UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAPROCESOS DE RECUPERACIN del PETRLEOuN ALCANCE A LOS AVANCES TCNOLOGCOS EN EL PROCESO DE EXTRACCIN DEL PETRLEO

PROCESOS DE RECUPERACIN DEL PETRLEOUN ALCANCE A LOS AVANCES TECNOLGICOS EN EL PROCESO DE EXTRACCIN DEL PETRLEOoBJETIVOS Brindar nociones bsicas sobre el proceso de extraccin de una de las fuentes de energa de mayor demanda en la actualidad, el petrleo. Familiarizar al lector con trminos propios del campo de la Ingeniera de Petrleo y ubicarlo en un panorama histrico que le permita entender desde la formacin de este valioso recurso, hasta cmo se fue dando el gran lugar que ahora ocupa en la economa mundial.

Denotar la influencia de las caractersticas del suelo al momento de determinar el mtodo ms eficiente de extraccin a emplear. Recalcar el carcter no renovable de esta mezcla de hidrocarburos al exponer detalladamente algunos de los procesos de maximizacin en la produccin de dicho recurso. Dar a conocer ciertas ventajas y desventajas de los procesos de recuperacin empleados en cada etapa de la extraccin del crudo.introduccinEl petrleo, tambin llamado oro negro, ha fomentado una bsqueda codiciosa por parte del hombre desde sus inicios; especficamente, cuando en el ao 1859 el coronel Edwin L. Drake perfor el primer pozo petrolero del mundo en Estados Unidos, logrando extraer petrleo de una profundidad de 21 metros.Este hecho revolucion la economa, motiv el desarrollo de nuevas tecnologas para la extraccin de este recurso a gran escala, creando as, una de las industrias de mayor peso en la actualidad. As mismo, gener un gran avance en otros campos debido al descubrimiento de su gran variedad de usos; especialmente en el transporte, con la aparicin de los motores de combustin interna. El petrleo se fue abriendo mercado conforme los procesos de extraccin y los tratamientos para su refinacin iban mejorando (obtencin de la gasolina). Sin embargo, esta exponencial mejora se justificara en un estudio ms profundo de la sustancia, sus propiedades y sobre todo, su origen.

El petrleo es una mezcla de compuestos orgnicos de composicin variable, inmiscible en el agua y de origen fsil. Surge de la descomposicin de los restos de animales y algas microscpicas acumuladas en el fondo de las lagunas, mares y en el curso inferior de los ros; que con el paso de millones de aos formaron capas ms gruesas de sedimentos, que a ciertas condiciones de temperatura y presin, se transformaron lentamente en hidrocarburos y junto con pequeas cantidades de azufre, oxgeno, nitrgeno y algunos metales como nquel, fierro, cromo y vanadio, forman el crudo de petrleo.HISTORIA DEL PETROLEO EN EL PER Y EL MUNDO.

El uso del petrleo se conoce desde la prehistoria. Los rabes y los hebreos empleaban al petrleo con fines medicinales, adems lo mencionan en la Biblia como betn, o como asfalto. Por ejemplo vemos que en el Gnesis, captulo 11 versculo 3, se dice que el asfalto se us para pegar los ladrillos de la torre de Babel; asimismo el Gnesis, captulo 4 versculo 10, nos describe cmo los reyes de Sodoma y Gomorra fueron derrotados al caer en pozos de asfalto en el valle de Siddim.

Al otro lado del mundo, los antiguos pobladores indgenas americanos tenan conocimiento de esta sustancia, pues fue empleada de diversas formas entre las cuales se cuenta la reparacin de embarcaciones para la navegacin por los ros haciendo uso de sus propiedades impermeabilizantes. En esa poca, se tomaba la nafta y otros combustibles, y se los quemaba para evitar peligros, ya que estos podan explotar y producir inconvenientes en la sociedad. A partir de all, aproximadamente el ao 1850, se lo comenz a comercializar ms, debido al descubrimiento de nuevos usos. Por ejemplo, el asfalto no slo se utiliz para calafatear barcos (impermeabilizarlos), sino que tambin para la creacin de caminos. Asimismo, la parafina sirvi para la creacin de velas para iluminacin, recubrimiento de quesos, pomadas para calzado, entre otros. El kerosn, desde ese entonces, se lo comenz a utilizar la calefaccin y la iluminacin, y ya no se utiliz ms la grasa de ballena para estos fines.

