PETROLEO: PROSPECCION Y PERFORACION
Los crudos de petróleo y los gases naturales son mezclas de moléculas de hidrocarburos (compuestos orgánicos de átomos de carbono e hidrógeno)
El petróleo y el gas llenaron los huecos de los
mantos de roca porosa y los yacimientos subterráneos naturales,como las arenas saturadas, situándose debajo petróleo, más pesado, y encima el gas, más ligero.
Originalmente, estos huecos
eran horizontales, pero el desplazamiento de la corteza terrestre creó bolsas, denominadas fallas, anticlinales, domos salinos y trampas estratigráficas, donde el petróleo y el gas se acumularon en yacimientos.
1. Perfil general
2. Petróleo de pizarras bituminosas
Prospección y producción son los términos comúnmente aplicados a la parte de la industria del petróleo que se ocupa de la exploración para descubrir nuevos yacimientos de petróleo y gas natural, la perforación de pozos y la extracción de los productos a la superficie.
El petróleo y el gas natural se encuentran en todo el mundo,tanto bajo tierra como bajo el agua, según se indica a continuación:
Cuenca intercontinental del hemisferio occidental (Costa del Golfo de Estados Unidos, México, Venezuela);
Oriente Próximo (península arábiga, Golfo Pérsico, Mar
Negro y Mar Caspio);
Indonesia y Mar de la China Meridional;
África septentrional y occidental (Sahara y Nigeria);
América del Norte (Alaska, Terranova, California y región
centro continental de Estados Unidos y Canadá);
Extremo Oriente (Siberia y China),
Mar del Norte.
3. Clasificación de los crudos de petróleo
Los crudos de petróleo son mezclas complejas que contienen
muchos compuestos de hidrocarburos diferentes, cuyo aspecto y
composición es distinto de unos yacimientos a otros, a veces incluso entre pozos relativamente próximos.
se clasifican en:
parafínicos
Son de bajo contenido de carbono, alto contenido de hidrógeno y alta densidad API,
nafténicos,
aromáticos
Son crudos de petróleo
con alto contenido de carbono, bajo contenido de hidrógeno y baja densidad API
o mixtos
Los crudos de base mixta tienen cantidades variables
de cada tipo de hidrocarburo. Uno de los métodos de análisis (el del Departamento de Minas de Estados Unidos) se basa en la destilación, y otro (el del factor “K” de la UOP) en la densidad y en los puntos de ebullición. Para determinar el valor del crudo.
(es decir, su rendimiento y la calidad de sus productos útiles) y
los parámetros de procesado, se llevan a cabo análisis más completos.
4. Gas natural comprimido y gases de
hidrocarburos licuados
Gas natural comprimido
Composición igual a la de los crudos de petróleo.
Contienen entre 90 a 99% de hidrocarburos, como; metano, etano, propano y butano.
Estos gases se extraen de pozos que alcanzan hasta 6.4 km o más de profundidad, con presiones de manto que van d3esde 3 mPa hasta 70 mPa.
La preparación de este gas consiste en la eliminación de agua, ácido sulfúrico y CO2 y antes de la transmisión se eliminan el propano, butano y pentano.
Composición del petróleo y el gas natural
Hidrocarburos
Parafinas: Cadenas de hidrocarburos de fórmula, C8H2n+2
Aromáticos: Compuestos aromáticos de doble anillo fusionado.
Naftenos: Se encuentran en todas las fracciones de crudo.
No Hidrocarburos
:
Azufre y sus compuestos
Compuestos de oxígeno
Compuestos de nitrógeno
Trazas metálicas
Sales inorgánicas
Dióxido de carbono
Ácidos Nafténicos
Materiales radiactivos naturales
Propiedades de los gases de hidrocarburos
:
La National fire protecction association de Estados Unidos.
Gases inflamables: Los que arden a las concentraciones de oxígeno presentes en el aire
Líquidos inflamables: Temperatura superior al punto de ebullición para producir combustión.
Gases comprimidos: Gases en el interior de los recipientes a temperaturas en condiciones normales.
Gases licuados: Gases en el interior de los recipientes que se encuentran en estado líquido y parte estado gaseoso.
La temperatura es el factor que determina la presión en el interior del recipiente. El propano y el metano se usan para producir calor en estufas.
