Extracción de petróleo
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La formación del petróleo
El petróleo se forma a partir de restos de diminutas plantas y animales (plancton) que murieron en océanos antiguos hace entre 100.000 y 600 millones de años. Cuando estas criaturas mueren, se hunden en la arena o el limo del fondo del océano.
Con el tiempo, los organismos biológicos se descomponen en capas sedimentarias. Hay poco o nada de oxígeno en estas formaciones, por lo que los microorganismos descomponen el residuo en compuestos ricos en carbono, formando finalmente una capa orgánica. Este material orgánico se mezcla con sedimentos para formar lutitas finas o rocas madre. A medida que se depositan continuamente nuevas capas sedimentarias, una enorme presión y calor actúan sobre las rocas generadoras, y este calor y presión convierten la materia orgánica en petróleo crudo y gas natural. El petróleo fluye desde las rocas generadoras y se acumula en piedra caliza o arenisca más gruesa y porosa (llamadas rocas reservorio). Los movimientos de la corteza terrestre hacen que el petróleo y el gas queden atrapados en las rocas yacimiento entre rocas impermeables o roca de capa, como el granito o el mármol.
Estos movimientos de la corteza incluyen:
Plegamiento: movimientos horizontales de compresión hacia adentro que mueven las capas hacia arriba, formando pliegues o anticlinales.
Las capas de roca de falla se rompen, provocando un desplazamiento relativo hacia arriba y hacia abajo.
Las formaciones rocosas impermeables son empujadas hacia arriba hacia formaciones rocosas que contienen petróleo.
Encontrar petróleo
Encontrar petróleo es tarea de los geólogos, que trabajan directamente en las empresas petroleras o mediante contratos con empresas privadas. Su tarea es encontrar las áreas adecuadas para la extracción de petróleo: las rocas generadoras, las rocas reservorio y las trampas adecuadas. Hace muchos años, el trabajo principal de un geólogo era interpretar las formas del terreno, las rocas superficiales y los tipos de suelo, y tal vez recolectar pequeñas muestras de núcleos mediante perforaciones poco profundas. Los geólogos petroleros modernos también utilizan imágenes de satélite para estudiar las rocas superficiales y la topografía. Sin embargo, también utilizan una variedad de otros métodos para encontrar petróleo. Por ejemplo, se puede usar un gravímetro altamente sensible para medir pequeños cambios en el campo magnético de la Tierra, que puede detectar el flujo de petróleo bajo tierra. También podemos usar un magnetómetro altamente sensible para medir pequeños cambios en el campo magnético de la Tierra causados por el flujo de petróleo; ; utilice una nariz electrónica altamente sensible llamada rastreador, que puede detectar el olor de los hidrocarburos. Finalmente (y más comúnmente), utilizan el conocimiento de la sismología para crear ondas de choque que viajan a través de formaciones rocosas ocultas y luego analizan las ondas sísmicas que se reflejan en el suelo.
En la exploración sísmica, los métodos para generar ondas de choque incluyen:
Pistola de aire comprimido: dispara pulsos de aire al agua (para exploración de la superficie)
Golpear un manija del camión Placas de metal gruesas clavadas en el suelo (para exploración terrestre)
Explosivos: los explosivos se perforan en el suelo (para exploración terrestre) o se arrojan desde barcos (para exploración de superficie) y luego se detonan.
Las ondas de choque se propagan bajo tierra y son reflejadas por diferentes formaciones rocosas. La velocidad a la que viajan las ondas reflejadas depende del tipo o densidad de la roca que atraviesan. Para detectar las ondas reflejadas de las ondas de choque se utilizan altavoces de alta sensibilidad o detectores de vibraciones: hidrófonos para la exploración submarina y geófonos para la exploración terrestre. Los sismólogos analizan los resultados de la detección para buscar señales de áreas trampa de petróleo y gas.
Aunque la tecnología moderna de exploración petrolera es mucho más avanzada que en el pasado, la tasa de éxito en la búsqueda de nuevos yacimientos petrolíferos sigue siendo sólo del 10%. Una vez que se descubre una zona rica en petróleo, su ubicación se marca con coordenadas GPS en tierra y con boyas marcadoras en el agua.