El Per tiene sus ttulos de nobleza petrolfera, desde muy antes nuestro suelo ya era explotado en cierta escala la brea o asfalto, que era el nico componente utilizable y ms estable hasta ese entonces. Desde tiempo inmemorial se extrajo brea en diversos lugares del Per; la Breita y la Brea en el Departamento de Piura, Lobos de Tierra (Departamento de Lambayeque), la Brea de Chumpi y otros en los Departamento de Junn y Puno; el ms importante de todos estos depsitos es el de La Brea, situado a 18 kilmetros al Este de Negritos y al pie de los cerros de los Amotapes en el que se acumularon grandes cantidades del producto, consecuencia de la evaporacin natural del petrleo que aflora en dicho lugar a travs de fracturas en las estratos. Los indgenas explotaron en vasta escala el cop, como ellos llamaban a la brea, y como sta se presentaba en estado lquido, terminaban la evaporacin en ollas de barro de las que quedaban como testigos innumerables restos que llegan a formar montculos importantes y que dan la medida de la intensidad de la antigua explotacin. El cop era utilizado principalmente en la impermeabilizacin de los receptculos de barro, en el embalsamamiento de las momias, y en otros usos.

La Brea explotada en dicho lugar se iba renovando a medida que se explotaba, por lo que no es posible hacerse una idea exacta de la cantidad que ha podido extraerse; pero los restos mencionados y teniendo en cuenta la capacidad de cada receptculo tanto en contenido como en produccin de aceite evaporado, es posible que en La Brea se hayan tratado algunos cientos de miles de toneladas de petrleo espeso en el curso de muchos siglos.

Durante el coloniaje la explotacin fue an ms activa, pues el calafateo de las embarcaciones consuma una buena cantidad de brea y tanto se sac que al fin se ha agotado el depsito, pues ya el petrleo espeso no forma los grandes lagos que se vieron antes hasta el nivel de la superficie.

La existencia de aceite mineral en el Norte del Per se revel en todo tiempo, ya por las emanaciones que hemos citado en La Brea y La Breita sino tambin en otras en que apareca un petrleo ms ligero como las de quebrada de Cop, afluente de la de Tusillal en la regin de Zorritos, y que debe su nombre al significado de esa sustancia en quechua.Desde 1960 los pases productores se agruparon creando laOrganizacin de pases productoresde petrleo(OPEP) con la finalidad unificar y coordinar las polticas petroleras de los pases miembros, con la defensa de sus intereses como naciones productoras. La OPEP en un principio estaba conformada solo por cinco pases los cuales eran: Irn, Kuwait, Arabia Saud y Venezuela, luego se unieron a Nigeria, Libia, Qatar, Los Emiratos Arabes Unidos, Libia, Indonesia, Argelia y Gabn siendo as doce estados que tienen una gran influencia en el mercado del petrleo hasta la actualidad.El petrleo es, en la actualidad, la principal fuente enrgica del desarrollo industrial y constituye la materia prima de una variedad de productos intermedios de las industrias petroqumicas, usados como insumos por otras industrias.COMPOSICION QUMICA DEL PETRLEO.El petrleo est formado principalmente porhidrocarburos, que son compuestos dehidrgenoycarbono, en su mayoraparafinas,naftenosyaromticos. Junto con cantidades variables de derivados saturados homlogos delmetano(CH4). Su frmula general es CnH2n+2.

Cicloalcanoso cicloparafinas-naftenos: hidrocarburos cclicossaturados, derivados delciclopropano(C3H6) y delciclohexano(C6H12). Muchos de estos hidrocarburos contienengrupos metiloen contacto con cadenas parafnicas ramificadas. Su frmula general es CnH2n.

Hidrocarburos aromticos: hidrocarburos cclicosinsaturadosconstituidos por elbenceno(C6H6) y sus homlogos. Su frmula general es CnHn.

Alquenosuolefinas: molculas lineales o ramificadas que contienen un enlace doble de carbono (-C=C-). Su frmula general es CnH2n. Tienen terminacin -"eno".

Dienos: Son molculas lineales o ramificadas que contienen dos enlaces dobles de carbono. Su frmula general es CnH2n-2.

Alquinos: molculas lineales o ramificadas que contienen un enlace triple de carbono. Su frmula general es: CnH2n-2. Tienen terminacin -"ino".

