Recientemente leí un mensaje de que el alcalde de Moscú, Sergei Sobyanin, inauguró el Museo del Petróleo en el bulevar Sretensky. "No hay plataformas petrolíferas ni campos petroleros en Moscú , pero tenemos enormes destacamentos de personas que promueven la ciencia académica, la ciencia aplicada, la educación, que en gran medida funciona para la industria petrolera del país, por lo que es una avanzada", enfatizó el alcalde de Moscú, Sergei Sobyanin en la inauguración. ...
Bien hecho, Sergey Semyonovich. E hizo un buen trabajo: abrió el museo y dijo buenas palabras, pero a pesar de que trabajó durante mucho tiempo en puestos de liderazgo en las regiones productoras de petróleo, estaba un poco equivocado con la terminología. No hay "plataformas petrolíferas" no solo en Moscú, no se encuentran en ninguna parte del mundo. Hay plataformas petroleras (ver foto arriba), que son parte de las plataformas de perforación, pero no hay plataformas petroleras. ¿Qué hay entonces?
Pero sobre los métodos y con la ayuda de qué aceite de equipo se produce en Rusia y el mundo, trataré de contarlo y mostrarlo claramente en mi artículo en el idioma más accesible. (La foto de arriba muestra un sitio de perforación en las cercanías de Naryan-Mar. La imagen no es de muy alta calidad, ya que fue tomada por el autor a través de una ventana de helicóptero).
Para empezar, el petróleo se produce a partir de pozos. Un pozo es una excavación cilíndrica (agujero en el suelo) de pequeño diámetro y gran profundidad, diseñada para elevar líquido (agua, petróleo) o gas a la superficie.
El diámetro de los pozos de petróleo, por regla general, disminuye gradualmente desde la boca del pozo (salida del pozo a la superficie) hasta el fondo (fondo del pozo). El diámetro del pozo comienza a partir de 40 mm y rara vez supera los 900 mm. La profundidad promedio de los pozos de producción de petróleo en Rusia es de 2500 m. Se bajan tuberías especiales, llamadas tuberías de revestimiento, a los pozos para evitar que las paredes de los pozos se derrumben.
Dependiendo de las condiciones geológicas del campo petrolero, se perforan varios tipos de pozos:
La longitud del pozo es la distancia entre la boca del pozo y el fondo, medida a lo largo del eje del pozo. La profundidad es la proyección de la longitud del pozo sobre su eje vertical. Para pozos verticales, estos valores son los mismos, pero para pozos desviados y horizontales son diferentes.
Los pozos de petróleo se perforan tanto en tierra como en alta mar, pero hoy no tocaremos la perforación, sino que pasaremos directamente a los métodos de producción de petróleo o, como dicen los productores de petróleo, a los métodos de operación de los pozos.
Actualmente, solo se utilizan dos métodos principales de operación de pozos :
- chorreando (cuando el aceite fluye a sí mismo fuera del pozo) y
- mecanizado (que, a su vez, se subdivide en gas-lift y bombeo ).
La elección de un método para operar pozos de petróleo, en primer lugar, depende de la magnitud de la presión del yacimiento y la profundidad de ocurrencia de la formación productiva (es decir, que contiene petróleo). Además, la elección del método de operación puede verse influenciada por la composición del petróleo, el grado de su corte de agua (es decir,% de contenido de agua), la presión del fluido en el pozo y una serie de otros factores.
Método de fuente de producción de aceite.
Este método se utiliza a alta presión del yacimiento. En este caso, el aceite brota, subiendo a la superficie a través del tubo (tubería) debido a la energía del depósito. El chorro puede ocurrir debido a la cabeza hidrostática (muy raramente) o debido a la energía del gas en expansión (en la mayoría de los casos, ya que el gas junto con el petróleo en el yacimiento juega un papel importante en el chorro del pozo).
Las ventajas de este método incluyen su alta eficiencia, ya que la elevación se produce de forma natural, lo que no requiere el uso de costosos equipos de producción de aceite, lo que ahorra tanto su costo como su mantenimiento.
El equipo de cualquier pozo, incluido el que fluye, debe garantizar la producción de productos en un modo determinado y la realización segura de todas las operaciones tecnológicas necesarias. Se subdivide en pozo (subterráneo) y boca de pozo (superficie).
Para el método fluido de producción de petróleo, se requieren equipos de superficie y subterráneos tecnológicamente simples.
Desde el equipo subterráneo, la tubería se introduce en el pozo con un embudo al final para la conveniencia de bajar y levantar los instrumentos de investigación. La sarta de tubos consta de tubos de acero sin costura de 5-10 m de largo, interconectados por acoplamientos roscados. El diámetro de la tubería varía de 27 mm a 114 mm, el grosor de la pared de 3 mm a 7 mm. La tubería es la principal herramienta de trabajo durante la operación del pozo. La tubería de revestimiento de producción, por regla general, se introduce en el pozo, se cementa desde el fondo del pozo hasta la boca del pozo y ya no sube a la superficie, por lo que todas las operaciones subterráneas se realizan con tubería: elevación del fluido del pozo a la superficie, trabajos de reparación y lavado, etc. .
