INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETRÓL RÓ LEO
INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETRÓL RÓ LEO
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RECONOCIMIENTO
Instructor, Fernando Becerra Salamanca: Ingeniero de Petróleos de la Unive Univers rsid idad ad Indu Indust stri rial al de Sant Santand ander er,, espe especi cial alist istaa en Gere Gerenc ncia ia de Recursos Humanos de la Universidad de los Andes. Diplomado en: Habili Habilidad dades es Gerenc Gerencial iales, es, Fundam Fundamento entoss Financ Financier ieros, os, Alta Alta Gerenc Gerencia ia y Mercados Energéticos. 23 años de experiencia al servicio de ECOPETROL. Recibió seminarios administrat administrativos, ivos, técnicos, técnicos, de perforació perforación, n, producción producción de crudos y gas, manteni antenim miento iento de campos campos petro petrole lero ross y segu seguri rida dadd en inst instal alac acio ione ness petroleras. Reco Recorrrió la carr carreera en EC ECOP OPE ETR TROL OL com como Jefe Jefe Dep Departa artam mento ento Prod Produc ucci ción ón de Crud Crudoo y Com Compres presió iónn de gas, gas, Supe Superi rint nten ende dent ntee de Operaciones en la Gerencia Oriente, Coordinador proyecto Corporativo de Mantenimiento en ECOPETROL. Actualmente es pensionado de ECOPETROL y se ha h a dedicado de tiempo complet completoo desde el año 2.000, 2.000, a la asesorí asesoríaa de empresas empresas del del sector energético del país y a la capacitación y formación de personal técnico y operativo de campos campos petroleros petroleros.
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OBJETIVOS
El propósito del curso Intr ntroduc oducci ción ón a la Indus ndustr tria ia del del Petr Petról óleo eo es ofrecer una base de conocimiento en lo relacionado al petróleo, de una manera didáctica e ilustrativa, para facilitarle al asistente el ampliar ampliar y en última instancia, sobresalir sobresalir en su campo campo de acción. 1. Lograr Lograr una una visi visión ón inte integr gral al de los dife difere rent ntes es proce proceso soss que que conforman la industria petrolera y su entorno, a fin de que los asistentes al seminario se familiaricen con los tópicos tratados, para motivar en ellos el desempeño desempeño de un rol rol más proactivo en su trabajo trabajo y en en el desarrollo desarrollo petrolero del país. 2. Famili Familiari arizar zarse se con con las difere diferente ntess etapa etapas, s, proces procesos, os, equipo equipos, s, materiale aterialess y herram herramient ientas as que interv intervien ienen en en la búsqued búsqueda, a, extracción y tratamiento de crudos livianos y pesados y gas nat natura ural, así así com como los los proc rocesos esos de almac lmacen enam amie ient ntoo y fiscalización de crudos, transporte de hidrocarburos, refinación y comercializaci comercialización ón de los diferentes diferentes derivados del petróleo. petróleo. 3. Mejor ejorar ar las las compe ompettenc encias ias labo laborrales les del per persona onal que que desempeña diferentes roles en la industria.
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CONTENIDO
Capítulo 1- Aspectos generales sobre el petróleo y el gas
7-23
•Introducción a la industria del Petróleo: Misión de las empresas petroleras. •Generalidades de geología, petrografía y mineralogía. Origen, formación y migración del petróleo y su entrampamiento en rocas porosas y permeables. •El Petróleo y sus propiedades en los yacimientos petroleros. Tipos de petróleo. •Mecanismos de entrampamiento y tipos de yacimientos petroleros. •Reservas de petróleo y gas en cuencas sedimentarias del país. Capitulo 2 – Conceptos sobre Exploración Petrolera
24-29
•Exploración petrolífera. Métodos de búsqueda del petróleo. •Interpretación sísmica y logística para la perforación de pozos exploratorios y desarrollo de campos petrolíferos. •Cálculo de reservas de petróleo o gas extraíbles comercialmente de un yacimiento. Capitulo 3 - Perforación, pruebas y completamiento de pozos
30-44
•Perforación exploratoria y de desarrollo. •Principales operaciones y equipos utilizados en la etapa de perforación de pozos petroleros. •Completamiento y prueba de pozos; puesta en producción de los pozos comercialmente productores. Factor de Recobro •Principales trabajos de subsuelo para el mantenimiento de pozos petroleros. Pozos secos y abandono de pozos.
INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓNAALA LA INDUSTRIA INDUSTRIADEL DELPETROLEO PETROLEO
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CONTENIDO Capí Ca pítu tulo lo 4 - Extr Extrac acci ción ón de petr petról óleo eo y desa desarr rrol ollo lo de cam campos pos petr petrol oler eros os.. 45-6 45-611 •Sistemas de extracción para la producción de petróleo o gas: Flujo natural y sistemas sistemas de levantamien levantamiento to artificial. artificial. •Producción Primaria y Secundaria de campos petroleros. petroleros. •Equipos de superficie y de subsuelo para la extracción del petróleo o gas a través de los pozos perforados. •Recolección y separación de fluidos en superficie: Equipos para tratamiento de crudo, gas y agua en un campo de producción. •Almacenamiento y fiscalización de crudo. Despacho de crudo y compresión de Gas. •Tratamiento de aguas residuales: reinyección o vertimiento. vertimiento. Capítulo 5 – Aspectos varios de la industria petrolera
70, 71 71
•Histo •Historia ria del petr petróle óleoo en Colomb Colombia ia.. Esquem Esquemas as de cont contra ratac tació iónn petrol petroler eraa en Colombia. Experiencias de manejo. •Entes reguladores de la industria: Agencia Nacional de Hidrocarburos. CREG. Ministerios de Minas y del Medio Ambiente, ECOPETROL. •Régimen de regalías petroleras. •Aspectos •Aspectos ambientales ambientales de la industria industria del petróleo. petróleo. Normativi Normatividad dad y su aplicación. aplicación. Capítulo 6 – Transporte de Hidrocarburos
72 , 73
•Transporte de Hidrocarburos Hidrocarburos y Gas. Capitulo 7 – Refinación
74-80
•Refinación •Refinación del Petróleo Crudo. •Derivados. Capitulo 8 – Estadísticas de la Industria
79-81
•Estadíst •Estadísticas icas petroleras petroleras nacionales nacionales y mundiales. mundiales. ANEXO: ANEXO: Glosario de la Industria Petrolera
INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓNAALA LA INDUSTRIA INDUSTRIADEL DELPETROL PETROLEO PETRÓLEO PETRÓLE EOO
84-93
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INTRODUCCIÓN En el capí capítu tulo lo 1 de la pres presen entte cart cartililla la se pres presen enta tann aspe aspect ctos os generales relativos a la Geología, Petrografía y Mineralogía, así como también también la Formación, Formación, Origen, Clasificación Clasificación y Migración del Petróleo. Petróleo. En el Capit apitul uloo 2 se exp explica licará rá lo rela relaci cion onad adoo a la Expl Explor orac ació iónn petrolífera, los Métodos de búsqueda del petróleo, la Interpretación sísmica y logística para la perforación de pozos exploratorios y el desarrollo desarrollo de campos petrolíferos. petrolíferos. El capí capíttulo ulo 3 está está dedi dedica cado do a la Perf Perfor orac ació iónn y las las prin princcipal ipales es oper operac acio ione ness y equi equipo poss util utiliz izad ados os en est esta etap etapa, a, así así como omo al Completamiento de pozos y los Principales trabajos de subsuelo para el mantenimiento de pozos petroleros. El capitu capitulo lo 4 contien contienee los temas temas relac relaciona ionados dos con la Extra Extracci cción ón de petr petról óleo eo y los los Siste istem mas de extr extrac acci ción ón par para la prod produc uccción; ión; la Prod Produc ucci ción ón Prim Primar aria ia y Secu Secund ndar aria ia de cam campos pos petr petrol oler eros os;; la Recolección y separación de fluidos en superficie y los Equipos para tratamiento de crudo, gas y agua en un campo de producción; el Almacenam Almacenamiento iento y fiscalización de crudo. El capítulo 5 habla sobre la Historia del Transporte en Colombia, la Normatividad y los aspectos ambientales asociados a la industria del petróleo. En los capítulos 6 y 7 se explica la forma en la que se realiza el transporte transporte y la refinación refinación del petróleo petróleo y sus principales principales derivados. En el capitulo capitulo 8 se presentan presentan algunas algunas estadísticas estadísticas a nivel nivel mundial mundial y nacional. La tecno tecnolo logí gíaa que que se ha desa desarr rrol olla lado do en el proc proceso eso indust industri rial al y socioeconómico del petróleo, así como su hallazgo y su uso, son considerados temas fundamentales en el desarrollo de esta cartilla que tiene tiene como propósit propósitoo prim primordi ordial al el ilust ilustrar rar de la mejor mejor manera manera posible a las personas personas involucradas involucradas en su operación. operación.
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CAPITULO 1 Aspectos generales del petróleo Introducción a la industria del petróleo La palabra petróleo significa “aceite de piedra”. Su color varía entre ámbar y negro. Del petróleo se dice que es el energético más importante en la historia de la humanidad; un recurso natural NO RENOVABLE que aporta el mayor porc porcen enta tajje del del tota totall de la energía que se consume en el mundo. El petróleo es una mezc mezclla de hidr hidroc ocar arbu buro ross (sustancia aceitosa de color oscuro compuesta de carbono e hidrógeno) en la que coexisten en fases sólida, liquida y gaseosa y pueden contener impurezas como el agua, nitrógeno, nitrógeno, azufre, oxígeno oxígeno y algunos metales. metales. Fue necesario que se dieran condiciones especiales y pasará muchísimo tiempo para que los restos de plantas y animales sufrieran complejos cambios cambios químicos químicos y se transformaran transformaran en petróleo y gas. Al petróleo que se produce a través de la perforación de pozos que el hombre realiza en la tierra, se le denomina petróle petróleo o crudo crudo por que es necesario “cocinarlo” o someterlo a un proceso de transformación para extraerle extraerle los diferentes productos productos utilizables utilizables en la industria. La medid edidaa unive univers rsal al del del petró petróle leoo es el barri barril.l. Para Para prop propós ósito itoss de medición comercial, cada barril equivale a 42 galones y cada galón a 3,785 litros. El petróleo crudo contiene tal diversidad de componentes que difícilmente se encuentran dos tipos de crudo idénticos. En 1850 Samuel Kier, un boticario de Pittsburg, Pennsylvania (EE.UU.), lo comercializó por vez primera bajo el nombre de "aceite de roca" o "petróleo". Por la misma época el químico escocés James Young y el geólogo canadiense Abraham Gesner comprenden su importancia al refinarlo y utiliz utilizarl arloo como como combust combustible ible para para la ilumina iluminació ción. n. Gesne Gesnerr patent patentóó el proceso de de refinación bajo el nombre de "kerosene". INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETROL PETROLEO EO
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CAPITULO 1 Aspectos generales del petróleo Introducción a la industria del petróleo Al norteamericano William Drake se le atribuye el primer hallazgo de petróleo con fines comerciales mediante la perforación de un pozo, en 1859 en Titusville, Pennsylvania (EE.UU.). La perforación llegó a más de 69 pies (20 metros) de profundidad. Los mayores depósitos de petróleo y los principales productores se encuentran en el Medio Oriente, América Latina (México y Venezuela), Africa, Europa Oriental, Rusia, Norteamérica y el Lejano Oriente.
Organización de Países Árabes Exportadores de Petróleo
El mayor cartel petrolero es la Organización de Países Productores de Petróleo, OPEP, de la cual forman parte Arabia Saudita, Irán, Venezuela, Emiratos Arabes Unidos, Nigeria, Kuwait, Libia, Indonesia, Algeria, Irak, Qatar y Gabón. A los otros países productores se les denomina "independientes" y entre los principales se encuentran el Reino Unido, Noruega, México, Rusia y Estados Unidos. El petróleo es uno de los más importantes productos que se negocian en el mercado mundial de materias primas. Las bolsas de Nueva York (NIMEX) y de Londres (IPC) son los principales centros donde se transa, pero también tiene un mercado "spot" o mercado al momento. Los precios se regulan por unos marcadores o "precios de referencia", entre los que sobresalen el WTI, Bren, Dubai.