5. En busca de petróleo y gas natural
Conocimientos que se deben aplicar para su búsqueda: Geografía, Geología, Geofísica
Prospecciones magnéticas
Se miden con magnetómetros, para localizar rocas sedimentarias con propiedades magnéticas débiles.
Prospecciones fotogramétricas aéreas
Fotografías tridimensionales para detectar yacimientos de petróleo y gas natural.
Prospecciones gravimétricas
Se utilizan gravimétricos para detectar yacimientos de petróleo y gas natural por acción de gravedad.
Prospecciones sísmicas
Brindan información de las propiedades del subsuelo mediante ondas de choque.
Prospecciones radiográficas
La información obtenida en esta es similar a la de ondas sísmicas, mediante ondas de radio.
Prospecciones estratigráficas
Consiste en el análisis de testigos provenientes de estratos rocosos para la detección de trazas de gas y petróleo.
14. Condiciones de trabajo, salud y seguridad
Seguridad
Ante las situaciones meteorológicas, ruido, vibración, resbalones, caídas. Desplomes de plataformas, se deberán tomar todas las medidas de seguridad adecuadas.
Incendio y explosión
Los trabajadores del área de plataforma marina deben ser evaluados cuidadosamente con historial o síntomas evidentes de enfermedades pulmonares, cardiovasculares o neurológicas, epilepsia, diabetes, alteraciones psicológicas y adicción a las drogas o al alcohol, porque tendrán que usar respiradores, y más los que estén entrenados para la extinción de fuego.
Protección personal
:
Deben hacerse análisis para determinar el alcance de las explosiones.
Los trabajadores deben contar con
Protección para la cabeza, guantes, protección para brazos, pies y piernas, protección ocular, de la piel.
Protección de equipo antifuego.
Instalaciones adecuadas para el aseo del personal.
Medidas de protección y seguridad
Monitores para detectar fugas, incendios, y roturas.
Uso de ultrasónicos cuando la naturaleza del gas lo requiera.
Válvulas de protección terrestre para eliminar incendios
Tornos auxiliares y sistemas de freno en perforaciones.
La formación intelectual de los trabajadores de tierra y mar es esencial para la seguridad de la operación
Medidas de protección y previsión de incendios
Los trabajadores deben conocer el triángulo de fuego, en lo concerniente a líquido y vapores de hidrocarburos inflamables.
Instalación de detectores y sensores de llama, vapor humo o calor.
Sistema de bombas hidratantes, mangueras y sistemas de aspersor fijos.
Los empleados deberán estar preparados para combatir incendios.
Protección del medio ambiente
Fuentes de contaminación del proceso: Vertidos de petróleo y gas natural
Emanaciones de gas a la atmósfera
Lodos de perforación que contaminan el agua o la tierra.
Medidas de control de contaminación
Entre estas medidas se encuentran los separadores de sustancias contaminantes por parámetros de diferencia de densidad (°API).
Controladores de vertidos de petróleo en aguas.
Modelos de dispersión, con estudios de capas freáticas para proyectar el alcance de contaminación de agua por petróleo.
6. Operaciones en alta mar
Las primeras se dieron en 1900, y estas perforaciones solo eran posibles en agua de hasta 91 m de profundidad, en la actualidad pueden llegar hasta 3.2 km.
Plataformas marinas
Su función es soportar a las torres de perforación, utensilios y el equipo de perforaciones el equipo usado en altamar.
Tipos
:
Barcos
Barcazas flotantes o sumergibles
Plataformas fijas sobre soportes de acero
Plataformas de gravedad grandes, flotantes, de hormigón armado.
Tipos de pozos
Pozos de exploración
Son los pozos que se perforan en zonas donde no se había encontrado petróleo ni gas antes. Entre estos están los pozos de descubrimiento, pozos de delimitación.
Pozos de desarrollo
Cuando se descubre un yacimiento se perforan los pozos y se delimita el área. Aunque algunos de estos pueden resultar pozos secos.
Pozos de geopresión y geométricos
Estos pozos producen agua a temperaturas y presiones elevadas. Luego el gas se libera a la atmósfera debido a una fuga.
Pozos mermados o casi agotados
Estos pozos producen menos de 10 barriles de petróleo.
Pozos de múltiples zonas
Si se producen múltiples formaciones productivas, se puede introducir una columna de tubos en el mismo pozo.
