TRADUCCION SECCION 1.1 Y 1.2 DEL LIBRO “PETROLEUM PRODUCTION SYSTEMS”

TRADUCCION SECCION 1.1 Y 1.2 DEL LIBRO “PETROLEUM PRODUCTION SYSTEMS”

1. INTRODUCCIÓN

La producción de petróleo involucra dos sistemas generales distintos, pero íntimamente conectados: el yacimiento, que es un medio poroso con características únicas de almacenamiento y flujo; y las estructuras artificiales, que incluyen los conjuntos pozo, fondo de pozo y cabezal de pozo, así como las instalaciones de recolección, separación y almacenamiento de la superficie.

La ingeniería de producción es la parte de la ingeniería petrolera que intenta maximizar la producción (o inyección) de una manera rentable. En los 15 años que separaron la primera y la segunda ediciones de este libro de texto, la mejora de la producción mundial, encabezada por la fracturación hidráulica, se ha incrementado diez veces en dólares constantes, convirtiéndose en el segundo ítem de mayor presupuesto de la industria, justo detrás de la perforación. La arquitectura de pozos complejos, mucho más elaborada que los pozos horizontales verticales o individuales, también ha evolucionado considerablemente desde la primera edición y se ha convertido en una herramienta fundamental para la explotación de yacimientos.

En la práctica, pueden estar involucrados uno o más pozos, pero al distinguir la ingeniería de producción de, por ejemplo, la ingeniería de yacimientos, el foco se centra a menudo en pozos específicos y con una intención de corto plazo, enfatizando la optimización de producción o inyección. Por el contrario, la ingeniería de yacimientos tiene una visión mucho más larga y se ocupa principalmente de la recuperación. Como tal, puede haber conflictos ocasionales en la industria, especialmente cuando las compañías petroleras internacionales, cuyo enfoque es acelerar y maximizar la producción, tienen que trabajar con las compañías petroleras nacionales, cuya principal preocupación es gestionar las reservas y las estrategias de explotación a largo plazo.

Las tecnologías de ingeniería de producción y los métodos de aplicación están relacionados directa e interdependientemente con otras áreas principales de la ingeniería petrolera, como la evaluación de la formación, la perforación y la ingeniería de yacimientos. Algunas de las conexiones más importantes se resumen a continuación.

La evaluación moderna de la formación proporciona una descripción del yacimiento compuesto a través de una sísmica tridimensional (3-D), una correlación de registros interwell y pruebas de pozo. Tal descripción conduce a la identificación de unidades de flujo geológico, cada una con características específicas. Las unidades de flujo conectadas forman un yacimiento.

La perforación crea el pozo más importante, y con el advenimiento de la tecnología de perforación direccional es posible visualizar muchas configuraciones de pozos controlables, que incluyen secciones horizontales muy largas y pozos multilaterales, multinivel y multiramificados, dirigidos a unidades de flujo individuales. La perforación de estos pozos nunca se deja al azar, sino que se guía por mediciones muy sofisticadas durante la perforación (MWD) y la extracción durante la perforación (LWD). El control del daño inducido por la perforación, cerca del pozo es crítico, especialmente en pozos horizontales largos.

La ingeniería de yacimientos en su sentido más amplio se superpone en cierta medida a la ingeniería de producción. La distinción con frecuencia se difumina tanto en el contexto del estudio (pozo único versus pozo múltiple) como en el tiempo de duración del interés (largo plazo versus corto plazo). El rendimiento de un solo pozo, innegablemente el objeto de la ingeniería de producción puede servir como una condición de frontera en un estudio de ingeniería de yacimientos a largo plazo en todo el campo. Por el contrario, los hallazgos de los cálculos de balance de materiales o la simulación de yacimientos definen y perfeccionan las predicciones del rendimiento del pozo y permiten tomar decisiones de ingeniería de producción más apropiadas.

Al desarrollar un proceso de pensamiento de ingeniería de producción de petróleo, primero es necesario comprender parámetros importantes que controlan el rendimiento y el carácter del sistema. A continuación, se presentan varias definiciones.

