, conocida como P. I.

SISTEMAS EXTRACTIVOS

• Hemos justificado como una de las variables de diseño, el Q máx, que se obtiene de las pruebas de pozos , una vez que este es perforado, entubado y probado. Otras variables a tener en cuenta son :

• Diseño del pozo ( diámetro de casing, profundidad de punzados, etc ) • Condiciones de superficie, facilities , etc• Condiciones de los fluidos a extraer ( % de agua, salinidad, Tº , corrosividad,

etc.)

• Con esta información , que debe ser lo mas confiable posible, se diseña el sistema extractivo

SISTEMAS EXTRACTIVOS• Los sistemas extractivos los podemos clasificar

en función del tipo de energía usada para extraer los fluidos de los pozos , a saber .

• Energía mecánica : Bombeo mecánicoBombeo de cavidades progresivas – PCP

• Energía del fluido : Gas Lift ContinuoGas Lift IntermitentePlunger Lift

• Energía hidráulica : Bombeo Hidráulico• Energía eléctrica : Bombeo centrifugo electrosumergible

Utilización de los distintos tipos de bombeo en un País de Sudamérica

• Sistema N°de pozos %

Bombeo mecánico 11.295 80,8 Bombeo electrosumergible 941 6.9 Bombeo por cavidades progresiva 673 4.8 Gas Lift 259 1,8 Bombeo hidráulico 204 1,1 Otros 225 1,7

Separación

-

• -

TK FWKO

TK Almacenaje

TK Alma

TK C

gas

A gasoductoSeparador G-LA pileta API

A gasoducto

TK LPG

GENERAL

Sep. Control

CONTROL

Sep. Generales

TK agua dulce

retorno

Bombas triplex

Líquido

A Playa deTanques

Almacenaje-ESQUEMA DE LA BATERÍA

Almacenaje-Playa de tanques

TK1 Almacenaje

TK2 Almacenajey lavador

TK3 Lavador

Agua dulce

Retorno

RECINTO

Tratamiento de petróleo• El tratamiento de los crudos consiste en separar

el agua ( + sedimentos ) del petróleo y eliminar las sales ( desalinizarlo ) para dejarlo en condiciones de ser comercializado . Estas condiciones normalmente son menos del 1 % de agua y menos de 100 gr/m3 de sales, expresadas como ClNa. Los tratamientos para dejarlo en estas condiciones se llaman: deshidratación y desalación

Tratamiento de petróleoMÉTODOS DE DESHIDRATACIÓN

DECANTACIÓN ( natural ) *

TRATAMIENTO TÉRMICO

TRATAMIENTO ELÉCTRICO

TRATAMIENTO QUÍMICO

CENTRIFUGACIÓN

FILTRACIÓN

* Se rige por la ley de Darcy :

V= Cte*(Dfc-Dfd)*d2 / Vfc

Tratamiento de petróleo

Desalación Otro de los elementos indeseables del crudo

para su comercialización son las sales; Se eliminan para evitar corrosión e

incrustaciones en los circuitos por donde circula el petróleo;

El proceso se realiza por lavado del petróleo con agua dulce, ya sea inyectándola en los oleoductos o pasando el petróleo a través de un colchón lavador;

Normalmente se usan estos dos sistemas en serie;

Tratamiento de petróleoDesalación

El petróleo pasa a través de un colchón de agua dulce de un tercio de la altura del tanque; Éste se renueva constantemente para evitar la saturación con sales, los colchones saturados no desalan; El fundamento está en el intercambio iónico que se produce en el colchón, pasando las sales de las gotitas de agua del petróleo al agua del colchón y disminuyendo su concentración.

Disposición final del crudo

• Una vez que el crudo esta deshidratado y desalado (menos del 1 % de agua y menos de 100 gr/m3 de sales , expresadas como ClNa ), esta en condiciones de ser entregado para su disposición final, que seguramente será su destilación para obtener los subproductos ( naftas, kerosene, gas-oil, etc ) , o la industria petroquímica.

Responsabilidad SocialProductos de desecho

Dentro de los procesos productivos del petróleo, se obtienen productos de desecho , como son las “ agua de producción “ y los “ sólidos de producción “. Estos deben tener un tratamiento adecuado para su disposición final con el objeto de no contaminar el medio ambiente. Cada uno de estos temas implica un compromiso muy importante para las empresas productoras, porque el buen destino de estos desechos hace a su responsabilidad social.