Una vez seleccionado el sitio, se debe inspeccionar el área seleccionada para determinar sus límites y es posible que se requiera un estudio de impacto ambiental. La perforación petrolera debe obtener acuerdos de arrendamiento, calificaciones y derechos de uso de la tierra y someterse a evaluaciones legales. Para las áreas costa afuera, también es necesario determinar la jurisdicción legal.
Luego de resolver los asuntos legales, el equipo de trabajo comenzó a preparar el terreno:
desbroce y nivelación del terreno y construcción de vías de tránsito.
Debido a que el proceso de perforación de un pozo requiere agua, debe haber una fuente de agua cerca. Si no hay una fuente de agua natural, la tripulación cavará un pozo.
El equipo cavará un estanque de almacenamiento para manejar los recortes y el lodo de perforación producidos durante el proceso de perforación. El fondo del tanque estará revestido de plástico para proteger el medio ambiente. Si el área es ecológicamente frágil (como un humedal o un área silvestre), entonces los recortes de perforación y el lodo deben eliminarse en otro lugar: transportarse en camión en lugar de llenarse en un pozo.
Una vez completado el trabajo de preparación del terreno, es necesario cavar varios pozos para preparar la construcción de una plataforma de perforación y perforar el pozo principal. Se excava un pozo rectangular profundo llamado pozo alrededor del pozo para proporcionar una plataforma de trabajo para los trabajadores y el equipo de perforación alrededor del pozo. Luego, las cuadrillas comienzan a cavar el hoyo principal, generalmente usando un taladro pequeño en lugar de uno grande. La primera parte del pozo, que es más grande y menos profunda que la parte principal, será donde se colocará el conducto de gran diámetro. Excave algunos agujeros adicionales a un lado para el almacenamiento temporal del equipo; una vez completados, el equipo de perforación se puede trasladar e instalar.
Construcción de la plataforma
Decida si transportará el equipo al sitio en camión, helicóptero o barcaza en función de la distancia entre el área de perforación y sus vías de tránsito. Algunas plataformas que funcionan en aguas continentales se construyen en barcos o barcazas porque no hay cimientos (como humedales o lagos) para sostener la plataforma. Una vez que el equipo está en su lugar, se construye la plataforma de perforación. Los siguientes son los componentes principales de una plataforma petrolera terrestre:
Sistema eléctrico
Motor diésel grande: quema diésel para proporcionar la principal fuente de energía.
Generador - propulsado por un motor diésel.
Sistema mecánico - accionado por un motor
Sistema de elevación - utilizado para levantar objetos pesados, consta de un cabrestante mecánico (cabrestante) con un carrete de cable de gran tamaño, una polea y una polea; un acero Consiste en recibir y almacenar bobinas.
Plato giratorio: una parte integral del equipo de perforación
Equipo giratorio: utilizado para perforación giratoria
Anillo giratorio: un mango grande que se utiliza para soportar la sarta de perforación. El peso hace que la sarta de perforación gire y la presión sella el orificio.
Tubo giratorio: conducto de cuatro o seis lados que transmite movimiento de rotación a una plataforma giratoria o columna giratoria.
Tocadiscos o ruleta: utiliza la energía de un motor para impulsar un movimiento giratorio.
Sarta de perforación: consta de una tubería de perforación (la parte de conexión, de unos 10 metros de largo) y un collar de perforación (un conducto más grande y pesado, instalado alrededor de la tubería de perforación y sostenido por la broca).
Broca - el extremo de la broca, que se utiliza para cortar la roca, dependiendo de la tarea de perforación y la composición de la roca, elegiremos la broca más adecuada entre muchas formas y materiales (acero de carburo de tungsteno o acero de carburo de tungsteno; diamante) Una especie de.
Casing: tubería de hormigón de gran diámetro colocada en un pozo para evitar que colapse y permitir la circulación del lodo de perforación.
Foto cortesía del Instituto del Petróleo
El lodo circula en el pozo.
Sistema de circulación: bombea lodo de perforación (una mezcla de agua, arcilla, materiales pesados y productos químicos utilizados para llevar los recortes de la broca a la superficie) bajo presión y a través de tubos giratorios, ruedas, tubos de perforación y perforadoras. collares.
Bomba: bombea lodo desde la piscina de lodo y lo bombea al equipo de perforación.