Adems de hidrocarburos, el petrleo contiene otros compuestos orgnicos, entre los que destacansulfurosorgnicos, compuestos denitrgenoy de oxgeno. Tambin hay trazas de compuestos metlicos, tales comosodio(Na),hierro(Fe),nquel(Ni),vanadio(V) oplomo(Pb). Asimismo, se pueden encontrar trazas deporfirinas.CARACTERISTICAS FISICAS DEL PETROLEO COLOR

Al referirnos al color del petrleo lo ms frecuente de pensar es en el color negro, pero existe una diversidad de colores,ejemplosde ello es que por reflexin de la luz pueden aparecer crudos de colores verdes, amarillos con tonos de azul, rojo, marrn o negro. Por trasmisin de la luz, los crudos pueden tener color amarillo plido, tonos de rojo y marrn hasta llegar a negro. Los crudos pesados y extrapesados son negros casi en su totalidad, en el caso del crudo ms liviano o condensado llega a tener un color blanquecido y generalmente se usa en el campo comogasolinacruda. Crudos con alta concentracin decerason de color amarillo; por la noche al bajar considerablemente la temperatura tiende a solidificarse notablemente y durante el da, cuando arrecia el sol, muestran cierto hervor en eltanque.

DENSIDAD

Los crudos pesados y extra pesados pesan ms que el agua, mientras que los crudos livianos y mediados pesan menos que el agua.

La densidad, la gravedad API o los grados API (AmericanPetroleum Institute) denotan la relacin entre el peso especfico y fluidez de los crudos respecto al agua, en forma ms clara es una medida que describe que tan pesado o liviano es el petrleo comparndolo con el agua. La gravedad API tambin puede ser usada para comparar fracciones de petrleo. OLOREl crudo al contener azufre presenta un olor fuerte y repugnante, como huevo podrido. Si contiene sulfuro de hidrgeno, los vapores son txicos, irritantes y hasta mortferos. En general el olor de los crudos es aromtico como el de lagasolina, del querosn u otros derivados.SABORCuando el contenido de sal en el crudo es bastante alto, el sabor es unapropiedadque se torna importante. En estos casos el crudo deber ser tratado en las instalaciones de produccin para ajustarle la cantidad de sal mnimo.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO DE RECUPERACIN DEL PETROLEO POROSIDAD

La porosidad es el volumen de huecos de la roca, y define la posibilidad de sta de almacenar ms o menos cantidad de fluido. Es una propiedad de la roca encontrada en un yacimiento, y es definida como el porcentaje del volumen poroso de la roca referente al volumen total de la misma. Esta es expresada en porcentaje y de acuerdo a que tanto por ciento tengamos de porosidad podremos saber que tanto fluido puede almacenar dicha roca.

PERMEABILIDAD

Es la capacidad de la roca para permitir la transmisin de fluidos, en otras palabras gracias a la permeabilidad un fluido puede migrar a travs del cuerpo de una roca. Para que sea permeable, la roca debe tener poros o fracturas interconectados, por lo tanto hay una relacin general entre la porosidad y la permeabilidad. Si los poros de la roca no se encuentran interconectados no puede existir permeabilidad.MOJABILIDAD O HUMECTABILIDAD

Es la tendenciade un fluido a adherirse sobre una superficie slida, en presencia de otros fluidos inmiscibles, tratando de ocupar la mayor rea de contacto posible con dicho slido. Pueden ser:

Mojantes: Tienen mayortendenciaa adherirse a la roca. No mojantes: No se adhieren a la roca o lo hacen parcialmente.

Ejemplo: El gas se considera como un fluido no mojante de la roca de un yacimiento.recuperacin primariaLa recuperacin primaria resulta de la utilizacin de las fuentes de energa natural presentes en los yacimientos para el desplazamiento del petrleo hacia los pozos productores. Tales fuentes son:

a. Empuje por agua.

b. Empuje por gas en solucin.

c. Expansin de la roca y de los fluidos.

d. Empuje por capa de gas.

e. Drenaje por gravedad

A continuacin se describirn brevemente algunas de las caractersticas de cada uno de estos empujes que se presentan en los yacimientos.Empuje por gas en solucin.El petrleo crudo bajo ciertas condiciones de presin y temperatura en los

yacimientos puede contener grandes cantidades de gas disuelto. Cuando la presin

del yacimiento disminuye, debido a la extraccin de fluidos, el gas se desprende, se

expande y desplaza al petrleo del yacimiento hacia los pozos productores, tal

como se observa en la Figura 1.

Empuje por la capa de gas.

Cuando un yacimiento tiene una capa de gas muy grande, como se muestra en la

Figura 2, debe existir una gran cantidad de energa almacenada en forma de gas

comprimido, el cual provoca la expansin de la capa a medida que los fluidos se

extraen del yacimiento, de modo que el petrleo se desplaza por el empuje del gas

ayudado por el drenaje de gravedad.

