INGENERIA DE PRODUCCIÓN Ingeniería de producción es la rama de la ingeniería que trata con procesos de manufactura y métodos de elaboración de productos y mercancías industriales. Pers igue la in tegr ac ión de todo s los fact or es releva nt es a fi n de el ab orar solucione s óptimas a problemas complejos relacionados con la transform ación de insumos económicos en productos necesarios para la sociedad. El Ingeniero de producción y de Producción Industrial estudia los sistemas de producción en todas sus etapas desde la concepción y planificación inicial hasta el diseño y la operación de dicho sistema. El Ingeniero de Producción es la figu ra central para transf orma r un dise ño en un pro ducto, deb e ope rar como integrad or de operacio nes, coordinando personal, información y tecnolo gía dentro de una organización. Diseña sistemas tomando en consideración el uso de la energ ía, pr ote cción ambiental y humana, gesti ón y contr ol de pro cesos de fabricación. MECANISMO DE PRODUCCIÓN Las oper acio nes de recupera ción de petr óleo han sid o trad icio nalm ente subdivididas en tres etapas: primaria, secundaria y terciaria. Históricamente, estas etapas describen la producción de un yacimiento como una secuencia cronológica. La etapa primaria, de producción inicial, resulta del desplaz amiento por la energía natur al exist ent e en el yacim ien to. La secun daria , que actua lment e es cas i sin ónima de iny ecc ión de agua, se imple menta usualme nte des pués de la declinaci ón de la producción primaria. Entre estos procesos , los tradicion ales son: la inyección de agua y la inyección de gas. Mecanismo de producción primaria: El empuje de petróleo hacia los pozos se efectúa por la presión natural que tiene el yacimiento. En la práctica se ha determinado que este empuje se puede derivar de la presencia de: Casquetes de gas libre.
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Ingeniería de producción es la rama de la ingeniería que trata con procesos
de manufactura y métodos de elaboración de productos y mercancías industriales.
Persigue la integración de todos los factores relevantes a fin de elaborar soluciones óptimas a problemas complejos relacionados con la transformación de
insumos económicos en productos necesarios para la sociedad.
El Ingeniero de producción y de Producción Industrial estudia los sistemas
de producción en todas sus etapas desde la concepción y planificación inicial
hasta el diseño y la operación de dicho sistema. El Ingeniero de Producción es la
figura central para transformar un diseño en un producto, debe operar como
integrador de operaciones, coordinando personal, información y tecnología dentro
de una organización. Diseña sistemas tomando en consideración el uso de la
energía, protección ambiental y humana, gestión y control de procesos de
fabricación.
MECANISMO DE PRODUCCIÓN
Las operaciones de recuperación de petróleo han sido tradicionalmente
subdivididas en tres etapas: primaria, secundaria y terciaria. Históricamente, estas
etapas describen la producción de un yacimiento como una secuencia cronológica.
La etapa primaria, de producción inicial, resulta del desplazamiento por la energía
natural existente en el yacimiento. La secundaria, que actualmente es casi
sinónima de inyección de agua, se implementa usualmente después de la
declinación de la producción primaria. Entre estos procesos, los tradicionales son:
la inyección de agua y la inyección de gas.
Mecanismo de producción primaria: El empuje de petróleo hacia los
pozos se efectúa por la presión natural que tiene el yacimiento. En la práctica se
ha determinado que este empuje se puede derivar de la presencia de:
Un yacimiento de hidrocarburos es un medio poroso en cada una de cuyas zonas existe una, dos o tres
fases inmiscibles: agua, petróleo, y gas. Para extraer el petróleo contenido en los yacimientos hay que
perforar pozos, que conforman la unidad básica de producción o punto de drenaje. Un yacimiento puede
contener desde solo algunos pozos a cientos de ellos.
La producción de un pozo alcanza un nivel máximo y a partir de allí declina hasta un límite que puede
ser concebido por razones físicas o económicas según las características del yacimiento. Cuando el pozoalcanza su límite a nivel físico, las fuerzas capilares que se desarrollan entre los fluidos y los poros de la
arena que los contiene, dejan atrapados al petróleo y este deja de fluir por su mecanismo natural de
producción o mecanismo de empuje.
La recuperación de petróleo por mecanismos naturales de producción se conoce con el nombre de
recuperación primaria y se refiere a la producción de petróleo desde el yacimiento sin el uso adicional de
ningún proceso, es decir, se produce únicamente por acción de la energía propia del reservorio.