1.2 COMPONENTES DEL SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE PETRÓLEO

1.2.1 Volumen y fase de hidrocarburos en el yacimiento

1.2.1.1 Yacimiento

El yacimiento consta de una o varias unidades de flujo geológico interconectadas. Si bien la forma de un pozo y el flujo convergente han creado en el pasado la noción de configuración de flujo radial, las técnicas modernas como las mediciones sísmicas tridimensionales y las new logging y las mediciones de prueba de pozos permiten una descripción más precisa de la forma de una unidad de flujo geológico y el consiguiente carácter de producción del pozo. Esto es particularmente cierto al identificar los límites laterales y verticales y las heterogeneidades inherentes.

La descripción apropiada del yacimiento, incluyendo la extensión de heterogeneidades, discontinuidades y anisotropías, aunque siempre es importante, se ha vuelto convincente después de la aparición de pozos horizontales y arquitectura de pozos complejos con longitudes totales de exposición a yacimientos de muchos miles de pies.

La figura 1-1 es un esquema que muestra dos pozos, uno vertical y el otro horizontal, contenidos dentro de un depósito con posibles heterogeneidades laterales o discontinuidades (fallas de sellado), límites verticales (shale lenses) y anisotropías (esfuerzo o permeabilidad).

[pic 1]

Figura 1-1. Heterogeneidades comunes de yacimientos, anisotropías, discontinuidades y límites que afectan el rendimiento de pozos de arquitectura vertical, horizontal y compleja.

Si bien la descripción adecuada del yacimiento y la identificación de los límites, las heterogeneidades y las anisotropías es importante, es de alguna manera indulgente en presencia de solo pozos verticales. Estos problemas se vuelven críticos cuando se perforan pozos horizontales y complejos.

El encuentro de discontinuidades laterales (incluido el agotamiento de la presión heterogéneo causado por los pozos existentes) tiene un gran impacto en la producción de pozos complejos esperados. Las trayectorias de la ramificación del pozo en relación con el acimut de las propiedades direccionales también tienen un gran efecto en la producción del pozo. Ordinariamente, solo habría un conjunto de direcciones óptimas.

Comprender la historia geológica que precedió a la actual acumulación de hidrocarburos es esencial. Hay pocas dudas de que los mejores ingenieros petroleros son aquellos que entienden los procesos geológicos de deposición, migración de fluidos y acumulación. Si un depósito es un anticlinal, un bloque de falla o un canal de arena, no solo determina la cantidad de hidrocarburo presente, sino que también controla en gran medida el rendimiento del pozo.

1.2.1.2 Porosidad

Toda la ingeniería petrolera se ocupa de la explotación de fluidos que residen en medios porosos.

Porosidad, simplemente definida como la relación del volumen de poro, , al volumen total, ,[pic 2][pic 3]

[pic 4]

es un indicador de la cantidad de fluido in situ. Los valores de porosidad varían de más de 0.3 a menos de 0.1. La porosidad del yacimiento se puede medir con base en técnicas de laboratorio que utilizan núcleos de yacimiento o con mediciones de campo que incluyen registros y pruebas de pozos. La porosidad es una de las primeras medidas obtenidas en cualquier esquema de exploración, y un valor deseable es esencial para la continuación de cualquier actividad adicional hacia la explotación potencial de un yacimiento. En ausencia de porosidad sustancial, no hay necesidad de proceder con un intento de explotar un yacimiento.

1.2.1.3 Altura del yacimiento

Conocido a menudo como "espesor del yacimiento" o "pay thickness", la altura del depósito describe el grosor de un medio poroso en comunicación hidráulica contenido entre dos capas. Estas capas generalmente se consideran impermeables. En ocasiones, el espesor de la formación que contiene hidrocarburos se distingue de una formación acuífera subyacente. Con frecuencia, el término "gross height" se emplea en una formación multicapa, pero mezclada durante la producción. En tales casos, el término "altura neta" puede usarse para representar solo las capas permeables en una secuencia geológica.

Las técnicas de registro de pozos se han desarrollado para identificar posibles yacimientos y cuantificar su extensión vertical. Por ejemplo, al medir el potencial espontáneo (SP) y al saber que las areniscas tienen una respuesta claramente diferente que las lutitas (una posible litología que contiene una capa), se puede estimar el grosor de una formación. La Figura 1-2 es un registro de pozo que muestra claramente la desviación del potencial espontáneo de un yacimiento de arenisca y la respuesta claramente diferente de las capas de lutita contiguas. Esta desviación corresponde al grosor de un medio poroso potencialmente portador de hidrocarburos.

...