ProduccinCaptulo 4

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Indice Pgina

I. Terminacin del Pozo

Evaluaciones previas Tipos de terminacin

Terminacin vertical sencillaTerminacin vertical dobleTerminacin vertical triple

Otras modalidades de terminacinBombeo mecnicoBombeo hidrulicoLevantamiento artificial por gas

La sarta de educcinAditamentos para la sarta de educcin

Terminacin de pozos horizontales Tubera continua o devanada de educcin Terminacin de pozos costafuera

II. Caractersticas de los Yacimientos

Presin del yacimiento Temperatura del yacimiento Viscosidad de los crudos Mecanismos naturales de produccin del yacimiento

Casquete o empuje de gasEmpuje por gas disueltoEmpuje por agua o hidrulicoEmpuje por gravedad

III. Manejo de la Produccin

Separacin de fluidosEl mltiple de produccinLos separadores de produccinDisposicin del crudoDisposicin del gasDisposicin del agua

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IV. Comportamiento de la Produccin

Comportamiento de los pozos Comportamiento del yacimiento Clasificacin de las reservas La produccin vigorizada Ejemplos numricos

V. Mantenimiento, Estimulacin y Reacondicionamiento de Pozos

Mantenimiento Estimulacin de pozos

SuccinInyeccin de fluidosFracturamiento de estratosAcidificacin

Limpieza de pozosArenamientoAcumulacin de parafina

Reacondicionamiento de pozosTareas para reacondicionamiento de pozos

VI. Crudos Pesados/Extrapesados

Caractersticas De los yacimientos y los crudos pesados y extrapesados La Faja del Orinoco

Inters por la Faja

Referencias Bibliogrficas

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I. Terminacin del PozoSe define como fecha de termina-

cin del pozo aquella en que las pruebas yevaluaciones finales de produccin, de los es-tratos e intervalos seleccionados son conside-radas satisfactorias y el pozo ha sido provistode los aditamentos definitivos requeridos y,por ende, se ordena el desmantelamiento y sa-lida del taladro del sitio.

Evaluaciones previasDurante el curso de la perforacin,

la obtencin y estudio de muestras de ripio ode ncleos convencionales o de pared; el an-lisis continuo e interpretacin del posible con-

tenido de hidrocarburos en el fluido de per-foracin; la toma de diferentes registros petro-fsicos e interpretacin cualitativa y cuantitati-va de la informacin; la correlacin de la infor-macin geolgica, ssmica y/o petrofsica; elcomportamiento y velocidad de penetracinde la barrena; y la informacin e interpretacinde alguna prueba de produccin hecha con lasarta de perforacin en el hoyo desnudo, con-figuran por s o en conjunto la base para de-cidir la terminacin del pozo en determina-do(s) yacimiento(s) y los respectivos intervalosescogidos.

La abundancia y tipo de informacinpara evaluar y correlacionar las perspectivasdel pozo dependen de si la perforacin es de

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Fig. 4-1. Desarrollo de las inmensas acumulaciones de petrleo de la Faja del Orinoco. Operaciones de perforacin en el reade Cerro Negro, estado Monagas.

exploracin, de avanzada o de desarrollo, encuyos casos el grado de control geolgico y laexperiencia acumulada del personal encargadode formular la terminacin determinar culesdatos son suficientes e indispensables para rea-lizar la tarea.

Las apreciaciones ms importantesque conducen a una buena terminacin son:

El tipo de hoyo que penetra losestratos perforados: vertical, desviado conven-cional, desviado de largo alcance, inclinado uhorizontal.

El rumbo y el aspecto de la cir-cunferencia de la trayectoria del hoyo, paraque las sartas de revestimiento queden biencentradas y la cementacin de las mismas seaeficaz. Y, posteriormente, que tanto la inser-cin y manejo de otras sartas y herramientascomo su extraccin se realicen sin causar des-gastes y/o daos a los revestidores.

En el caso del hoyo desviado delargo alcance, el inclinado o el horizontal setomarn las precauciones requeridas para evi-tar atascos durante las operaciones de revesti-miento y cementacin de las sartas. Si la sartahorizontal se utiliza como revestidora y comosarta de produccin, la metida y colocacin enel hoyo requiere esmerada atencin para quequede bien centrada, y la cementacin y el ca-oneo se hagan sin inconvenientes

Los gradientes de presin y detemperatura para mantener el fluido de per-foracin o los especiales de terminacin den-tro de las exigencias requeridas. Igualmente laseleccin de cementos y aditivos para la ce-mentacin de sartas, especialmente la ltimasarta.

Revisin del Informe Diario dePerforacin para refrescar la memoria sobrelos incidentes importantes surgidos como: atas-camiento de la sarta de perforacin, enchave-tamiento del hoyo, prdidas parciales o totalde circulacin, desviacin desmedida del hoyo

y correcciones, derrumbes, arremetidas por flu-jo de agua, gas y/o petrleo.

Interpretaciones cualitativas y cuan-titativas de pruebas hechas con la sarta de per-foracin en el hoyo desnudo para discernir so-bre: presiones, rgimen de flujo, tipo y calidadde fluidos: gas, petrleo, agua.

Registros y/o correlaciones de re-gistros para determinar: tope y base de los es-tratos, espesor de intervalos presuntamenteproductivos, zonas de transicin, porosidad,permeabilidad, tipo de rocas, buzamientos, ac-cidentes geolgicos (fallas, plegamientos, adel-gazamientos, discordancia, corrimientos, etc.),caractersticas del petrleo a producirse.

Estudio de historias de perfora-cin, terminacin y produccin de pozos con-tiguos, cercanos o lejanos para apreciar pro-cedimientos empleados antes, comportamientomecnico de las terminaciones, posibles re-paraciones realizadas y desenvolvimiento de laetapa productiva de los pozos.

Tipos de terminacinExisten varios tipos de terminacin

de pozos. Cada tipo es elegido para respondera condiciones mecnicas y geolgicas impues-tas por la naturaleza del yacimiento. Sin em-bargo, siempre debe tenerse presente que laterminacin mientras menos aparatosa mejor,ya que durante la vida productiva del pozo, sinduda, se requerir volver al hoyo para trabajosde limpieza o reacondicionamientos menoreso mayores. Adems, es muy importante el as-pecto econmico de la terminacin elegidapor los costos de trabajos posteriores para con-servar el pozo en produccin.

La eleccin de la terminacin debeajustarse al tipo y a la mecnica del flujo, delyacimiento al pozo y del fondo del pozo a lasuperficie, como tambin al tipo de crudo. Siel yacimiento tiene suficiente presin para ex-peler el petrleo hasta la superficie, al pozo se

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le cataloga como de flujo natural, pero si lapresin es solamente suficiente para que elpetrleo llegue nada ms que hasta cierto nivelen el pozo, entonces se har producir pormedio del bombeo mecnico o hidrulico opor levantamiento artificial a gas.

Adems de las varias opciones paraterminar el pozo vertical (Figuras 4-2 a 4-11,respectivamente), ahora existen las modalida-des de terminacin para pozos desviados nor-malmente, los desviados de largo alcance, losinclinados y los que penetran el yacimiento ensentido horizontal.

Terminacin vertical sencillaLa terminacin sencilla contempla,

generalmente, la seleccin de un solo horizon-te productor para que descargue el petrleohacia el pozo. Sin embargo, existen varias mo-dalidades de terminacin sencilla.

La terminacin sencilla clsica, con elrevestidor cementado hasta la profundidad totaldel hoyo, consiste en que el revestidor sea ca-oneado a bala o por proyectil a chorro, paraabrir tantos orificios (perforaciones) de determi-nado dimetro por metro lineal hlico para es-tablecer el flujo del yacimiento hacia el pozo.

El dimetro del can, que puedeser de 83 a 121 milmetros y dimetros inter-medios, se escoge de acuerdo al dimetro delrevestidor, que generalmente puede ser de 127a 178 milmetros y dimetros intermedios con-vencionales. El dimetro del proyectil comn-mente es de 6 a 19 milmetros, con incremen-tos convencionales para dimetros intermediosdeseados que pueden ser de 9,5; 12,7 y 15,9milmetros.

Como el fluido de perforacin es ge-neralmente utilizado para controlar la presinde las formaciones, se decidir si ser utilizadodurante el caoneo en su estado actual o si seopta por dosificarlo con aditivos especficos ocambiarlo totalmente por un fluido especial.

Pues, durante el caoneo y las tareas subse-cuentes, el pozo debe estar controlado por elfluido. Por tanto, esta etapa de terminacinpuede tornarse crtica.

Luego de caoneado el intervalo olos intervalos seleccionados, se procede a ex-traer el can del pozo para comenzar des-pus a meter la tubera de produccin, llama-da tambin de educcin. Para el caso bsicode terminacin sencilla, como se muestra en laFigura 4-2, la tubera de produccin lleva en suparte inferior una empacadura adecuada quese hinca contra la pared del revestidor. La partesuperior de la sarta se cuelga del cabezal delpozo y del cabezal sale la tubera de flujo quelleva el petrleo hasta el mltiple de la insta-lacin de separadores donde se separa el gas,el petrleo y el agua. De aqu en adelante, enla estacin de flujo y almacenamiento, se pro-cede al manejo de estos tres fluidos de acuer-do a sus caractersticas.

En el cabezal del pozo se instalandispositivos, tales como un manmetro para ve-

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Fig. 4-2. Modalidad de terminacin sencilla bsica, pozo vertical.

perforaciones

obturadorrevestidor

intervaloproductor

tubera de produccin

cementohoyo

rificar la presin del flujo del pozo, un estran-gulador (fijo o graduable) para regular el flujodel pozo y las vlvulas para cerrar el pozo y te-ner acceso al espacio anular en caso necesario.

Otra versin de terminacin sencilla,permite que selectivamente pueda ponerse enproduccin determinado intervalo (Figura 4-3).Para esto se requiere adaptar a la sarta de pro-duccin las empacaduras de obturacin re-queridas y las vlvulas especiales en frente decada intervalo para permitir que el petrleofluya del intervalo deseado y los otros dos es-tratos se mantengan sin producir.

Por las caractersticas petrofsicas dela roca, especialmente en el caso de caliza odolomita, la terminacin sencilla puede hacer-se a hoyo desnudo (Figura 4-4), o sea que elrevestidor se cementa ms arriba del intervaloproductor. Luego se puede estimular o fractu-rar el intervalo productor.

Algunas veces se puede optar porrevestir el intervalo productor utilizando un re-vestidor corto, tubera calada (Figura 4-5), quecuelga del revestidor de produccin.

Otra opcin de terminacin paracontener arenas muy deleznables, que se em-plea mucho en pozos que producen a bombeo

mecnico, es la de empacar el intervalo produc-tor con grava de dimetro escogido (Figura 4-6),de manera que los granos sueltos de arena,impulsados por el flujo, al escurrirse por la gra-va se traben, formando as un apilamiento firmey estable que evita que la arena fluya hacia elpozo.

El empaque puede lograrse colgan-do una tubera calada especial, previamenteempacada o con una tubera calada por mediode la cual, antes de colgarla, se rellena el espa-cio anular con la grava escogida.

Terminacin vertical doble Cuando es necesario producir inde-

pendientemente dos yacimientos por un mis-mo pozo, se recurre a la terminacin doble(Figura 4-7). Generalmente, el yacimiento su-perior produce por el espacio anular creadopor el revestidor y la tubera de educcin y elinferior por la tubera de educcin, cuya empa-cadura de obturacin se hinca entre los dos in-tervalos productores.