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CAPITULO 1 Misión de las empresas petroleras
•
Una empresa petrolera se encarga de: explorar, extraer, tratar, transformar, transportar y comercializar los recursos hidrocarburíferos a su disposición.
• Para el logro de su Misión, las empresas petroleras disponen de recursos técnicos y capital humano suficientemente preparado y entrenado para atender eficientemente las diferentes etapas de búsqueda, extracción, tratamiento, refinación y comercialización de los diferentes productos derivados del petróleo.
• En su proceso, es importante ejercer un estricto control ambiental para minimizar su impacto negativo en los diferentes procesos que se realizan, así como los aspectos de seguridad, ya que es una empresa de alto riesgo.
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CAPITULO 1 Historia del petróleo El petróleo es una sustancia aceitosa de color oscuro a la que, por sus compuestos de hidrógeno y carbono, se le denomina hidrocarburo. Ese hidrocarburo puede estar en estado líquido o en estado gaseoso. En el primer caso es un aceite al que también se le dice “crudo”. En el segundo caso, se le conoce como gas natural. Según la teoría más aceptada, el origen del petróleo y del gas naturales de tipo orgánico y sedimentario. Esa teoría enseña que el petróleo es el resultado de un complejo proceso físico-químico en el interior de la tierra, en el que, debido a la presión y las altas temperaturas, se produce la descomposición de enormes cantidades de materia orgánica que con el tiempo y bajo condiciones de presión y temperatura, se convierten en aceite y gas. Junto a esa materia orgánica se depositaron mantos sucesivos de arenas, arcillas, limo y otros sedimentos que arrastran los ríos y el viento, todo lo cual conformó lo que geológicamente se conoce como rocas o mantos sedimentarios, es decir, formaciones hechas de sedimentos. Entre esos mantos sedimentarios es donde se llevó a cabo el fenómeno natural que dio lugar a la generación del petróleo y el gas natural. Ese proceso de sedimentación y transformación es algo que ocurrió a lo largo de millones de años. Entre los geólogos hay quienes ubican el inicio de todo ese proceso por la época de los dinosaurios y los cataclismos. Otros opinan que hoy se está formando de una manera similar el petróleo del mañana. En un comienzo los mantos sedimentarios se depositaron en sentido horizontal. Pero los movimientos y cambios violentos que han sacudido a la corteza terrestre variaron su conformación y, por consiguiente, los sitios donde se encuentra el petróleo. El petróleo puede estar en el mismo lugar donde se formó (en la "roca madre") o haberse filtrado hacia otros lugares (reservorios) por entre los poros y/o fracturas de las capas subterráneas. INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 1 Generalidades de geología, petrografía y mineralogía Eras Geológicas
EPr: Era Precámbrica PC: Período Cámbrico PO: Período Ordovícico PS: Período Silúrico PD: Período Devónico EP: Era Paleozoica PM: Período Misisípico PP: Período Pensilvánico PPe: Período Pérmico PTr: Período Triásico PJu: Período Jurásico
Eme: Era Mesozoica PCr: Período Cretácico MA: Millones de años EPa: Época del Paleoceno EEo: Época del Eoceno EOl: Época del Oligoceno EM: Epoca del Mioceno EPl: Epoca del Plioceno EPLs: Epoca del Pleistoceno reciente EH: Epoca del Holoceno ECe: Era Cenozoica PC: Período Cuaternario PT: Período Terciario BA: Billones de años
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CAPITULO 1 Generalidades de geología, petrografía y mineralogía El estudio de la evolución del planeta se divide en espacios de tiempo denominados eras geológicas, cada una de las cuales tiene características especiales con respecto a las condiciones climáticas, la existencia de vida. Era se refiere a un periodo de tiempo extremadamente largo, millones de años, que abarca importantes procesos geológicos y biológicos. Dichas eras geológicas son: Azoica (no existía vida), Proterozoica o Arqueozoica, Paleozoica o Primaria, Mesozoica o Secundaria, Cenozoica o Terciaria,Antropozoica o Cuaternaria.
La era mesozoica se inició hace aproximadamente 250 millones de años y concluyó hace cerca de 65 millones de años. Se divide en tres periodos: Triásico, jurásico y cretácico. Los dinosaurios fueron los animales característicos de esa época
ERA M.A
PERIODO
EPOCA
PRINCIPALES EVENTOS BIOLÓGICOS
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CAPITULO 1 Generalidades de geología, petrografía y mineralogía. Triásico: Se inició hace 245 millones de años
Terminó hace 208 millones de años Existencia de helechos arborescentes (de gran tamaño), y no arborescentes (de tamaño pequeño), equisetos, cícadas y coníferas, entre otras muchas plantas. - Primeros dinosaurios - Origen de los primeros mamíferos - Extinción de los protomamíferos - Proliferación de los insectos - Primeros reptiles marinos ictiosaurios y plesiosaurios. Jurásico:
-Se inició hace 208 millones de años - Terminó hace 145 millones de años - Surgen las primeras aves representadas por el género archaeopteryx. - Abundantes reptiles voladores llamados pterosaurios - Proliferación y máximo apogeo de los dinosaurios en la que se considera su “época de oro” - En los mares aparecen y proliferan los peces teleósteos. - Los amonites, belemnites y braquiópodos incrementaron su número al igual que las almejas. Cretácico:
Se inició hace 145 millones de años Terminó hace 65 millones de años - Primeras plantas con flores (angiospermas) - Aparición de serpientes y nuevos grupos de dinosaurios: hadrosauros (con pico de pato). - Ceratópidos (armados y con cuernos), paquicefalosaurios (de cabeza gruesa semejante a un casco) y tiranosaurios ( gran depredador). - Al final de este período en la tierra, extinción masiva de los dinosaurios y reptiles voladores (pterosaurios). En los mares desaparecieron los reptiles marinos (ictiosauros u plesiosauros). - Se extinguieron varios grupos de invertebrados, como los amonites y otros moluscos formadores de arrecifes, así como numerosos microorganismos marinos que vivían formando el plancton.
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CAPITULO 1 Origen y formación del Petróleo Origen del petróleo Desde los comienzos de la explotación del petróleo (1859) como negocio internacional integrado, los geólogos, químicos e ingenieros han dedicado tiempo a estudiar e investigar los elementos y procesos responsables del origen, constitución, características, peculiaridades de desplazamiento, acumulación y entrampamiento de los hidrocarburos en las cuencas sedimentarias. Durante casi catorce décadas de estudios científicos, técnicos y de campo se ha acumulado una valiosa y extensa información sobre las teorías y diferentes aspectos del origen del petróleo. Teorías inorgánicas: Según estas teorías, el petróleo se forma por reacciones netamente químicas, es decir, sin la intervención de agentes vegetales y/o animales. Teorías orgánicas Las teorías orgánicas se basan en la participación de residuos vegetales o de animales en el proceso químico bacteriano o de descomposición. Hay científicos que proponen que la formación del petróleo es de origen animal y otros que su origen es vegetal. Sin embargo, se ha concluido que puede ser uno u otro o quizás los dos combinados.
La descomposición y la transformación de restos de vida animal y vegetal, depositados y enterrados durante los tiempos geológicos milenarios , bajo la acción de la sedimentación y compactación de los estratos, sometidos además a presión y temperatura en el subsuelo, a determinadas profundidades, son los factores que contribuyeron a la generación del gas natural y(o petróleo (hidrocarburos).
El único registro de los eventos del pasado geológico se encuentra en las rocas. Existen tres tipos de roca: ígneas- metamórficas y sedimentarias
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CAPITULO 1 Origen y formación del petróleo El proceso de formación del petróleo comenzó hace muchos millones de años, cuando surgieron los organismos vivos en grandes cantidades, y continúa hasta el presente. Los sedimentos se van haciendo más espesos y se hunden en el suelo marino bajo su propio peso. A medida que se van acumulando depósitos adicionales, la presión sobre los situados más abajo se multiplica por varios miles, y la temperatura aumenta en varios cientos de grados. El cieno y la arena se endurecen y se convierten en esquistos y arenisca; los carbonatos precipitados y los restos de caparazones se convierten en caliza, y los tejidos blandos de los organismos muertos se transforman en petróleo y gas natural. Una vez formado el petróleo, éste fluye hacia arriba a través de la corteza terrestre porque su densidad es menor que la de las salmueras que saturan los intersticios de los esquistos, arenas y rocas de carbonato que constituyen dicha corteza. El petróleo y el gas natural ascienden a través de los poros microscópicos de los sedimentos situados por encima. Con frecuencia acaban encontrando un esquisto impermeable o una capa de roca densa: el petróleo queda atrapado, formando un depósito. Sin embargo, una parte significativa del petróleo no se topa con rocas impermeables, sino que brota en la superficie terrestre o en el fondo del océano. Entre los depósitos superficiales también figuran los lagos bituminosos y las filtraciones de gas natural.
Las rocas sedimentarias se originan en zonas superficiales de la corteza terrestre a partir de materiales que se depositan formando capas o estratos. Son detríticas si se originan a partir de trozos de otras rocas. Químicas y orgánicas si se forman a partir de precipitación de compuestos químicos o acumulación de restos de seres vivos.
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CAPITULO 1 Origen y formación del Petróleo
ROCAS SEDIMENTARIAS
Cuenca de depositación
estrato
Las rocas sedimentarias se forman por la acumulación de sedimentos erosionados de otras rocas que son usualmente transportados por el agua que se depositaron en capas en ambientes de ríos, deltas, océanos o lagos. Estas capas se denominan estratos. Los lugares de depositación son llamadas cuencas de sedimentación.
Generalmente las rocas sedimentarias son areniscas y calizas que tienen poros intercomunicados en donde se acumulan los fluidos (petróleo, gas y agua). Las rocas ígneas se forman por el enfriamiento de rocas fundidas (magmas). Las Metamórficas se forman a partir de otras rocas que, sin llegar a fundirse, han estado sometidas a grandes presiones y/o temperaturas y se han transformado cambiando su composición y/o estructura.
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CAPITULO 1 Origen y formación del Petróleo Para la existencia de petróleo se requieren 3 elementos principales que constituyen un sistema petrolífero. ROCA FUENTE (Roca Madre)
GENERACIÓN
ROCA RESERVORIO
MIGRACIÓN
ACUMULACIÓN
En términos geológicos, las capas subterráneas se llaman "formaciones" y están debidamente identificadas por edad, nombre y tipo del material rocoso del cual se formaron, lo cual ayuda a identificar los mantos que contienen las rocas sedimentarias.
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CAPITULO 1 Origen, formación y migración del petróleo y su entrampamiento en rocas porosas y permeables Las fuerzas tectónicas quiebran o pliegan las capas originalmente horizontales y crean así interrupciones en las capas o regiones de alto relieve estructural, formando las llamadas Trampas estructurales. El petróleo que va migrando por las capas al llegar a estas deformaciones obstaculizantes cesa su migración y comienza entonces el proceso de acumulación en contra de la barrera o tratando de ganar más altura y contemplamos así el nacimiento de un yacimiento petrolífero. Todo petróleo que va llegando a la zona deformada no sigue su lento viaje sino que se queda entrampado y cada vez se añade más y más petróleo al yacimiento, el cual puede ser más o menos grande dependiendo de la cantidad de petróleo que a él llegaba y de la magnitud y extensión de la barrera o área elevada. Las trampas estratigráficas son el resultado de cambios en el tipo de roca a lo largo de una determinada capa y son causadas por la peculiar deposición de los mismos sedimentos y no por fuerzas tectónicas deformadoras como en el caso de las trampas estructurales.
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CAPITULO 1 Origen, formación y migración del petróleo y su entrampamiento en rocas porosas y permeables
Las Trampas son formadas como resultado de diferencias de variaciones en las capas estratificadas de la roca, debido a largos periodos de erosión y/o depositación creando cambio de permeabilidad.
Trampas por inconformidades
Trampa por falla y por litología
Trampa por falla y por litología
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CAPITULO 1 Origen, formación y migración del petróleo y su entrampamiento en rocas porosas y permeables
1. Sedimentos inorgánicos y orgánicos, transportados por diferentes medios llegan al mar y otras zonas de adecuación 4. Rocas sedimentarias 2. Este material se deposita en el fondo del mar creando capas sedimentarias
3.Diversas capas de sedimentos cubren los desechos orgánicos.