Empuje por agua o hidrulico (por efecto del acufero).

El empuje ocurre en los yacimientos que tienen un acufero asociado, que es una roca porosa saturada con agua y se encuentra a debajo de todo el yacimiento o de parte de l.El agua en un acufero est comprimida, pero a medida que la presin del yacimiento se reduce debido a la produccin de petrleo, se expande y crea una invasin natural de agua en el lmite yacimiento-acufero. La energa del yacimiento tambin aumenta por la compresibilidad de la roca en el acufero. Cuando ste es muy grande y contiene suficiente energa, el yacimiento va ser desplazado por esa agua.

Expansin de la roca y de los fluidos.

Un petrleo crudo es subsaturado cuando contiene menos gas que el requerido para saturar el petrleo a la presin y temperatura del yacimiento. Cuando el petrleo es altamente subsaturado, mucha energa del yacimiento se almacena por la compresibilidad de la roca y de los fluidos; como consecuencia, la presin declina rpidamente a medida que se extraen los fluidos hasta que se alcanza la presin de burbujeo. Entonces, el

empuje por gas en solucin se transforma en la fuente de energa para el desplazamiento

de fluidos.Drenaje por gravedad.Puede ser un mtodo primario de produccin en yacimientos de gran espesor que tienen

una buena comunicacin vertical y en los que tienen un marcado buzamiento. El drenaje

por gravedad es un proceso lento porque el gas debe migrar a la parte ms alta de la

estructura o al tope de la formacin para llenar el espacio formalmente ocupado por el

petrleo y crear una capa secundaria de gas. La migracin de gas es rpida comparada

con el drenaje de petrleo, de forma que las tasas de petrleo son controladas por la

tasa de drenaje del petrleo.

La recuperacin primaria se termina cuando la presin del yacimiento ha bajado

demasiado, o cuando se estn produciendo cantidades demasiado importantes de otros fluidos (gas, agua).recuperacin secundariaEste tipo de recuperacin trata de producir el petrleo remanente de la fase de recuperacin primaria. El principal propsito de esta recuperacin secundaria es incrementar la presin natural del reservorio usando un mecanismo externo. Dentro de los mecanismos los ms comunes estn la inyeccin de gas o agua. Este mecanismo podra ser uno de los ms populares sistemas para recuperar el petrleo del reservorio una vez que la presin haya disminuido completamente.. El propsito de esta reinyeccin de fluido es empujar y asi desplazar al petrleo a la superficie.INYECCION DE AGUA.El mtodo de recuperacin por inyeccin de agua es el principal y ms conocido de los mtodos de recuperacin secundaria en la actualidad, constituyndose en el proceso que ms a contribuido al recobro del petrleo extra. La inyeccion deaguase realiza por medio de pozos llamados inyectores, que se puedenencontrar en medio de varios pozos productores o alrededor de ellos con el fin de facilitar el desplazamiento de crudo por el medio poroso hasta el pozo y posteriormentehasta la superficie.

Este tipo de inyeccin se clasifica segn la ubicacin de los pozos inyectores y productores, as tenemos:

Inyeccin perifrica o externa.

Consiste en inyectar el agua fuera de la zona de petrleo, en los flancos del yacimiento. Se conoce tambin comoinyeccintradicional y en este caso, el agua se inyecta en el acufero cerca del contacto agua petrleo.

Inyeccin en arreglos o dispersa.Consiste en inyectar el agua dentro de la zona de petrleo. El agua invade esta zona y desplaza los fluidos del volumen invadido hacia los pozos productores. Este tipo deinyeccintambin se conoce comoinyeccinde agua interna, ya que el fluido se inyecta en la zona de petrleo a travs de un nmero apreciable de pozos inyectores que forman unarreglogeomtrico con los pozos productores.

INYECCIN DE GAS.La inyeccin de gas natural fue el primer mtodo sugerido para el recobro de petrleo y

se uso con fines del mantenimiento de la presin. Posteriormente, se llevaron a cabo

otras aplicaciones que fueron calificadas como proyectos de recuperacin secundaria,

puesto que el gas inyectado, adems de aumentar la energa del yacimiento, desplaza al

petrleo y, generalmente al final de los proyectos de inyeccin de gas se logra un recobro

adicional de petrleo, desinflando o agotando la presin del yacimiento.

Las operaciones de inyeccin de gas se clasifican en dos tipos generales:

Inyeccin de gas interna o dispersa.