Algunas veces se requiere que el in-tervalo productor inferior fluya por el espacioanular y el superior por la tubera de educcinnica que desea instalarse (Figura 4-8). En este

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Fig. 4-3. Terminacin sencillade opcin mltiple selectiva.

tubera de flujo

empacadurade obturacin

intervaloC

intervaloB

intervaloA

hoyo

cemento

zapata

revestidor

vlvula

vlvula

vlvula

obturador

revestidor

hoyo

tubera de produccin

cemento

hoyo

intervaloproductor

revestidor

hoyo

tuberacalada

obturadores

colgador

cemento

hoyo

grava

tuberacalada

obturador

revestidor

cemento

hoyo

Fig. 4-4. Terminacin sencillaen hoyo desnudo.

Fig. 4-5. Terminacin sencillacon tubera calada.

Fig. 4-6. Terminacin sencillay empaque con grava.

caso se puede elegir una instalacin que pordebajo del obturador superior tenga una deri-vacin a semejanza de una Y, que permite in-vertir la descarga del flujo.

Otras veces se puede optar por ins-talar dos tuberas de educcin para que losfluidos de cada intervalo fluyan por una tube-ra sin tener que utilizar el espacio anular parauno u otro intervalo (Figura 4-9).

Terminacin vertical tripleCuando se requiere la produccin

vertical independiente de tres estratos se optapor la terminacin triple (Figura 4-10). La se-leccin del ensamblaje de las tuberas de educ-cin depende, naturalmente, de las condicio-nes de flujo natural de cada yacimiento. Gene-ralmente puede decidirse por la insercin dedos sartas para dos estratos y el tercero se harfluir por el espacio anular. Otra opcin es la demeter tres sartas de educcin (Figura 4-11).

Otras modalidades de terminacinLas terminaciones mencionadas an-

teriormente corresponden todas a las de pozopor flujo natural.

Para pozos que desde el mismo co-mienzo de su vida productiva no puedan fluirpor flujo natural, se recurre entonces a la ter-minacin por bombeo mecnico, bombeo hi-drulico, levantamiento artificial por gas obombeo mecnico asociado con inyeccin devapor, segn las caractersticas del yacimientoe intervalos seleccionados para producir.

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obturador

A

revestidorcemento

hoyo

intervaloB

intervalo

tubera

Aintervalo

intervaloB

de produccin

obturador

obturador

Fig. 4-7. Terminacin verticaldoble bsica.

Fig. 4-8. Terminacin verticaldoble invertida.

tuberas

Aintervalo

intervaloB

de produccin

obturador

obturador

Aintervalo

obturador

obturador

intervaloB

intervaloC

tuberasde produccin

Fig. 4-9. Terminacin verticaldoble con dos tuberas.

Fig. 4-10. Terminacin verti-cal triple.

Fig. 4-11. Terminacin vertical triple con tres tuberas.

Bombeo mecnicoEl revestimiento y la manera de ter-

minar el pozo puede ser muy parecida a la an-tes descrita para pozos de flujo natural, excep-to que la gran diferencia estriba en cmo hacerllegar el petrleo desde el fondo del pozo a lasuperficie.

El yacimiento que ha de producirpor bombeo mecnico tiene cierta presin, su-ficiente para que el petrleo alcance un ciertonivel en el pozo. Por tanto, el bombeo mec-nico no es ms que un procedimiento de suc-cin y transferencia casi continua del petrleohasta la superficie.

El balancn de produccin, que enapariencia y principio bsico de funcionamien-to se asemeja al balancn de perforacin a per-cusin, imparte el movimiento de sube y bajaa la sarta de varillas de succin que mueve elpistn de la bomba, colocada en la sarta deproduccin o de educcin, a cierta profundi-dad del fondo del pozo (Figura 4-12).

La vlvula fija permite que el petr-leo entre al cilindro de la bomba. En la carre-ra descendente de las varillas, la vlvula fija secierra y se abre la vlvula viajera para que elpetrleo pase de la bomba a la tubera deeduccin. En la carrera ascendente, la vlvulaviajera se cierra para mover hacia la superficieel petrleo que est en la tubera y la vlvulafija permite que entre petrleo a la bomba. Larepeticin continua del movimiento ascenden-te y descendente (emboladas) mantiene el flu-jo hacia la superficie (Figura 4-13).

Como en el bombeo mecnico hayque balancear el ascenso y descenso de la sar-ta de varillas, el contrapeso puede ubicarse enla parte trasera del mismo balancn o en la ma-nivela. Otra modalidad es el balanceo neum-tico, cuya construccin y funcionamiento de larecmara se asemeja a un amortiguador neu-mtico; generalmente va ubicado en la partedelantera del balancn. Este tipo de balanceose utiliza para bombeo profundo.

Los dimetros de la bomba varande 25,4 a 120 milmetros. El desplazamiento defluido por cada dimetro de bomba dependedel nmero de emboladas por minuto y de lalongitud de la embolada, que puede ser de va-rios centmetros hasta 9 metros. Por tanto, elbombeo puede ser de fracciones de metrocbico hasta unos 470 metros cbicos/da.

Las bombas son del tipo llamado detubera de educcin, ya que el cilindro o pis-tn de la bomba va conectado a la tubera deeduccin y se mete en el pozo como parte in-tegral de la sarta a la profundidad deseada debombeo. El mbolo de la bomba, que lleva lavlvula viajera, constituye la parte extrema in-ferior de la sarta de varillas de succin. La sarta

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contrapesocabezote

rienda

vstago pulidoprensa estopacabezal

tubera de educcin

varilla de succin

revestidor

vlvula viajera

bomba

motor

manivela

balancn

vlvula fija

yacimiento

Fig. 4-12. Esquema del mecanismo y partes del bombeo me-cnico tipo balancn.

de varillas se mete en la tubera de educcinhasta llegar a la vlvula fija, ubicada en el fon-do del cilindro. Luego se sube la sarta de va-rillas cierta distancia y por medio del vstagopulido, colgador y riendas se fija en el balan-cn, de manera que en la carrera descendenteno golpee la vlvula fija.

Otro tipo de bomba es la integral,en la cual todos sus elementos conforman unasola pieza, que utilizando la sarta de varillas sepuede colocar o extraer, sin necesidad de sacar

la sarta de educcin, para cambiarle algunosde sus componentes o reemplazarla por otradel mismo diseo. Este tipo requiere que lasarta de educcin sea provista de un niple ade-cuado o dispositivo similar para encajarla.

Como las vlvulas fija y viajera de-ben ser resistentes a la corrosin y a la abra-sin, sus esferas y asientos se fabrican de aceroinoxidable, acero templado, metal monel, alea-ciones de cobalto, acero tungsteno o bronce.

Las varillas de succin son hechasde varias aleaciones de metales. Estn sujetas aun funcionamiento mecnico que le imponeesfuerzos de estiramiento, encogimiento y vi-bracin; fatiga, corrosin, erosin.

Cada varilla tiene en un extremo unaespiga (macho) redonda, slida y roscada, y msabajo del hombrillo, en forma cuadrada, unamuesca para encajar la llave para el enrosque ydesenrosque. En el otro extremo lleva la caja oconexin hembra, internamente roscada, conmuesca exterior o con muesca por debajo de lacaja, para otra llave que facilita el enrosque odesenrosque de la varillas una tras otra.

Las varillas se fabrican, generalmen-te, en dimetros de 15,9; 19; 22,2; 25,4 y 28,6milmetros, con sus correspondientes dimen-siones para la espiga, hombrillo, caja, muesca,etc. La longitud de las varillas es de 7,6 y 9,15metros. El peso de las varillas, en kg/30 metrosde longitud, va desde 32,7 a 167,3 kilogramos.Para cada dimetro de tubera de educcinexiste un dimetro adecuado de varillas, paramayor efectividad de funcionamiento.

Bombeo hidrulicoEn este tipo de mecanismo de ex-

traccin del petrleo del fondo del pozo, seusa como medio impelente del petrleo unfluido que se bombea por la tubera de educ-cin. El petrleo producido y el fluido impe-lente suben a la superficie por el espacio anu-lar. La mezcla pasa por un separador o des-

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varillas

tuberade educcin

mbolo

vlvulaviajera

cilindro

vlvulafija

vlvula de asiento acanaladovlvula de asiento liso

Fig. 4-13. Partes de una bomba de succin de pozos petrolferos.

gasificador y luego a un tanque de donde elpetrleo producido pasa al almacenamiento ysuficiente impelente permanece en el tanquepara ser succionado por la bomba y ser bom-beado otra vez al pozo (Figura 4-14).

Existe una variada seleccin de bom-bas de fondo y equipos afines de superficiepara el diseo de bombeo hidrulico continuoo intermitente, de acuerdo con las caracters-ticas de flujo y requerimientos de los pozos.

Levantamiento artificial por gasEl levantamiento artificial por gas,

de los tipo intermitente y continuo, se usa des-de hace mucho tiempo. Mayor ventaja ofreceel tipo de inyeccin continua para hacer pro-ducir pozos que mantengan una razonablepresin de fondo que sostenga un ndice deproductividad de lquidos no menor de 0,23m3/da/kg/cm2 (1,45 brls/da).

La seleccin de uno u otro tipo de-pende de la presin de fondo, de la disponibi-lidad del volumen y presin de gas requeridos,como de las caractersticas y condiciones delyacimiento.

El diseo y la instalacin del sistemadependen de la seleccin de los elementosque van en el pozo: tipo de vlvulas; espacia-miento y profundidad de colocacin de las vl-vulas en la sarta; caractersticas de las sartas derevestimiento final y de educcin; tipo de ter-minacin del pozo y previsiones para posteriordesencaje, cambio e insercin de elementos dela sarta, utilizando herramientas manipuladasdesde la superficie por medio de un cable oalambre.

En la superficie, se dispone todo loconcerniente al manejo del gas que debe utili-zarse: caractersticas, recoleccin, presiones,tratamiento, medicin, control de volmenes,compresin, distribucin e inyeccin para la

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gas

petrleo

agua

separador motor bomba

motor

bomba

Fig. 4-14. Detalles bsicos de una instalacin de bombeo hi-drulico para pozos petrolferos.

Fig. 4-15. Detalles bsicos de una instalacin de levantamien-to artificial por gas.

inyeccin continua de gas

revestidor

gas inyectado

vlvula de inyeccinde gas

produccin

tuberade educcin

red de pozos del sistema. De igual manera,existen tambin en la superficie las instalacio-nes requeridas para recibir la produccin delos pozos: gas-petrleo-agua, y efectuar su se-paracin, tratamiento, almacenamiento, distri-bucin y despacho.

La sarta de educcinAl mencionar los diferentes tipos de

terminacin de pozos, aparece la utilizacin deuna, dos y hasta tres sartas de educcin, segnel nmero de estratos que independientementeameriten ser producidos. Tan importantes sonlas especificaciones y diseo de cada sarta deeduccin como las de las sartas de revesti-miento. Pues, ambas por s y en conjunto, ade-ms de representar una gran inversin para cadapozo, son el pozo mismo. Por tanto, la funcineficaz y durabilidad de cada sarta son garantade la seguridad y permanencia del pozo.