Responsabilidad SocialCompromiso con la Seguridad

Así mismo, es importante mencionar que dentro de la Industria Petrolera , el concepto de “ Trabajo Seguro “ también hace a su responsabilidad social y es una de las Industrias que esta a la vanguardia en este tema.

CONTROL DE PRODUCCION • Recorrido diario, rutinario, de lineas de pozos, colectores,

manifold, baterías, plantas, etc• Control de bombas inyectoras de producto químico para

deshidratación y desalación• Control de estado de producción de Pozos • Análisis de laboratorio• Control de estado de calderas• Control de funcionamiento de traceado de calefacción• Control y medición de tanques elevados. Control de

calefacción de estos. Control de evacuación• Seguimiento de pozos .Estadísticas• Parte diario de Producción : S/seco producido.

Control de estado de producción de Pozos

• Prueba de superficie-Diagrama DPP( * ) • Control de equipamiento de superficie• Control de nivel• Control y análisis dinamométrico• Control de % de agua• Control de salinidad• Control de producción en tanques: -móviles

-fijos

Control de estado de producción de Pozos

( * )Diagrama de pozo problema ( DPP ) : • Pozo normal• Bloqueo : Ajuste de medida Inyección de agua por casing • Pesca de varillas : Ajuste de medida • Pesca de caños• Desgaste de bomba : -desgaste de pistón

-pérdida de válvulas: * fija * móvil

Análisis de laboratorio

• % Agua de pozos-

• Salinidad del agua de producción• Salinidad del crudo de entrega• Salinidad del agua de tratamiento• % agua y sedimentos del crudo de entrega

100*100

.*.

%Total

centrpetraguasep

Seguimiento de pozos . Estadísticas

Carpetas de Pozos:• Sistema extractivo.• Producción de bruta, neta y % agua• Promedio mensual de los controles de bruta y % agua• Instalaciones de subsuelo. Cambios• Alternancias de varillas y movimientos de caños• Promedio salinidad del agua de producción• Instalaciones de superficie. GPM, carrera, AIB, etc.• Intervenciones. Cambios de bomba, pescas, etc. • Inyecciones de productos químicos para corrosión, incrustaciones, etc.• Cualquier otro dato referente al pozo• Curvas de producción: -Diaria- mensual- anual- acumulada• Curvas de salinidad• Programas de intervenciones con pulling-work over.• Curvas de proyecciones de producción. Cálculo de la declinación

Reporte diario de Producción

• Todos los días, a una hora prefijada ( 04:00 hs.) , se hace el cierre de existencias de todos los tanques del Yacimiento, con el objeto de obtener la producción del día. Esta se obtiene por diferencia de existencias , o sea :

• PRODUCCION DÍA = Exist. día + Entrega del día – Exist. AyerTodo expresado en Bls. Como se mide para 24 hs. , la producción del día se expresa en BPPD

Parte diario de Producción

• Este valor debe coincidir con el valor previsto o comprometido. De no ser así, o ser menor, la diferencia se considera pérdida de producción. Esta puede ser pérdida detectada ( paros de pozos, disminución de producción, intervenciones, etc ); o pérdida no detectada ( desconocida ), que debe justificarse lo mas pronto posible.

Parte diario de Producción

• La pérdida detectada tiene el compromiso de que una vez solucionado el problema, la producción se recupera.

• La pérdida no detectada debe justificarse, pero como no se conoce, debe salir a buscarse ( pozos sin producir o con menor producción no detectada, roturas de líneas no detectadas, etc.).

Parte diario de Entrega

• También se lleva las estadísticas de los m3 de petróleo entregado, día por día, con los valores de densidad, ºAPI, salinidad, % de agua.

• No olvidemos que esto es un negocio que debe ser rentable, por lo tanto el producto de las ventas del petróleo deben cubrir todos los gastos, inversiones, etc., y dejar ganancias.

• De no ser así, como todo negocio que no es lucrativo, debe cerrarse.