Este proceso se refiere a la inyeccin de gas dentro de la zona de petrleo. Se aplica, por lo general, en yacimientos con empuje por gas en solucin, sin capa de gas inicial.

El gas inyectado emerge junto con el petrleo al poco tiempo de haber sido inyectado.

Para llevar a cabo este tipo de recuperacin secundaria generalmente, se requiere un nmero elevado de puntos de inyeccin. Los pozos de inyeccin se colocan formando cierto arreglo geomtrico con el fin de distribuir el gas inyectado a travs de la zona productiva del yacimiento.

Inyeccin de gas externaSe refiere a la inyeccin de gas en la cresta de la estructura donde se encuentra la capa de gas.

Recuperacin terciariaUn considerable porcentaje de los hidrocarburos no es obtenido por medio de mecanismos propios de la recuperacin primaria y secundaria, es por ello que surge la necesidad de aplicar nuevos mtodos en la etapa final de los pozos para incrementar la cantidad de crudo a extraer; y de ese modo, aumentar el rendimiento del yacimiento. Este conjunto de operaciones constituyen la Recuperacin Terciaria o Asistida.Estos mtodos de inyeccin de materiales han ido desarrollndose en el transcurso de los ltimos 50 aos como respuesta a la demanda incesante de este recurso a nivel mundial. Conforme al paso del tiempo, las investigaciones buscaron reducir el gasto energtico requerido para su extraccin y obtener mejores resultados. Dando lugar, el da de hoy, a una gran diversidad de tcnicas de recuperacin que, orientadas adecuadamente, pueden maximizar el rendimiento en la etapa final de cualquier pozo petrolfero.Cabe resaltar, que esta incipiente tecnologa para extraer ms petrleo de reservorios subterrneos que el obtenido por mecanismos naturales (recuperacin primaria) o por la inyeccin de gas o agua para mantener la presin (recuperacin secundaria), representa un costo muy elevado de inversin; esto explica por qu slo algunos pases petroleros tales como Estados Unidos y Venezuela han desarrollado distintos mtodos de recuperacin asistida.

Antes de iniciar la recuperacin asistida o terciaria, el ingeniero petrolero debe recolectar tanta informacin como le sea posible acerca del pozo y de las condiciones de reservorio. Pues toda esta informacin fundamentar las bases racionales para la prediccin de reservas recuperables de petrleo por medio de las distintas tcnicas propias de una recuperacin terciaria.La recuperacin mejorada del petrleo no es un mtodo general para aumentar la produccin de un reservorio, sino un proceso netamente individual para incrementar el rendimiento de cada reservorio. Es por ello, que la eleccin del proceso depende de muchas variables, tales como la cantidad de petrleo que se estima en el lugar, la profundidad del reservorio, la viscosidad del crudo, la porosidad y permeabilidad de las rocas del suelo, la presencia de gas en el reservorio, entre muchas otras propiedades del fluido con el que tratamos. En general, los procesos de recuperacin terciaria pretenden por medio de distintas tcnicas facilitar la movilizacin del crudo a travs de las rocas, obteniendo mayor eficiencia en el desplazamiento del valioso crudo hacia la superficie.Estas tcnicas de recuperacin terciaria se pueden organizar en cuatro grandes grupos: los Mtodos Trmicos, los Mtodos Qumicos, Mtodos por inyeccin de gases, y finalmente, la recuperacin por inyeccin de microbios. Todos ellos, aplicables en diversas situaciones dependiendo del crudo del que se disponga en el reservorio.

MTODOS TRMICOS

La recuperacin del petrleo usando mtodos trmicos se ha mostrado como uno de los proyectos ms empleados a nivel mundial en la industria del petrleo. Slo para recalcar el gran papel de estos mtodos, en Estados Unidos la produccin obtenida por procesos trmicos supera al 65% de la obtenida por distintos mtodos propios de la recuperacin asistida.

Su gran eficacia reside en un bajo costo de energa elctrica requerida para su realizacin (menos de medio caballo de fuerza por barril al da) y en su facilidad para extraer crudos muy pesados, que son muy difciles de obtener por mtodos convencionales.

Bsicamente, estos procesos buscan elevar la temperatura del reservorio con el fin de reducir la viscosidad del petrleo, y por tanto, aumentar la velocidad de su desplazamiento: otorgando as, condiciones ptimas su extraccin.