La manufactura y caractersticas delos tubos para sartas de produccin se rigenpor normas y propiedades fsicas recomenda-das por el Instituto Americano del Petrleo(API), que cubren los siguientes factores:

Dimetro nominal. Dimetro externo. Peso nominal, con acoplamiento

liso o recalcado. Espesor. Grado (H-40, J-55, C-75, N-80, P-105). Resistencia a la tensin, aplasta-

miento y estallido. Esfuerzo de torsin de enroscado. Inspeccin, transporte, manteni-

miento y uso.Para satisfacer la variedad de necesi-

dades y condiciones en los pozos, los dime-tros externos nominales disponibles son: 19,5;25,40; 31,75; 38,10; 52,39; 60,32; 73,02; 88,90;101,60 y 114,30 milmetros, que correspondenrespectivamente a 3/4, 1, 11/4, 11/2, 21/16, 23/8,27/8, 31/2, 4 y 41/2 pulgadas. Generalmente, la

longitud de cada tubo para el Rango 1 es de6,1 a 7,42 metros (20 - 24 pies, inclusive) y pa-ra el Rango 2 de 8,54 a 9,76 metros (28 - 32pies, inclusive). Para cada dimetro hay unaserie de grados (H-40, J-55, etc.) y correspon-dientes espesores, segn la resistencia a la ten-sin, aplastamiento y estallido, que se compa-ginan con el peso integral de cada tubo.

Todo es importante en cada tubo,pero al elegir la sarta hay una parte que re-quiere especial atencin, como lo es el acopla-miento o enrosque de los extremos de los tu-bos entre s para formar la sarta. Cada tubo tie-ne en un extremo (macho) un cordn de ros-cas externas y en el otro (hembra) una unino niple, de mayor dimetro que el cuerpo deltubo, con su cordn interno de roscas.

Como el enroscamiento de los tubosdebe formar un empalme hermtico, las roscasjuegan papel muy importante y por ello el n-mero de roscas, generalmente de 3 a 4 porcentmetro lineal, aproximadamente, tienen va-

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Fig. 4-16. Muestras de tubera de educcin con empalme sinrecalce y con recalce.

recalce

riadas configuraciones para que junto con elhombrillo donde se asienta el borde del machoen la hembra se produzca un sello de metal aprueba de fuga. Adems, de la fortaleza delacoplamiento depende que la carga colgadaque representa la sarta no se desprenda. Deall que la resistencia del acoplamiento seaesencialmente igual a la que posee la totalidaddel tubo. Para darle a la unin la fortaleza re-querida es porque el metal es ms grueso enese punto y el recalce se hace externamente.Tambin se fabrican conexiones sin recalce(Figura 4-16).

Las tuberas para revestimiento de po-zos, las tuberas de educcin y las tuberas cala-das se fabrican sin costura, de piezas integraleso soldadas elctricamente, de acuerdo con nor-mas y especificaciones que rigen el aspecto qu-mico-metalrgico de los aceros escogidos; comotambin el proceso trmico empleado en la con-feccin de las tuberas; el control de calidad defabricacin, que incluye pruebas qumicas y fsi-cas de tensin, aplastamiento y estallido.

Aditamentos para la sarta de educcinDebido a los requerimientos y

opciones de la terminacin, el diseo de sartade educcin puede ser sencillo o complejo.Habida cuenta de la profundidad, presiones,estratos a producir y caractersticas de la pro-duccin, hay disponibles una variedad de adi-tamentos complementarios para la instalaciny fijacin de la sarta en el pozo y otros que,formando parte integral de la sarta, sirven paraciertas funciones y acciones mecnicas que devez en cuando deban hacerse en el pozo pormedio de la sarta.

En el primer caso, se tienen la vlvu-la de charnela, que se enrosca en el extremoinferior de la sarta. La zapata gua, en caso decirculacin o cementacin, que tambin puedeenroscarse en el extremo inferior. Centraliza-dores, que pueden ser ubicados a profundida-des escogidas para centrar la sarta en el hoyo.

Obturadores o empacaduras para hincar lasarta en diferentes sitios o para aislar zonas di-ferentes de produccin, como en el caso determinacin con varias zonas. Niples o vlvu-las deslizables, que por medio del manipuleocon herramientas colgadas de un alambre o ca-ble pueden abrirse o cerrarse desde la superfi-cie para cortar o iniciar el flujo, inyectar flui-dos, etc. Vlvulas de seguridad para controlarel flujo del pozo en caso de averas en el ca-bezal. Estranguladores de fondo. Mandriles pa-ra el asiento de vlvulas para levantamientoartificial por gas. O algunos otros dispositivospara medicin permanente de temperatura,presin de fondo, medidores de corrosin, otuberas de muy pequeo dimetro para circu-lacin de diluente o anticorrosivos.

Terminacin de pozos horizontalesLos tipos de terminacin clsica del

pozo vertical, descritos en pginas anteriores,representan la evolucin de la tecnologa pe-trolera desde los comienzos de la industria,1859, hasta hoy. El xito de la opcin para ter-minar y producir econmica y eficientementeel pozo depende de los conocimientos preci-sos que se tengan de la geologa del subsuelo;de los detalles del programa general de perfo-racin; de las evaluaciones petrofsicas y co-merciales de los intervalos petrolferos delinea-dos y del plan de seguimiento del comporta-miento de la produccin de hidrocarburos confines de lograr la ms larga vida comercial po-sible de los yacimientos. En resumen, extraerel mayor volumen de hidrocarburos corres-pondiente al rea de drenaje de cada pozo.

Precisamente, en la dcada de lossetenta, en la industria surgi la idea del pozohorizontal para extraer el mayor volumen delos hidrocarburos in situ del rea de drenajede cada pozo y por ende de todo el yacimien-to. (Ver Captulo 3, Perforacin, Apreciacio-nes sobre los parmetros del hoyo horizontal).

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Los adelantos en las aplicaciones ytecnologa de la terminacin de pozos hori-zontales han sido espectaculares. Prcticamen-te, en todas las reas petrolferas del mundo sehace hoy un gran nmero de pozos horizon-tales. Sin embargo, como se ver, por razonesoperacionales, el pozo horizontal definitiva-mente no sustituye al pozo vertical. Cada cualtiene sus mritos, segn los aspectos geolgi-cos del yacimiento, las caractersticas de lasformaciones y las propiedades de los hidrocar-buros in situ.

De los estudios y experimentos delaboratorio, conjuntamente con experiencias de-rivadas de los trabajos de campo, se ha logradoen los ltimos diez aos un desarrollo rpido deherramientas y tecnologa que incluyen:

Cementacin de la tubera de re-vestimiento y de produccin en el hoyo hori-zontal, entre cuyos aspectos destacan: la longi-tud de la tubera, que a veces puede ser muylarga; centralizacin de la tubera; caractersticasdel fluido de perforacin y de la mezcla agua-da de cemento; calibre y horizontalidad delhoyo, de manera de evitar escurrimiento del ce-mento y dejar ciertos tramos de la parte supe-rior de la tubera sin recubrimiento y proteccinrequeridas respecto a la parte alta del hoyo.

Tomar secciones ssmicas utilizan-do equipo de superficie y el de fondo despla-zndolo a lo largo del hoyo horizontal para ha-cer correlaciones lo ms exactas posibles.

Hacer perfiles del hoyo horizon-tal mediante las tcnicas de Medicin Mientrasse Perfora (MMSP).

Utilizar tubera devanada para ha-cer ciertos perfiles.

Aplicaciones de fluidos de perfo-racin y de terminacin, apropiadamente dosi-ficados para aumentar la capacidad y eficienciade horadacin de la barrena, disminucin de laturbulencia del flujo del fluido, mantenimientode slidos en suspensin, y notable reduccinde filtrado hacia la formacin.

Mantenimiento de la trayectoriadel hoyo en la formacin de pequeo espesory de contacto crtico petrleo/agua, donde lacolumna petrolfera es muy corta.

Fracturamiento y empaque congrava.

Terminacin en hoyo desnudo ocon tubera calada. Utilizacin de obturadoresinflables. Aislamiento y taponamiento de tra-mos indeseables por flujo de gas o agua.

Mediante modelos y ejerciciosde simulacro con las caractersticas y datos delos yacimientos determinar y comparar el com-portamiento de pozos verticales y horizontalespara decidir lo apropiado.

Realizaciones de pruebas espe-ciales de produccin de pozos para verificarvolumen de petrleo, relacin gas/petrleo/agua,comportamiento de la presin del pozo, ndicesde productividad y otros factores.

Tubera continua o devanada de educcinEn la dcada de los sesenta se hi-

cieron intentos por establecer en la industriapetrolera el uso de la tubera continua deeduccin o tubera devanada, especialmenteen tareas de servicio y mantenimiento de po-zos que necesiten una tubera de pequeo di-metro. Los esfuerzos de entonces no echaronraces.

C a p t u l o 4 - P r o d u c c i n 159

agua pared del hoyo

revoque depositadopor el fluidode perforacin

asentamiento de slidos

tuberadescentrada

Fig. 4-17. Cementaciones defectuosas afectan la integridad dela terminacin del pozo horizontal.

La utilizacin de tubera continua (osea la tubera que a semejanza de un cable sedevana en un carrete) naci de las necesidadesde suministros rpidos y de flujos constantesde combustibles para los ejrcitos aliados du-rante la invasin de Normanda, Francia, en ju-nio de 1944, Segunda Guerra Mundial. El ser-vicio logrado con estos poliductos, de 76,2 mi-lmetros de dimetro interno (3 pulgadas), fueextraordinario. Desde la costa inglesa, 23 tube-ras cruzaron el canal de la Mancha para llegara cada playa de desembarque dominada porlas tropas invasoras de la costa francesa. Indi-vidualmente, 17 tuberas alcanzaron 48 kilme-tros de longitud y otras seis se extendieron 112kilmetros tierra adentro.

De 1976 en adelante se avanz en latcnica de fabricacin de tubera devanada yya para 1980 se haba logrado establecer lascategoras tcnicas deseadas.

A partir de noviembre de 1991 hastajunio de 1993, Alexander Sas-Jaworsky II et al.escribieron para la revista World Oil una seriede 16 artculos sobre Tubera devanada... ope-raciones y servicios, que detalladamente cu-bren los logros y aspectos siguientes:

Seguridad en el trabajo con tube-ra devanada.

Dimetro del tubo, resistenciay comportamiento (pandeo y dobladuras resi-duales).

Capacidad de la tubera devana-da en operaciones y servicios.

Lavado de arena y limpieza depozos, descarga de slidos a chorro.

Empleo de la tubera devanadahoyo abajo en trabajos con alambre fino y re-gistros de pozos.

Estimulaciones de pozos, inyec-cin de cido y lavado a travs de las perfora-ciones a bala.

Consolidacin de arena deleznable. Cementacin.

Ensanchamiento del hoyo. Rescate de piezas y fresado a tra-

vs de la tubera de educcin. Perforacin con tubera devanada. Tubera devanada utilizada co-

mo sifn y tubera de produccin. Uso futuro de la tubera devanada.Por las aplicaciones actuales de la

tubera devanada se pueden apreciar los ade-lantos que han enriquecido y ampliado la tec-nologa de reacondicionamiento de pozos, ta-rea a la que han contribuido empresas petro-leras, empresas de servicio y fabricantes dematerial tubular, de herramientas y de equiposrequeridos para las diferentes etapas de lasoperaciones de campo.