6. Roca 5. Material sedimentaria orgánico en descomposición 7. Capas impermeables 8. Roca 10. 9. Gas porosa PETROLEO
Que es un Yacimiento?: Los yacimientos de petróleo y gas son acumulaciones de dichos fluidos hidrocarburos que se encuentran en el subsuelo, en los espacios porosos de las rocas sedimentarias que gracias a condiciones especiales han logrado atraparlos .
Roca porosa Trampa
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CAPITULO 1 Tipos de petróleo Todos los tipos de petróleo se componen de hidrocarburos, aunque también suelen contener unos pocos compuestos de azufre y de oxígeno; el contenido de azufre varía entre un 0,1 y un 5%. El petróleo contiene elementos gaseosos, líquidos y sólidos. La consistencia del petróleo varía desde un líquido tan poco viscoso como la gasolina hasta un líquido tan espeso que apenas fluye. Por lo general, hay pequeñas cantidades de compuestos gaseosos disueltos en el líquido; cuando las cantidades de estos compuestos son mayores, el yacimiento de petróleo está asociado con un depósito de gas natural. Existen tres grandes categorías de petróleo crudo: de tipo parafínico, de tipo asfáltico y de base mixta. El petróleo parafínico está compuesto por moléculas en las que el número de átomos de hidrógeno es siempre superior en dos unidades al doble del número de átomos de carbono. Las moléculas características del petróleo asfáltico son los naftenos, que contienen exactamente el doble de átomos de hidrógeno que de carbono. El petróleo de base mixta contiene hidrocarburos de ambos tipos.
La industria mundial de hidrocarburos líquidos clasifica el petróleo de acuerdo a su gravedad API (parámetro internacional del Instituto Americano del Petróleo), que diferencia las calidades del crudo y por tanto, su valor. Así, entre más grados API tenga un petróleo, mejor es su calidad
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CAPITULO 1 El Petróleo y sus propiedades en los yacimientos petroleros
Hay yacimientos que sólo contienen petróleo líquido en condiciones variables de presión y temperatura. Generalmente el petróleo líquido se encuentra acompañado de gas, agua y otras impurezas.
El petróleo crudo es una mezcla de Hidrocarburos por lo cual es aceitoso, de color que va desde amarillo oscuro hasta el negro. Es siempre menos denso que el agua, por lo que flota en ella. También hay que entender que bajo tierra el petróleo no se encuentra en forma de “lagunas”, al contrario, el petróleo se encuentra dentro de los poros de la roca que forma el reservorio (como una esponja con agua), comprimido a muy altas presiones y temperaturas. Generalmente se encuentra asociado con agua, gas y otras impurezas. El petróleo tal como se extrae desde el subsuelo se conoce como petróleo crudo o simplemente crudo. Su color va desde el amarillo hasta el negro; puede ser tan fluido como el agua o tan espeso como la brea, aunque la mayoría de los crudos son líquidos que contienen gases y sólidos disueltos. Comercialmente, el término petróleo crudo se refiere fundamentalmente a los hidrocarburos líquidos; a los gaseosos se les denomina gas natural y los sólidos reciben el nombre de asfalto (bitumen o betumen) o cera (parafina). A los crudos que contienen una mezcla de ambos se les conoce como de base mixta.
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CAPITULO 1 Mecanismos de Entrampamiento El petróleo no suele encontrarse en el lugar en el que se genera. La generación de petróleo se produce a partir de la materia orgánica que se encuentra en sedimentos de grano fino, como arcillas; a estos sedimentos se les llama rocas madre . Posteriormente el petróleo se traslada a sedimentos de grano más grueso, como areniscas, por medio de un proceso llamado migración; A veces el petróleo no encuentra obstáculos en su migración, por lo que sale o brota, a la superficie como un manantial o bien queda entrampado. Las trampas son sitios del subsuelo donde existen condiciones adecuadas para que se acumulen los hidrocarburos. Estas se caracterizan por la presencia de rocas porosas y permeables conocidas como rocas almacén o reservorios, donde se acumulan o almacenan los hidrocarburos bordeados de capas de rocas impermeables o rocas sello que impiden su migración. Existen dos tipos de migración: primaria , desde la roca madre a la almacén, y secundaria, dentro de la roca almacén. Mientras que la migración primaria se produce siempre a través de cortas distancias, la secundaria se puede dar a distancias muy largas.
Tipos de Migración del Petróleo
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CAPITULO 2 Búsqueda y Exploración de Yacimientos de Petróleo y Gas ETAPAS DEL SECTOR PETROLERO
Pozo petrolero
Exploración
Explotación Distribución
Refinación Almacenamiento
Transporte
INGENIERIA DE YACIMIENTOS GEOLOGIA Y GEOFISICA
INGENIERIA DE PRODUCCION
INGENIERIA DISEÑO Y CONSTRUCCION
INGENIERIA QUIMICA Y DE GAS
GERENCIA DE YACIMIENTOS
ASPECTOS LEGALES Y AMBIENTALES
PERFORACIÓN
GERENCIA Y ECONOMIA
OPERACIONES DE PRODUCCIÓN INVESTIGACION Y SERVICIOS
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CAPITULO 2 Conceptos sobre Exploración Petrolera
La EXPLORACION consiste en identificar y localizar las posibles rocas o estructuras geológicas que contienen almacenado el petróleo o el gas.
HERRAMIENTAS: Métodos Magnéticos Métodos gravimétricos Geología de campo Foto geología Geoquímica Sísmica
TRAMPAS Estructurales Estratigráficas Combinadas
ROCAS Igneas Metamórficas Sedimentarias
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CAPITULO 2 Conceptos sobre Exploración Petrolera La exploración es el conjunto de tareas de campo y oficina cuyo objetivo consiste en descubrir nuevos depósitos de hidrocarburos o nuevas extensiones de los yacimientos de petróleo o gas ya existentes. La exploración petrolera tiene como objetivo primordial la búsqueda y reconocimiento de estructuras geológicas (trampas) en las cuales pudieran haberse acumulado los hidrocarburos. La única manera de saber realmente si hay petróleo en el sitio donde la investigación geológica propone que se podría localizar un depósito de hidrocarburos, es mediante la perforación de un hueco o pozo. La profundidad necesaria del pozo varia con la zona y la estructura geológica, por ejemplo, en Colombia la profundidad de un pozo puede estar normalmente entre 2,000 y 25,000 pies. De acuerdo con la profundidad proyectada del pozo, las formaciones que se van a atravesar y las condiciones propias del subsuelo, se selecciona el equipo de perforación más indicado. La exploración petrolera en nuestros días puede dividirse en varias etapas: •Trabajos de reconocimiento •Trabajos de detalles •Estudios para la localización de pozos exploratorios •Análisis de los resultados obtenidos para programar la perforación de nuevos pozos. Etapas del Proceso Exploratorio
Los trabajos de reconocimiento se encargan de estudiar las condiciones geológicas de un área para estimar las posibilidades de que contenga hidrocarburos. Incluyen exploraciones fotogeológicas, de geología superficial y estudios físicos de gravimetría, magnetometría y sismología regional. La obtención de fotografías o imágenes por satélite, avión o radar de una superficie determinada permite elaborar mapas geológicos en los que se identifican características de un área determinada, tales como vegetación, topografía, corrientes de agua, tipo de roca, fallas geológicas, anomalías térmicas. INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 2 Conceptos sobre Exploración Petrolera Los geólogos y geofísicos especializados en petróleo disponen de numerosos medios para identificar zonas propicias para la perforación. La confección de mapas de superficie de los afloramientos de lechos sedimentarios permite interpretar las características geológicas del subsuelo, y esta información puede verse complementada por datos obtenidos perforando la corteza y extrayendo testigos o muestras de las capas rocosas. Por otra parte, las técnicas de prospección sísmica - que estudian de forma cada vez más precisa la reflexión y refracción de las ondas de sonido propagadas a través de la Tierra - revelan detalles de la estructura e interrelación de las distintas capas subterráneas. Pero, en último término, la única forma de demostrar la existencia de petróleo en el subsuelo es perforando un pozo. De hecho, casi todas las zonas petrolíferas del mundo fueron identificadas en un principio por la presencia de filtraciones superficiales, y la mayoría de los yacimientos fueron descubiertos por prospectores particulares que se basaban más en la intuición que en la ciencia. Un campo petrolífero puede incluir más de un yacimiento, es decir, más de una única acumulación continua y delimitada de petróleo. De hecho, puede haber varios depósitos apilados uno encima de otro, aislados por capas intermedias de esquistos y rocas impermeables.
El tamaño de esos depósitos varía desde unas pocas decenas de hectáreas hasta decenas de kilómetros cuadrados, y su espesor va desde unos pocos metros hasta varios cientos o incluso más. La mayor parte del petróleo descubierto y explotado en el mundo se encuentra en unos pocos yacimientos grandes. El primer pozo que se perfora en un área geológicamente inexplorada se denomina “pozo exploratorio” y en el lenguaje petrolero se clasifica como: “A-3”. De acuerdo con la profundidad proyectada del pozo, las formaciones que se van a atravesar y las condiciones propias del subsuelo, es que se selecciona el equipo de perforación más indicado.
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CAPITULO 2 Conceptos sobre Exploración Petrolera 5. Estación receptora que se encarga de recopilar los datos suministrados por los geófonos, y la gravimetría para ser procesada
6. Estaciones de trabajo especializadas para obtener información por medio de la sísmico
4. Trabajo de campo con pruebas gravimétricas
1. Carga explosiva, que al ser detonada genera ondas sonoras 2. Ondas sonoras reflectadas hacia la superficie 3. Geófonos ubicados en la superficie que captan las ondas sonoras
En la exploración petrolera los resultados no siempre son positivos. En la mayoría de las veces los pozos resultan secos o productores de agua. En cambio, los costos son elevados, lo que hace de esta actividad una “inversión de alto riesgo”. Mediante las actividades de exploración y perforación, la industria petrolera estudia la corteza terrestre y el subsuelo para buscar, ubicar, cuantificar y producir yacimientos de gas y/o petróleo con fines comerciales.
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CAPITULO 2 Conceptos sobre Exploración Petrolera Las "cuencas sedimentarias" son extensas zonas en que geológicamente se divide el territorio de un país y donde se supone, están las áreas sedimentarias que pueden contener hidrocarburos. El propósito de la exploración consiste básicamente, en identificar y localizar dichas cuencas, basándose en investigaciones de tipo geológico. Toda la información obtenida a lo largo del proceso exploratorio es objeto de interpretación en los centros geológicos y geofísicos de las empresas petroleras. En esta investigación es en donde se establece qué áreas pueden contener mantos con depósitos de hidrocarburos, cuál es su potencial contenido de hidrocarburos y dónde se deben perforar los pozos exploratorios para confirmarlo. Una vez obtenido el Registro Sísmico, a través de este, un geofísico interpreta "la forma de sedimentación y sus deformaciones, profundidades de las capas reflectoras, fallas“. Su objetivo es localizar las trampas de petróleo, determinar su tamaño y estructura, y así poder hacer recomendaciones acerca de donde se debería realizar la perforación del primer “Pozo Exploratorio”. La Sísmica puede ser: Marina o terrestre - Bidimensional o Tridimensional.
Se requieren rocas Porosas y Permeables que acumulen petróleo o gas
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CAPITULO 3 Perforación La etapa de “perforación” se inicia después de definir el lugar donde hay posiblemente una estructura favorable para la acumulación de hidrocarburos. Luego se acondiciona el terreno construyendo las "planchadas" y las vías de acceso, para movilizar el equipo de perforación, las herramientas y vehículos que son voluminosos y pesados. La perforación se adelanta generalmente en medio de las más diversas condiciones climáticas y de topografía: zonas selváticas, desiertos, áreas inundables o en el mar. Cuando se descubre el petróleo, alrededor del pozo exploratorio se perforan otros pozos, llamados de “avanzada” con el fin de delimitar la extensión del yacimiento y calcular el volumen de hidrocarburo que pueda contener, así como la calidad del mismo. La perforación en el subsuelo marino sigue en términos generales los mismos lineamientos, pero se efectúa desde enormes plataformas ancladas al lecho marino o que flotan y se sostienen en un mismo lugar. Son verdaderos complejos que disponen de todos los elementos y equipo necesarios para el trabajo petrolero. De acuerdo con la profundidad proyectada del pozo, las formaciones que se van a atravesar y las condiciones propias del subsuelo, se selecciona el equipo de perforación más indicado. Hay diversas formas de efectuar la perforación, pero el modo más eficiente y moderno es la perforación rotatoria.
