El Petróleo y su Explotación.

Líquido oleoso bituminoso de origen natural compuesto por diferentes sustancias orgánicas. Se encuentra en grandes cantidades bajo la superficie terrestre y se emplea como combustible y materia prima para la industria química.

Las sociedades industriales modernas lo utilizan sobre todo para lograr un grado de movilidad por tierra, mar y aire impensable hace sólo 100 años. Además, el petróleo y sus derivados se emplean para fabricar medicinas, fertilizantes, productos alimenticios, objetos de plástico, materiales de construcción, pinturas o textiles y para generar electricidad.

Las naciones de hoy en día dependen del petróleo y sus productos; la estructura física y la forma de vida de las aglomeraciones periféricas que rodean las grandes ciudades son posibles gracias a un suministro de petróleo abundante y barato.

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, asfalto.

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 petróleos crudos (denominados a veces simplemente 'crudos'): los de tipo parafínico, los de tipo asfáltico y los de base mixta.

Los petróleos parafínicos están compuestos 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 de los petróleos asfálticos son los naftenos, que contienen exactamente el doble de átomos de hidrógeno que de carbono.

Los petróleos de base mixta contienen hidrocarburos de ambos tipos.

El petróleo se forma bajo la superficie terrestre por la descomposición de organismos marinos. Los restos de animales minúsculos que viven en el mar —y, en menor medida, los de organismos terrestres arrastrados al mar por los ríos o los de plantas que crecen en los fondos marinos— se mezclan con las finas arenas y limos que caen al fondo en las cuencas marinas tranquilas. Estos depósitos, ricos en materiales orgánicos, se convierten en rocas generadoras de crudo. El proceso 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 van acumulándose 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.

En la practica es común clasificar a los yacimientos petroleros de acuerdo a las características de los hidrocarburos producidos y a las condiciones bajo las cuales se presenta su acumulación en el subsuelo.

Así, tomando en cuenta las características de los fluidos producidos, se tienen yacimiento de aceite, aceite ligero (volátil), gas seco, gas húmedo y de gas y condensado.

Las características de los fluidos producidos para delimitar un yacimiento dentro de la clasificación anterior son:

Yacimientos de aceite.- Producen un líquido negro o verde negruzco, con una densidad relativa mayor de 0.800 y una relación gas-aceite instantánea menor de 200 m3g/m3o.

Yacimientos de aceite volátil.- Producen un líquido café obscuro, con una densidad relativa entre 0.740 y 0.800 y con una relación gas-aceite instantánea de 200 a 1500 m3g/m3o.

Yacimientos de gas y condensado.- Producen un liquido ligeramente café o pajizo, con una densidad relativa entre 0.740 y 0.780 y con relaciones gas aceite instantáneas que varían de 1 500 a 12 000.

Yacimientos de gas húmedo.- Producen un liquido transparente, con una densidad relativa menor a 0.740 y con relaciones gas-aceite entre 10 000 y 20 000 m3g/m3o.

Yacimientos de gas seco.- Producen un liquido ligero; transparente (si lo hay) y con relaciones gas aceite mayores a 20 000 m3g/m3/o.

La participacion del personal de campo, coordinador de Operación, ITP´s, ITF´s y Perforadores durante la fase de planeación del pozo es muy importante para asegurar el éxito del programa.

En nuestro medio se practica poco esa participación, pero para lograr mejores resultados debería hacerse de manera regular y sistemática durante un periodo de prueba, de tiempo limitado pero suficiente para medir sus beneficios y en base a la evaluación decidir implantarlo o no.

La experiencia ha mostrado que la mayoría de las dificultades operativas se pueden prevenir, es decir, son evitables. Por lo tanto un programa exitoso deberá advertir de modo muy claro sobre los problemas potenciales y también de las practicas operativas mas eficaces que se hayan utilizado para librarlos con efectividad sin incurrir en mayores tiempos a los programados ni costos adicionales a los previstos. Por lo tanto los capítulos principales de un programa de perforación serian los siguientes:

Para diseñar un programa de perforación es necesario conocer la columna geológica probable, es decir edades, cimas y descripción litológica. Esta información es básica para decidir los tipos de barrenas que se utilizaran, también el tipo y características del fluido de control y hacer correlaciones con pozos vecinos para identificar y prevenir problemáticas operativas.