E l P o z o I l u s t r a d o160

dobladura

carrete

empacadurade produccinobstruccin de arena

extremo de la tubera a 10.000 pies

tubera devanada 1 1/4 pulgadas

tubera de educcin 2 7/8 pulgadas

bomba

tanque de descarga

dobladura

conjuntoimpiderreventn

Fig. 4-18. El caso tpico de un acondicionamiento de pozo contubera devanada puede ser el de lavar y sacar la arena que obs-truye la tubera de produccin a una profundidad de 10.000pies. Fuente: Alexander Sas-Jaworsky II, World Oil, marzo 1992,p. 71.

Tabla 4-2. Propiedades mecnicas de la tubera devanada de titanio

Las propiedades y caractersticas dela tubera devanada responden a determinadasespecificaciones tcnicas incluidas en la seriede publicaciones antes mencionadas. Las Ta-blas 4-1, 4-2 y 4-3 resumen lo esencial de losparmetros correspondientes a fabricacin.

Los procedimientos de fabricacinde tubera devanada son bsicamente los mis-mos que se emplean cuando para este tipo detubera se utiliza el acero convencional al car-bono pero despus la tubera se somete a cali-bracin del dimetro y al proceso de templadorpido. Las propiedades mecnicas de la tube-

ra se ajustan a las especificaciones promul-gadas por el API en su Boletn 5C3, Frmulasy Clculos para Tuberas de Revestimiento, deEduccin, de Perforacin y de Ductos.

Por las caractersticas de fabricaciny por sus propiedades mecnicas, la tuberadevanada de hoy puede utilizarse como tube-ra de educcin permanente en el pozo, bajociertas condiciones de la modalidad de flujodel yacimiento y otros aspectos de funciona-miento de la sarta hoyo abajo. Hay tuberashasta de 3,5 pulgadas de dimetro normal(88,9 mm). Como la sarta no tiene conexiones,

C a p t u l o 4 - P r o d u c c i n 161

Tabla 4-1. Propiedades fsicas y qumicas del acero de alta resistencia y baja aleacin para fabricar tubera devanada

Descripcin de la aleacin de acero:

A-606, Tipo 4, modificada

Propiedades fsicas:

Resistencia cedente mnima: 70.000 lppc(4.932 kg/cm2)

Resistencia tensora mnima: 80.000 lpcc(5.636 kg/cm2)

Elongacin mnima: 30 %

Dureza mxima: 22 C Rockwell

Composicin qumica:

Carbono, rango 0,10 - 0,15Manganeso, rango 0,60 - 0,90Fsforo, mximo 0,030Azufre, mximo 0,005Silicio, rango 0,30 - 0,50Cromio, rango 0,55 - 0,70Cobre, rango 0,20 - 0,40Nquel, mximo 0,25

Grado 2 40.000 lppc 50.000 lppc 20 %(2.818 kg/cm2) (3.515 kg/cm2)

Grado 12 70.000 lppc 80.000 lppc 18 %(4.932 kg/cm2) (5.636 kg/cm2)

Beta-C 140.000 lppc 150.000 lppc 12 %(9.864 kg/cm2) (10.568 kg/cm2)

Tipo Resistencia mnima Tensin mnima Elongacin mnima

es toda hermtica y no hay fugas. Sin embargo,el procedimiento mecnico de meter y sacartubera devanada del hoyo conlleva que se ha-gan seis pasos que implican doblar y desdo-blar la tubera en la distancia entre el carrete yel cabezal del pozo, tres a la metida y tres a lasacada. El arco de dobladura depende del di-

metro del eje del carrete y del radio de la guasobre el cabezal.

Ejemplos de otras muy variadas apli-caciones de tubera devanada en trabajos decampo se han efectuado en regiones petro-lferas del mundo y con marcado nfasis en losEstados Unidos (Alaska, Texas y la costa esta-

E l P o z o I l u s t r a d o162

Tabla 4-3. Dimensiones, especificaciones sobre presin e informacin general comercial disponible acerca de tubera devanada

0,875 0,087 0,701 0,737 14,455 10,624 13,2801,00 0,067 0,866 0,688 12,982 7,056 8,8201,00 0,075 0,850 0,741 14,505 7,952 9,9401,00 0,087 0,826 0,848 16,738 9,296 11,6201,00 0,095 0,810 0,918 18,191 10,192 12,7401,00 0,102 0,796 0,978 19,262 10,864 13,5801,00 0,109 0,782 1,037 20,492 11,648 14,5601,25 0,075 1,100 0,941 18,409 6,362 7,9521,25 0,087 1,076 1,081 21,301 7,437 9,2961,25 0,095 1,060 1,172 23,194 8,154 10,1921,25 0,102 1,046 1,250 24,595 8,691 10,8641,25 0,109 1,032 1,328 26,210 9,318 11,6481,25 0,125 1,000 1,506 29,375 10,573 13,2161,25 0,134 0,982 1,597 31,583 11,469 14,3361,25 0,156 0,938 1,840 35,867 13,261 16,5761,50 0,095 1,310 1,425 28,197 6,795 8,4931,50 0,102 1,296 1,522 29,928 7,243 9,0531,50 0,109 1,282 1,619 31,928 7,765 9,7071,50 0,125 1,250 1,836 35,862 8,885 11,1071,50 0,134 1,232 1,955 38,620 9,557 11,9471,50 0,156 1,188 2,245 44,004 11,051 13,8131,75 0,109 1,532 1,910 37,645 6,656 8,3201,75 0,125 1,500 2,190 42,350 7,552 9,4401,75 0,134 1,482 2,313 45,657 8,192 10,2401,75 0,156 1,438 2,660 52,140 9,472 11,8402,00 0,109 1,782 2,201 43,363 5,824 7,2802,00 0,125 1,750 2,503 48,837 6,608 8,2602,00 0,134 1,732 2,671 52,694 7,168 8,9602,00 0,156 1,688 3,072 60,277 8,288 10,3602,375 0,125 2,125 3,010 58,568 5,565 6,9562,375 0,134 2,107 3,207 63,250 6,036 7,5452,375 0,156 2,063 3,710 72,482 6,979 8,720

Columnas: (1) Dimetro nominal, pulgadas.(2) Espesor de la tubera, pulgadas.(3) Dimetro interno, pulgadas.(4) Peso nominal, libras/pie.(5) Capacidad de carga. Punto cedente, libras.(6) Resistencia a la presin, lppc probada.(7) Presin de estallido, lppc.

Observaciones: El punto cedente mnimo (5) est calculado sobre el espesor mnimo. El valor de la prueba de resistencia (6)representa 80 % de la resistencia interna a la presin. La presin mxima de trabajo est en funcin de la condicin de la tube-ra, la cual determinar el usuario. Toda la informacin se refiere a tubera nueva en condiciones mnimas de resistencia.

1 2 3 4 5 6 7

dounidense del golfo de Mxico), Canad, No-ruega y otras reas del mar del Norte.

De los avances tecnolgicos logra-dos hasta hoy en la manufactura y aplicacionesde la tubera devanada en actividades de per-foracin y produccin, se aprecia que mayorescontribuciones se obtendrn en el futuro en lamedida en que se generalice el uso de este ti-po de tubera.

Terminacin de pozos costafueraLa terminacin de pozos verticales,

desviados y horizontales costafuera, en lo quese refiere a las sartas de educcin y sus adita-mentos, no difiere mucho de las terminacionesen tierra. Sin embargo, la profundidad de lasaguas influye mucho en varios aspectos de laterminacin.

Generalmente, en aguas muy llanaso llanas, el cabezal del pozo queda montadosobre una plataforma. Del fondo a la superfi-cie del agua y de all al piso de la plataforma,cuando las distancias no son muy largas nohay mucho inconveniente en que las tuberasde superficie, revestidoras y de educcin lle-guen a la plataforma. En ocasiones, desde unagran plataforma se perforan direccionalmenteun cierto nmero de pozos. La plataforma tie-ne suficiente rea propia o rea auxiliar adya-cente para acomodar separadores, tanques deprueba, de transferencia o de tratamiento,bombas y todo cuanto sea necesario para ma-nejar fluidos producidos en el sitio. Cuando lasdistancias de la costa son muy largas, las pla-taformas estn provistas de instalaciones y co-modidades para el alojamiento y permanenciadel personal de trabajo.

A medida que la profundidad de lasaguas ha ido aumentando, porque las opera-ciones se realizan cada vez ms lejos de la cos-ta, se ha evolucionado en la concepcin de di-seos de cabezales y sus componentes. Porejemplo, el cabezal puede permanecer en el

fondo del mar. Si la instalacin est en contac-to directo con el agua se llama cabezal sub-marino hmedo, pero si est aislado del aguapor medio de una cmara u otro dispositivo, sele llama cabezal submarino seco.

Los tipos de terminaciones submari-nas y los avances tecnolgicos logrados sonfruto de adelantos en la electrnica, el radar, latelemetra, la televisin, la soldadura acutica, laelectrohidrulica, la metalurgia, los aditamentosy sellos, las vlvulas y sensores, la telekinesia,el buceo, la ciberntica, la computacin, y mu-chas otras ciencias y tecnologas afines.

De tal manera que hoy se puedeperforar en profundidad de aguas a ms de1.325 metros. En el fondo del agua y sobre ellecho acutico se dispone la base del cabezal,que primero servir para la perforacin y lue-go para la produccin. Del barco al fondoacutico se hace contacto por medio de unaconexin especial -subiente- que facilita el

C a p t u l o 4 - P r o d u c c i n 163

Fig. 4-19. Tipo de plataforma para pozo costafuera.

control y manejo de las herramientas de perfo-racin. Despus, el subiente servir para pro-ducir el pozo a la superficie, si no es que suproduccin es manejada por estaciones sub-marinas de recoleccin.

Las experiencias que durante mu-chos aos de operaciones costafuera en aguasllanas ha cosechado la industria en Venezuela,en el golfo de Mxico, en el mar Caspio y otrossitios, han servido de base y referencias paraoperaciones a mayores profundidades de aguacomo en el mar del Norte, las costas de Cali-fornia, Alaska, el mismo golfo de Mxico yotras zonas marinas alrededor del mundo. Deigual manera, las nuevas experiencias e inno-vaciones aplicadas en estas zonas mar adentroa veces se emplean ventajosamente, sin o conmodificaciones, en las operaciones en tierra oen zonas de aguas menos profundas.

E l P o z o I l u s t r a d o164

Fig. 4-20. Cabezal de pozo, costafuera, en el lecho acutico.

Fig. 4-21. Apreciacin artstica de un pozo en el fondo acutico, protegido por una cmara que lo asla del agua.

II. Caractersticas de los Yacimientos

Para que los hidrocarburos perma-nezcan contenidos en el yacimiento, las capaso estratos suprayacentes y subyacentes que locobijan deben ser impermeables. De igual ma-nera, los lados tienen que impedir la fuga delos lquidos.