Conductos y mangueras: conectan bombas y equipos de perforación.
Tuberías de retorno de lodo: permiten que el lodo regrese desde el pozo.
Criba vibratoria de lodo: separa los recortes de perforación del lodo mediante vibración o filtración.
Deslizamiento: transporta los recortes de perforación al tanque de almacenamiento.
Piscina de reserva: recoge los recortes de perforación separados del lodo.
Estanque de lodo: donde se mezcla y recupera el lodo de perforación.
Tanque de mezcla de lodo: aquí se mezcla el lodo nuevo y luego se envía a la piscina de lodo.
Torre de acero: un marco de soporte sobre el cual se coloca el equipo de perforación; la torre debe ser lo suficientemente alta para garantizar que se puedan agregar nuevos componentes de tubería de perforación al equipo de perforación durante el proceso de perforación.
Prevención de explosiones: válvula de alta presión (instalada debajo de una plataforma de perforación terrestre o en el fondo marino) que se utiliza para sellar líneas de perforación de alta presión y reducir la presión cuando sea necesario para evitar una explosión (es decir, un chorro incontrolado). de gas o petróleo) en la superficie, provocando a menudo incendios).
El equipo instaló la plataforma y comenzó a perforar. Primero, perforaron un agujero en la superficie en el lugar de perforación original hasta una profundidad predeterminada por encima de donde se pensaba que estaba el área de la trampa de petróleo. Hay cinco pasos básicos para perforar agujeros en la superficie:
Inserte la broca, el anillo de perforación y la varilla de perforación en el agujero.
Instala el tubo giratorio y la plataforma giratoria y comienza a perforar.
Durante el proceso de perforación, el lodo en circulación pasa continuamente a través de la tubería de perforación y se descarga de la broca, lo que permite que los recortes de perforación salgan del pozo.
A medida que el agujero se perfora cada vez más profundamente, se deben agregar nuevas piezas (juntas) a la tubería de perforación.
Después de alcanzar la profundidad predeterminada (de decenas a cientos de metros), saque (saque) la tubería de perforación, el anillo de perforación y la broca.
Después de alcanzar la profundidad predeterminada, se debe insertar y fijar la carcasa, y la carcasa se coloca parcialmente en el pozo para evitar que el pozo colapse. Los dispositivos de posicionamiento están dispuestos en la periferia de la carcasa para garantizar que esté centrada en el pozo.
El trabajador encargado de colocar el casing introduce el casing en el pozo. El equipo de cementación utiliza un tapón inferior, lechada de cemento, un tapón superior y lodo de perforación para colocar el cemento a través de la carcasa. La presión del lodo de perforación hace que la lechada de cemento fluya a través del revestimiento y llene el espacio entre el exterior del revestimiento y el pozo. Finalmente esperar a que el cemento se solidifique y luego probar la dureza, posición, sellado completo y otras propiedades.
Nuevas tecnologías de perforación
El Departamento de Energía de EE. UU. y la industria petrolera están trabajando arduamente para encontrar nuevos métodos de perforación petrolera, incluida la tecnología de perforación horizontal, la extracción de petróleo en áreas ecológicamente frágiles y la Uso de tecnología láser para perforar pozos petroleros.
La fase de perforación continúa: los trabajadores perforan los agujeros, luego colocan una nueva carcasa y la refuerzan con cemento, para luego perforar los agujeros. La profundidad final se alcanza cuando las arenas petrolíferas de la roca yacimiento emergen de los recortes de perforación contenidos en el lodo. En este punto, los equipos retiran el equipo de perforación del pozo y realizan las siguientes pruebas para verificar el descubrimiento:
Registro del pozo: colocación de sensores electrónicos y de gas en el pozo para determinar la composición de la roca allí.
Prueba del vástago de perforación: colocación de un dispositivo de medición de presión en el pozo que mostrará si se alcanzó la roca yacimiento.
Muestreo de extracción de muestras: recolección de muestras de rocas para buscar características de las rocas que contienen petróleo.
Reventones e incendios
En las películas se ve petróleo brotando (reventones) e incluso incendios cuando la plataforma alcanza su profundidad final. Estas son situaciones muy peligrosas que pueden (potencialmente) evitarse mediante la presión generada por los BOP y el lodo de perforación. En la mayoría de los pozos petroleros, es necesario acidificarlos o fracturarlos para permitir que el petróleo fluya.
