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Hablemos de ingeniería petrolera

“Recuperación de pozos”

Por Saraly Miranda de los Santos

Un tema del que poco se habla y es muy importante dentro de la industria de los hidrocarburos son los métodos de recuperación, los cuales son necesarios involucrar en la vida útil de los yacimientos para lograr tener un mayor tiempo de vida; primero es importante entender a qué nos referimos con métodos de recuperación.

Dentro de los diferentes tipos de recuperación podemos encontrar los métodos de recuperación primarios, en donde se usará la energía natural del yacimiento. Cada uno contará con un empuje y expansión natural tanto de líquido como gas, se contará también con la segregación natural y con las entradas de agua que tenga dicho yacimiento.

La recuperación del aceite se dará gracias a que el gradiente de presión será tan alto que obligará al aceite a fluir hacia el exterior, pero esto sucederá siempre y cuando el espacio que va dejando libre el aceite sea ocupado por otro material para que así el gradiente de presión se mantenga alto y el aceite siga fluyendo. Este tipo de recuperación se tiene gracias a alguno de los siguientes mecanismos:

Empuje por gas en solución: lo que sucede aquí es que el gas liberado no va a fluir a los pozos, sino que se acumulará formando pequeñas burbujas las cuales por la declinación de la presión llegarán a formar una fase continua lo que ayudará a que el flujo del gas llegue al pozo. El gas liberado llena totalmente el espacio desocupado por el aceite producido. En este caso mientras que la permeabilidad al aceite disminuye la permeabilidad al gas aumentará por lo que el gas fluirá más fácilmente que el aceite debido a que es más ligero, menos viscoso y su trayectoria es por la parte central de los poros.

Recuperado de: https://www.slideserve.com/suki-weaver/fundamentos-de-ingenier-a-de-yacimientos-propiedades-volum-tricas-de-los-fluidos

Empuje por la expansión del líquido y la roca: usualmente ocurrirá en yacimientos bajosaturados. El aceite, el agua congénita y la roca se expandirán lo que ayudará a que el aceite sea desalojado del yacimiento. En este tipo de empuje la liberación de gas disuelto ocurrirá en la tubería de producción, la saturación prácticamente no variará, la porosidad, permeabilidad y viscosidad disminuirán ligeramente, gracias a estas circunstancias el índice de productividad se mantendrá constante

Recuperado en: https://www.emaze.com/@ATZZTCTI

Empuje por casquete gaseoso: consiste en una invasión de la zona de aceite por gas lo cual provocará el desplazamiento del aceite hacia los pozos productores, para que esto suceda se necesita una alta saturación de gas y un continuo crecimiento de la zona que esté ocupada por el casquete de gas. La recuperación de este tipo de yacimientos va del 20 % al 40 % del aceite contenido y en caso de que exista segregación se puede llegar a recuperar más del 60 %.

                Recuperado de: https://www.emaze.com/@ATZZTCTI

Empuje por entrada de agua: El agua será el agente principal debido a que será la encargada de invadir y desplazar el hidrocarburo, desde las fronteras hasta los pozos productores, si el empuje es lo suficientemente fuerte para mantener la presión del fluido permitirá que el aceite sea casi totalmente recuperado por el desplazamiento con agua. La recuperación varía entre el 35 % y el 75 % del volumen original de aceite en el yacimiento.

Recuperado de: https://www.emaze.com/@ATZZTCTI

Empuje por segregación gravitacional: este tipo de empuje puede ser considerado como una modificación de todos los demás, aquí la segregación gravitacional es la tendencia del aceite, gas y agua que se distribuye por el yacimiento conforme a sus densidades. Estos yacimientos tendrán condiciones propicias a la segregación de sus fluidos.

Recuperado de: https://www.emaze.com/@ATZZTCTI

Combinación de empujes: Durante la vida útil los yacimientos no solo presentan un único mecanismo de desplazamiento. Por ejemplo se puede tener un yacimiento en el que al inicio presente un empuje por gas disuelto, después presente un empuje por gas asociado, después de un tiempo en el que el yacimiento deja de contar con estas características se puede contar con una entrada de agua para tener el empuje necesario hacia la superficie.  

Recuperado de: https://www.emaze.com/@ATZZTCTI

Cuando el yacimiento ya no cuenta con esta energía natural se tiene que recurrir a los métodos de recuperación secundaria los cuales ayudarán a incrementar la energía natural y esto se dará por medio de inyección de diferentes fluidos, los cuales pueden ser tanto agua, gas y una combinación de estos dos. Sin embargo para ciertos yacimientos de aceite pesado en arenas y lutitas estos métodos no son suficientes por lo que se deben de aplicar métodos de recuperación mejorada de aceite (EOR).