Bien diseño
El árbol de Navidad (FA) se instala como equipo de superficie en la boca del pozo. FA está diseñado para suspender la sarta de tubería, sellar el espacio anular, para operar, regular el modo de operación y reacondicionamiento del pozo, así como para dirigir la producción del pozo hacia la línea de flujo (es decir, la tubería a través de la cual fluye el petróleo). el pozo a la unidad de medición).
Accesorios de fuentes
Los pozos son atendidos por operadores de producción de petróleo y gas. El
método de fuente de operación de pozos de petróleo se utiliza en la etapa inicial del desarrollo del campo. Una vez completado el proceso de flujo, se aplican al pozo métodos de levantamiento artificial.
Método de producción de petróleo por gas-lift
Gaslift es uno de los métodos mecanizados de producción de petróleo y una continuación lógica del método de flujo y, en principio, no es muy diferente de él. Cuando se usa, el petróleo se eleva desde el fondo del pozo debido a la energía del gas inyectado desde la boca del pozo. Cambian a este método cuando la energía de la formación se vuelve insuficiente para empujar el petróleo, por lo tanto, comienza a subir al bombear gas comprimido a la formación.
Se utilizan compresores de alta presión para comprimir el gas. Este método se llama compresor. El método de elevación de gas sin compresor se lleva a cabo suministrando gas que ya está a alta presión a la formación. Dicho gas se suministra desde el campo más cercano.
A pesar de que este método se distingue por la simplicidad del mantenimiento del pozo y es más conveniente para levantar grandes volúmenes de petróleo con un alto contenido de gas, se está volviendo cada vez menos popular debido al hecho de que requiere altos costos para la extracción. construcción de estaciones compresoras y gasoductos de alta presión. Actualmente, no más del 5% del petróleo en Rusia se produce mediante el método de elevación por gas.
Este video (4 minutos) de la compañía Weatherford muy claramente (y, lo más importante, sin una sola palabra) muestra las tecnologías utilizadas en la producción de petróleo por gas-lift:
Métodos de bombeo para la producción de petróleo.
Los métodos de bombeo de la producción de petróleo mecanizada incluyen, como puede imaginar, la producción de petróleo utilizando varios tipos de unidades de bombeo. Tenga en cuenta que estamos hablando específicamente de "instalaciones", ya que además de la bomba en sí, se necesitan otros equipos sumergibles (es decir, instalados en un pozo) y de superficie.
Actualmente, se utilizan varias unidades de bombeo de pozo para la producción de petróleo:
- instalación de una bomba de varilla de bombeo (USHGN) o una unidad de bombeo de varilla de bombeo (SSHNU)
- instalación de una bomba centrífuga eléctrica (ESP)
- instalación de una bomba de tornillo de accionamiento eléctrico (UEVN)
- instalación de una bomba de paletas eléctrica (UELN)
- varios tipos de unidades de bombeo de pistón hidráulico de fondo de pozo (GPNA):
- chorro de tinta
- impulso hidráulico
- turbobomba
- vibrando.
En el marco de este artículo, consideraremos solo los tres primeros, como los más comunes.
Producción de petróleo usando una bomba de varilla de bombeo (bomba de varilla de bombeo)
Si si si. Esta es exactamente la muy conocida "mecedora", cuya fotografía se usa con mayor frecuencia cuando se habla de producción de petróleo. Esto se debe, por un lado, a que la unidad de bombeo con varillas de bombeo es el tipo de operación mecanizada de pozos petroleros más antiguo y extendido en el mundo y, por otro lado, a que es el más Equipo de producción de petróleo "texturizado".
Para comprender la prevalencia. Actualmente hay alrededor de 2 millones de pozos de petróleo en funcionamiento en todo el mundo. Las unidades de bombeo Supershock están equipadas con aproximadamente 750.000 de más de 1 millón de pozos, donde se utiliza uno u otro método de levantamiento artificial.
La bomba de varilla de bombeo funciona según el principio de un dispositivo de pistón: por medio de los movimientos alternativos del accionamiento de tierra a través de la sarta de varilla de bombeo, la bomba profunda eleva el aceite a la superficie. La máquina oscilante es impulsada por un motor eléctrico a través de una transmisión por correa trapezoidal. También se utilizan otros tipos de transmisiones para bombas de varilla de bombeo: transmisión por cadena, transmisión hidráulica, transmisión de carrera larga, pero el propósito es el mismo para todos: poner la sarta de varillas en movimiento, asegurando el funcionamiento de la bomba profunda.