Perforaciones de pozos
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CAPITULO 3 Perforación, Pruebas y Completamiento de pozos
Torre de perforación de petróleo
Perforación de los Pozos Para iniciar esta etapa se requiere un equipo de perforación, cuyo tamaño y potencia está determinado por la profundidad que se desee alcanzar. La herramienta que va cortando el terreno y avanzando en profundidad es la “broca” que va conectada a unas barras, que le dan peso. Sobre las barras de peso se va conectando la tubería de perforación. Los tubos que conforman la sarta de perforación se conectan en la mesa de trabajo, con el "vástago de perforación” llamada también “Kelly” que es una barra de sección cuadrada o hexagonal. Por medio de la Kelly que empata en los cuadrantes de la mesa rotaria, se le imprime el movimiento rotativo a la ”sarta de perforación", es decir a la broca, a las barras de peso y a la tubería que se van empalmando a la kelly a medida que se avanza en profundidad. El equipo de perforación propiamente dicho consiste en un sistema mecánico o electromecánico, compuesto por una torre, de unos veinte o treinta metros de altura, que soporta un aparejo diferencial: juntos conforman un instrumento que permite el movimiento de tuberías con sus respectivas herramientas que es accionado por una transmisión energizada por motores a explosión o eléctricos.
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CAPITULO 3 Perforación Definido el lugar, se inicia otra etapa, la de “PERFORACION” La PERFORACIÓN consiste en abrir un hueco en la tierra para comprobar si existe petróleo en una estructura determinada. Determinar si allí existe un yacimiento.
Luego se acondiciona el terreno construyendo las "planchadas" y las vías de acceso, para movilizar el equipo de perforación, las herramientas y vehículos que son voluminosos y pesados. Esta fase incluye los siguientes pasos:
Análisis de los estudios Geológicos
Localización del Pozo a perforar
Permisos y Licencias
Diseño del programa de Perforación
Equipo de Perforación a utilizar Diseño programa de Lodos
Diseño de Revestimientos
Diseño de Cementaciones
Diseño de Brocas de Perforación
Plan de Corazonamiento
Análisis de Muestras de Zanja
Pruebas de Formación
Registros y Cañoneo
Terminación de Pozos
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CAPITULO 3 Perforación
Los principales componentes de un equipo de perforación son: •La torre de Perforación o Taladro •La sarta de perforación y la broca •El malacate y el equipo de Potencia •La mesa Rotaria •El Cable de perforación y poleas •El sistema de Circulación de lodo •Equipos de control de reventones Herramientas y accesorios Equipo de Perforación
Las torres de perforación son utilizadas para realizar perforaciones de entre 800 y 6.000 metros de profundidad en el suelo tanto de pozos de gas, agua o petróleo, como así también pozos de exploración para analizar la geología y buscar nuevos yacimientos. Inclusive se utilizan para realizar perforaciones de prospección o explotación en minería cuando la profundidad del yacimiento supera los 1.500m bajo el nivel de terreno. Cuando las perforaciones se realizan en el mar estas torres están montadas sobre barcazas con patas o buques con control activo de su posición respecto del fondo del mar y se denominan plataformas petrolíferas. La Broca o trépano es la herramienta de corte que permite perforar. Es y ha sido permanentemente modificada a lo largo del tiempo a fin de obtener la geometría y el material adecuados para vencer a las distintas y complejas formaciones del terreno que se interponen entre la superficie y los hidrocarburos (arenas, arcillas, yesos, calizas, basaltos).
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CAPITULO 3 Perforación El equipamiento asociado a una torre de perforación depende en parte del tipo de equipo requerido, pero incluye al menos las siguientes partes: 1 Tanque de lodo o Pileta 2 Agitadores de arcilla 3 Línea de succión de la bomba de lodo 4 Bomba de lodo 5 Motor 6 Manguera de la bomba 7 Carrete del aparejo 8 Cañería de lodo 9 Manguera 10 <> 11 Aparejo 12 Cable del aparejo 13 <> 14 Estructura 15 Piso del enganchador 16 tiros (3 barras de 9 metros por cada tiro es lo usual) 17 <> 18 Conexión de lodo giratoria (en equipos modernos se reemplaza por el "Top Drive") 19 barra de perforación (rota junto con la Mesa aunque puede moverse hacia arriba y abajo libremente) 20 Mesa rotativa (Acciona la barra de perforación) 21 Piso de perforación 22 Bell nipple 23 Válvula (BOP) Anular 24 Válvula (BOPs) Ciega y de cañería 25 Sarta de Perforación 26 Trépano 27 Cabeza del <> 28 Línea de retorno de lodo.
La Torre de Perforación es una estructura metálica en la que se concentra prácticamente todo el trabajo de perforación. Está colocada sobre la boca del pozo para soportar la tubería de perforación y otros equipos que son descendidos y elevados durante las operaciones de perforación. Una de las herramientas de la torre es la Broca, que va cortando el terreno y avanzando en profundidad y va conectada a unas barras, que le dan peso. Sobre las barras de peso se va conectando la tubería de perforación. El trabajo de la broca es facilitado por el “lodo de perforación” que es un líquido de bentonita y otros elementos químicos y actúa especialmente como lubricante. INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 3
Tipos de Brocas DIAMANTE NATURAL estas brocas son utilizadas en formacion es duras y abrasivas. Presentan una variedad de estilos para perforación rotatoria y con motor de fondo. Están diseñadas en varios tamaños, grados y concentraciones de diamante natural, dependiendo del uso especifico que se le vaya a dar.
Presentan una geometría e hidráulica especial con la cual se logra tener una limpieza muy eficiente.
CHIPMASTER. Esta broca PDC es utilizada para perforar formaciones blandas y en formaciones viscosas o pegajosas que tradicionalmente limitan el desempeño de la operación de perforación.
Black Diamond
Ag-gX-TEND
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CAPITULO 3 Perforación Otras de las herramientas fundamentales en el proceso de perforación son: Tubería o "sarta" de perforación: Son los tubos de acero que se van uniendo a medida que avanza la perforación. Malacate - Es la unidad que enrolla y desenrolla el cable de acero con el cual se baja y se levanta la "sarta" de perforación y soporta el peso de la misma. Motores - Es el conjunto de unidades que imprimen la fuerza motriz que requiere todo el proceso de perforación. Sistema de lodos - Es el que prepara, almacena, bombea, inyecta y circula permanentemente un lodo de perforación que cumple varios objetivos: lubrica la broca, sostiene las paredes del pozo y saca a la superficie el material sólido que se va perforando. Sistema de cementación - Es el que prepara e inyecta un cemento especial con el cual se pegan a las paredes del pozo, tubos de acero que componen el revestimiento del mismo.
A medida que se va perforando y sumando barras para extender la longitud del tramo entre la superficie y la broca, se va aumentando el “peso sobre la broca”. El perforador controla el peso aplicado sobre la broca y las revoluciones de la mesa rotaria, condiciones básicas de la perforación.
El proceso de perforación se inicia perforando un hueco de mayor tamaño (28 pulgadas) llamado “hueco de superficie ”, en un tramo aproximado de 400 a 600 metros, según el programa de perforación. Luego se continúa la perforación con una broca de menor tamaño, en la forma descrita anteriormente, de acuerdo a un programa previamente establecido. INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 3 Perforación Marina, Pruebas y Completamiento de pozos
Otro método para aumentar la producción de los campos petrolíferos es la construcción y empleo de equipos de perforación sobre el mar (ha llevado a la explotación de más petróleo). Estos equipos de perforación se instalan, manejan y mantienen en una plataforma situada lejos de la costa, en aguas de una profundidad de hasta varios cientos de metros. La plataforma puede ser flotante o descansar sobre pilotes anclados en el fondo marino, y resiste a las olas, el viento y, en las regiones árticas, los hielos. Plataforma petrolífera
El programa integrado de perforación de Pozos profundos en los océanos (IODP) es un programa nuevo que comenzó en el año 2004, se basa en la experiencia y los conocimientos adquiridos durante las campañas de perforación científica en los océanos. El IODP es una asociación global de científicos, instituciones y organismos gubernamentales que provee un método más enfocado de exploración a mayores profundidades y en áreas más inaccesibles. El equipo de perfilaje consta de una sonda que contiene los elementos apropiados para medir el parámetro buscado. Se baja al pozo ”la sonda de perfilaje", suspendida de un cable hasta llegar al fondo del pozo. Luego se suben lentamente en tanto registra el tipo de litología de los estratos, y se estima los contenidos de gas, petróleo y/o agua, entre otras. El paso siguiente después del pozo abierto, es el perfilaje del pozo. Se inicia cuando se alcanza la perforación a la profundidad deseada. El Perfilaje es un registro de información del subsuelo en forma continua, mediante herramientas que se bajan a través del hoyo perforado hasta cierta profundidad. Se complementa con el análisis de muestras de zanja y el análisis de corazones. INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 3 Tipos y equipos de Perforación
Equipos Móviles de Perforación
Tipos de Perforación: (A) El espesor del estrato productor perforado verticalmente. (B) Perforación direccional a un ángulo de 45°. (C) Estrato perforado a un ángulo mayor usando el taladro inclinado.
(D) Plataforma desde la cual se pueden perforar varios pozos. (E) Pozo cuyo estrato productor puede ser terminado como sencillo y/o doble, con la ventaja de que el intervalo productor perforado horizontalmente logra tener varias veces el espesor natural del estrato.
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CAPITULO 3 Perforación marina Los tipos de Perforación Perforación marina marina son: Median Mediante te equipo equipo de Perfor Perforac ación ión sumer sumergib gible le (barc (barcaz aza): a): es usad usadaa en agua aguass
protegidas, de poca profundidad como ríos, bahías, hasta hasta de 16m 16m de profundidad. Plataforma Autoelevable (Jack-up): Usada para la perforación y reparación de
pozos. Tiene la capacidad de moverse de una localización a otra por medio de la autopropuls autopropulsión ión o remolcadores remolcadores.. Semisumergible : puede operar en aguas profundas hasta de 500m y se usa en actividades actividades tanto de de perforación perforación como de exploración exploración de pozos. pozos.
Plataf orma fija de perforación
Tetrápodo Tetrápodo con plataforma autoelevable
Barco perforador
Plataforma Plataforma autoelevable
Plataforma semisumergible
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CAPITULO 3 Perforación – Perfilaje de los pozos Esta información es transmitida a la super uperfficie icie y es grab rabada ada en cintas y vistas en unos monitores bajo la forma de curvas continuas, que los técnicos interpretan. Con ayuda del perfilaje del pozo se puede determinar si se continúa con las operaciones para poner el pozo en producción o se abandona.
Los datos registrados son: Registro de potencial espontáneo resistividad (registro de inducción) Registros acústicos (sónico y del cemento) Registros radioactivos: radioactiv os: (rayos (rayos gamma, neutrón, densidad)
El Ca Casi sing ng es unaTubería de acero que se coloca durante la perforación de un pozo para prevenir los derrumbes de las paredes del agujero, el filtrado de los fluidos en la formación y para proveer un medio de extraer hidrocarburos. La operación consiste en retirar la sarta de perforación y después se introduce la ”tubería de revestimiento" o "casing"; la cual se va enroscando entre sí, hasta llegar a la profundi profundidad dad propuesta. propuesta.
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CAPITULO 3 Perforación – Perfilaje de los pozos
Term erminad inadas as las las ope operac racione ioness anter nterio iore res, s, se ret retira ira la sart sartaa de perforación perforación,, y se introduce introduce la ”tubería ”tubería de revestimie revestimiento" nto" o "casing"; "casing"; se bajan equipados con una serie de accesorios. Esta tubería tubería se va enroscando enroscando entre sí, hasta hasta llegar a la profundida profundidadd propuesta.
Tubería de revestimi ento o casing
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CAPITULO 3 Cementación y Completamiento de pozos La cementación de pozos se define como “un procedimiento combinado de mezcla de cemento y agua, y la inyección de ésta a través de la tubería de revestimiento o la de producción en zonas críticas, esto es, alrededor del fondo de la zapata de la tubería revestidora, en el espacio anular, en el hoyo no re- vestido (desnudo) y más abajo de la zapata, o bien en una formación permeable”. La cementación cumple las siguientes funciones: •Impide el derrumbe de las paredes del pozo •Impide la contaminación con hidrocarburo de las capas superiores •Aísla entre si las capas productivas para luego ser tratadas individualmente. Completamiento de Pozos Consiste en una serie de operaciones para dejar el pozo en producción, tales como: El revestimiento del intervalo productor con tubería lisa o ranurada- la realización de empaques con grava o el cañoneo del revestidor y finalmente, la instalación de la tubería de producción.