En general, se clasifican en dos tipos: los que implican la inyeccin de fluidos (vapor) y los que utilizan la generacin de calor en el propio yacimiento (combustin in situ).LA INYECCIN DE VAPOREs uno de lo mtodos ms comunes en la extraccin de petrleo. Fue popularizado por su gran rendimiento en la estimulacin de pozos de petrleo pesado. Algunos de lo pases donde ms se utiliza es en Estados Unidos, Venezuela y Canad.Este mtodo, a su vez, tiene dos variantes presentes en su aplicacin: la estimulacin cclica con vapor y la inyeccin continua de vapor.

La estimulacin cclica de vapor consta de tres etapas: la inyeccin de vapor, la empapada de vapor y finalmente la produccin del petrleo.Primero se inyecta, en un determinado pozo, un volumen preestablecido de vapor a la temperatura necesaria para que el crudo comience a fluir. Despus de la inyeccin, se cierra el pozo y se deja en remojo por unos pocos das, con el propsito de permitir que el vapor caliente la formacin productora y se disperse uniformemente alrededor del pozo, aumentando adems la presin del reservorio. Finalmente, se procede a extraer el crudo de manera natural o por bombeo, de ambos modos, la produccin de petrleo recuperado representar aproximadamente el 20% del petrleo inicial del reservorio.La segunda variante corresponde a la inyeccin continua de vapor. Es comn para este proceso el uso de varios pozos, de modo que formando ciertos arreglos unos se encarguen de la inyeccin continua de vapor (pozos de inyeccin), mientras en el resto es donde se llevar a cabo la produccin del crudo (pozos de produccin).En este caso, el rendimiento depende bsicamente del tamao del arreglo, ya que las prdidas de calor hacia las rocas adyacentes pueden consumir gran proporcin del calor inyectado.

En esta variante, se logra obtener un porcentaje de hasta el 50% del petrleo inicial presente en el reservorio. En otras palabras, generalmente presenta un mayor rendimiento en comparacin con la estimulacin cclica con vapor.COMBUSTIN IN SITU

Es un mtodo convencional trmico que consiste en quemar una porcin (aproximadamente el 10%) del petrleo presente en el yacimiento para generar el calor. Es usado generalmente en reservorios donde el crudo o es muy viscoso o pesado. Pues, la combustin genera una mayor temperatura en el reservorio, permite mayor fluidez del crudo y, actuando como una especie de pistn, se logra empujar el crudo hacia los pozos de produccin, con el aporte de la energa calorfica producida.Se inicia bajando un calentador o quemador en el pozo inyector, posteriormente se inyecta aire hacia el fondo del pozo y se pone en marcha el calentador hasta lograr el encendido (punto de ignicin). Luego, los alrededores del fondo del pozo son calentados, se saca el calentador y contina la inyeccin de aire para mantener el avance del frente de combustin, favoreciendo al flujo de del crudo en el suelo.Comnmente, se suele inyectar agua que, a las temperaturas obtenidas, producir vapor y favorecer el transporte del crudo hacia los pozos de produccin.Una de las mayores desventajas presentes en este mecanismo es el alto grado de contaminacin ambiental que genera la combustin. MTODOS qumicos

Debido a que cada yacimiento es nico en lo que respecta a las propiedades de los crudos y del medio poroso en el que se encuentra, se deben disear sistemas qumicos caractersticos para cada aplicacin. Por est razn, se dispone de una gran variedad de productos qumicos con diferentes propiedades y concentraciones elaborados para mantener el flujo del crudo, reducir la corrosin, incrementar la porosidad del medio, disminuir la tensin superficial del petrleo, entre otras muchas utilidades.

Encontramos tres tipos de tratamiento de qumico destinados a optimizar el rendimiento del pozo: la inyeccin de polmeros, la inyeccin de surfactantes y la inyeccin de soluciones alcalinas.Inyeccin de PolmerosLos polmeros son molculas de gran tamao y peso molecular compuestas por una serie de unidades estructurales unidas por enlaces covalentes. El efecto primario de los polmeros en el proceso de recuperacin del petrleo es que aumentan la viscosidad del agua de manera significante, facilitando as las interacciones entre sta y el crudo. Por consiguiente, mejoran la movilidad de agua/petrleo hacia los pozos de produccin. Entre los ms usados en este campo encontramos a los polisacridos y los poliacrilamidas.

La inyeccin de polmeros en el yacimiento mejora as la eficiencia de barrido, incrementando la produccin en menor tiempo, lo que puede ser traducido en menores costos por tiempo de utilizacin de equipos en superficie, mejorando la economa de proceso; siempre y cuando, sea controlado bajo los estndares mnimos de regularidad. Algunas de sus grandes desventajas son: el alto costo que requiere dicho proceso y el alto ndice de contaminacin ambiental que generan.