Ciertas condiciones fundamentalesdeben estar presentes para que exista un yaci-miento, como son: la porosidad de la roca, quecomo ya se ha visto indica el porcentaje decapacidad de almacenamiento del volumen to-tal de la roca; el volumen total del yacimientoque se estima tomando en consideracin suespesor promedio y extensin; la presencia dehidrocarburos en sitio, dada por el porcentajede saturacin, o sea el porcentaje del volumenque forman los poros y que est ocupado porlos hidrocarburos. Estos factores bsicos sirvenpara estimar el aspecto volumtrico del yaci-miento. Para complementar la apreciacin vo-lumtrica en sitio, es muy importante determi-nar y aplicar el factor de extraccin, que repre-senta el porcentaje estimado de petrleo quepodr producirse durante la etapa primaria de

produccin del yacimiento. Tanto este factorcomo, por ende, la etapa primaria de produc-cin, estn ntimamente ligados al aspecto eco-nmico del desarrollo inicial y la vida produc-tiva subsiguiente del yacimiento.

Desafortunadamente, es imposible ex-traer todo el petrleo en sitio del yacimiento.Sin embargo, no se escatiman esfuerzos por es-tudiar, investigar y aplicar mtodos que conduz-can al mayor porcentaje acumulado de extrac-cin durante la primera y segunda etapas de vi-da productiva del yacimiento y, quizs, si fueseposible, hasta una tercera y cuarta etapas.

Otro factor muy importante que com-plementa los antes sealados es la permeabili-dad de la roca, que representa la facilidad conque los fluidos se desplazan a travs del medioporoso, no obstante que no existe una deter-minada relacin de proporcionalidad entre po-rosidad y permeabilidad. La permeabilidad semide en darcys, en honor al ingeniero hidruli-co francs Henri Darcy, quien formul la leyque lleva su nombre, que reza: la velocidaddel flujo de un lquido a travs de un medioporoso, debido a la diferencia de presin, esproporcional al gradiente de presin en ladireccin del flujo. En la industria petrolera,las normas API para determinar la permeabili-

C a p t u l o 4 - P r o d u c c i n 165

petrleo

caliza

lutita

sello

arena

lutita

Fig. 4-22. Corte de un domo petrolfero para demostrar las ca-ractersticas y partes esenciales del yacimiento.

L

P1 P2

A

ncleo de roca

K = Q LA ( P

1 - P

2)

Q = K A ( P 1 - P2)

L

Q

Fig. 4-23. Esquema de un especimen de roca y dimensiones,utilizado en el laboratorio para medirle la permeabilidad.

dad (K) de las rocas definen permeabilidad co-mo el rgimen de flujo en mililitros por segun-do de un fluido de 1 centipoise de viscosidadque pase a travs de una seccin de 1 cm2 deroca, bajo un gradiente de presin de una at-msfera (760 mm Hg) por centmetro cuadrado,y en condiciones de flujo viscoso. En la indus-tria se emplea el milidarcy, equivalente a 0,001darcy. Las rocas pueden tener permeabilidadesque van desde 0,5 hasta 3.400 milidarcys.

Los estratos tienen permeabilidadhorizontal y vertical. Ambas son muy impor-tantes para el desplazamiento de fluidos en losestratos. La permeabilidad depende de factorescomo la deposicin, la sedimentacin, la com-pactacin y la homogeneidad o heteroge-neidad de los sedimentos. Podr visualizarseque intercalar estratos permeables e impermea-bles en determinado intervalo petrolfero afec-tar su contenido o espesor neto de arena ytendr influencia en las caractersticas y com-portamiento del flujo desde el yacimiento ha-cia el pozo.

Es importante apreciar que no existeninguna correlacin matemtica entre porosi-dad y permeabilidad. Una y otra se obtienenmediante anlisis de especmenes de roca en ellaboratorio o mediante la interpretacin de re-gistros especficos directos hechos a la columnageolgica del pozo y el clculo de los valoresobtenidos. En todo caso, en la prctica, el valorutilizado es un promedio estadstico ponderadorepresentativo de la roca estudiada.

Son muy importantes tambin la vis-cosidad () del petrleo y la presin, quecomo podr apreciarse en la ecuacin entranen el clculo de flujo. En el laboratorio, la de-terminacin de permeabilidades vertical y ho-rizontal se hace utilizando especmenes de n-cleos, debidamente cortados y limpiados, quese introducen en un tipo de permemetro se-leccionado. Datos de perfiles y pruebas direc-tas de presin de fondo y de produccinpueden ser utilizadas para obtener valores de

permeabilidad. Como podr apreciarse, la mag-nitud universal de la permeabilidad de un es-trato o formacin debe obtenerse de un mues-treo estadstico de laboratorio y de campo paralograr la mayor aproximacin real posible.

Presin del yacimientoEs muy importante la presin del

yacimiento porque es sta la que induce almovimiento del petrleo desde los confinesdel yacimiento hacia los pozos y desde el fon-do de stos a la superficie. De la magnitud dela presin depende si el petrleo fluye natu-ralmente con fuerza hasta la superficie o si,por el contrario, la presin es solamente sufi-ciente para que el petrleo llegue hasta ciertonivel en el pozo. Cuando se da este caso, en-tonces se recurre a la extraccin de petrleodel pozo por medios mecnicos.

En la prctica, el gradiente normalde presin ejercido por una columna de aguanormal es de 0,1 kilogramo por centmetro cua-drado por metro de profundidad (kg/cm2/mp).Generalmente, el gradiente de presin de lasformaciones est entre 0,1 y 0,16 kg/cm2/mp.Cualquier valor por debajo de 0,1 es subnor-mal y por encima de 0,16 tiende a ser alto ypor tanto anormal. A veces se han encontradogradientes tan altos que registran 0,234 kg/cm2/mp.

E l P o z o I l u s t r a d o166

permeabilidad, millidarcyspo

rosi

dad,

%

Fig. 4-24. Dispersin de valores de porosidad y permeabilidad.

A medida que el pozo produce haydecaimiento de la presin. En el transcurso dela vida productiva del pozo, o del yacimientoen general, se llega a un lmite econmico deproductividad que plantea ciertas alternativas.Anticipadamente a la declinacin antieconmi-ca de la presin se puede intentar restaurarla ymantenerla por inyeccin de gas y/o agua alyacimiento, con fines de prolongar su vidaproductiva y aumentar el porcentaje de extrac-cin de petrleo del yacimiento econmica-mente, o abandonar pozos o abandonar el ya-cimiento en su totalidad.

La presin natural del yacimiento esproducto de la naturaleza misma del yacimien-to. Se deriva del mismo proceso geolgico queform el petrleo y el yacimiento que lo con-tiene y de fuerzas concomitantes como la so-brecarga que representan las formaciones su-prayacentes y/o agua dinmica subyacenteque puede ser factor importante en la expul-sin del petrleo hacia los pozos. De igualmanera, el gas en solucin en el petrleo ocasquete de gas que lo acompae representauna fuerza esencial para el flujo del petrleo atravs del medio poroso.

Temperatura del yacimientoEn la prctica se toman medidas de

temperatura en los pozos para tener idea delgradiente de temperatura, que generalmente seexpresa en 1 C por cierto intervalo constantede profundidad. El conocimiento del gradientede temperatura es importante y aplicable en ta-reas como diseo y seleccin de revestidores ysartas de produccin, fluidos de perforacin yfluidos para reacondicionamiento de pozos,cementaciones y estudios de produccin y deyacimientos.

La temperatura est en funcin de laprofundidad. Mientras ms profundo est elyacimiento, mayor la temperatura. Si el gra-diente de presin es de 1 C por cada 30 me-tros de profundidad, se tendr para un caso hi-pottico de un estrato a 1.500 metros, una tem-peratura de 50 C mayor que la ambiental y sila temperatura ambiental es de 28 C, la tem-peratura del estrato ser 78 C, y a 3.000 me-tros sera 128 C.

Viscosidad de los crudosLa viscosidad de los crudos repre-

senta su caracterstica de fluidez. Los crudosextrapesados son ms viscosos que los pesa-dos. Los pesados ms viscosos que los media-

C a p t u l o 4 - P r o d u c c i n 167

presin, kg/cm2

prof

undi

dad,

m

Fig. 4-25. Relacin profundidad-presin en varios pozos de unrea determinada.

temperatura C

prof

undi

dad,

m

Fig. 4-26. Correlacin de valores de profundidad y temperatu-ra en varios pozos.

nos. Los medianos ms viscosos que los livia-nos. Los livianos y condensados son los msfluidos. Otro ndice de apreciacin de la flui-dez de los crudos es la gravedad API, quemientras ms alta sea indica ms fluidez.

La viscosidad de los crudos se mideen poise o centipoise, en honor al mdico einvestigador Jean Louis Poiseuille. En trminosfsicos, la viscosidad absoluta se expresa endina-segundo por centmetro cuadrado. O deotra manera, se expresa que la viscosidad ab-soluta de un fluido es la fuerza tangencial endinas necesarias para mover una unidad derea de un plano a unidad de velocidad, conrelacin a otro plano fijo y a una unidad dedistancia entre los planos, mientras que el flui-do en cuestin est en contacto con los dosplanos (Figura 4-28).

Como buen ndice de comparacinsirve el agua, cuya viscosidad a 20 C es 1 cen-tipoise, o 0,01 poise. La viscosidad tambin sepuede obtener utilizando viscosmetros como

el Saybolt Universal, el Engler o el Redwood.Por medio de frmulas apropiadas en las queentran la viscosidad en poise, el tiempo de flu-jo, la densidad y la temperatura de la pruebase pueden hacer las conversiones requeridas.

La viscosidad es factor importanteque aparece en todas las frmulas para calcu-lar el flujo de petrleo y gas en el yacimientoy por tuberas. Tambin es importante para elclculo del flujo de cualquier otro lquido. Laviscosidad de los crudos est sujeta a cambiosde temperatura, as que un crudo viscoso setorna ms fluido si se mantiene a una tempera-tura ms alta que la ambiental. Esta disminu-cin de la viscosidad hace que la friccin seamenor y, por ende, facilita el flujo y hace quela presin requerida para el bombeo por tube-ra sea menor.

Por ejemplo, un crudo venezolanomuy viscoso como el de Boscn (10 API) tie-ne una Viscosidad Universal Saybolt (SUS) de90.000 a 38 C. El crudo liviano del campo deSanta Rosa (45 API) tiene una viscosidad de34 SUS a la misma temperatura y ambos a pre-sin atmosfrica. Relacionando las dos viscosi-dades, se podra decir que Boscn es 2.647 ve-ces ms viscoso que Santa Rosa o que ste es2.647 veces ms fluido que Boscn a esta tem-peratura.

Cada crudo en situacin esttica enel yacimiento tiene determinada viscosidad,caracterstica de la presin y temperatura. To-do crudo en el yacimiento contiene cierta can-

E l P o z o I l u s t r a d o168

Fig. 4-27. Descarga de crudo pesado de un pozo durante ope-raciones de terminacin y pruebas. Se aprecia una fluidez bas-tante lenta.

Fig. 4-28. El desplazamiento del plano mvil sobre el fluido daidea de la viscosidad de ste.

plano mvil

plano fijo

fluido

tidad de gas, que empieza a liberarse al pro-ducir el petrleo por medio de los pozos. Elpetrleo fluye porque el yacimiento tiene sufi-ciente presin para hacerlo fluir a la superficiey la liberacin de gas debido a la diferencia depresin esttica y presin de flujo hace que laviscosidad del petrleo tienda a aumentar amedida que asciende a la superficie. De igualmanera, como la temperatura del crudo en elyacimiento es mucho mayor que la temperatu-ra en la superficie, a medida que el crudo fluyehacia la superficie tiende a enfriarse y aumen-ta su viscosidad. Por tanto, la viscosidad quetiene el crudo en el tanque de almacenamien-to es varias veces mayor que la que tena en elyacimiento.