Se realiza después de la perforación o durante la reparación, para dejar el pozo en condiciones de producir eficientemente los fluidos de la formación o destinarlos a otros usos, como inyección de agua o gas.
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CAPITULO 3 Terminación y cañoneo de pozos Una vez desmontado el equipo de perforación, se procede a la terminación y reequipamiento del pozo. La terminación o también denominado, completamiento de un pozo, representa la concreción de muchos estudios que, aunque realizados por separado, convergen en un mismo objetivo: la obtención de hidrocarburos. La terminación o completamiento de pozos consiste en una serie de tareas mediante el empleo de una unidad especial que permite el ensayo y posterior puesta en producción del pozo que se ha perforado y que tiene posibilidades de producir el petróleo o gas que se ha encontrado. Dicha unidad consiste en un equipo de componentes similares al de perforación pero normalmente de menor potencia y capacidad ya que trabaja, en principio, dentro del pozo ya entubado, y por consiguiente, con menores diámetros de tuberías y menores volúmenes de fluidos que los utilizados durante la perforación, y por consiguiente, menor riesgo. El Cañoneo se realiza en los tramos que han resultado de interés. La herramienta utilizada perfora el casing y el cemento dejando un agujero y un canal a través del cual los fluidos de la formación ingresan al pozo. Dos de los métodos empleados pueden ser: el que usa proyectiles de acero, tipo balas y el que usa cargas explosivas dirigidas con cañones de punzamiento. Esto se realiza mediante cañones con "cargas moldeadas" unidas por un cordón detonante activado desde la superficie mediante un cable especial. Componente de una carga moldeada
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CAPITULO 3 Terminación de pozos - Pruebas y Abandono de Pozos Ensayo del Tramo Cañoneado. Seleccionada las zonas a probar en un pozo, se bajan dos herramientas: una es el 'packer' o empaquetadora y la otra el 'tapón de fondo'. El tapón se cuelga del packer con un dispositivo especial. El objeto es fijar en la profundidad deseada el tapón, luego por sobre la capa a ensayar se ubica el empaque, quedando así la zona aislada Esta tarea se conoce como ”probar una zona con tapón y empaque" con el fin de conocer su potencial de producción. Abandono de Pozos Una adecuada práctica para el abandono de pozos, cuidadosa del recurso subterráneo y del medio ambiente, requiere aislar con tapones de cemento todas las formaciones permeables que hayan quedado sin entubar y que se puedan definir como potenciales fuentes de agua dulce, hidrocarburos y vapor de agua, acorde a la información geológica y/o de perfiles o ensayos efectuados durante la perforación y terminación. También tarde o temprano, los pozos se deben abandonar, bien sea por daños irreparables que se presenten o porque ya cumplió su vida útil. Las condiciones mínimas de sellado definitivo implican colocar el menos dos tapones de cemento en función de la profundidad del pozo y amplitud del tramo que se haya cañoneado..
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CAPITULO 4 Extracción de petróleo y desarrollo de campos petroleros Pozo con esquema del pumpjack. 1 Motor. 2 Equilibrio contrario. 3 Brazo del pitman. 4 Viga que camina. 5 Cabeza del caballo. 6 Barra polaca. 7 Manantial 8 Pipa del aceite. 9 Fundaciones concretas. 10 Cubierta. 11 Barra de lechón. 12 Tubería. 13 Bomba. 14 Válvulas. 15 Arenas del aceite.
La extracción, producción o explotación del petróleo se hace de acuerdo con las características propias de cada yacimiento. Después del cañoneo el petróleo fluye por los orificios hacia el pozo y se extrae mediante una tubería de menor diámetro, conocida como "tubería de producción“ (tubing).
Una vez se compruebe que existe petróleo en la profundidad del pozo, sus paredes se revisten de cemento, se conectan los tubos para sacar el crudo. El petróleo extraído generalmente viene acompañado de sedimentos, agua y gas natural, por lo que deben construirse previamente las facilidades de producción para separar los fluidos provenientes del pozo, tratarlos y almacenarlos para luego enviarlos a sus respectivos usuarios.. Una vez separado de esos elementos, el petróleo se envía a los tanques de almacenamiento y a los oleoductos que lo transportarán hacia las refinerías. INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETROLEO 45
CAPITULO 4 Extracción de petróleo y desarrollo de campos petroleros En la fase de producción todos los conocimientos técnicos y científicos son dirigidos hacia el transporte de los recursos hidrocarburíferos, desde el yacimiento hasta los puertos o refinerías. Se determina qué método de producción se debe usar y se diseñan y optimizan las instalaciones de superficie para el tratamiento primario de los hidrocarburos, para lo cual se requiere de: separadores de fases, tanques de almacenamiento, sistemas de purificación, líneas de flujo y sistemas de bombeo de petróleo y compresión del gas natural, con el objetivo de llevar el crudo o gas a condiciones específicas a las cuales se puede comercializar o distribuir. Operaciones de producción en superficie
• Extracción de fluidos del yacimiento • Recolección de fluidos en superficie •-Tratamiento del Crudo •- Bombeo y transporte de Crudo •- Tratamiento y compresión de Gas •- Tratamiento del agua y residuos Durante el proceso de extracción de los fluidos provenientes desde el fondo de un yacimiento hasta superficie, los gases se forman de los líquidos, el vapor del agua se condensa, y parte de la corriente del pozo se cambia de líquido a burbujas, neblina y gas libre. El gas lleva burbujas líquidas y el líquido lleva burbujas de gas. La separación física de estas fases que se hace en la superficie, es una de las operaciones básicas de: Producción, procesamiento y tratamiento de petróleo y el gas
Los fluidos producidos en el cabezal del pozo son mezclas complejas de compuestos de hidrógeno y carbono con densidades y presiones de vapor diferentes, y otras características. La corriente del pozo experimenta reducciones continuas de presión y temperatura cuando sale del yacimiento. INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN A A LA LA INDUSTRIA INDUSTRIA DEL DEL PETRÓLEO PETROLEO
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CAPITULO 4 Proceso de recolección, separación y tratamiento de fluidos
OPERACIONES EN SUPERFICIE
EXTRACCION DE PETROLEO Y GAS RECOLECCION Y SEPARACION DE FLUIDOS
TRATAMIENTO DE AGUAS Y OTROS SEDIMENTOS
COMPRESION DE GAS Y VENTAS
PROCESO DE TRATAMIENTO DE GAS
TRATAMIENTO DE CRUDO.
BOMBEO DE CRUDO PARA VENTAS
ALMACENAMIENTO MEDICION Y FISCALIZACIÓN DE CRUDO
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CAPITULO 4 Proceso de Recolección y Separación de fluidos OPERACIONES DE PRODUCCIÓN
Para producir los fluidos se necesita conocer los tipos de fluidos se van a producir, sus características y bajo que condiciones de presión, temperatura, etc.
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CAPITULO 4 Extracción de petróleo y desarrollo de campos petroleros Métodos de extracción de Petróleo Recuperación Primaria: Si solo se utiliza la energía propia del
yacimiento (mecanismos de empuje natural de los yacimientos). Recuperación Secundaria : Inyectando al yacimiento
desde la superficie, un fluido a presión que le suministre energía de empuje adicional. Flujo Natural: el petróleo por su misma presión del yacimiento fluye por
sí solo a travez de los pozos perforados, hasta la superficie. Si el yacimiento tiene energía propia, generada por la presión subterránea y por los elementos que acompañan al petróleo (por ejemplo gas y agua), éste saldrá por sí solo. Cuando la disponibilidad de energía es suficientemente elevada se está en presencia de un Pozo en “Flujo Natural” . Este ocurre si: -La presión del agua que se encuentra por debajo del hidrocarburo es bastante significativa y por lo tanto empuja al petróleo y lo obliga a salir a la superficie a traves del pozo perforado. -La presión del gas libre que cubre al petróleo se transmite a éste y provoca su ascenso a traves de la tubería del pozo perforado. En estos casos, se instala en la cabeza del pozo un equipo llamado "árbol de navidad", que consta de un conjunto de válvulas para regular el paso del petróleo o el gas proveniente de los yacimientos. Flujo Artificial: si no existe la presión
suficiente en los yacimientos para que los fluidos lleguen hasta la superficie, se usan otros métodos de extracción como el “balancín o machín” el cual, mediante un permanente balanceo, acciona una bomba en el fondo del pozo que succiona el petróleo hacia la superficie.
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CAPITULO 4 Extracción de petróleo y desarrollo de campos petroleros Mecanismos de empuje del petróleo hacia los pozos Etapa inicial Empuje por capa de gas GAS
Bajo las condiciones originales de presión y temperatura, existe un equilibrio entre el gas libre y el petróleo presente.
PETROLEO
AGUA
AGUA
Al perforarse los pozos y hacer el cañoneo, la capa de gas actua como un pistón y empuja el petróleo hacia los pozos. GAS
Empuje por gas en solución. PETROLEO
Al poner el pozo a producir controladamente, la diferencia entre la presión del yacimiento y la presión del cabezal del pozo (presión de flujo) hacen que el petróleo y el gas disuelto en éste suban.
AGUA
Etapa Final
GAS
GAS
PETROLEO
PETROLEO
AGUA
AGUA
Fase Inicial
AGUA
AGUA
AGUA
Fase Final
INTRODUCCIÓN A LA DEL PETRÓLEO INTRODUCCIÓN A LAINDUSTRIA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 4 Extracción de petróleo y desarrollo de campos petroleros En el mecanismo de empuje por gas en solución no existe capa o casquete de gas. Todo el gas disuelto en el petróleo y el petróleo mismo forma una sola fase, a presión y temperaturas originalmente altas en el yacimiento. En el mecanismo de empuje por gas en solución, al comenzar la etapa de producción, el diferencial de presión creado hace que el gas comience a expandirse y arrastre el petróleo del yacimiento hacia los pozos durante cierta parte de la vida productiva del yacimiento. Empuje por agua
Fase Final
Fase Inicial
GAS
GAS
PETROLEO
PETROLEO
AGUA
AGUA
PETROLEO
AGUA
AGUA
AGUA
AGUA
El empuje por agua es considerado el mecanismo natural más eficiente
para la extracción de petróleo. Su presencia y actuación puede lograr que se produzca hasta 60% y quizás más del petróleo en sitio.
Este tipo de mecanismo requiere que se mantenga una relación muy ajustada entre el régimen de producción que se establezca para el yacimiento y el volumen de agua que debe moverse. El frente o contacto agua-petróleo debe mantenerse unido para que el espacio que va dejando el petróleo producido vaya siendo ocupado por el agua.
INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 4 Extracción de petróleo y desarrollo de campos petroleros Flujo Artificial:
Los fluidos presentes en el yacimiento se extraen de los pozos por medio de equipos de bombeo mecánico, hidráulico, inyección de gas, etc. •Bombeo mecánico: se emplean bombas aspirantes de profundidad, accionadas por pistones de bombeo accionados par varillas mediante un movimiento reciprocante que les da una unidad de bombeo en superficie, denominada comunmente como “machin” •Bombeo hidráulico: Se inyecta petróleo u otro fluido limpio y tratado a presión a través de la tubería del pozo que regresa a la superficie junto con el petróleo que se extrae del yacimiento. Bombeo de Cavidades Progresivas: el petróleo se extrae con bombas ubicadas cerca del fondo del pozo y accionadas por motores eléctricos en superficie. •Bombeo electro sumergible: se considera un método de levantamiento artificial que utiliza una bomba centrífuga ubicada en el subsuelo para levantar los fluidos aportados por el yacimiento desde el fondo del pozo hasta la estación de flujo. Esquema General de Bomba Electro sumergible
La técnica para diseñar las instalaciones de bombeo electro sumergible consiste en: seleccionar una bomba que cumpla los requerimientos de la producción deseada, de asegurar el incremento de presión para levantar los fluidos, desde el pozo hasta la estación, y escoger un motor capaz de mantener la capacidad de levantamiento y la eficiencia del bombeo. INTRODUCCIÓN A LA DEL PETRÓLEO INTRODUCCIÓN A LAINDUSTRIA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 4 Extracción de petróleo. Métodos de Recobro Secundario y Mejorado de Petróleo. Método de Inyección de Agua. Pozos inyectores y Pozos productores.
INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETROLEO
CAPITULO 4 Equipos de Superficie para la extracción y recolección del petróleo o gas Gas liberado y expandido
Aceite y gas producidos a presión y temperatura de superficie
Gas liberado
E F
P3 T se p A
P
B
b
P
C D
1P n ó i s e r P
P4 T st
2
P 3
P 4
E
F T s T se t
Ga s
T
p
R
Temperatura Aceite
Aceite ΔP
B
C
Pb Tr
P1 Tr
Presión del yacimiento
Gas liberado
ΔP
Aceite
D P2 Tr
Gas expandido
Gas liberado
(Declina con la producción)
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CAPITULO 4 Extracción de petróleo. Equipos de Superficie para la extracción del petróleo o gas Equipo de Superficie y cabeza de pozo. El extremo del pozo en la superficie es denominado comúnmente "cabezal" o "boca de pozo" y para el caso de pozos surgentes “árbol de navidad". La boca de pozo, involucra la conexión de las tuberías de subsuelo con las de superficie que se dirigen a las instalaciones de producción. El "colgador de tuberías" y el "puente de producción" son los componentes principales de la boca de pozo. Este colgador va enroscado en la extremo superior de la tubería y debe ser el adecuado para soportar a la tubería de menor diámetro. Los fluidos producidos por el pozo son recibidos en la superficie en un "puente de producción", que constituye el primer punto elemental del control de la misma. Este puente no sólo está equipado con los elementos necesarios para la producción de petróleo, junto con el gas y el agua asociados, sino también para la captación del gas que se produce por el espacio anular entre la tubería de producción y el revestidor.
Equipo de Fondo y Cabeza de Pozo
INTRODUCCIÓN A LA DEL PETRÓLEO INTRODUCCIÓN A LAINDUSTRIA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 4 Extracción de petróleo y desarrollo de campos petroleros • • • •
Recolección : Líneas de flujo desde los cabezales de los pozos
hasta el múltiple de entrada o manifold de producción. Separación: de fases (gas-liquido) mediante el uso de separadores bifásicos (gas, aceite, agua), separadores trifásicos. Tratadores termo electrostáticos y otros métodos. Tratamiento: del crudo separación de gotas de agua emulsionadas en la corriente de aceite (aplicación de químicos, choque, corrientes de lavado, etc. Almacenamiento: utilización de tanques para el almacenamiento del crudo una vez tratado y listo para su medición y despacho.
Múltiple o manifold de producción: Serie de facilidades, tuberías y válvulas que permiten recibir y controlar adecuadamente la producción de los diferentes pozos de un campo productor.
Baterías de producción o centrales de procesamiento, con las facilidades para medir el caudal de fluidos de los pozos separar el petróleo - gas - agua y tratar el crudo. crudo.
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CAPITULO 4 Equipos para el tratamiento del Crudo, Gas y Agua en un campo de Producción
Instalaciones de separadores y etapas de separación de acuerdo con la magnitud de la presión y el volumen de gas-petróleo que deba manejarse. En cada caso, la última etapa de separación se realiza en el tanque de almacenaje o presión atmosférica
La estación de flujo y recolección de la producción de los pozos la componen un grupo de instalaciones que facilitan el recibo, la separación, medición, tratamiento, almacenamiento y despacho del petróleo. El flujo del pozo consiste preponderantemente de petróleo, al cual está asociado un cierto volumen de gas: relación gas-petróleo (RGP), que se mide en m3 de gas por m3 de petróleo producido o en pies cúbicos de gas por barril de petróleo producido, a condiciones estipuladas en la superficie. Además, el flujo de petróleo y gas puede mostrar la presencia de agua y de sedimentos procedentes del yacimiento productor. Recolección y separación de fluidos: los separadores de petróleo y
gas separan mecánicamente los componentes líquidos y de gas que llegan de los pozos a una temperatura y presión específica, para eventualmente procesarlos o transformarlos en productos vendibles. Un recipiente de separación normalmente es el recipiente inicial de procesamiento en cualquier facilidad de producción y debe tener un diseño apropiado con el fin de evitar en embotellamiento y reducción de la capacidad de la instalación.
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CAPITULO 4 Equipos para el tratamiento del Crudo, Gas y Agua en un campo de Producción
Proceso de Gas Separación de fluidos Tratamiento d e Cr u d o
Tratamiento de Agua y sedimentos
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CAPITULO 4 Tratamiento del Crudo Equipo utilizado para el tratamiento del crudo •Calentadores indirectos •Calentadores directos •Tratadores Térmicos •Método Centrífugo •Tratamiento Eléctrico •Tratamientos Combinados Después de someter el petróleo a los procedimientos de deshidratación el contenido de BS&W se habrá reducido a los valores deseables. Sin embargo, el contenido de sal no necesariamente puede haber bajado hasta quedar por dentro de los límites aceptados comercialmente, en particular cuando los crudos tienen una salinidad inicial alta. Los métodos de Deshidratación son: •Método Químico •Inyección de productos químicos deshidratantes •Método mecánico •Aplicación de calor, Influencia de la temperatura en el proceso de deshidratación, Ventajas y desventajas de la aplicación de calor, Calentamiento por fuego directo e indirecto, Calculo de Capacidad de calentamiento de la producción, ejercicios prácticos. •Método eléctrico •Lavado. •Reposo • Agitación En el proceso de desalación del petróleo crudo se generan aguas residuales (aguas congénitas). Estas aguas pueden ser utilizadas en los pozos de inyección al subsuelo, sustituyendo el agua de primer uso requerida en la recuperación secundaria de los yacimientos. Para lograr esta reutilización, se necesita aplicar un tratamiento a las aguas residuales. INTRODUCCIÓN A LA DEL PETRÓLEO INTRODUCCIÓN A LAINDUSTRIA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 4 Equipos para el Tratamiento del Crudo
Tratadores térmicos y eléctricos
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CAPITULO 4 Almacenamiento y Fiscalización del Crudo Se utilizan tanques para el almacenamiento del crudo una vez tratado y listo para el despacho. El petróleo crudo transportado desde los yacimientos a la refinería por petroleros u oleoductos, es almacenado en grandes depósitos cuya capacidad media es de 30.000 m3 aproximadamente.
Los tanques utilizados para el almacenamiento son cilíndricos y su altura y diámetro están en función de su capacidad. Los hay de dos tipos: empernados para los de pequeño volumen, y soldados para volúmenes mayores. Existe una variedad de tanques cuya capacidad va a satisfacer todos los requerimientos.
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CAPITULO 4 Tratamiento de Aguas Residuales Año tras año, de los campos petroleros se producen miles de millones de galones de aguas residuales, bien sea de agua producida junto con petróleo del yacimiento o del agua que se inyecta desde superficie al yacimiento para incrementar la tasa de producción de los pozos de gas y petróleo. El agua que se produce junto con el petróleo se somete a un riguroso tratamiento y descontaminación, antes de ser devuelta a la naturaleza o ser reinyectada al yacimiento. Estos tratamientos de aguas son altamente costosos en algunos casos, por lo cual se debe tener especial cuidado en el diseño de equipos y tratamientos químicos que se requieran. Los Procesos y equipos utilizados normalente en el Tratamiento de aguas residuales son: • Tratamiento con químicos. •Skim tanks, separadores API para desnatar el agua. • Separadores de placas coalescentes • Celdas de flotación • Filtros y lagunas de aireación, según se utilice para vertimiento o para ser reinyectada a los pozos.
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CAPITULO 4 OTRAS FACILIDADES INDUSTRIALES EN CAMPOS
• Suministro de agua industrial y
potable • Sistema Contra incendio • Suministro de energía y aire. • Sistemas de instrumentación
Facilidades para el gas
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CAPITULO 4 Diagrama de Producción DIAGRAMA DE PRODUCCIÓN
Comportamiento de un campo de Producción
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CAPITULO 5
Historia del petróleo en Colombia En Colombia el petróleo se ha encontrado en diferentes cuencas sediemntarias, en formaciones, tales como Carbonera, Guadalupe, Mirador, Barco, Caballos, Villeta, Mugrosa, Esmeralda, etc. Las "cuencas sedimentarias" son extensas zonas en que geológicamente se divide el territorio de un país y donde se supone están las áreas sedimentarias que pueden contener hidrocarburos. En Colombia hay 18 de estas cuencas, distribuidas en un área de 1.036.400 kilómetros cuadrados.
Pero en la actualidad la ANH (Agencia Nacional de Hidrocarburos) presenta ante la comunidad geológica nacional e internacional, y en particular a la industria del petróleo, una nueva propuesta de nomenclatura y límites de algunas cuencas sedimentarias de Colombia.
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CAPITULO 5 Historia del petróleo en Colombia Los principales cambios sugeridos son: •La inclusión de la “Cuenca de Amagá”, ya que es un área sedimentaria con niveles ricos en materia orgánica y carbón, promisoria para la exploración de gas. •La exclusión de la “Cuenca Pacífico” debido a que está conformada en su mayor parte por la Serranía del Baudó, una región no sedimentaria. •La agrupación de las tres cuencas de la región sur del país en dos áreas prospectivas, separadas por un alto estructural con dirección NNW: La cuenca de Caguán-Putumayo al W y Vaupés-Amazonas al E •La extensión de las cuencas marinas del Pacífico hasta el límite entre las placas de Suramérica y Nazca. •La extensión de las cuencas marinas del Caribe hasta el frente de deformación del denominado “Cinturón Deformado del sur del Caribe” •La inclusión de la cuenca Colombia en el Caribe profundo. •La definición de la cuenca del Pacífico Profundo Colombiano al W de la actual zona de subducción del Pacífico.
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CAPITULO 5 Esquemas de contratación experiencias de manejo
petrolera
en
Colombia
y
La importancia de los hidrocarburos como recurso estratégico llevo a todas las naciones del mundo a buscar desarrollar recursos petroleros para poder contar de esta forma, con una fuente de ingresos importante con la cual poder garantizar el desarrollo de su economía. Para ello se han tenido que idear diversos mecanismos o sistemas de contratación. La historia cuenta que el primer esquema contractual aplicado en la exploración y explotación de hidrocarburos fue el conocido acuerdo de concesión, donde la posesión de los hidrocarburos descubiertos se le transfería al concesionario a cambio de lo cual este se comprometía a entregar al estado un porcentaje de la producción obtenida a titulo de regalía. Con el advenimiento de nuevas condiciones económicas, políticas y estratégicas de los hidrocarburos, el sistema de concesión fue reemplazado por otros sistemas contractuales en los que los dueños de los recursos se reservaban la posesión sobre los hidrocarburos descubiertos y le daban al contratista el derecho a disponer de un porcentaje del petróleo una vez producido a manera de pago por el capital invertido, el riesgo asumido y la tecnología suministrada al proceso de exploración y producción. Bajo estas condiciones podemos hablar de 4 tipos básicos de contratación: contrato de asociación, contratos de producción compartida, contratos de servicios, acuerdos de riesgo compartido o joint ventures. Evolución histórica de la contratación en Colombia: en n uestro país la
historia de la contratación petrolera nos remonta hacia finales del siglo XIX y principios de XX, época en donde nuestra economía era fundamentalmente agrícola y en la que la actividad petrolera no ocupaba un lugar relevante en los ingresos nacionales, por lo que se podría afirmar que para aquel entonces la regulación en esta materia era prácticamente inexistente. Bajo este panorama en 1905 comienzan a darse los primeros esbozos de contratación con las primeras y muy conocidas Concesiones Barco y De Mares; posteriormente con la expedición de la ley 20 de 1964 que reiteraba el derecho de la nacían sobre el subsuelo y que delega a ECOPETROL para celebrar contratos de explotación y producción, y con la expedición del decreto ley 2310 de 1974, el país fortalece su reglamentación petrolera y crea las bases de lo que hoy constituye nuestro esquema de contratación. INTRODUCCIÓN A LA DEL PETRÓLEO INTRODUCCIÓN A LAINDUSTRIA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 5 Esquemas de contratación petrolera en Colombia y experiencias de manejo Haciendo uso de facultades de emergencia económica, la administración López Michelsen, expidió el Decreto Legislativo 2310 de octubre 28 de 1974, mediante el cual abolió hacia el futuro el régimen de la concesión petrolera e impuso otros tipos de contratos para la exploración y explotación de los hidrocarburos de propiedad nacional, como el de asociación. Igualmente se encargo de manera privativa a ECOPETROL de las actividades de exploración y explotación, las que puede llevar a cabo directamente o contratar con personas naturales o jurídicas, nacionales o extranjeras. Con anterioridad al año 2003 el esquema imperante en nuestro país fue el sistema de asociación el cual nació en nuestro país como una respuesta al desarrollo fiscal petrolero a nivel mundial con el fin de atraer el capital privado, riesgo, en momentos en que el país se vio obligado a importar hidrocarburos a altos precios, con las consiguientes repercusiones económicas. Dicho contrato es único, por cuanto no puede ser clasificado específicamente dentro de uno de los sistemas de contratación convencionales ya que combina aspectos como el pago de regalías utilizado en la concesiones; la producción se distribuye entre las partes como lo hacen los modelos de producción compartida y ECOPETROL participa en un porcentaje en las inversiones de desarrollo como si fuera un joint venture. En términos económicos, en 25 años de existencia aporto el descubrimiento de nuevas reservas en un porcentaje equivalente al 90% del petróleo y el 100% del gas. Existen en la actualidad 125 contratos de asociación vigente y 86 compañías petroleras trabajando en exploración y producción. Aun a pesar de estos resultados y tras la expedición del decreto 1760 de 2003 por parte del gobierno Uribe Vélez, en ejercicio de las facultades extraordinarias conferidos por la ley 790 de 2002 y ‘’por el cual se escinde la Empresa Colombiana de Petróleos, se modifica su estructura y se crea la Agencia Nacional de Hidrocarburos y la Sociedad Promotora de Energía de Colombia S.A’’.
