Mecanismos de Producción
Otros mecanismos naturales de producción que se deben estudiar son el Empuje por Capa de Gas y el Empuje Hidráulico. Como su nombre lo expresa, estos mecanismos consisten básicamente en el empuje de hidrocarburo por otros fluidos. A continuación se estudian particularmente.
a) Empuje por Capa de Gas: este mecanismo consiste simplemente en una capa de gas libre presente Originalmente en el tope de la estructura del yacimiento que funciona como pistón al comenzar la producción, desplazando al hidrocarburo hacia el pozo. En el siguiente gráfico se puede notar la influencia de la capa de gas sobre el hidrocarburo.
b) Empuje Hidráulico: este mecanismo de producción es uno de los mas eficientes llegando a generar hasta un 60% de producción del hidrocarburo en sitio y consiste la expansión del agua de un acuífero relacionado a un yacimiento debido a la reducción de presión. El agua por motivos compresivos se expande y empuja al hidrocarburo hacia el pozo productor.
Además de los mecanismos naturales de producción existen aquellos que son artificiales, que son llevados a cabo luego que la fuerza natural del yacimiento no es suficiente para llevar el hidrocarburo a superficie, a continuación se presenta el mas importante de ellos, Inyección de Fluidos.
Inyección de Fluidos: de acuerdo con las condiciones de producción de cada yacimiento existe la posibilidad de inyectar fluidos en el para mejorar su producción, bien sea agua, gas o ambos con la finalidad de proporcionar esa energía que hace falta para poder obtener el índice de producción deseado.
Mecanismos de Producción Natural
Buenas, después de varias semanas sin poder publicar retomo el ritmo desde donde me quede. Ya se que a la mayoría de los que siguen el blog les parecerá material repetido pero tratare de hacer el articulo diferente y con un lenguaje sencillo.
Para que un yacimiento de hidrocarburos "produzca", es decir que los fluidos del yacimiento fluyan a superficie, es necesario que exista una fuente de energía que contribuya significativamente en la producción de los fluidos. Las diferentes formas en que el yacimiento genera dicha energía se conoce con el nombre de Mecanismos de Empuje o Mecanismos de Producción Natural.
Los principales mecanismos de producción natural son :
• Compresibilidad de la roca y de los fluidos.
• Liberación del gas en solución.
• Segregación gravitacional.
• Empuje por capa de gas.
• Empuje hidráulico.
Compresibilidad de la roca y de los fluidos.
Todo material que sea sometido a esfuerzos normales va a presentar un cambio en sus dimensiones. Como es conocido los yacimientos siempre se encuentran sometidos a grandes presiones, ejercidas por las capas de rocas suprayacentes, y esto genera un cambio de volumen tanto en la roca como en los fluidos que la saturan , cuando esta presión es aliviada tanto la roca como los fluidos tenderán a expandirse hacia las zonas donde exista una menor presión, esta expansión generara un aumento en el volumen de los fluidos, pero a su vez generara una disminución del espacio poroso de la roca, esta disminución del espacio poroso de la roca hace una especia de fuelle que expulsa cierta cantidad del fluido que satura al espacio poroso.
Liberación de Gas en Solución.
Para poder entender este mecanismo hay que conocer que es la solubilidad.
"La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra.....
....La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor máximo de entropía. .
Como se puede observar la solubilidad depende de la temperatura y de la presión, cuando se pone a producir un pozo, este alivia la presión del yacimiento y con esto varía la solubilidad del crudo, el gas disuelto en el petróleo comenzará a liberarse y esta generará una presión adicional sobre el crudo, un ejemplo practico y común de este fenómeno en micro seria una botella de refresco,al instante inicial el refresco contiene gas disuelto a cierta presión, al momento de abrir la botella se genera un diferencial de presión que varía la solubilidad del liquido dentro de la botella generando la liberación del gas que anteriormente se encontraba en solución, si cuando abrimos la botella la cerramos rápidamente sin darle mucho tiempo al gas para escapar de la botella se puede observar como la presión interna de la botella se incrementa, este ejemplo sencillo explicaría gran parte de este mecanismo de producción.