Una vez alcanzada la profundidad final, los trabajadores realizarán mejoras en el pozo para garantizar que el petróleo pueda fluir hacia la carcasa de manera controlada. Primero, coloque el perforador en el pozo de petróleo en la profundidad de producción. El punzón está lleno de explosivos que hacen agujeros en la carcasa para que el aceite pueda salir.
Después de perforar el revestimiento, se coloca un conducto de pequeño diámetro (tubería de petróleo) en el pozo para que sirva como tubería para que el petróleo y el gas salgan del pozo. En la parte inferior exterior de la tubería de aceite se instala un dispositivo llamado empacador. Cuando el empacador se pone en producción, se expandirá y formará un anillo de sellado en el exterior del tubo. Finalmente, se fija una estructura de múltiples válvulas llamada árbol a la parte superior del tubo y se combina con la parte superior de la carcasa. Los árboles de Navidad permiten a los trabajadores controlar el caudal de petróleo que sale del pozo.
Una vez completado el pozo, se debe permitir que el petróleo fluya hacia el pozo. Si se trata de una roca reservorio de piedra caliza, se puede inyectar ácido a través del pozo y salir del pozo. El ácido disuelve un canal en la piedra caliza, permitiendo que el petróleo fluya hacia el pozo. Si se trata de una roca de almacenamiento de petróleo de arenisca, se puede inyectar en el pozo de petróleo una mezcla especial que contiene apuntalante (arena, cáscaras de nuez, partículas de aluminio) y luego el petróleo puede fluir a través de los orificios. La presión de este fluido crea pequeñas fracturas en la arenisca para que el petróleo pueda fluir hacia el pozo y el apuntalante mantiene estas fracturas. A medida que el petróleo fluye, la plataforma petrolera se retirará del sitio y se instalarán equipos de producción para extraer el petróleo del pozo.
Después de desmantelar la plataforma de perforación, se colocará una bomba de petróleo en la boca del pozo.
Foto cortesía del Servicio de Conservación de Recursos de California
Bombear petróleo durante la perforación.
En un sistema de bombeo, se utiliza un motor para accionar una caja de cambios para mover una varilla de control. La palanca de control empuja y tira continuamente de la varilla de pulido, haciendo que se mueva hacia arriba y hacia abajo. La varilla pulida está conectada a la varilla de bombeo, que a su vez está conectada a la bomba. Este sistema mueve la bomba hacia arriba y hacia abajo, creando succión para bombear petróleo desde el pozo.
En algunos casos, el aceite puede ser demasiado viscoso para fluir. En este momento, los trabajadores perforarán otro agujero para llegar al área de almacenamiento de petróleo y luego inyectarán vapor a presión. El calor emitido por el vapor diluye el petróleo en el área de almacenamiento y luego se utiliza la presión para empujar el petróleo fuera del pozo. Este proceso se llama recuperación mejorada de petróleo.
Foto cortesía del Servicio de Conservación de Recursos de California
Recuperación mejorada de petróleo
Si bien actualmente se utilizan muchas tecnologías de extracción de petróleo, constantemente surgen nuevos métodos, pero... La pregunta sigue siendo: ¿tenemos suficiente petróleo para satisfacer la demanda? Según los descubrimientos de petróleo actuales y futuros y la demanda actual, nuestras reservas de petróleo sólo podrán satisfacer el consumo durante los próximos 63 a 95 años.
Perforación de exploración
El equipo instaló la plataforma y comenzó a perforar. Primero, perforaron un agujero en la superficie en el lugar de perforación original hasta una profundidad predeterminada por encima de donde se pensaba que estaba el área de la trampa de petróleo. Hay cinco pasos básicos para perforar agujeros en la superficie:
Inserte la broca, el anillo de perforación y la varilla de perforación en el agujero.
Instala el tubo giratorio y la plataforma giratoria y comienza a perforar.
Durante el proceso de perforación, el lodo en circulación pasa continuamente a través de la tubería de perforación y se descarga de la broca, lo que permite que los recortes de perforación salgan del pozo.
A medida que el agujero se perfora cada vez más profundamente, se deben agregar nuevas piezas (juntas) a la tubería de perforación.
