Nitrógeno. El Nitrógeno, Útil en Todas las Operaciones Petroleras. tecnología

Transcripción

1 Por: Ing. Leopoldo López Marín, Director Servicios Especializados de Nitrógeno, Cryoinfra. Nitrógeno El Nitrógeno, Útil en Todas las Operaciones Petroleras Actualmente el nitrógeno es empleado en perforación, terminación, reparación y mantenimiento de pozos, y en el almacenamiento y distribución de hidrocarburos El nitrógeno gaseoso ha sido empleado como agente de limpieza, de inertización y generador de presión en la industria petrolera, requiriendo el uso de equipo especializado de alta presión para la inyección de nitrógeno. Sin embargo, con el avance de la tecnología se han diseñado equipos inyectores de nitrógeno para trabajar a altas presiones y altos flujos, que con el tiempo han dado flexibilidad y versatilidad en las operaciones. Actualmente el uso del nitrógeno es normal durante todas las operaciones petroleras: perforación, terminación, reparación y 51 Planta de producción de nitrógeno. La Revista de la Industria Petrolera

2 52 Planta de inyección de nitrógeno Jujo-Tecominoacán. Unidad de inyección de nitrógeno. mantenimiento de pozos, y en el almacenamiento y distribución de hidrocarburos, como se muestra a continuación: 1. Perforación Bajo Balance: En yacimientos depresionados o cuando se requiere perforar en zonas que presentan alta pérdida de circulación, se hace necesario la utilización de un fluido de perforación con densidades menores de 0.50 gr/cm 3 una forma de obtener esas bajas densidades es inyectar nitrógeno conjuntamente con el fluido normal de perforación y evitar pérdidas de circulación, así como también permitir el acarreo de los recortes de formación a superficie, mantener el control del pozo y profundizar hasta el objetivo establecido. 2. Rango de la inyección de nitrógeno: Gastos de cm 3 /min Presión de 400-2,000 psi 3. Cementación Primaria: Después de alcanzar la profundidad deseada en cada etapa del pozo, se hace necesario introducir una tubería de revestimiento y bombear una lechada de cemento de muy baja densidad para fijar la tubería a la formación y sellar el espacio anular. Esto ayudará a soportar el propio peso de la tubería, reducir el proceso corrosivo de los fluidos de los pozos y evitar derrumbes de formación. Cuando se tienen zonas de pérdida de fluidos y se va a cementar alguna tubería de revestimiento, es indispensable utilizar una lechada de cemento espumada mezclada con nitrógeno para que la operación tenga éxito y evitar cementaciones forzadas que incrementen los costos. 4. Lavado o vaciado de pozo: El objetivo de este trabajo es desplazar el agua contenida en las tuberías del pozo, para reducir la presión hidrostática. Este tipo trabajo se realiza al terminar la perforación y revestimiento del pozo y una vez que se ha colocado el aparejo o tubería de producción al llegar a la profundidad del yacimiento productor. Rangos de inyección de nitrógeno: Gastos de cm 3 /min Presión de 1,000-5,000 psi 5. Disparos a formación en seno de Nitrógeno: Una vez vaciado el pozo se baja la sonda eléctrica con las cargas explosivas (pistolas) hasta la profundidad del yacimiento productor, se represiona con nitrógeno y se detonan las pistolas, con esto se favorece la penetración de las cargas explosivas para posteriormente abrir el pozo a la atmósfera y favorecer la limpieza de los agujeros formados y la producción de hidrocarburos. Gastos de cm 3 /min Presión de 500-1,000 psi 6. Estimulación: Su función principal es dar mantenimiento al pozo (limpiar tuberías), removiendo todo tipo de materiales que estén obstruyendo el paso de los hidrocarburos por las tuberías, como son: asfalto, parafinas, arenas o suciedad, para desplazarlos se utilizan productos químicos y nitrógeno. Este tipo de trabajo trae varios beneficios al pozo, como son: PetroQuiMex