Segregación Gravitacional.
Una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, la gravedad, afecta directamente a los fluidos en los yacimientos, como es conocido la gravedad es la fuerza teórica de atracción que experimentan entre si los objetos con masa, es decir mientras mas masa mayor sera la fuerza ejercida sobre el cuerpo, también la fuerza de atracción gravitacional se ve afectada por la distancia entre los objetos.
Para el caso de nuestros yacimientos la gravedad genera una segregación o separación de los fluidos, dependiendo de sus masas, como los fluidos se encuentran saturando rocas a miles de pies de profundidad de la superficie, la fuerza ejercida por el núcleo másico de la tierra es mucho mayor, y esta diferencia de fuerzas sobre los fluidos genera la "segregación gravitacional".
Tomemos un sistema petrolero simple con su distribución de fluidos básica
Se puede observar como se separan los fluidos, estando mas profundamente el agua por ser mas másico, seguida por el petróleo y luego el gas. Ahora si tomamos en cuenta que tenemos un yacimiento saturado, lo ponemos a producir hasta que pase el punto de burbujeo y comience a liberar gas, esas pequeñas burbujas de gas se irán acumulando hasta formar una fase continua, cuando se forme una fase continua ese gas tendera a ir hacia la zona de menor presión, a partir de aquí tenemos 2 posibles casos que el yacimiento tengo un bajo buzamiento ó que el yacimiento tenga un alto buzamiento. Si el yacimiento presenta un bajo buzamiento el gas formado y acumulado tendera a ir al pozo ya que este seria la zona de menor presión. En cambio si el yacimiento presenta un alto buzamiento y una permeabilidad vertical buena el gas liberado tendera a subir a la zona de menor presión del yacimiento generando que el gas se acumule en la parte superior de la estructura y genere una presión sobre el hidrocarburo. Este mecanismo de producción es uno de los mas eficientes entre los naturales pero para que ocurra se necesitan una serie de condiciones que generalmente no se cumplen.
Empuje por capa de Gas.
Este mecanismo se presenta cuando el yacimiento se encuentre a una presión inferior a la presión de burbujeo. A esta presión parte del gas en solución ha sido liberado y este se acumuló en la parte superior de la estructura, cuando los pozos productores comiencen a vaciar la zona de petróleo este seguirá liberando gas y la capa de gas se expandirá generando una presión adicional sobre el petróleo, este se vera obligado a fluir hacia la zona de menor presión, es decir el pozo productor
Empuje Hidráulico.
Este mecanismo de producción natural es generado por un acuífero asociado al yacimiento, este puede ser activo o no, que imparte constantemente energía al yacimiento. Cuando se genera un diferencial de presión en el yacimiento el agua tiende a expandirse y generar presión contra el petróleo que se ve obligado a fluir hacia las zonas e menor presión. En los yacimientos que presentan este mecanismo de producción la presión permanece prácticamente constante por la influencia del acuífero.La recuperación de petróleo para este mecanismo usualmente está en el rango de 30 al 60% del POES.
Este mecanismo presenta alta eficiencia pero posee un gran inconveniente, ya que en este tipo de yacimientos la producción de agua inicia muy temprano e incrementa en cantidades apreciables. La conificación en este tipo de yacimientos es muy frecuente y se debe buscar los medios para evitarla y controlarla.
Mecanismos de Producción
Inyección de Fluidos
La inyección de fluidos es un mecanismo de producción no natural, es decir es generado por la mano del hombre, para mejorar la producción de los fluidos del yacimiento.
Esta consiste en la inyección continua o alternada de fluidos al yacimiento para mejorar el flujo de los fluidos del yacimiento a superficie, entre estos podemos encontrar :
Inyección de gas.