Inyeccin de surfactantes

Un surfactante es un compuesto qumico que modifica la tensin superficial presente entre dos superficies en contacto (para este caso, agua-crudo), tambin llamada tensin interfacial. Dichos aditivos qumicos reducen las fuerzas capilares que atrapan al crudo en los poros de la roca y fomentan la miscibilidad entre el agua y el petrleo a extraer.Por lo tanto, este procedimiento de inyeccin de surfactantes, que generalmente viene acompaado de la inyeccin de polmeros al agua, ocasiona un mayor empuje al banco de petrleo, que se traduce a una mayor eficiencia en la recuperacin.An cuando las aplicaciones de este mtodo a nivel de campo han resultado exitosas, la mayora no son rentables debido a los altos costos de los surfactantes inyectados.

Inyeccin de soluciones alcalinasLas soluciones alcalinas o lcali son xidos, hidrxidos y carbonatos de los metales alcalinos, actan como bases fuertes. Por ejemplo: el amoniaco y el hidrxido de sodio. Antes de la inyeccin de dichas soluciones se procede a inyectar agua con bajo nivel de salinidad en cantidades especficas en el pozo, para producir un medio acuoso compatible entre el reservorio y la sustancia qumica a utilizar. A esta operacin se le denomina PreFlush. Luego, se inyecta una solucin de polmeros para incrementar la viscosidad del fluido y minimizar prdidas por dilucin. Finalmente se procede a la inyeccin de las soluciones alcalinas, propiamente dichas.Estos reactivos qumicos reaccionan con los cidos orgnicos presentes naturalmente en los crudos con lo cual se logra generar surfactantes naturales que traen como consecuencia directa, mejoras en la movilidad del crudo a travs del yacimiento y hacia los pozos productores, bien sea por reduccin de la tensin interfacial, por un mecanismo de emulsificacin espontnea (mezcla casi homognea entre el petrleo y el agua) o por cambios en la mojabilidad.

Las ventajas de este mecanismo son: el costo relativamente barato, es aplicable a un amplio rango de yacimientos y permite un mayor control de la movilidad del fluido que en los procesos de inyeccin de gas.

Entre sus desventajas encontramos principalmente al dao que ocasiona a las tuberas y las precipitaciones de slidos que se forman alrededor de los pozos de produccin que reducen el rendimiento en la extraccin del petrleo.INyeccin de gasesSimilar a la inyeccin por vapor, la inyeccin de gases miscibles como nitrgeno, gas natural y principalmente, dixido de carbono, permiten el barrido del petrleo hacia los pozos de produccin, por efecto del empuje del gas a ciertas condiciones de presin y temperatura.

Son muchos los factores que influyen en la cantidad de petrleo adicional que puede obtenerse por la inyeccin de gas, las ms importantes: las propiedades de los fluidos en el yacimiento, la continuidad de la arena, el relieve estructural, las propiedades de la roca y la temperatura y presin del yacimiento. Adems, el gas disuelto en el petrleo disminuye su viscosidad y mantiene alta la presin y, en consecuencia, los pozos productores pueden mantener la tasa de produccin a un nivel ms elevado durante la vida productiva del campo. Otros beneficios de la inyeccin de gas es que, en muchas ocasiones, cuando los organismos oficiales no permiten el desperdicio del gas, es recomendable conservarlo para futuros mercados, y en ese caso, se inyecta en un yacimiento para almacenarlo. Adems, como se dispone de gas en algunas reas de produccin, ya sea del mismo yacimiento que se est explotando o de otras fuentes, y como es un fluido no reactivo con las rocas del yacimiento, puede inyectarse sin presentar mayores dificultades.Generalmente, en este proceso se inyecta adems de dixido de carbono, ciertas cantidades de agua que permite la formacin de una zona miscible que puede ser transportada con mayor facilidad hacia la zona de produccin.

A pesar de ser el segundo mecanismo ms usado en la recuperacin terciaria del petrleo, es uno de los principales contribuidores al calentamiento global, debido a la excesiva emisin de CO2 hacia la atmsfera.