Los métodos de recuperación mejorada serán por procedimientos que usen fuentes de energía que provenga del exterior, o materiales que no son producidos por los medios convencionales. Estos sistemas son clasificados por:

Térmicos: Este tipo de métodos son utilizados en yacimientos que tienen aceite de muy alta viscosidad debido a que los aceites con estas características reaccionan muy bien a altas temperaturas. Casi el 60 % de los yacimientos con aceite de muy alta viscosidad serán recuperados con este sistema.

  • Estimulación con vapor: Uno de los métodos con mayor éxito dentro de la recuperación mejorada será esta estimulación. Consiste en inyectar el vapor a un alto ritmo pero en un corto tiempo. Lo que sucederá aquí será que el vapor remojará al aceite y esto ayudará a que fluya o que pueda ser bombeado de una manera más fácil. Este proceso se puede repetir hasta que deja de ser económicamente rentable. 

Recuperada de: https://elpetroleoysusavances.wordpress.com/2016/12/01/recuperacion-termica-para-crudos-pesados-a-traves-de-procesos-de-estimulacion-iavcefp/

Combustión in-situ: Se inicia con una combustión o desplazamiento con lumbre y la inyección de aire para mantener la combustión. Dentro de este proceso podemos encontrar también la combustión progresiva en donde se usará inyección de agua y aire, debido a que son los fluidos más baratos y abundantes. Debido a la combustión que se tendrá alrededor del 10 % del aceite original se quema, esta zona llega a adquirir una temperatura de aproximadamente 600°C.

Recuperada de: http://combustioninsitu.blogspot.com/2010/07/los-procesos-de-combustion-in-situ-han.html

Inyección de vapor: El vapor será continuamente inyectado para ayudar a reducir la viscosidad del aceite y así mover el fluido hacia la superficie, es así como se formará una zona de vapor que irá avanzando lentamente.

Recuperada de: http://avibert.blogspot.com/2012/10/inyeccion-ciclica-de-vapor-douglas.html

No térmicos: Este tipo de métodos consisten en la inyección de un solvente o gas que sea miscible con el aceite. El fluido desplazante utilizado puede ser un solvente hidrocarburo el cual tendrá la capacidad de mezclarse con el aceite. Por ejemplo gas enriquecido, propano o gas licuado de petróleo.Empuje de gas: El principal elemento en este método será inyectar CO2 al yacimiento; a diferencia del empuje de gas por vaporización este método cubrirá un rango más amplio de componentes por lo que este gas es aplicable en un rango más amplio de yacimientos a una presión miscible más alta.

Inyección de miscibles: Se inyectará hidrocarburo ligero para formar una invasión miscible. Podemos encontrar tres métodos efectivos en este tipo de inyección: usando un bache de gas licuado de petróleo, método de gas enriquecido y método de empuje de gas a alta presión.

Inyección de químicos: Por lo general se inundará el pozo con nitrógeno y gas de combustión, serán usados estos componentes debido a lo económico que son. Se decidirá si se ocupan componentes miscibles o inmiscibles esto dependerá de la presión y composición del aceite.

Análisis Moderno de la Declinación de la Producción de Hidrocarburos utilizando herramientas de inteligencia de negocios y administración de datos

Por Ing. Alberto Armenta Moreno[1] y

M. I.  Francisco Castellanos Páez[2]

Actualmente con las nuevas necesidades de las empresas y diversas instituciones, el mercado de Sistemas Business Intelligence (BI) ha empezado a tener más fuerza, ya que este elemento ayuda a optimizar los procesos en la toma de decisiones.

Generalmente el procesar la información se realiza con Microsoft Excel para generar un análisis de datos sin embargo, no se explota toda la cadena de valor de Business Intelligence BI, en cambio Power BI de Microsoft trabaja con varios lenguajes de programación que generan sus diversos procesos de depuración, modelado y reporte de datos, con innumerables opciones que son útiles para expertos en programación. Sin embargo, aunque daremos algunas generalidades del sistema, el enfoque de este artículo está diseñado para alumnos y trabajadores del ramo de la industria del petróleo.