Hay que tomar en cuenta que si aun lquido se le aplica presin para comprimir-lo entonces su viscosidad aumentar.

Mecanismos naturales de produccin del yacimiento

El empuje del petrleo hacia lospozos se efecta por la presin natural que tieneel yacimiento. En la prctica se ha constatadoque este empuje se puede derivar de la presen-cia de un casquete de gas libre que yace encimadel petrleo; de un volumen de gas disuelto enel petrleo; de un volumen de agua dinmicasubyacente o de empuje por gravedad.

Generalmente, se da el caso de queuno de estos mecanismos es preponderante enempujar el petrleo hacia los pozos y la posi-ble presencia de otro podra actuar en formacoadyutoria.

Es muy importante detectar lo msanticipadamente posible el mecanismo naturalde empuje o expulsin del petrleo. Esta tem-prana apreciacin servir para obtener el ma-yor provecho del futuro comportamiento delmecanismo en el yacimiento y de cada pozoen particular; tambin ayudar para estudiarfuturas aplicaciones de extraccin secundariapor inyeccin de gas o de agua, o gas/agua uotros elementos. Para detectar el mecanismode produccin prevaleciente, se acude al pro-cesamiento e interpretacin de una extensa se-rie de informacin obtenida durante la perfo-racin de los pozos e informacin recabadadurante el comienzo y toda la etapa de pro-duccin primaria. Cuando falta alguna infor-macin complementaria, sta se puede suplirutilizando correlaciones de error y tanteo,pruebas simuladas de laboratorio, estadsticasregionales y el recurso de la experiencia prc-tica y profesional de quienes adquieren, proce-san e interpretan la informacin.

La aplicacin de conceptos, tcni-cas, modelos, frmulas y prcticas operaciona-les depender de lo positivo que emerja de lossiguientes datos:

Composicin y caractersticasgeolgicas y petrofsicas de las formacionespetrolferas.

C a p t u l o 4 - P r o d u c c i n 169

Fig. 4-29. En el laboratorio se someten los crudos a diversosanlisis para determinar sus caractersticas.

Buzamiento de las formaciones. Profundidad de las formaciones

petrolferas. Extensin (rea) y espesor de las

formaciones petrolferas. Porosidad y permeabilidad de los

estratos. Saturaciones de los fluidos (gas-

petrleo-agua) en los estratos petrolferos. Anlisis de muestras de fluidos y

relaciones presin-volumen-temperatura. Pruebas de produccin. Relaciones volumtricas de los flui-

dos: gas/petrleo, petrleo/agua. Anlisis de las caractersticas de

los hidrocarburos. Presin esttica y de flujo de los

fluidos. Abatimiento y surgencia de la presin. Historias de produccin de fluidos.

Separacin, tratamiento y manejo de fluidos. Presiones de inyeccin y de frac-

tura de las formaciones. Profundidades de contacto gas-

petrleo-agua. Y otros datos geofsicos, petrofsi-

cos y de produccin adicionales que contribu-yen a evaluar los aspectos operacionales yeconmicos del desarrollo y continuidad de laproduccin de los hidrocarburos hallados. Porotra parte, apreciacin del manejo, procesa-miento, mercadeo y comercializacin de loscrudos y/o productos derivados para tener elpanorama econmico definido a corto, media-no y largo plazo.

Casquete o empuje de gasEn este tipo de yacimiento, bajo las

condiciones originales de presin y temperatu-ra, existe un equilibrio entre el gas libre y elpetrleo presente. La presin y la temperatura,bajo condiciones normales, estn relacionadascon la profundidad.

Si aplicamos gradientes normales depresin (0,1 kg/cm2/metro de profundidad) y

de temperatura (1 C/30 metros de profundi-dad), y se supone que el yacimiento de la ilus-tracin est a 2.340 metros de profundidad, en-tonces la presin de fondo en el pozo ser de:

2.340 x 0,1 =

234 kg/cm2 y a temperatura 2.340 x 1 C30

+ 30C (temperatura del ambiente) = 108 C

Al poner el pozo a producir contro-ladamente, la diferencia entre la presin delyacimiento y la presin en el cabezal del pozo(presin de flujo) hace que el petrleo y el gasdisuelto en ste lleguen a la superficie.

Generalmente, el control del volu-men de flujo en la superficie se hace mediantela instalacin de un estrangulador o reductorde dimetro de la tubera de produccin en elcabezal del pozo.

Este dispositivo puede ser del tipograduable o del tipo fijo. El orificio puede te-ner un dimetro de 0,4 a 38 milmetros o ms,y los incrementos de dimetro se especificande 0,4 en 0,4 milmetros.

El estrangulador se emplea paramantener el rgimen de produccin ms efi-ciente de acuerdo con la energa natural del

E l P o z o I l u s t r a d o170

gas

petrleo

Fig. 4-30. Yacimiento cuyo mecanismo principal de produc-cin es el casquete de gas y como coadyutorio el gas disuel-to en el petrleo.

yacimiento, de manera que la relacin gas-petrleo (RGP, m3/m3) lograda durante el pe-rodo de extraccin primaria redunde en elms alto porcentaje de petrleo en sitio produ-cido del yacimiento.

Por su mecanismo y caractersticasde funcionamiento, el casquete o empuje degas ofrece la posibilidad de una extraccin pri-maria de petrleo de 15 a 25 %. Por tanto, alterminar la efectividad primaria del mecanis-mo, debido al abatimiento de la presin y pro-duccin del gas, queda todava por extraerse75 a 85 % del petrleo descubierto.

Para lograr la extraccin adicionalde crudo por flujo natural se recurre entoncesa la vigorizacin del mecanismo mediante lainyeccin de gas o de gas y agua para restau-rar la presin. En este tipo de mecanismo esfundamental el gas libre, el gas disuelto en elpetrleo, y la presin y temperatura del yaci-miento. La presin-volumen-temperatura sonpropiedades fsicas y tambin fsico-qumicasque se relacionan por las leyes de Charles y deBoyle sobre el comportamiento de los gases:

V1 P1 P2 V2_____ = _____

T1 T2

Esta relacin bsica se extiende a lasleyes de Gay-Lussac, Avogadro, Stokes y otrossobre los aspectos termodinmicos de los gases.

La cantidad de gas disuelto en elpetrleo influye sobre la viscosidad del crudoen el yacimiento. A mayor cantidad de gas di-suelto en el crudo, menos viscoso es el crudoy su movimiento se hace ms fcil. El efecto dela temperatura sobre el gas y el crudo es tam-bin muy importante. A mayor temperatura, laviscosidad del crudo se reduce pero la del gasaumenta.

Para permitir el flujo del petrleo ha-cia el pozo, la tubera de revestimiento que cu-bre el estrato productor se caonea a una pro-

fundidad muy por debajo del contacto gas-petrleo. Esto se hace para evitar producir gaslibre del casquete de gas. Sin embargo, al co-rrer del tiempo y debido a la extraccin de cru-do del yacimiento, la presin disminuye pau-latinamente y el volumen del casquete de gasaumenta, por lo cual el nivel del contacto gas-petrleo baja. Este descenso del contacto gas-

C a p t u l o 4 - P r o d u c c i n 171

Fig. 4-31. Evolucin del gas disuelto en el petrleo mediantela disminucin de la presin del yacimiento durante el proce-so de produccin de los pozos.

lquido

Py

lquido

Pb

lquido

gas

P

Barril de lquido en el yacimiento

ya presin P

Al bajar la presinen el yacimiento aparece

la primera burbuja de gas,a presin de burbujeo

A medida que bajala presin, se libera ms gas

petrleo hace que los pozos ubicados en laparte estructural ms alta del yacimiento seanlos primeros en producir gas del casquete. Estasituacin empieza a manifestarse y a detectarsea travs del continuo y sostenido incrementode la relacin gas-petrleo producida.

Cuando se nota marcadamente elaumento de relacin gas-petrleo y habidacuenta de los estudios y predicciones de com-portamiento del yacimiento, se opta por tomarciertas acciones correctivas. Una puede ser ais-lar por medio de la cementacin forzada losintervalos superiores del estrato productor quefueron caoneados en la terminacin originaldel pozo y recaonear a niveles ms bajos. Sieste procedimiento remedia la situacin, se po-dr seguir produciendo el pozo hasta que la re-lacin gas-petrleo adquiera lmites indesea-bles. Llegar un momento en que los repetidoscaoneos del pozo no darn los resultados es-perados y entonces se aplicarn otras opciones.Una puede ser no producir el pozo y mante-nerlo como punto de observacin. Otra, utili-zarlo como inyector de gas de acuerdo conprogramas de vigorizacin de la presin y con-servacin de gas en el mismo yacimiento.

A medida que cada barril o metrocbico de la mezcla de hidrocarburos (gas yperleo) hace su recorrido de las entraas delyacimiento hacia el pozo, el diferencial de pre-sin que promueve el flujo hace que a unacierta presin (presin de burbujeo) comiencea desprenderse el gas que estaba disuelto en elpetrleo. Por tanto, al llegar el fluido al pozo,el volumen de lquido ha disminuido en ciertoporcentaje. De igual manera, del fondo del po-zo a la superficie y de all a los separadores yhasta los tanques de almacenaje se sigue libe-rando gas. Esta relacin volumtrica se deno-mina factor volumtrico de petrleo en la for-macin (Bo), a presin y temperatura del ya-cimiento. Como el volumen ha mermado des-de el yacimiento al tanque de almacenamiento,

a la recproca del volumen de formacin se lenombra factor de merma. Ejemplo: Si un barrilde petrleo en el yacimiento cuando llega altanque de almacenaje acusa solamente 0,70 ba-rril de lquido, esto quiere decir que ha mer-mado 30/70 = 43 %. Y su factor volumtrico deformacin es 1,00/0,70 = 1,43

Empuje por gas disueltoEn este tipo de mecanismos no exis-

te capa o casquete de gas (Figura 4-32). Todoel gas disuelto en el petrleo y el petrleomismo forman una sola fase, a presin y tem-peratura originalmente altas en el yacimiento.

Al comenzar la etapa de produc-cin, el diferencial de presin creado hace queel gas comience a expandirse y arrastre el pe-trleo del yacimiento hacia los pozos durantecierta parte de la vida productiva del yacimien-to. Eventualmente, a medida que se extrae pe-trleo, se manifiesta la presin de burbujeo enel yacimiento y comienza a desarrollarse elcasquete o capa de gas en el yacimiento, in-ducida por la mecnica de flujo. Este tipo de

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Fig. 4-32. Ejemplo de un yacimiento virgen, cuyo mecanismode produccin ser del tipo de gas disuelto inicialmente en elpetrleo. Eventualmente, durante la vida productiva de los po-zos se desarrollar la capa o casquete de gas.

petrleo

agua agua

extraccin es considerado ms eficiente que elde casquete de gas. La prctica ha demostradoque la extraccin primaria puede acusar de 20a 40 % del petrleo en sitio.

Como podr apreciarse, la relacingas disuelto en el petrleo (m3/m3) es impor-tante y el volumen de gas disuelto en el petr-leo est en funcin de la presin y temperatu-ra en el yacimiento y las caractersticas del cru-do. El anlisis de P-V-T, las medidas de presinde fondo en pozos claves y en el yacimientoen general, as como el historial de produc-cin, proporcionan datos bsicos para tener eladecuado seguimiento durante la vida produc-tiva del yacimiento.