Durante la perforación de pozos las presiones siempre están presentes, si son bien entendidas sus características y efectos durante la operación, se pueden utilizar favorablemente para mantener siempre el control total del pozo.

Profundidad

Densidad prom roca

gr/cm3Peso del block kg

Peso Acum kg

Grad de Sobrecarga

gr/cm3500 2.10 105.00 105.00 1.401000 2.15 107.50 212.50 1.701500 2.20 110.00 322.50 1.842000 2.25 112.50 435.00 1.932500 2.30 115.00 550.00 2.003000 2.35 117.50 667.50 2.053500 2.40 120.00 787.50 2.104000 2.45 122.50 910.00 2.144500 2.50 125.00 1035.00 2.185000 2.55 127.50 1162.50 2.215500 2.60 130.00 1292.50 2.256000 2.65 132.50 1425.00 2.286500 2.70 135.00 1560.00 2.31

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

1.00 1.40 1.80 2.20 2.60 3.00

Densidad prom roca gr/cm3 Grad de Sobrecarga gr/cm3

La presión de formación requiere la máxima atención por que de su correcta evaluación y control dependen muchos aspectos de la actividad de perforación. El principal, por su trascendencia, es la seguridad de los trabajadores de la cuadrilla y el equipo de perforación, sin embargo los efectos de un descontrol de pozo no siempre quedan dentro de su área circunvecina, sino que pueden trascender y alcanza niveles de grandes catástrofes.

Cima de la

Presión Anormal

Presión de poro

Presión de Sobrecarga

Presión Hidrostática

(Presión Normal)

Presión de fractura

Normal

Anormal

El lodo es una mezcla de sólidos pulverizados y dispersos en un medio líquido, en proporciones tales que el resultado es una combinación fluida bombeable con ciertas características reológicas que permiten que sea hecho circular al pozo para cumplir sus funciones.

Control de la presión de formación, Enfriamiento y lubricación de la barrena Limpieza del fondo del pozo, + Transporte y eliminación de recortes Estabilidad de las paredes del agujero Facilitar la toma de información y Transmitir energía hidráulica al fondo

Los diámetros de las TR´s deben obedecer a las necesidades de la fase productiva del pozo, como son: aparejo de producción y accesorios, ritmo de extracción y tipo de fluidos producidos, presiones y temperaturas de flujo, etc. Definidos los diámetros de TR´s, también los tamaños de barrenas quedan establecidos. El diseño de las diferentes tuberías que se cementaran deberá hacerse en función de las presiones y esfuerzos que se espera tener de acuerdo a los antecedentes en el programa, pero al momento de introducirlas, el diseño deberá ajustarse si las condiciones reales difieren mucho a las esperadas. El numero de etapas de perforación de un pozo dependerá de la magnitud de los geogradientes y características particulares de las formaciones a perforar.

La programación de las barrenas se hace aprovechando la experiencia previa por ejemplo los record de barrenas de pozos vecinos, si no la hubiera, se decide en base a la descripción de la litología esperada y la habilidad y conocimientos del personal técnico, sin pasar por alto los limites de las capacidades del equipo de perforación.

El factor limitante de las condiciones de operación aplicadas, generalmente es la capacidad de limpieza en el fondo, que depende principalmente de la capacidad de bombeo del equipo.

La conducción de los fluidos en superficie se inicia cuando la producción de un pozo llega a la boca del mismo, posteriormente esta puede entrar a un ramal de producción o a una batería de separación, siguiendo su camino a baterías de rebombeo (sí es necesario), separadores, tanques de almacenamiento y/o medición.