INYECCIN DE MICROBIOSLa recuperacin terciaria por medio de microbios, utiliza la habilidad de ciertos microorganismos ya presentes en el pozo o introducidos en l para producir algunos productos metablicos tales como enzimas, biopolmeros, biosurfactantes y gases; que resultan de gran utilidad para la recuperacin del petrleo atrapado en medios porosos, como hemos visto en los mtodos anteriores. As mismo, esta estimulacin a partir de bacterias alojadas en la interfase petrleo-agua, reduce la tensin interfacial, la mojabilidad del crudo y aumenta la permeabilidad del medio que lo contiene.Los microbios a emplear en una recuperacin asistida varan segn las propiedades geolgicas del pozo. Entre los microbios ms usados se encuentran: Bacillus: altera el ngulo de mojabilidad del fluido en contacto. Xanthomonas: facilidad para modificar la viscosidad. Pseudomonas: producen emulsificadores y reducen la tensin interfacial. Clostridium: producen hidrogeno y metano, reducen la viscosidad, aumentan la presin y permeabilidad.De esta manera, estas colonias de microbios que se adecuan a distintas zonas y creando as diversos ecosistemas dentro del pozo; por medio de sus procesos vitales de biodegradacin facilitan el transporte del crudo a travs del medio poroso.Esta tecnologa requiere un menor costo que las tcnicas qumicas o de inyeccin, debido al reducido nivel energtico necesario para inyectar nutrientes y microbios al medio. Adems al emplear microorganismos estos no generan la contaminacin ambiental al nivel que otros mtodos s lo hacen.

Sin embargo, suele ser menos eficiente que los otros mtodos debido a los niveles relativamente bajos de los subproductos generados por dichos microbios durante largos perodos de tiempo. Otro gran problema que enfrenta es la dificultad para presente en la obtencin de microorganismos que puedan soportar las extremas condiciones de presin y temperatura, cambios en la acidez, falta de oxgeno y bajos niveles de nutrientes que son las caractersticas de la mayora de pozos petroleros.An esta tecnologa no ha sido muy desarrollada en la industria petrolera, no obstante, los pocos resultados obtenidos, muestran que esta forma de recuperacin tiende a ser una de las ms rentables en un futuro muy cercano.

SATISFACER LA DEMANDALos mtodos de Recuperacin Terciaria, ya sean aplicados individualmente o de manera combinada, han fomentado una carrera tecnolgica para contrarrestar la necesidad creciente. Utilizando detallada informacin de cada pozo, se estn desarrollando sistemas informticos de prediccin de produccin en funcin de la dinmica de fluidos que aumenten la rentabilidad de los proyectos de Recuperacin Terciaria.

Ciertos estudios arrojan que la demanda global de energa se prev que aumentar en un 50% para el ao 2030, donde el 85% de esta necesidad estar suministrado por los combustibles fsiles. El consumo mundial de petrleo, que para el ao 2008 era de 86 millones de barriles por da, para el ao 2030 el Departamento de Energa de Estados Unidos nos asegura un aumento a 114 millones de barriles diarios.Estas cifras, junto con una probable disminucin de la velocidad a la que los nuevos depsitos de petrleo se encuentran, resaltan la importancia de la recuperacin asistida del petrleo para ayudar a los suministros de petrleo a satisfacer la demanda futura, y la necesidad de mejorar las tcnicas utilizadas y aumentar su eficiencia. As como fomentar el desarrollo de tecnologas que disminuyan el ndice de contaminacin generada durante el proceso de su extraccin y reduzcan el costo de produccin del petrleo.

Ms aun nosotros, como futuros Ingenieros de Petrleo y Gas Natural, seremos lo principales responsables del progreso tecnolgico en la industria petrolera durante las prximas dcadas. Depender de nosotros el planteamiento y elaboracin de nuevos mecanismos para optimizar el aprovechamiento de este valioso, y no renovable, recurso. En nuestras manos est el rumbo de la produccin mejorada del petrleo.Bibliografa

Donaldson, E.C., Chilingarian, G.V., Yen, T.F (1989): Enhanced Oil Recovery, II Processes and Operations Larry W. Lake Enhanced Oil Recovery

Mohammed A. Mian, Petroleum engineering handbook for the practicing engineer Volume 1 Magdalena Parris de Ferrer: Inyeccin de agua y gas en yacimientos petrolferos Segunda Edicin International petroleum company: Petrleo: Aspectos de su industrializacin en el Per y en el mundo aLFREDO DE LA FUENTE

chRISTIAN oLASCOAGA

Facultad de ingeniera de petrleo, gas naturaly Petroqumica

2011

Reservas, Produccin y Consumo de petrleo a nivel mundial.

Crecimiento del consumo de petrleo en las ltimas dcadas

Figura 1

Figura 2

Figura 3

Produccin mundial de Petrleo en distintas fase de recuperacin.

Inyeccin de CO2

Incremento de produccin obtenido a partir de la inyeccin de Microbios

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