Algunas veces puede ser que la pre-sencia de agua en el fondo del yacimientoconstituya un latente mecanismo de expulsin.Estudios sobre esta posibilidad pueden indicarque en determinado tiempo se har sentir sucontribucin, la cual podra ser importante pa-ra aumentar el porcentaje de extraccin del pe-trleo en sitio. Tambin puede ser que el acu-

fero existente ofrezca oportunidad para consi-derar la inyeccin de agua, que conjuntamentecon la inyeccin de gas en la parte superior delyacimiento, haga que ambos mecanismos, ac-tuando simultneamente, contribuyan ms efec-tivamente a la extraccin vigorizada del petr-leo en sitio y, por ende, se aumente signifi-cativamente el porcentaje de produccin depetrleo (Figura 4-33).

Para la inyeccin de gas y/o de agua,previo los estudios requeridos, se escogernpozos claves existentes que puedan ser con-vertidos a inyectores o se abrirn nuevos po-zos para tales fines.

Empuje por agua o hidrulicoEl empuje por agua es considerado el

mecanismo natural ms eficiente para la extrac-cin del petrleo. Su presencia y actuacin efec-tiva puede lograr que se produzca hasta 60 % yquizs ms del petrleo en sitio.

Sin embargo, este tipo de mecanis-mo requiere que se mantenga una relacinmuy ajustada entre el rgimen de produccinde petrleo que se establezca para el yaci-miento y el volumen de agua que debe mover-se en el yacimiento. El frente o contacto agua-petrleo debe mantenerse unido para que elespacio que va dejando el petrleo producidovaya siendo ocupado uniformemente por elagua. Por otro lado, se debe mantener la pre-sin en el yacimiento a un cierto nivel paraevitar el desprendimiento de gas e induccinde un casquete de gas.

La tubera de revestimiento de lospozos se perfora a bala o caonea bastante porencima del contacto agua-petrleo para evitarla produccin de agua muy tempranamente.Sin embargo, llegar una fecha en que algunospozos empezarn a mostrar un incrementopaulatino de produccin de agua y que de re-pente puede aumentar drsticamente. La veri-ficacin de este acontecimiento puede indicar

C a p t u l o 4 - P r o d u c c i n 173

Fig. 4-33. Yacimiento que originalmente produjo por gas di-suelto (Fig. 4-32), pero ahora la continuidad de su vida pro-ductiva comercial depender de la inyeccin de gas o de aguao de ambos a la vez.

Inyectores de gas =

Inyectores de agua = I A

Productores = P

gas

petrleo

aguaagua

IA

PIGPIA IG

I G

que en realidad el frente o contacto ya est anivel de las perforaciones o en ciertos pozos seest produciendo un cono de agua que impi-de el flujo del petrleo hacia el pozo.

Cuando se detecta el influjo drsticodel agua se procede a verificar la ocurrenciacon los estudios de comportamiento prepara-dos sobre el yacimiento. Es posible que lo msrecomendable sea aislar por cementacin for-zada las perforaciones por donde est fluyen-do el agua y caonear el revestidor a ms altonivel del contacto agua-petrleo. O, en casode conificacin, con cerrar el pozo por ciertotiempo se produce la desaparicin del cono alequilibrarse el contacto agua-petrleo. En al-gunos yacimientos se ha constatado que el co-no de agua se desvanece al cerrar el pozo porcierto tiempo y al abrirlo produce petrleo singran cantidad de agua durante un tiempo, peroluego se vuelve a repetir la conificacin. Asque cerrando y abriendo el pozo por determi-nados perodos se puede controlar el cono. El

cono se produce debido a la movilidad conque el agua y el petrleo se desplazan hacia elpozo. En este caso, la relacin de movilidad pe-trleo-agua favorece al agua y hace que el pe-trleo quede rezagado. Existen casos de acu-feros de gran extensin que afloran en la super-ficie y las aguas que corren por el suelo se fil-tran, robusteciendo as la energa del yaci-miento. El agua contenida en el acufero estsujeta a la presin y temperatura del yacimien-to que le imponen una muy tenue compresin,pero si se considera la extensin y volumen deagua, el agregado de esa compresin ejerce unaapreciable influencia en el desplazamiento delpetrleo hacia los pozos.

Empuje por gravedadGeneralmente, los estratos tienen

una cierta inclinacin o buzamiento que de unpunto a otro crea un desnivel. Este buzamien-to se expresa en grados y puede ser muy pe-

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Fig. 4-34. Contacto agua-petrleo en un yacimiento, cuyo me-canismo preponderante de produccin ser el acufero, si eslo suficientemente activo.

petrleo

agua

Fig. 4-35. El efecto del desequilibrio en el contacto agua-petrleo hace que el agua forme un cono alrededor del fondodel pozo y obstaculice parcial o totalmente la produccin depetrleo.

agua

petrleocono

queo, 2, o puede ser muy empinado, 45 oms. Mientras ms alto sea el buzamiento, ma-yor oportunidad tendr el petrleo de escu-rrirse buzamiento abajo. En la Figura 4-36 sepresenta un caso hipottico general que mues-tra la contribucin que el buzamiento puedeprestar al drenaje de petrleo, coadyuvandocon otros mecanismos de extraccin de loscuales uno puede ser predominante. Si la capade gas es activa, los pozos ubicados buzamien-to arriba empezarn a mostrar incrementos ensu relacin gas-petrleo durante cierta pocade su vida productiva. El mantenimiento de lapresin del yacimiento por inyeccin de gasequivaldra a que la masa de gas actuar comombolo que comprime y desplaza el petrleohacia los pozos ubicados buzamiento abajo,los cuales tardarn mucho ms tiempo en in-crementar su relacin gas-petrleo, segn suposicin estructural.

En el caso de la presencia de unacufero bien definido, su avance est relacio-nado con el rgimen de produccin que se de-see imponer al yacimiento. Naturalmente, la

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Fig. 4-36. Esquema que muestra un yacimiento productor porgravedad, ayudado quizs por casquete de gas y, posiblemen-te, el acufero.

gas

petrleo

agua

40

estrato productor de buzamiento alto

Fig. 4-37. La apreciacin continua del comportamiento de los yacimientos requiere una revisin oportuna de toda la informa-cin. Esta revisin es tarea multidisciplinaria en la que participan especialistas en las diferentes ramas de las Ciencias de laTierra: geofsicos, gelogos, ingenieros de petrleos, petrofsicos y otros.

masa de agua est tambin sujeta a la fuerzaque le imprime el buzamiento hacia abajo porlo que su desplazamiento buzamiento arriba seve afectado en cierto grado. Por tanto, el rgi-men de produccin tiene que ser uno quemantenga el contacto agua-petrleo en balan-ce. El agua se desplaza para ocupar la partevaca que va dejando el petrleo que se extraedel yacimiento.

Si el agua se desplaza buzamientoarriba, lo cual no es muy factible cuando el bu-zamiento es demasiado alto, los pozos buza-miento abajo empezarn a producir agua cuan-do el contacto agua-petrleo haya subido a losintervalos donde fue caoneado el revestidor.

Como podr observarse, la ubica-cin de los pozos es muy importante para ob-tener el mayor provecho de produccin de pe-trleo durante el ms largo tiempo sin que seproduzca gas del casquete que eventualmentese formar, o agua en caso del avance del con-tacto agua-petrleo.

III. Manejo de la Produccin

Desde el cabezal de cada pozo arran-ca la tubera de flujo que, tendida sobre elsuelo, llega a una determinada estacin de re-coleccin, diseada para recibir la produccinde cierto nmero de pozos.

El nmero de tuberas de flujo (flu-joducto) que tiene cada cabezal depende de laterminacin del pozo: sencilla, doble o triple.El dimetro de cada flujoducto corresponde almximo volumen de produccin que se piensemanejar, como tambin las caractersticas delcrudo, especialmente la viscosidad y la presindel flujo natural en el cabezal. En el caso depozos que producen por bombeo mediantevarillas de succin, la presin en el cabezal escasi nula pero la viscosidad del crudo es factorde consideracin especial para seleccionar eldimetro del flujoducto si el crudo es muy pe-

sado o extrapesado. Existe una variada selec-cin de dimetros de tuberas para satisfacer to-dos los requerimientos. Generalmente, los di-metros nominales ms utilizados estn entre50,8 y 101,6 milmetros, 2 a 4 pulgadas. Dime-tros mayores pueden ser requeridos para ma-nejar altos volmenes de produccin o petr-leos muy viscosos.

Todos los elementos del cabezal:bridas, sellos, carretos, adaptadores, crucetas,colgadores, pernos y dispositivos adicionalescomo vlvulas y emplazamiento de reductoreso estranguladores son manufacturados segnnormas API y catalogados para funcionar bajola accin de presiones cuyo rango va de 140 a1.400 kg/cm2.

Separacin de fluidosLa estacin de flujo y recoleccin de

la produccin de los pozos la componen ungrupo de instalaciones que facilitan el recibo,la separacin, medicin, tratamiento, almace-namiento y despacho del petrleo. El flujo delpozo consiste preponderantemente de petr-leo, al cual est asociado un cierto volumen degas: relacin gas-petrleo (RGP), que se mideen m3 de gas por m3 de petrleo producido oen pies cbicos de gas por barril de petrleoproducido, a condiciones estipuladas en la su-perficie. Adems, el flujo de petrleo y gaspuede mostrar la presencia de agua y de sedi-mentos procedentes del yacimiento productor.

El mltiple de produccinEn la estacin de flujo y de recolec-

cin, el mltiple de produccin representa unsistema de recibo al cual llega el flujoducto decada uno de los pozos productores asignadosa esa estacin. El mltiple facilita el manejo dela produccin total de los pozos que ha de pa-sar por los separadores como tambin el aisla-miento de pozos para pruebas individuales deproduccin. Por medio de las interconexiones

E l P o z o I l u s t r a d o176

del sistema y la disposicin apropiada de vl-vulas, se facilita la distribucin, el manejo y elcontrol del flujo de los pozos.

Los separadores de produccinEs muy importante la separacin del

petrleo del gas, del agua y de los sedimentosque lo acompaan desde el yacimiento. Pararealizar la separacin del gas del petrleo se

emplean separadores del tipo vertical y hori-zontal, cuya capacidad para manejar ciertosvolmenes diarios de crudo y de gas, a deter-minadas presiones y etapas de separacin, va-ra de acuerdo a las especificaciones de ma-nufactura y funcionamiento requeridos.

Los separadores se fabrican de ace-ro, cuyas caractersticas corresponden a lasnormas establecidas para funcionar en etapasespecficas de alta, mediana o baja presin. Enla separacin de gas y petrleo es muy impor-tante considerar la expansin que se producecuando el gas se desprende del petrleo y lafuncin que desempea la presin. Adems,en el interior del separador, a travs de diseosapropiados, debe procurarse el mayor despojode petrleo del gas, de manera que el gas sal-ga lo ms limpio posible y se logre la mayorcantidad posible de petrleo.

La separacin para una, dos o tresetapas est regulada por factores tales como lapresin de flujo en el cabezal del pozo, la pre-sin con que llega a la estacin, la relacingas-petrleo, la temperatura y el tipo de crudo.