El primer problema que se presenta es a la boca del pozo y ocurre cuando la presión que se maneja en la línea de descarga es mayor o igual a la presión que se tiene en el mismo y se puede presentar una igualación de presiones, en cuyo caso no fluye el pozo, y en caso extremo ocurre un contraflujo de la línea al yacimiento.

Otro problema muy común es cuando en un ducto o poligasoducto, se presentan variaciones en su relieve, conjuntados con la variación de presión y temperatura, de los fluidos transportados, ocasionan cambios considerables en su composición y se pueden ocasionar un flujo multifasico (gas-aceite-agua), o en las zonas de bajo relieve asentamientos de aceite y/o agua los cuales ocasionan perdidas de presión adicionales. Los cuales se solucionan con una corrida de diablo, la cual provoca retrasos en el manejo de la producción.

Existen dos tipos principales de separadores; verticales y horizontales. Estos se usan de acuerdo a las características de los fluidos del yacimiento que se producen, (relación gas-aceite y el porcentaje de agua). Por lo cual se le conocen como separadores bifásicos o trifásicos.

Su diseño se basa principalmente mediante estudios de laboratorio (análisis PVT) y condiciones que se deseen para el manejo de los hidrocarburos.

El principio básico de los separadores, radica en la distribución de los fluidos producidos, los cuales se basan en la diferencia de densidades del agua, aceite y gas.

SEPARACIÓN DEL ACEITE Y GAS.- Se puede realizar en una o varias etapas, depende de la presión del yacimiento y de la cantidad de gas que se maneje, RGA. La presión de entrada y salida al separador esta fijada de acuerdo a las necesidades del transporte del mismo, esto es, si el aceite va a ser conducido hacia un tanque de almacenamiento, una refinería o una tubería superficial.

SEPARACIÓN DEL AGUA Y EL ACEITE.- Muchas ocasiones el agua se presenta en forma emulsificada en aceite y es necesario efectuar un tratamiento especial, sobre todo en aceite de exportación, donde no se permiten porcentajes de agua mayor al 2 %.

La ecología se ocupa del estudio científico de las interrelaciones entre los organismos y sus ambientes, y por lo tanto de los factores físicos y biológicos que influyen en estas relaciones y son incluidos por ellos.

También podemos definir el término ecología como el estudio de las relaciones mutuas de los organismos con su medio ambiente físico y biótico, éste término esta ahora mucho más en la conciencia del público, por lo que los seres humanos comienzan a percatarse de algunas de las malas practicas ecológicas de la humanidad en el pasado y en la actualidad.

La voz griega “oikos” significa “casa” o lugar para vivir, y ECOLOGIA (oikos: logos) es literalmente el estudio de organismos “en su hogar, en su medio ambiente nativo.

En PEMEX, en los últimos años ha aumentado la preocupación por los efectos de la actividad industrial sobre el ambiente a tal grado que se considera que la protección ambiental es imprescindible si se desea un desarrollo sustentable, por lo que la Industria Petrolera en México, se ha preocupado por cumplir las normas vigentes y con la aplicación constante de sus políticas internas, en materia de protección ambiental.

Entre los organismos gubernamentales que establecen compromisos medibles con las empresas o industrias asociadas a estas actividades y que son mencionados a continuación:

SEMARNAP (Secretaria Del Medio Ambiente Y Recursos Naturales Y De Pesca)

Subsecretaria de pesca INE (Instituto Nacional de Ecología) INIF (Instituto Nacional de Investigaciones Forestales) PROFEPA (Procuraduría Federal de Protección al Ambiente) CNA (Comisión Nacional del Agua) IMTA (Instituto Mexicano de Tecnología del Agua)

Programa de industria limpia La razón de la auditoria, es la de diagnosticar las

condiciones físicas y de operación del equipo, así como evaluar todas aquellas actividades que representen un riesgo de afectación al medio ambiente o al personal que labora en él. La misión de este trabajo consiste en determinar donde se necesitan mejoras dentro del sistema total de operación, el cual incluye los procesos, los trabajadores, y la administración en su totalidad, capacitación, procedimientos, seguridad, operación, etc.