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CAPITULO 5 Esquemas de contratación experiencias de manejo
petrolera
en
Colombia
y
A raíz de la expedición del tan controvertido decreto se excluye a ECOPETROL definitivamente del manejo de los hidrocarburos, la creación de la ANH y el retorno al sistema de concesión, se convierte a la estatal petrolera en una sociedad publica por acciones, regida por el CÓDIGO DE COMERCIO y vigilada por la superintendencia de sociedad aspecto ultimo que al sentir de muchos no garantiza el carácter de estatal de la empresa partir de las experiencias recogidas con otras empresas como ISA, ISAGEN Y ETB. Con la implementación de la nueva estructura orgánica de la empresa colombiana de petróleos-ECOPETROL- y la creación de la Agencia Nación de Hidrocarburos, como ente administrador de los recursos petroleros de la nación se da inicio a una nueva etapa en la que la estatal petrolera entrara a competir en las mismas condiciones que las empresas multinacionales en la medida en que no media contrato de asociación como ocurría en la antigüedad sino que se estará sujeto a un contrato estatal, no sujeto a la ley 80 de 1993 como sucedía anteriormente respecto del régimen común de contratación y por su naturaleza sui generis en lo demás a sujeta a un régimen especial. Por otra parte respecto de la adjudicación de tierras se abandona el sistema dual que combina la contratación directa y un método de licitaciones o concursos para adoptar un sistema que permita la adjudicación directa teniendo en cuenta únicamente la calificación del área. Bajo este nuevo esquema se permitirá que los contratos con las transnacionales sean de CONCESION y ya no de asociación lo que implica que los actuales serán prorrogados a favor de los inversionistas extranjeros hasta el agotamiento de los pozos.’’ Tal prerrogativa permitiría que compañías como la occidental con caño limón o la Chevron Texaco con el gas de la guajira, que vencían en el 2008 y 2005 respectivamente, entren a controlar las reservas petroleras’’.
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CAPITULO 5 Entes reguladores de la industria AGENCIA NACIONAL DE HIDROCARBUROS (ANH) En el 2003 se consolidó la reestructuración del sector hidrocarburífero colombiano con la creación de la Agencia Nacional de Hidrocarburos como respuesta a la situación crítica que atravesaba Colombia debido a la disminución de las reservas de petróleo, lo cual eventualmente llevaría al país a convertirse en importador de crudo. (Decreto 1760 de 2003.) Esta reestructuración contemplaba la decisión de hacer más competitiva a Ecopetrol al separar su doble rol de entidad reguladora y empresa petrolera. Por esta razón se dispuso que únicamente se dedicara a explorar, producir, transportar, refinar y comercializar hidrocarburos, es decir, trabajar exclusivamente en el negocio petrolero en todas las fases de la cadena, compitiendo en igualdad de condiciones con otras compañías del sector. De esta forma, la Agencia Nacional de Hidrocarburos adquirió de Ecopetrol su labor de administrador y regulador del recurso hidrocarburífero de la nación. CREG Comisión de Regulación de Energía y Gas Combustible, adscrita al Ministerio de Minas y Energía. La ley 143 y 142 de 1994 asignó a la CREG, en relación con los sectores eléctrico y gas combustible, las funciones de regulación orientadas a crear las condiciones que garanticen una oferta energética, liberar el mercado hacia la libre competencia, definir metodologías para cálculos tarifarios a usuarios regulados y finales, bajo criterios económicos, sociales, ambientales y de competencia. También, las de expedir regulaciones específicas para la autogeneración y cogeneración de electricidad, establecer los criterios para la fijación de compromisos de ventas garantizadas de energía y potencia entre las empresas, establecer el reglamento de operación para realizar el planeamiento y la coordinación de la operación del sistema interconectado nacional y para regular el funcionamiento del mercado mayorista de energía y gas combustible. MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA El Ministerio de Minas y Energía tendrá, además de las funciones que determina el artículo 59 de la Ley 489 de 1998, las siguientes: INTRODUCCIÓN A LA DEL PETRÓLEO INTRODUCCIÓN A LAINDUSTRIA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 5 Entes reguladores de la industria Adoptar la política nacional en materia de exploración, explotación, transporte, refinación, procesamiento, beneficio, transformación y distribución de minerales e hidrocarburos, así como la política sobre generación, transmisión, interconexión, distribución y establecimiento de normas técnicas en materia de energía eléctrica, sobre el uso racional de energía y el desarrollo de fuentes alternas, y en general, sobre todas las actividades técnicas, económicas, jurídicas, industriales y comerciales relacionadas con el aprovechamiento integral de los recursos naturales no renovables y de la totalidad de las fuentes energéticas del país en concordancia con los planes de desarrollo, entre otras. ECOPETROL. Con la expedición del Decreto 1760 del 26 de Junio de 2003 modificó la estructura orgánica de la Empresa Colombiana de Petróleos y la convirtió en Ecopetrol S.A., una sociedad pública por acciones, ciento por ciento estatal, vinculada al Ministerio de Minas y Energía y regida por sus estatutos protocolizados en la Escritura Pública número 4832 del 31 de octubre de 2005, otorgada en la Notaría Segunda del Circuito Notarial de Bogotá D.C., y aclarada por la Escritura Pública número 5773 del 23 de diciembre de 2005. Realiza actividades de exploración y producción de hidrocarburos.
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CAPITULO 5 Régimen de Regalías petroleras Las regalías son la contraprestación económica a favor del Estado por la explotación de recursos no renovables, como petróleo y gas, que se le otorgan a departamentos y municipios en cuyo territorio se adelantan explotaciones, y a los puertos por donde se transportan dichos recursos. Estos recursos contribuyen a las finanzas locales y a la inversión social, pues buscan el mejoramiento de la calidad de vida, el desarrollo, la descentralización y la pacificación. Las regalías están direccionadas a la inversión en salud, educación y saneamiento. Esto significa que el gasto de estos recursos debe responder a las necesidades de la comunidad, beneficiando las necesidades básicas insatisfechas.
El Departamento Nacional de Planeación busca ofrecer una herramienta de apoyo necesaria para el use correcto de los recursos de regalías, con la actualización de la Cartilla "Las Regalías en Colombia”.
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CAPITULO 5 Régimen de Regalías petroleras Distribución de las Regalías según la producción en Barriles de Petróleo ENTIDAD QUE RECIBE.
PRODUCCION DEL MUNICIPIO
Producción 0-10.000
10.000 – 20.000
> A 20.000
DEPARTAMENTO
52%
47.5%
47.5%
25.0%
12.5%
8.0%
8.0%
19.5%
32.0%
MUNICIPIO PROD
32%
MUNICIPIO PORTUARIO 8%
FONDO NAL REGALIAS 8%
SEGUN LEY 756 DEL 2.002, ARTICULO 27. PRODUCCION DADA EN BARRILES POR DIA PROMEDIO MENSUAL
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CAPITULO 5 Aspectos ambientales en la industria del petróleo Impactos en la fauna marina: Los impactos se evidencian en peces y larvas
de importancia comercial, especialmente cuando la prospección se lleva a cabo en aquellas áreas en las que las especies cumplen ciclos biológicos cruciales. Hay una afectación además en aves y mamíferos marinos, especialmente cetáceos (delfines, ballenas y cachalotes) que usan complicados sistemas de comunicación para orientación y para atrapar alimentos. Adicionalmente, se ha registrado una disminución en las fuentes alimenticias, lo que es especialmente relevante cuando los animales están en período de lactancia o crianza. Dado que las aves marinas tienen requerimientos muy especiales en el período reproductivo (sitios de copulación y requerimientos alimenticios especiales), las detonaciones en esta época puede significar la pérdida de toda una estación reproductiva, afectando la composición de las poblaciones naturales. Prospección sísmica . Se han realizado estudios de los impactos de la
prospección sísmica en bancos de peces, y se ha encontrado que para algunas especies de interés comercial, se puede reducir la pesca en hasta un 45% del promedio. Su impacto se registró en 10 Km. a la redonda. El número de peces disminuyó tanto en la zona pelágica como en el fondo de la columna del agua. Después de las detonaciones no se observó una recuperación en la pesca por varios días. La perforación de un pozo. El ambiente recibe los desechos industriales y
domésticos, que se producen durante su construcción. En un pozo petrolero pueden estar trabajando simultáneamente más de 200 personas, que viven en sus campamentos y que manipulan desde sustancias químicas, hasta sustancias radiactivas. En mares temperados, la perforación a profundidad ha provocado los siguientes impactos: Sedimentación de lodos contaminados en el fondo marino creando “desiertos biológicos”. •Inhibición en el crecimiento y desarrollo reproductivo de algunas especies de moluscos. •Disminución en la actividad reproductiva de fauna marina. •Reducción del establecimiento de organismos bentónicos •Cambio en las respuestas inmunológicas en peces INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 5 Aspectos ambientales en la industria del petróleo
Los derrames de crudo y sus derivados son una constante en la actividad petrolera. La práctica de las empresas es contratar empresas especializadas en "limpiar ecosistemas", sin embargo, la limpieza no garantiza al 100% la reducción de los impactos ambientales. Cuando existe un derrame, una práctica común es quemar el crudo. Contaminación por gas : en el mar el gas penetra rápidamente en el
organismo de los animales marinos a través de las branquias causando problemas en la fisiología de los sistemas respiratorio, nervioso, en la circulación de la sangre en la actividad enzimática y otros. Esto hace que cambie el comportamiento de los peces, su excitabilidad, incremento o disminución de actividad, etc. y los síntomas se manifiestan muy rápidamente. Los accidentes catastróficos potenciales que pueden ocurrir, incluyen un reventón del pozo y la liberación incontrolada de petróleo y/o gas. En otros sitios se pueden presentar posibles incendios (con los productos de la combustión) en las refinerías o plantas de procesamiento de crudo y gas. La ANH tiene una política socio-ambiental cuyo objetivo es orientar y ordenar bajo el criterio de sostenibilidad ambiental y social el aprovechamiento de los recursos hidrocarburíferos del país, propiciando la participación y transparencia a todos los grupos de interés, mediante la resolución No. 012 de enero 19 de 2007 por la cual la ANH adopta el documento de políticas socio ambientales y los instrumentos de seguimiento a la misma. INTRODUCCIÓN A LA DEL PETRÓLEO INTRODUCCIÓN A LAINDUSTRIA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 6 Transporte de hidrocarburos En tierra o para cortas distancias en el mar se utilizan los oleoductos. Estos demandan enormes inversiones de capital para su construcción; pero los costos de mano de obra y mantenimiento son relativamente bajos. La inversión de capital en un buque petrolero es inferior; sin embargo, los costos de explotación (mano de obra, combustible y mantenimiento) son altos. Los buques tanque son indispensables para el transporte marítimo a grandes distancias y los petroleros modernos están diseñados para que operen con flexibilidad y eficiencia, de acuerdo con las más altas normas técnicas y de seguridad.