Veamos las características de los principales mecanismos de empuje:
Mecanismo de Empuje por gas en solución:
• El empuje por gas en solución es también llamado empuje por gas disuelto; es comúnmente
comparado con el efecto de los gases en las bebidas gaseosas al abrir el envase. En este caso la
energía para transportar y producir los fluidos de un yacimiento se deriva del gas disuelto en el
• Es el principal mecanismo de empuje para aproximadamente un tercio de los reservorios de
petróleo del mundo.
• No existe producción de agua ya que la saturación de agua esta cerca del valor irreducible.
• La presión inicial del yacimiento está sobre o igual a la presión de burbujeo y declina rápida y
continuamente.
• La recuperación de petróleo para este mecanismo usualmente está en el rango de 5 al 20% del
POES.
Mecanismo de Empuje de agua:
• Este mecanismo de empuje se produce por la apreciable expansión de agua del acuífero quedebe formar parte del sistema. A medida que se reduce la presión, el agua se expande, e invade
yacimiento, reemplazando parcialmente los fluidos extraídos del mismo.
• En este tipo de yacimientos no existe capa de gas y la producción de agua inicia muy temprano
e incrementa en cantidades apreciables. La conificación en este tipo de yacimientos puede
convertirse en un problema.
• La presión del yacimiento permanece alta por influencia del acuífero.
• La recuperación de petróleo para este mecanismo usualmente está en el rango de 30 al 60% del
POES.
Mecanismo por capa de gas:
• Este mecanismo de empuje se produce porque a medida que se reduce la presión, la capa de gas
se expande causando un desplazamiento inmiscible del petróleo.
viscosidad del petróleo, o comportamiento de fases favorable, se consideran
procesos EOR (del inglés Enhanced Oil Recovery). Debido a que un
desplazamiento inmiscible de gas es, por lo general, menos eficiente que una
inyección de agua, hoy en día se usa muy pocas veces como proceso secundario.
Cuando la energía natural del yacimiento ha sido agotada debido a la disminución de presión
que ocurre por la producción o recuperación primaria (llevada a cabo en la primera fase de
producción), entonces se requiere suministrar energía al yacimiento para continuar la
producción. Esta es una energía artificial para complementar la natural que aún posee el
yacimiento y este tipo de producción es conocida como recuperación secundaria del
petróleo.
Entre los mecanismos de producción secundaria se puede mencionar:
Inyección de fluido: consiste en colocar un pozo inyector de fluido hasta el fondo delyacimiento cuando este fluido es más denso que el petróleo, como por ejemplo el agua. En
este caso el agua empuja hacia arriba al petróleo. El pozo se coloca por encima de la zona de
petróleo cuando se va a inyectar gas por ejemplo, que es menos denso y empuja al petróleo
hacia abajo obligándolo a fluir hacia el pozo.
En vista de que la producción es muy importante, como se mencionó anteriormente, es
necesario estar empapado de los detalles de cada mecanismo, la eficiencia de ellos y las
condiciones necesarias para obtener su máximo rendimiento y de esta manera poder decidir
cual será utilizado y obtener la mayor cantidad de crudo posible.
Cabe destacar que, tener conocimiento sobre este tema es sin duda imprescindible paranuestra formación como ingenieros, puesto que una de las prioridades de este, es
proporcionar con sus conocimientos una gran producción a bajos costos y en un mínimo de
tiempo.
A través de los años, los ingenieros en petróleo han aprendido que la aplicación de
técnicas para el mantenimiento depresión en el reservorio puede producir más
petróleo que el que se extrae por recuperación primaria únicamente. Mediante tales
técnicas (conocidas como recuperación secundaría), la energía y el mecanismo de
desplazamiento naturales del reservorio, responsables por la producción primaria,
son suplementales por la inyección de gas o agua. El fluido inyectado no desplaza todo
el petróleo. Una cantidad apreciable queda atrapada por fuerzas capilares en losporos de la roca reservorio y es pasada de largo. A esto se llama petróleo residual y
puede ocupar de un 20 a un 50 por ciento del volumen del pozo. Además por las
variaciones de permeabilidad, el agua inyectada puede saltear ciertas regiones
Casquete o empuje de gas:En este tipo de yacimiento, bajo las condiciones originales
de presión y temperatura, existe un equilibrio entre el gas libre y el petróleo presente. La
presión y la temperatura, bajo las condiciones normales, están relacionadas con la
profundidad.