C a p t u l o 4 - P r o d u c c i n 177

Fig. 4-38. El mltiple de produccin facilita el manejo del cau-dal de cada pozo en la estacin de flujo y separacin. El n-mero de este tipo de instalacin depende de la cantidad de po-zos y de la extensin de cada campo.

1 etapa 2 etapa 3 etapa

4 etapa

3 etapa

2 etapa1 etapa

2 etapa

gas

1 etapa

baja presin

gas gas gas

prod

ucci

n

de lo

s po

zos

sepa

rado

r35

- 10

0 kg

/cm

2

sepa

rado

r7

- 35

kg/

cm2

sepa

rado

r7

- 35

kg/

cm2

sepa

rado

r0,

7 - 5

kg/

cm2

sepa

rado

r0,

7 - 5

kg/

cm2

prod

ucci

n

de lo

s po

zos

prod

ucci

n

del p

ozo

tanquede

almacenaje

tanquede

almacenaje

tanquede

almacenaje

tanquede

almacenaje

tanquede

almacenaje

tanquede

almacenaje

gas gas

Fig. 4-39. Instalaciones de separadores y etapas de separacin de acuerdo con la magnitud de la presin y del volumen de gas-petrleo que deba manejarse. En cada caso, la ltima etapa de separacin se realiza en el tanque de almacenaje a presinatmosfrica.

La ltima etapa de separacin ocurre en lostanques de almacenamiento, donde todava sedesprende gas del petrleo, a una presin le-vemente mayor o igual a la atmosfrica.

Adems de un proceso tecnolgico,la separacin envuelve procurar la mayor ob-tencin de crudo que, por ende, significa lamayor extraccin de petrleo del yacimiento yel consiguiente aumento de ingresos.

Cuando la produccin est acompa-ada de cierta cantidad de agua, que ademstanto sta como el petrleo pueden contenerelementos corrosivos, entonces la separacininvolucra otros tipos adicionales de tratamien-to como el calentamiento, aplicacin de an-ticorrosivos, demulsificadores, lavado y desa-lacin del crudo, tanques especiales para asen-tamiento de los elementos nocivos al crudo yal gas y otros procesos que finalmente acondi-cionen el crudo y el gas producidos para satis-facer las especificaciones requeridas para laentrega y venta a los clientes.

Disposicin del crudoDiariamente los pozos productores

fluyen o bombean sus respectivas cuotas deproduccin, como ya se ha sealado, a suscorrespondientes estaciones de flujo. All, lue-go de la separacin y tratamiento adecuados,el crudo pasa a tanques de almacenamientocuyo nmero y volumen son suficientes pararecoger holgadamente la produccin de variosdas. Tambin se mantiene un registro de losvolmenes de crudo recibidos, tratados, alma-cenados y despachados.

Los tanques utilizados para el alma-cenamiento son cilndricos y su altura y dime-tro estn en funcin de su capacidad. Los hayde dos tipos: empernados para los de pequeovolumen, y soldados para volmenes mayores.Existe una variedad de tanques cuya capacidadva desde 40 a 160.000 m3 para satisfacer todoslos requerimientos. Adems, para ciertos casos

especiales de almacenamiento, como crudospesados, se han construido fosas de 160.000m3 y de mucha ms capacidad.

Estaciones pequeas bombean elcrudo a estaciones de mayor capacidad de al-macenamiento y de recoleccin, que conecta-das a oleoductos despachan diariamentegrandes volmenes de crudo a los puertos deembarque o directamente a las refineras.

La fiscalizacin del almacenaje y des-pacho de volmenes de crudo se hacen segnlas normas y procedimientos vigentes, de acuer-do con las leyes y reglamentos de los diferentesdespachos gubernamentales: ministerios de Ener-ga y Minas, Hacienda, Transporte y Comuni-caciones, Defensa, etc., para los fines de controlde la produccin, exportacin, refinacin y con-sumo interno, regalas, impuestos, etc.

Disposicin del gasEl gas producido con el petrleo,

luego de separado y tratado preliminarmente,si fuese necesario, puede ser enviado a plantas

E l P o z o I l u s t r a d o178

Fig. 4-40. Disposicin de tanques en un patio de almacenaje,de donde diariamente se despachan grandes volmenes decrudo a puertos y/o refineras.

especiales de tratamiento final para distribu-cin por gasductos a las plantas petroqumicasy refineras; a ciudades para consumo en lasindustrias y servicios domsticos o tambin esusado por la misma industria petrolera en susoperaciones, como combustible o para ser re-inyectado en los yacimientos para la restaura-cin y/o mantenimiento de la presin y, porende, lograr un mayor porcentaje de extrac-cin del petrleo en sitio.

En la produccin, separacin, reco-leccin, transmisin y distribucin del gas aso-ciado con el petrleo es casi imposible utilizarel gas de baja presin disponible porque losaspectos econmicos involucrados son prohi-bitivos. El volumen de gas por pozo, general-mente, es muy poco. La recoleccin de gas detantos pozos requiere compresin, cuya inver-sin en plantas e instalaciones generalmentesobrepasa las expectativas de rentabilidad. Portanto, las posibilidades de utilizacin y renta-bilidad quedan circunscritas al gas de medianay alta presin.

Disposicin del aguaLa cantidad de agua que acompaa

al petrleo producido de los pozos puede ser

de caractersticas sencillas, cuya separacin porasentamiento en tanques se logra fcilmente.En ocasiones, el manejo, tratamiento y disposi-cin del agua no requieren de instalaciones es-peciales. Sin embargo, se dan situaciones en lasque el volumen de agua producido diariamen-te es muy alto. Las caractersticas del agua y delpetrleo pueden facilitar emulsiones que re-quieren de tratamientos mecnico, qumico,trmico o elctrico para lograr la adecuada se-paracin de los dos fluidos y obtener un crudoque corresponda a las especificaciones de cali-dad requeridas. La presencia de sal en asocia-cin con el agua y el petrleo es de ocurrencianatural en muchos estratos geolgicos. De laconcentracin de sal en solucin depender laseleccin del tratamiento que deba emplearsepara despojar el petrleo de la sal que con-tiene. La sal es indeseable en el crudo por suspropiedades corrosivas y las implicaciones ope-racionales y econmicas que ello significa paralas refineras.

El manejo y disposicin del aguaasociada con la produccin de petrleo es unafase que a veces puede resultar muy compleja,especialmente si el volumen de agua es muy

C a p t u l o 4 - P r o d u c c i n 179

Fig. 4-41. Para aprovechar y manejar grandes volmenes degas en el lago de Maracaibo se utilizan plantas gigantescas co-mo sta, cuya capacidad es de unos 10 millones de metros c-bicos por da.

Fig. 4-42. Para mantener y estimular la produccin de petr-leo de los yacimientos se recurre a la inyeccin de agua me-diante plantas de diseo especfico.

grande y si el agua es salada o salmuera. Enocasiones, una buena opcin operacional yeconmica es inyectar el agua al yacimiento.

IV. Comportamiento de la ProduccinComportamiento de los pozos

La historia de cada pozo contieneuna acumulacin de datos cronolgicos deta-llados al da. La historia, archivada diligente-mente, comienza con la proposicin, recomen-daciones, autorizaciones, plano de locacin,programa de perforacin y presupuestos for-mulados internamente por las dependenciasde la empresa y las solicitudes ante los despa-chos gubernamentales jurisdiccionales corres-pondientes y las aprobaciones respectivas. Po-dra decirse que toda esta documentacin bsi-ca constituye la partida de nacimiento del fu-turo pozo productor.

El segundo captulo de la historiacubre la perforacin de la locacin, con todoslos detalles de las incidencias ocurridas duran-te las diferentes operaciones realizadas paraabrir el hoyo hasta la profundidad deseada yterminar el pozo oficialmente en los intervalosy formaciones finalmente seleccionadas. Deaqu en adelante, el pozo adquiere identifica-cin numrica, o cdula de identidad, comodescubridor o como un productor ms delcampo respectivo. La historia queda registradaen el Informe Diario de Perforacin y en losescritos complementarios que se anexan al ar-chivo del pozo.

El tercer captulo de la historia abar-ca la vida productiva del pozo. Representa elcorrer del tiempo, todos los altibajos manifesta-dos por el pozo y las rehabilitaciones y rea-condicionamientos practicados al pozo paramantener su productividad econmica. All,cronolgicamente, est escrita su produccinde petrleo, gas y/o agua; relacin gas-petrleoy agua; gravedad del crudo, porcentaje de se-

dimentos; produccin acumulada de fluidos,medicin de presiones en el cabezal; medi-ciones de presiones y temperatura de fondo; ni-veles de fluido; productividad; vida productivadel pozo por flujo natural, bombeo mecnico ohidrulico, levantamiento artificial por gas; re-lacin e importancia del pozo como punto dedrenaje individual en el yacimiento o en con-juncin con otros pozos vecinos; expectativasde su lmite econmico de productividad.

El cuarto captulo de la historia pue-de ser el abandono definitivo, o partida de de-funcin, del pozo. Sin embargo, el cuarto cap-tulo puede comenzar con una nueva etapa deutilizacin y cambio de clasificacin del pozo,ya que se pueden presentar varias alternativasantes de abandonarlo. Por ejemplo: el pozopuede ser convertido en inyector de gas o deagua.

Su estado como productor puedecontinuar por reterminacin en un yacimientosuperior o inferior, distinto al de la terminacinoriginal. El pozo podra ser usado para la per-foracin ms profunda en busca de nuevos ya-cimientos. O podra ser utilizado como puntode observacin y control del comportamientodel yacimiento.

Comportamiento del yacimientoLa sumatoria del comportamiento de

todos los pozos sirve de base para apreciar ydilucidar detalles sobre los diferentes sectoresy la totalidad del yacimiento. El seguimientocontinuo sobre el comportamiento del yaci-miento aparece en estudios e informes fre-cuentes, preparados por los gelogos, ingenie-ros y dems personal tcnico especializado dela empresa.

A la larga, los estudios e informes re-presentan una acumulacin cronolgica de lasincidencias de la historia productiva del yaci-miento, y fundamentalmente cubren los siguien-tes aspectos:

E l P o z o I l u s t r a d o180

Geogrficos: Ubicacin del yaci-miento y detalles de identificacin y acceso.Relacin geogrfica con otros campos y/o ciu-dades y pueblos. Mapa.

Geolgicos: Resea sobre mto-dos de exploracin que condujeron al delinea-miento, interpretaciones y correlaciones. La co-lumna geolgica. Geologa del subsuelo. Ori-gen, migracin y entrampamiento de los hidro-carburos. Caractersticas generales y especfi-cas de los estratos productores. Secciones ycorrelaciones. Mapas ispacos. Estimacionesde acumulaciones de hidrocarburos en sitio.Observaciones y cambios basados en la obten-cin e interpretacin de datos derivados depozos terminados ltimamente.

Petrofsicos: Caractersticas de losestratos productores. Profundidad. Espesores.Arena neta. Porosidad. Permeabilidad. Presin.Temperatura. Saturacin. Caractersticas de losfluidos. Contactos de los fluidos.

Produccin: Correlaciones de an-lisis de relaciones presin-volumen-tempera- tura de los fluidos al correr el tiempo. Compa-

raciones e interpretaciones de pruebas de po-zos, mensura de presin y temperatura generalde presin de f