En este caso se inyecta gas en zonas del yacimiento para mantener la presión y de tal forma que el gas inyectado no sea producido o lo sea en poca cantidad.
Inyección de agua.
Para este se procede a la inyección de agua a ciertas partes del yacimiento para mantener la presión del yacimiento y mejorar la producción.
Inyección de vapor.
Consiste en inyectar vapor a la arena productora para modificar las propiedades de los fluidos del yacimiento para que estos puedan fluir hacia los pozos productores.
Diferentes tipos de Recuperación de Petróleo
Con frecuencia se utilizarán los términos "recuperación primaria, secundaria y terciaria", que significan lo siguiente:
Primaria: Cuando el petróleo surge naturalmente, impulsado por la presión del gas o el agua de la formación, o bien por la succión de una bomba.
Secundaria: Cuando se inyecta gas y/o agua para restablecer las condiciones originales del reservorio o para aumentar la presión de un reservorio poco activo.
Terciaria:Cuando se utilizan otros métodos que no sean los antes descriptos, como por ejemplo, inyección de vapor, combustión inicial, inyección de jabones, C02, etc. En los procesos por miscibilidad se agregan detergentes que permiten un mejor contacto agua/petróleo al bajar la tensión superficial.
Extracción o recuperación artificial
Cuando esa energía natural deja de ser suficiente, se impone recurrir a métodos artificiales para continuar extrayendo el petróleo. Hay cinco métodos principales de extracción artificial:
Bombeo con accionamiento mecánico: La bomba se baja dentro de la tubería de producción, y se asienta en el fondo con un elemento especial. Es accionada por medio de varillas movidas por un balancín, al que se le transmite movimiento de vaivén por medio de un tubo pulido de 2 a 5 metros de largo y un diámetro interno de 1 1/2 a 1 3/4 de pulgada, dentro del cual se mueve un pistón cuyo extremo superior está unido a las varillas de bombeo.
El 70 % de los pozos de extracción artificial utiliza este medio, y sus limitaciones son la profundidad que pueden tener los pozos y su desviación (en el caso de pozos dirigidos).
Bombeo con accionamiento hidráulico: Una variante también muy utilizada son las bombas accionadas sin varillas. Se bajan dentro de la tubería y se accionan desde una estación de bombeo hidráulico, que atiende simultáneamente 5 ó más pozos desde una misma estación satélite. Este medio carece de las limitaciones que tiene el bombeo mecánico, y se pueden bombear pozos profundos o dirigidos.
Extracción con gas o "gas lift" (surgencia artificial): Consiste en inyectar gas a presión en la tubería, para alivianar la columna de petróleo y llevarlo a la superficie. La inyección del gas se hace en varios sitios de la
Dos equipos de bombeo mecánico operan simultáneamente en el mismo pozo y extraen petróleo de dos formaciones productivas. En el Yacimiento Chíhuido de la Sierra Negra, el más importante de Argentina, al norte de la provincia de Neuquén.
Tubería, a través de válvulas reguladas que abren y cierran el paso del fluido automáticamente.
Pistón accionado a gas ("plunger lift"): Es un pistón viajero, empujado por gas propio del pozo, y lleva a la superficie el petróleo que se acumula entre viaje y viaje del pistón.
Bomba centrífuga con motor eléctrico sumergible: Es una bomba de varias paletas montadas axialmente en un eje vertical, unido directamente a un motor eléctrico. El conjunto se baja con una tubería especial que lleva el cable adosado y se baja simultáneamente o no con los tubos. Permite bombear grandes volúmenes.
Estator: parte externa constituida por una camisa de acero revestida internamente por un elastómero (goma), moldeado en forma de hélice enfrentadas entre si. La rotación del rotor dentro del estator es transmitido por las varillas de bombeo, cuyo movimiento es generado en superficie por un cabezal. 