Informe diario de ProducciónParte diario

El parte diario es un informe que contiene la siguiente información :

• Producción bruta, diferencia con el día anterior y justificaciones de las pérdidas

• Producción neta, acumulada y promedio mensual

• Entrega, salinidad, % agua, acumulada y promedio

• Novedades de recuperación secundaria

Declinación de la Producción• A los fines de no buscar pérdidas indetectables,

debemos tener en cuenta que la producción de los Yacimientos declina de acuerdo a una curva natural, por lo que es importante conocerla al momento de comprometer una producción anual.

• En función de esta declinación, es imprescindible generar proyectos de mejoramiento de la producción como son acidificaciones, fracturaciones, etc; con el objetivo de ir cubriendo la producción perdida por la declinación.

Compromiso anual de Producción

• Normalmente antes de terminar el año, se hacen las predicciones de producción para el año siguiente. Se compromete una producción mensual que debe ser cumplimentada y de no ser así, justificada.

• Es importante cumplirla porque en base a ella se hacen las previsiones de inversiones y ganancias de las empresas a lo largo del año

Previsión anual de gastos

• También se preveen los gastos operativos a tener, mensualmente, para el año siguiente.

• Estos gastos operativos contemplan los gastos del yacimiento y se miden en :Gasto mensual en u$s/ producción en bblsEs decir : XXX u$s/bbl

OPERACIONES ESPECIALES DE CAMPO

• Dentro de las operaciones de campo descriptas, están también las referidas al control del equipo de pulling.

• Un equipo de pulling es el menor equipo de campo, que consta de torre portable, cuadro de maniobras, motores y accesorios necesarios para operaciones menores como movimientos de tubing, movimiento de varillas,cambios de bombas, pescas de varillas , etc.

OPERACIONES ESPECIALES DE CAMPO

• Vamos a analizar cada maniobra del equipo de pulling en particular:

• 1- Movimiento de varillas• 2- Movimiento de tuberías• 3- Cambios de bombas• 4- Pescas de varillas• 5- Maniobras varias

REGLA OPERATIVA FINAL

En base a lo expuesto, debemos tener en cuenta, al momento de proponer estos proyectos de mejoramiento de la Producción, que estos deben estar sustentado en tres condiciones básicas:

• Condición técnica• Condición económica• Condición legal

Ninguna prevalece sobre la otra, las tres tienen el mismo peso.

Transporte de Petróleo• En el mundo del petróleo los oleoductos y los buques tanqueros son los

medios por excelencia para el transporte del crudo.El paso inmediato al descubrimiento y explotación de un yacimiento es su traslado hacia los centros de refinación o a los puertos de embarque con destino a la exportación.Para ello se construye un oleoducto, trabajo que consiste en unir tubos de acero a lo largo de un trayecto determinado, desde el campo productor hasta el punto de refinación y/o de embarque.La capacidad de transporte de los oleoductos varía y depende del tamaño de la tubería. Es decir, entre más grande sea el diámetro, mayor la capacidad. En Argentina hay oleoductos desde 6 hasta 36 pulgadas de diámetro.Estas líneas de acero pueden ir sobre la superficie o bajo tierra y atraviesan la más variada topografía. En general van enterradas a 1.50/2.0 metros de profundidad.

Transporte de Petróleo• En la parte inicial del oleoducto una estación de bombeo impulsa el

petróleo y, dependiendo de la topografía por donde éste pase, se colocan estratégicamente otras estaciones para que le permitan superar sitios de gran altura, como las cordilleras de America.Los oleoductos disponen también de válvulas que permiten controlar el paso del petróleo y atender oportunamente situaciones de emergencia, como las que periódicamente ocurren por efecto de las voladuras.El gas natural se transporta en idénticas circunstancias, pero en este caso la tubería se denomina gasoducto.Hay ductos similares que cumplen funciones específicas: Líneas de conducción, colectores generales y de control, oleoductos secundarios y principales , etc

• Los buque-tanques son a su vez enormes barcos dotados de compartimientos y sistemas especialmente diseñados para el transporte de petróleo crudo, gas, gasolina o cualquier otro derivado. Son el medio de transporte más utilizado para el comercio mundial del petróleo.La capacidad de estas naves varía según el tamaño de las mismas y de acuerdo con el servicio y la ruta que cubran. Algunas pueden transportar cientos de miles de barriles e incluso millones.

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