Pozos de inyección
Proporcionan bombeo de aire, agua y gas para mantener la presión o desplazar petróleos hacia otras zonas.
Pozos de servicio
Son perforaciones que se utilizan para separación del crudo y el gas.
7. Métodos de perforación
Equipos
Estos contienes una torre, una tubería de perforación, un cabrestante, una mesa, una plataforma giratoria
Tipos
Perforación por persecución o con cable
Se basa en triturar la roca elevando y dejando caer una pesada barrena cincel con vástago sujeto al extremo de un cable. Cada cierto tiempo se extrae la barrena y los fragmentos de roca triturada se suspenden en agua
Perforación rotatoria
Perfora hasta 7.000 m.
Se usan para perforar pozos de exploración y de producción se utilizan perforadoras rotativas móviles y flotantes, semipesadas y pesadas.
Perforación rotopercutante
Combina una barrena rotatoria que utiliza líquido hidráulico circundante.
Electroperforación y turboperforación.
Estas permiten a la barrena una potencia más directa al conectar el motor de perforación justo por encima de la barrena, en el fondo del agujero.
Perforación direccional
Este método consiste en guiar la columna de perforación siguiendo una trayectoria curva a medida que el agujero se hace más profundo. Tiene la ventaja de llegar a yacimientos inaccesibles.
Otros métodos
Perforación abrasiva, con explosivos o con llama.
10. Métodos de recuperación del producto adicional
Acidificación: Aumenta el rendimiento de un pozo.
Fracturación: Aumenta el rendimiento de un pozo, por la acción de presión.
Mantenimiento de presión: Inyección de agua o gas
Inyección de agua: Mediante el bombeo de agua empuja el petróleo hacia los pozos de producción
Inyección miscible: La inyección de este líquido produce tensión superficial del petróleo crudo.
Inyección de fuego: Consiste en reducir la viscosidad del crudo denso y que este fluya de manera más fácil.
Inyección de vapor: Consiste en reducir la viscosidad del crudo denso por medio de vapor y que este fluya fácilmente.
9. Operaciones de terminación, recuperación optimizada y rehabilitación.
Producción y conservación de petróleo crudo y gas natural.
Cuando inicia la perforación, el crudo está a presión.
Fase 1: La presión del yacimiento controla la presión natural.
Fase 2: Se inyecta el gas a presión cuando se agota la presión natural.
Fase 3: Solo cuando los pozos producen intermitente.
Terminación
Este proceso pone el pozo en producción. Durante la perforación se utilizan barrenas sacatestigos para extraer muestras para analizar el grado de penetración.
8. Operaciones de perforación
Lodo de perforación
El lodo de perforación se inyecta en el pozo bajo presión desde el tanque de mezcla en la plataforma de perforación, se usa para refrigerar y lubricar la barrena.
Revestimiento y cementación
:
Este método se utiliza para evitar derrumbe de las paredes del agujero.
Una vez que el revestimiento es colocado, se montan dispositivos antirreventeros en la parte superior de la tubería.
11. Operaciones de producción y procesado de gas natural
Procesos de absorción
Recuperación: Este proceso se lleva a cabo en una torre de contracorriente, el gas entra por el fondo y asciende a través del petróleo.
Extracción: El proceso consiste en extraer la mitad del metano reduciendo P y T.
Separación: Llamada destilación, separa el petróleo pobre de los hidrocarburos.
12. Otros procesos de absorción
Fraccionamiento: El proceso de fraccionamiento consiste en una torre para separar los productos, un rehervidor para calentar el producto a tratar y un condensador para eliminar el calor y separa hidrocarburos indeseables.
Recuperación de azufre: Separación del gas del ácido sulfúrico.
Reciclado del gas: Aumenta la producción de líquidos derivados del gas natural.
13. Preparación de los campos de producción de petróleo y gas natural
Actividades de los contratistas
Preparación de emplazamiento
Montaje e instalación de equipos
Trabajos bajo el agua
Mantenimiento y reparación
Contratas
Ingeniería y trabajos técnicos
Servicios externos
Servicios
Energía eléctrica de fuerza
Generación de energía
Abastecimiento de agua
Alcantarillado y drenaje
Comunicaciones
Luz, calefacción, ventilación y refrigeración.