Escrito por 1:00 pm Artículos de Opinión

Sistema Integral de Producción (SIP)

Cualquier pozo de producción es perforado y terminado para mover el aceite y/o gas desde su ubicación original en el yacimiento hasta el tanque de almacenamiento o líneas de venta, el movimiento de estos es a través del Sistema Integral de Producción (SIP).

El SIP es el conjunto de elementos que transportan los fluidos del yacimiento hacia la superficie, los separa en aceite, agua y gas, según sea el caso, para posteriormente enviarlos a las instalaciones de almacenamiento y comercialización. Esta conformado por 3 subsistemas (se muestran en la Figura 1):

  • Yacimiento, es la porción de una trampa geológica que contiene hidrocarburos, la cual, se comporta como un sistema intercomunicado hidráulicamente. Los hidrocarburos que ocupan los poros de la roca que los almacena, se encuentran a alta presión y temperatura, debido a la profundidad que se localiza la zona productora.
  • Pozo, es un agujero que se hace a través de la roca hasta llegar al yacimiento, en este agujero se instalan sistemas de tuberías y otros elementos, con la finalidad de tener control del flujo de fluidos entre la formación productora y la superficie.
  • Equipos superficiales, son la infraestructura para la recolección, separación, tratamiento, procesamiento, almacenamiento y distribución de los fluidos producidos desde la cabeza de pozo hasta los puntos de venta y/o refinerías. Dentro de estos, se encuentran los siguientes:
    • Estrangulador, es un dispositivo que se instala en los pozos productores con el fin de establecer un control en el flujo de fluidos, Es decir, mediante el control de la caída de presión se permite obtener un gasto, prevenir la conificación de agua, producción de arena y, sobre todo, ofrecer seguridad a las instalaciones superficiales.
    • Tubería de descarga, son estructuras de acero, cuya finalidad  es transportar los fluidos aportados por el yacimiento. Para poder contar con bajos costos de transporte se debe seleccionar el diámetro óptimo de la tubería para la capacidad dada.
    • Separadores, equipo utilizado para separar la mezcla de aceite y gas, y en algunos casos aceite, gas y agua que provienen directamente de los pozos.
    • Tanque de almacenamiento, es un recipiente de gran capacidad capaz de almacenar la producción de fluidos de uno o varios pozos. Estos pueden ser estructuras cilíndricas de acero instalados en tierra firme, o buque-tanques utilizados en pozos localizados costa afuera.

Figura 1. Esquema de un sistema de producción de hidrocarburos. Modificado de Guo, B. (2011).

Pérdidas de energía en el sistema

Los fluidos deben viajar a través del yacimiento y el sistema de tuberías, y finalmente fluir hacia un separador para la separación gas-líquido. El transporte de esos fluidos requieren de energía para vencer las pérdidas por fricción en el sistema y levantar los fluidos hasta la superficie.

El sistema de producción puede ser relativamente simple o puede incluir muchos componentes en los que existen pérdidas de energía o presión. Por ejemplo, un diagrama de un sistema de producción complejo, que ilustra una serie de componentes en los que se producen pérdidas de presión, se muestra en la Figura 2.

La caída de presión total en el sistema en cualquier momento será la presión de fluido inicial menos la presión de fluido final. Esta caída de presión es la suma de las caídas de presión que ocurren en todos los componentes del sistema. Dado que la caída de presión a través de cualquier componente varía con el ritmo de producción, el ritmo de producción será controlado por los componentes seleccionados.

Figura 2. Principales caídas de presión en un Sistema Integral de Producción. Diseño del autor Cruz, Ignacio (2019).

La selección y el tamaño de los componentes individuales es muy importante, pero debido a la interacción entre los componentes, un cambio en la caída de presión en uno puede cambiar el comportamiento de caída de presión en todos los demás. Esto ocurre porque el fluido que fluye es compresible y, por lo tanto, la caída de presión en un componente en particular depende no solo de la cantidad de flujo a través del componente, sino también de la presión promedio que existe en el componente.

El diseño final de un sistema de producción no puede separarse en el rendimiento del yacimiento y el rendimiento del pozo y manejarse de forma independiente. La cantidad de petróleo y gas que fluye hacia el pozo desde el yacimiento depende de la caída de presión en el pozo, y la caída de presión en el pozo depende de la cantidad de fluido que fluye a través de él. Por lo tanto, todo el sistema de producción debe analizarse como una unidad.

Por todo lo anterior, es fundamental contar con datos precisos de presión ya sea en superficie como en la parte subsuperficial. Es claro que resulta más sencillo monitorear las presiones de las instalaciones superficiales porque son de fácil acceso y desde hace algunos años la medición de presiones a través del monitoreo en tiempo real y las bases de datos permiten generar históricos de las lecturas, siendo de gran ayuda para que lo Ingenieros puedan rediseñar aspectos de algunos componentes del SIP con la finalidad de optimizar su rendimiento.

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Referencias bibliográficas:

  • Guo, B. (2011). Petroleum production engineering, a computer-assisted approach. Elsevier.
  • Beggs, H. D. (1991). Production optimization using nodal analysis.

 

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Autor: José Ignacio Cruz Reyes

Contacto: ignacio.cruz@dyscoep.com

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