Después de alcanzar la profundidad predeterminada (de decenas a cientos de metros), saque (saque) la tubería de perforación, el anillo de perforación y la broca.
Después de alcanzar la profundidad predeterminada, se debe insertar y fijar la carcasa, y la carcasa se coloca parcialmente en el pozo para evitar que el pozo colapse. Los dispositivos de posicionamiento están dispuestos en la periferia de la carcasa para garantizar que esté centrada en el pozo.
El trabajador encargado de colocar el casing introduce el casing en el pozo. El equipo de cementación utiliza un tapón inferior, lechada de cemento, un tapón superior y lodo de perforación para colocar el cemento a través de la carcasa. La presión del lodo de perforación hace que la lechada de cemento fluya a través del revestimiento y llene el espacio entre el exterior del revestimiento y el pozo. Finalmente esperar a que el cemento se solidifique y luego probar la dureza, posición, sellado completo y otras propiedades.
Nuevas tecnologías de perforación
El Departamento de Energía de EE. UU. y la industria petrolera están trabajando arduamente para encontrar nuevos métodos de perforación petrolera, incluida la tecnología de perforación horizontal, la extracción de petróleo en áreas ecológicamente frágiles y la Uso de tecnología láser para perforar pozos petroleros.
La fase de perforación continúa: los trabajadores perforan los agujeros, luego colocan una nueva carcasa y la refuerzan con cemento, para luego perforar los agujeros. La profundidad final se alcanza cuando las arenas petrolíferas de la roca yacimiento emergen de los recortes de perforación contenidos en el lodo. En este punto, los equipos retiran el equipo de perforación del pozo y realizan las siguientes pruebas para verificar el descubrimiento:
Registro del pozo: colocación de sensores electrónicos y de gas en el pozo para determinar la composición de la roca allí.
Prueba del vástago de perforación: colocación de un dispositivo de medición de presión en el pozo que mostrará si se alcanzó la roca yacimiento.
Muestreo de extracción de muestras: recolección de muestras de rocas para buscar características de las rocas que contienen petróleo.
Reventones e incendios
En las películas se ve petróleo brotando (reventones) e incluso incendios cuando la plataforma alcanza su profundidad final. Estas son situaciones muy peligrosas que pueden (potencialmente) evitarse mediante la presión generada por los BOP y el lodo de perforación. En la mayoría de los pozos petroleros, es necesario acidificarlos o fracturarlos para permitir que el petróleo fluya.
Una vez alcanzada la profundidad final, los trabajadores realizarán mejoras en el pozo para garantizar que el petróleo pueda fluir hacia la carcasa de manera controlada. Primero, coloque el perforador en el pozo de petróleo en la profundidad de producción. El punzón está lleno de explosivos que hacen agujeros en la carcasa para que el aceite pueda salir. Después de perforar el revestimiento, se coloca un conducto de pequeño diámetro (tubería de petróleo) en el pozo como tubería para que el petróleo y el gas salgan del pozo. En la parte inferior exterior de la tubería de aceite se instala un dispositivo llamado empacador. Cuando el empacador se pone en producción, se expandirá y formará un anillo de sellado fuera del tubo. Finalmente, se fija una estructura de múltiples válvulas llamada árbol a la parte superior del tubo y se combina con la parte superior de la carcasa. Los árboles de Navidad permiten a los trabajadores controlar el caudal de petróleo que sale del pozo.
Una vez completado el pozo, se debe permitir que el petróleo fluya hacia el pozo.
Si se trata de una roca reservorio de piedra caliza, se puede inyectar ácido a través del pozo y salir del pozo. El ácido disuelve un canal en la piedra caliza, permitiendo que el petróleo fluya hacia el pozo. Si se trata de una roca de almacenamiento de petróleo de arenisca, se puede inyectar en el pozo de petróleo una mezcla especial que contiene apuntalante (arena, cáscaras de nuez, partículas de aluminio) y luego el petróleo puede fluir a través de los orificios. La presión de este fluido crea pequeñas fracturas en la arenisca para que el petróleo pueda fluir hacia el pozo y el apuntalante mantiene estas fracturas. A medida que el petróleo fluye, la plataforma petrolera se retirará del sitio y se instalarán equipos de producción para extraer el petróleo del pozo.
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