De todos los videos que vi en youtube sobre el principio de funcionamiento del SRP (en ruso), este me pareció el más preferible desde el punto de vista de la accesibilidad, la integridad de la presentación, la visualización y la duración (5 minutos):
Producción de petróleo mediante la instalación de una bomba centrífuga eléctrica (ESP)
La foto de arriba muestra el árbol de Navidad de un bien equipado con un ESP. Primero, explicaré por qué se necesitan los ESP, si hay “sillas mecedoras”. El hecho es que el USHGN (SSHNU) tiene muchas desventajas de las que carece el ESP, a saber:
- la imposibilidad de operar pozos de alta tasa, es decir pozos que producen grandes volúmenes de petróleo;
- baja eficiencia de la producción de petróleo con alto contenido de agua;
- equipos de tierra voluminosos y que consumen metales;
- alta probabilidad de rotura de la varilla de bombeo (especialmente en pozos desviados y horizontales).
Según las estadísticas, la proporción de pozos en Rusia equipados con bombas de varilla de bombeo es del 34%. Los ESP representan el 63% de los pozos, mientras que el 82% del petróleo del país se produce con la ayuda de los ESP, lo que indica la mayor eficiencia de este método en particular.
Los principales componentes del ESP :
- bomba centrífuga eléctrica (ESP)
- motor sumergible
- protección contra el agua (protector)
- separador de gas (opcional)
- linea de cable
- estación de control terrestre (GC)
Una bomba centrífuga eléctrica sumergible no difiere de una tubería externamente, pero la cavidad interna de dicha tubería (es decir, el cuerpo de la bomba) contiene una gran cantidad de piezas difíciles de fabricar. (Vea la imagen a continuación. Imagen tomada del sitio web de Novomet )
El ESP es impulsado por un motor eléctrico ubicado en el pozo (por eso se le llama "sumergible"). La electricidad se le suministra a través de un cable blindado sumergible. El motor eléctrico puede ser asíncrono (el campo magnético es creado por el estator del motor) o válvula (el campo magnético es creado por imanes permanentes ubicados en el rotor del motor), que tiene una mayor eficiencia. La instalación sumergible se controla a través de una estación de control (CS). Se utilizan sistemas de control de arranque directo, así como sistemas de control con la capacidad de controlar la velocidad del motor sumergible.
En este breve video (1 minuto) de la compañía Weatherford, muy claramente (y, lo más importante, sin una sola palabra), se muestra el principio de funcionamiento del ESP:
Para su conveniencia, aquí está la traducción de los términos utilizados en el video:
Sistema de Bombeo Sumergible Eléctrico - Instalación de una bomba centrífuga eléctrica (ESP)
Motor - Motor eléctrico sumergible
Sello - Protección hidráulica
Separador de gas - Separador de gas
Bomba sumergible - Centrífuga eléctrica sumergible bomba (ESP)
Gas - gas
Oil - oil
Producción de petróleo mediante la instalación de una bomba de tornillo de accionamiento eléctrico (UEVN)
Una bomba de tornillo es una bomba de desplazamiento positivo, cuyo caudal es directamente proporcional a la velocidad de rotación de un tornillo especial. Al girar, el tornillo (rotor) y su jaula (estator) forman una serie de cavidades cerradas a lo largo de toda su longitud, que se mueven desde la entrada de la bomba hasta su descarga. Junto con ellos, el líquido bombeado se mueve.
Hay dos opciones para usar PCP para la producción de petróleo.
En el primero (como en la imagen de arriba), que está más extendido, el motor eléctrico y la caja de cambios están montados en la boca del pozo y conectados por una transmisión por correa. La jaula de la bomba de tornillo se baja al pozo en la tubería, y el tornillo se une a las varillas, que son giradas por un motor eléctrico a través de una caja de cambios.
En la segunda opción (ganando popularidad), el diagrama de instalación del ESP es similar al ESP, es decir La bomba de tornillo es accionada por un motor eléctrico sumergible, que transmite el par directamente al eje de la bomba de tornillo a través de un protector. Debido al accionamiento de un motor eléctrico sumergible, dicha instalación no utiliza varillas de bombeo ni una caja de cambios, que es el componente menos fiable y caro de un UEVN tradicional.
Las UEVN se utilizan principalmente en pozos con petróleo de alta viscosidad.
Este video de la compañía Weatherford "Progressing Cavity Pumping System" muestra el principio de funcionamiento de la UEVN (solo mire los primeros 2 minutos):
Cada una de las tecnologías de producción de petróleo descritas anteriormente tiene sus pros y sus contras, y la elección de uno u otro método de producción depende principalmente de las condiciones geológicas de un campo en particular y, por supuesto, de los parámetros económicos.