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4 Servicios de inyección a pozos petroleros. 54 a) Elevar su productividad, ya que el nitrógeno ayuda a que haya mayor contacto con la roca y las tuberías. b) Mmejorar la permeabilidad de los pozos. c) Mmejorar la producción de aceite. El nitrógeno también es utilizado en las estimulaciones, por los siguientes factores: a) Permite una mayor y más uniforme penetración de los fluidos del tratamiento a lo largo del horizonte productor. b) Mmejora y acelera la limpieza del pozo, ayudando a remover y acarrear los sólidos insolubles de la formación. c) Debido a la velocidad de limpieza, evita que se formen emulsiones que taponen el pozo. d) Asegura el retorno de los productos químicos, evitando daños a la tubería del pozo. e) El nitrógeno gaseoso es extremadamente seco, por lo cual absorbe todos los fluidos acuosos, lo cual disminuye el contenido de agua en el pozo. Una forma de obtener bajas densidades es inyectar nitrógeno conjuntamente con el fluido normal de perforación y evitar pérdidas de circulación Por lo tanto, un programa de estimulación se desarrolla de la siguiente manera: a) Si la presión de admisión es baja, se programa un pre-colchón de nitrógeno por delante. b) Luego se mete ácido nitrogenado a una relación calculada. c) Se desplaza contra la formación los fluidos de tratamiento, usando otro fluido nitrogenado a una relación calculada. Este fluido debe ser compatible con los fluidos y la roca productora. d) Si la presión es baja, terminar el desplazamiento únicamente con nitrógeno. Rangos de inyección de nitrógeno: Gastos de cm 3 /min Presión de 2,000-8,000 psi 7. Inducción de pozo: Cuando los yacimientos presentan muy baja presión es imposible que los hidrocarburos fluyan por energía propia, entonces se hace necesario inyectar un gas a través de una sarta PetroQuiMex

5 de tubería flexible para lograr un efecto tipo sifón que favorezca la producción de los hidrocarburos a la superficie, siendo el nitrógeno el más utilizado por su disponibilidad. Los rangos de trabajo para inducir un pozo son: Gastos de cm 3 /min Presión de 1,000-5,000 psi 8. Prueba de Inyectabilidad: Antes de realizar un fracturamiento y si el yacimiento se encuentra depresionado, se inyectará nitrógeno, permitiendo que la presión del pozo se eleve y se verificará cuántos pozos vecinos se encuentran comunicados; esto permitirá además conocer el gradiente de fractura, temperatura, presión y saber si existen problemas mecánicos, como son concentración de agua, tapones, intervalos cerrados, etc. Presión de 3,000-8,000 psi Gastos de cm 3 /min Presión de 1,000-2,000 psi 11. Corrida de Diablos en Ductos: Una de las operaciones que se ha intensificado para garantizar la integridad de los ductos por los cuales se transporta todo tipo de hidrocarburos, son las pruebas neumáticas y corridas de diablos para efectuar su limpieza e inspección. Una forma de realizar estos trabajos de manera segura es la utilización de nitrógeno, ya que con éste se elimina el ambiente de explosividad que se encuentra dentro de los ductos. Una vez colocado el diablo dentro de la cubeta de pateo, se inyecta el nitrógeno a una velocidad constante y a una presión determinada, de acuerdo con las características del trabajo. Foto: T.D. Williamson. 9. Fracturamiento hidráulico: Se inyecta el nitrógeno junto con arena o fluidos, a través de la tubería de perforación, para fracturar el pozo, presionándolo y así obtener mayor producción. 55 El empleo de nitrógeno es necesario en fracturas, por lo siguiente: Proporciona energía adicional para regresar los productos de reacción del tratamiento. Mejora el radio de penetración de la fractura. En caso de una suspensión de bombeo de las unidades de fractura, ayuda a evitar que la arena se asiente y forme un tapón. Gastos de cm 3 /min Presión de 5,000-10,000 psi 10. Inyección continua: Cuando el yacimiento se encuentra depresionado, se introduce la tubería flexible, que quedará fija (tubería flexible colgada), y se inyectará nitrógeno de forma ininterrumpida, para disminuir la densidad de los hidrocarburos, lograr su movilidad a superficie y mantener la producción constante. Rangos de la Inyección de nitrógeno: Presión de 200-2,000 psi 12. Pruebas neumáticas en tanques de almacenamiento: Otra aplicación para el uso del nitrógeno en la industria petrolera son las pruebas neumáticas e inertizaciones a tanques e instalaciones en general donde se almacenan y/o transportan los hidrocarburos (barcos, esferas, etc.). Con este tipo de trabajos se logra limpieza, secado, inertizado y se prueba la hermeticidad de los tanques que almacenan los hidrocarburos, con lo cual se garantiza su integridad: Rangos de la Inyección de nitrógeno: Presión de 200-2,000 psi La Revista de la Industria Petrolera