Power BI es una colección de servicios de software, aplicaciones y conectores que funcionan en conjunto para transformar datos y volverlos más atractivos para cualquiera que trabaje con grandes cantidades de información y que necesite tomar decisiones rápidas y precisas; consta de tres elementos: una aplicación de escritorio que se denomina como Power BI desktop que es  en donde se procesa toda la información; como segundo elemento está un servicio en línea llamado Power BI Service que se encuentra disponible en Office 365 y por último están las aplicaciones para móviles (iOS y Android) denominadas Power BI App.

El punto medular del presente artículo informativo busca que los alumnos y trabajadores del gremio petrolero conozcan esta herramienta, pues dentro de la Industria Petrolera existen problemas operacionales diversos como: información incompleta, mala calidad de datos, datos diversos en plataformas tecnológicas que no son capaces de generar informes o bien  la sobrecarga de información en tiempo real que interrumpe el análisis de esta información, como sabemos estos son factores que interfieren dentro de un proyecto petrolero provocando que a largo plazo sea deficiente y en el peor de los casos se generen pérdidas.

Es necesario enfocarnos en la toma de decisiones siendo este es un desafío complejo, debido a que en la industria del petróleo se integran extensos volúmenes de información que se registran a diario, ya sea por la sobrecarga de información en tiempo real o bien porque existen múltiples fuentes de datos olvidados o dispersos en plataformas que no están integradas y las herramientas tecnológicas no son capaces de generar informes útiles para la toma apropiada de decisiones.  Alcanzar la eficiencia dentro de la industria petrolera (como en cualquier otro ramo empresarial) permite llegar a los objetivos reduciendo los riesgos de pérdidas tanto monetarias como en otros sectores. 

Como se plasmó al inicio de este trabajo, con  las herramientas BI (Business Intelligence) podemos hacer frente a estos problemas para facilitar el análisis y la toma de decisiones mediante la integración de datos técnicos, operacionales y financieros, donde la inteligencia de negocios permite la toma estratégica de decisiones en toda la cadena de valor de los hidrocarburos; tratando de llenar esa brecha convirtiendo los datos en información, la información en conocimiento y el conocimiento presentado en tableros de control en línea a través de la web, que permitan su visualización en cualquier lugar y a través de cualquier dispositivo móvil.

A continuación se muestran 3 cuadros en donde se aplicó una herramienta BI para facilitar la integración de los datos: el análisis de la producción y la toma de decisiones a través de indicadores claves KPI’s y el análisis moderno de las curvas de declinación de la producción tanto para yacimientos convencionales como no convencionales, generando una proyección del pronóstico de producción y con esto facilitar la toma de decisiones de un proyecto de explotación.


Cuadro 1 Pozos geolocalizados con información general

Cuadro 2 Pozo B / Gráficas: Historial de producción y producción acumulada

Cuadro 3 Dashboard Pozo A / Representación final del proyecto BI, “Análisis Moderno de Curvas de Declinación la Producción de Hidrocarburos”

El análisis gráfico anterior puede estudiarse con mayor profundidad en la investigación realizada por el Ing. Alberto Armenta Moreno y dirigida por el M.I. Francisco Castellanos Páez, misma que se encuentra publicada en el portal Tesiunam[3] dentro del proyecto de investigación y como parte final de este artículo, es necesario mencionar que el análisis permitió llegar a las siguientes conclusiones respecto a la utilización del programa Power BI:

Power BI es una herramienta de Business Intelligence BI para facilitar las funciones del ciclo del BI con una interfaz amigable para el usuario. Por lo que no requiere de una especialización específica para dominar y aplicar el programa en los diversos sectores, en el caso particular de la investigación mencionada y del presente artículo su aplicación es en el área petrolera.

Power BI tiene un bajo costo en comparación con otros softwares que se encuentran en el mercado o software que se hayan desarrollado en el proceso del análisis de datos en las empresas por ser de Microsoft.

Es necesario que esta herramienta se aplique no sólo para la toma de decisiones eficientes en el ramo petrolero, también puede ser fundamental para el sector público que requiere procesar grandes volúmenes de información para tomar decisiones de gran importancia, en este sentido Power BI es una herramienta esencial.   



[1] Ingeniero Petrolero por la Facultad de Ingeniería, UNAM https://www.linkedin.com/in/armenta-m-alberto

[2] Maestro en Ingeniería por la Facultad de Ingeniería, UNAM.  https://www.linkedin.com/in/francisco-castellanos-3b2b5524

[3] Armenta Moreno Alberto, “Análisis Moderno de Curvas de Declinación la Producción de Hidrocarburos”, Facultad de Ingeniería, UNAM, 2019.