Al poner el pozo a producir controladamente, la diferencia entre la presión del yacimiento y la
presión el el cabezaldel pozo (presión de flujo) hacen que el petróleo y el gas disuelto en éstelleguen a la superficie.
Por lo general, el control del volúmne de flujo en la superficie se hace mediante la instalación
de un estrangulador o reductor de diámetrode la tubería de producción en el cabezal del pozo.
El estrangulador se emplea para mantener el régimen de producción más eficiente de acuerdo
con la energía natural del yacimiento, de manera que la relación gas petróleo lograda durante
el periodo de extracción primaria redunde en el más alto porcentaje de petróleo en sitio
producido del yacimiento.
Para permitir el flujo del petróleo hacia el pozo, la tubería de revestimiento que cubre el estrato
productor se cañonea a una profundidad muy por de bajo del contacto gas-petróleo. Esto se
hace para evitar producir gas libre del casquete de gas. Sin embargo, al correr el tiempo y
debido a la extracción de crudo del yacimiento, la presión disminuye paulatinamente y el
volumen del casquete de gas aumenta, por lo cual el nivel del contacto gas-petróleo baja.
Este descenso del contacto gas-petróleo hace que los pozos ubicados en la parte estructural
más alta del yacimiento sean los primeros en producir gas del casquete.
Por su mecanismo y características de funcionamiento, el casquete o empuje de gas ofrece la
posibilidad de una extracción primaria de petróleo de 15 a 25 %. Por tanto, al terminar la
efectividad primaria del mecanismo, debido al abatimiento de la presión y producción del gas,queda todavía por extraerse 75 a 85% del petróleo descubierto.
Para lograr la extracción adicional de crudo por flujo natural se recurre entonces a la
vigorización del macanismo mediante la inyección de gas o de gas y agua para restaurar la
La desventaja de las tres etapas tiene como secuencia cronológica que
muchas operaciones de producción de los yacimientos no se llevan a cabo en elorden especificado. Un buen ejemplo es la producción de petróleo pesado que
ocurre en todo el mundo: si el crudo es suficientemente viscoso, no puede fluir a
tasas económicas mediante empujes de energía natural, de tal manera que la
producción primaria sería insignificante; tampoco la inyección de agua sería
factible, por lo que el uso de energía térmica podría ser la única forma para
recuperar una cantidad significativa de petróleo. En este caso, un método
considerado como terciario en una secuencia cronológica de agotamiento, podría
ser utilizado como el primer, y quizás el único, proceso a aplicar.
En otras situaciones, los denominados procesos terciarios podrían ser
aplicados como operaciones secundarias en lugar de la inyección de agua. Esta
acción puede ser determinada por factores como la naturaleza del proceso
terciario, la disponibilidad de los fluidos para inyectar y la economía. Por ejemplo,
si antes de aplicar un proceso terciario se observa que una inyección de agua
disminuirá su efectividad, entonces la etapa de inyección de agua podría ser
relegada. Debido a estas situaciones, el término “recuperación terciaria” ha caído
en descenso en la literatura de ingeniería de petróleo y la designación de métodos
EOR ha venido a ser la más aceptada.
Empuje por Agua o Hidráulico: Un yacimiento con empuje de agua tiene
una conexión hidráulica entre el yacimiento y una roca porosa saturada con agua
denominada acuífero, que puede estar por debajo de todo el yacimiento o de parte
Localizaciones inaccesibles: Son aquellas áreas a perforar donde seencuentra algún tipo de instalación o edificación (parque, edificio), odonde el terreno por condiciones naturales (lagunas, ríos, montañas)hacen difícil su acceso.
• Domo de sal: donde los yacimientos a desarrollar están bajo lafachada de un levantamiento de sal por razones operacionales no sedesee atravesar el domo.
• 3. Formaciones con fallas: donde el yacimiento esta dividido porvarias fallas que se originan durante la compactación del mismo.
• 4. Múltiple pozo con una misma plataforma: desde la plataformase pueden perforar varios pozos para reducir el costo de laconstrucción de plataformas individuales y minimizar los costos porinstalación de facilidades de producción.
Pozo de alivio: es aquel que se perfora para controlar un pozo enerupción. Mediante el pozo se contrarresta las presiones queocasionaron el reventón
• 6. Desarrollo múltiple de un yacimiento: cuando se requiere drenarel yacimiento lo mas rápido posible o para establecer los limites decontacto gas/petróleo o petróleo/agua