Oleoducto
Buques Tanques
Al principio el hidrocarburo era transportado en barriles de madera en buques cargueros (de aquí que la unidad de medida sea el "barril", que equivale a 35 galones imperiales o 159 litros). Después Marcos Samuel, el fundador de Shell Transport and Trading, adoptó la idea de construir buques que eran, en realidad, tanques flotantes. Así nacieron los buques petroleros.
Barco Petrolero INTRODUCCIÓN A LA DEL PETRÓLEO INTRODUCCIÓN A LAINDUSTRIA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 6 Transporte de hidrocarburos La principal característica del diseño de un buque petrolero es la división del espacio de transporte de la mercancía en cisternas separadas, con lo cual pueden segregarse diferentes tipos de petróleo o sus productos y se evita el excesivo movimiento de la carga durante las travesías. Las máquinas, los camarotes y el puente de mando generalmente se encuentran en la popa; así, las máquinas y el alojamiento de la tripulación quedan alejados de la carga inflamable. El petróleo crudo a menudo viaja a lugares distantes en grandes buques tanque - los mayores pueden llevar 400.000 toneladas de hidrocarburos. Algunos buques tanque pueden transportar productos "negros" y "blancos". En este caso, tienden a ser más grandes; por ejemplo, para la exportación de productos de las nuevas refinerías del Medio Oriente se utilizan petroleros de 80.000 toneladas.
El petróleo crudo se transporta por oleoducto o buque tanque a la refinería, para transformarlo en productos que, a su vez, pasan a los centros de distribución o a los consumidores finales.
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CAPITULO 6 Transporte y Comercialización del crudo
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CAPITULO 7 Refinado del petróleo crudo
Una vez extraído el crudo, se trata con productos químicos y calor para eliminar el agua y los elementos sólidos, y se separa el gas natural. A continuación se almacena el petróleo en tanques y se transporta a una refinería en camiones, por tren, en barco o a través de un oleoducto. Todos los campos petrolíferos importantes están conectados a grandes oleoductos. Refinería de Petróleo
Una Refinería es una instalación industrial donde por medio de un conjunto de operaciones con las que, a partir del petróleo crudo (petróleo natural, tal como se extrae de los yacimientos, antes de ser procesado), se obtienen una serie de productos derivados. Comprende: destilación atmosférica destilación fraccionada y otros tratamientos químicos diversos. Destilación: El petróleo crudo empieza a vaporizarse a una temperatura algo menor que la necesaria para hervir el agua. Los hidrocarburos con menor masa molecular son los que se vaporizan a temperaturas más bajas, y a medida que aumenta la temperatura se van evaporando las moléculas más grandes. El primer material destilado a partir del crudo es la fracción de gasolina, seguida por la nafta y finalmente el queroseno. Posteriormente se somete a otros procesos como el craqueo térmico en él que las partes más pesadas del crudo se calientan a altas temperaturas bajo presión para obtener más gasolina o el craqueo catalítico y la alquilación.
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CAPITULO 7 Procesos y equipos para el Refinado del petróleo 1. Almacenamiento de petróleo 2. Desalador 3. Petróleo crudo 4. Horno 5. Petróleo gasificado 6. Torre de destilación primaria o atmosférica 7. Cracking 8. Mezclador 9. Separación de gas. 10. Propano 11. Butano 12.Nafta (petroquímica) 13. Gasolina 14. Gasolina para avión 15. Gasóleo 16. Aceite caliente 17. Combustible pesado 18. Mezclador 19. Destilación al vacío
El petróleo crudo que llega de los campos de producción a las refinerías se almacena y se somete previamente a un eventual desalado. El crudo sufre una primera operación de fraccionamiento por destilación; posteriormente, las corrientes obtenidas son sometidas a operaciones de transformación molecular o a nuevas separaciones físicas. La secuencia de estos procesos que convierten el petróleo crudo en productos acabados, constituye el denominado “esquema de refinación del petróleo crudo”. Destilación inicial, atmosférica: la unidad de destilación inicial o
topping atmosférica, tiene por finalidad separar el petróleo crudo en un determinado número de fracciones clasificadas según las temperaturas de ebullición de los hidrocarburos. Estos productos de destilación directa son regulados para hacerlos corresponder en forma aproximada con las especificaciones de destilación A.S.T.M, que condiciona su rendimiento respecto al crudo. Previa vaporización en los hornos, los hidrocarburos se clasifican verticalmente de acuerdo a su volatilidad, es decir, según su peso molecular.
INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 7 Refinado del petróleo - Craqueo Catalítico En el proceso de craqueo catalítico, el crudo se divide (craquea) en presencia de un catalizador finamente dividido. Esto permite la producción de muchos hidrocarburos diferentes que luego pueden recombinarse mediante alquilación, isomerización o reformación catalítica para fabricar productos químicos y combustibles de elevado octanaje para motores especializados. La fabricación de estos productos ha dado origen a la gigantesca industria petroquímica, que produce alcoholes, detergentes, caucho sintético, glicerina, fertilizantes, azufre, disolventes y materias primas para fabricar medicinas, nailon, plásticos, pinturas, poliésteres, aditivos y complementos alimentarios, explosivos, tintes y materiales aislantes.
El suministro de gas natural para usos domésticos es un servicio indispensable en las ciudades modernas
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CAPITULO 7 Refinado del petróleo – principales productos derivados La introducción del automóvil hizo que se disparara la demanda de gasolina, con el consiguiente aumento de la necesidad de crudo. Líquidos combustibles. Usos. -Gas licuado de petróleo: usado como combustible de calderas y motores. - Gasolina: usada como combustibles de los motores de explosión interna. - Queroseno: usado para el alumbrado y sobre todo como combustible para aviones. - Gasóleo: usado como combustible para los motores de compresión (diesel) y para la calefacción doméstica. - Fuel: usado como combustible para calefacción. Gases. Usos -Butano: usado como combustible doméstico e industrial. -Propano: tiene los mismos usos que el butano. Materia básica para la obtención de productos químicos. Nafta: empleada como disolvente para grasa, gomas y resinas, en especial para la fabricación de barnices y ceras y para la limpieza en seco de textiles. Alquitrán: usado en la producción de jabones de alquitrán y de productos químicos y como aislantes para tejados y para asfaltar pavimentos. En el caso de la brea: Grasas y ceras Lubricantes: usados para reducir el rozamiento entre las partes móviles de las máquinas.
Proceso de Refinado del Petróleo
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CAPITULO 7 Refinado del petróleo
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CAPITULO 8 Estadísticas Petroleras De los 1,04 billones de barriles de reservas de petróleo existentes en la actualidad, la región del Oriente Medio posee 683 mil millones, seguida de lejos por Latinoamérica con 95 mil millones. Sin embargo, el volumen de reservas no implica necesariamente que exista capacidad inmediata de producción. La razón es que esas reservas requieren sobre este de una infraestructura para ser desarrolladas. Con base en una declinación de las reservas actuales del 5% anual, el Departamento de Energía de los Estados Unidos proyecta que las necesidades insatisfechas de crudo ascenderán a 40 millones de barriles por día en el 2010. Y esto conduce a las preguntas de fondo: ¿dónde podremos encontrar ese faltante? ¿Por qué es tan difícil reemplazar las reservas que se producen? Se puede encontrar petróleo y gas natural en todos los continentes distribuidos de forma muy irregular. Enormes campos petrolíferos que contienen alrededor de la mitad del petróleo mundial se encuentran en el Oriente Próximo. También existen grandes cantidades de petróleo en el Golfo de México, Mar del Norte y el Artico (tanto en Alaska como en Rusia). Se piensa que debe haber notables reservas en las plataformas continentales, aunque por diversos problemas la mayoría de ellos no están todavía localizados y explotados. Es muy difícil estimar para cuantos años tenemos petróleo y gas natural. Es difícil hacer este cálculo porque depende de muchas variables desconocidas. No sabemos cuantos depósitos nuevos se van a descubrir. Tampoco cual va a ser el ritmo de consumo, porque es probable que cuando vayan escaseando y sus precios suban se busque con más empeño otras fuentes alternativas de energía y su ritmo de consumo disminuya. Por esto las cifras que se suelen dar son muy poco fiables. En 1970 había reservas conocidas de petróleo para unos 30 años (hasta el año 2000) y de gas natural para unos 40 años. En cambio en 1990 había suficientes depósitos localizados de petróleo para otros 40 años (hasta el 2030) y de gas natural para unos 60 años; es decir, en estos años se ha descubierto más de lo que se ha consumido. Por todo esto se puede decir que hay reservas para un tiempo comprendido entre varias decenas y unos 100 años. INTRODUCCIÓN A LA DEL PETRÓLEO INTRODUCCIÓN A LAINDUSTRIA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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CAPITULO 8 Estadísticas Petroleras Otro importante problema relacionado con el petróleo es que se consume mayoritariamente en regiones donde no se produce. Así entre Estados Unidos y Europa occidental se consume casi la mitad del petróleo mundial. Los países del Golfo Pérsico que sólo consumen el 4,5% mundial producen, en cambio, el 26%. La mayor parte de las nuevas reservas se están descubriendo en los países menos consumidores. Así se calcula que Estados Unidos tiene reservas para unos 10 años y Europa para unos 13, mientras que los países del Golfo acumulan el 57% de las reservas conocidas.
Reservas de Petróleo y Gas natural en el mundo
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CAPITULO 8 Estadísticas Petroleras
DISTRIBUCION DE RESERVAS MUNDIALES DE PETROLEO
NO OPEP 24.9%
IRAN 9.0% IRAK 10.8%
OTROS OPEP 12.4% KUWAIT 9.3%
ESTADOS ARABES UNIDOS 9.4%
ARABIA 25.2%
COLOMBIA NO ES UN PAIS PETROLERO, ES UN PAIS CON PETROLEO: Representa el 0.4% de las reservas mundiales y el 0.75% de la producción mundial
INTRODUCCIÓN A LA INDUSTRIA DEL PETROLEO
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Evaluación Final 1.
El Petróleo es un Recurso Natural: _____ ________________.
2.
Los tres tipos de rocas que conforman la tierra son: __________________ __________________ __________________
3.
Generalmente las acumulaciones de Petróleo o gas se encuentran en Rocas de tipo: _________________.
4.
En la etapa de exploración para buscar el petróleo que se encuentra en el subsuelo, se utilizan métodos: ___________________________ ___________________ ___________________________ __________________.
5.
La _______________ consiste en abrir un hueco en la tierra para verificar la existencia de petróleo en un Yacimiento.
6.
Los siguientes son los principales componentes de un equipo de perforación: ________________, ______________, ______________, ________________, _____________, _____________ y _______________.
6.
Establezca la correspondencia entre: a. Perforación b. Exploración c. Producción d. Transporte e. Derivados
( ( ( ( (
) Oleoductos, buque tanques ) Gasolina, parafina, asfalto ) Sísmica ) Brocas, lodos. ) Separadores y tratadores.
7. El petróleo o el gas que se encuentra en un Yacimiento se puede llevar hasta la superficie a través de: __________ __________. 8. La unidad de medida del petróleo es el ____________ y su calidad para venta se mide en _________ ___________ .
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Evaluación Final 9.
El petróleo crudo para que se pueda utilizar necesita ser sometido a un proceso de: _________________.
10. La comercialización del petróleo y el gas consiste en: ____________________________________________ . 11. El gas que se produce junto con el petróleo se puede aprovechar para: ____________, _____________, _________, ______________. 12. El agua que se produce junto con el petróleo necesita ser sometida a un proceso de _____________ antes de ser devuelta a la naturaleza o de reinyectarse a los yacimientos nuevamente. 13. Las actividades de explotación de Campos petroleros que afectan al medio ambiente son: __________________ __________________ __________________ 14. El porcentaje de la producción de petróleo en Colombia corresponde al _______ de las reservas mundiales y al _______ de la producción mundial. 15. Las Regalías Petroleras son: _____________________________ _____________________________.
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GLOSARIO
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