El papel del levantamiento artificial en la prolongación de la vida útil de los pozos en yacimientos agotados

A medida que los yacimientos de petróleo y gas envejecen, su presión natural disminuye, lo que dificulta cada vez más la extracción de los hidrocarburos restantes. Los sistemas de levantamiento artificial desempeñan un papel fundamental en el mantenimiento de la producción y la prolongación de la vida útil de los pozos agotados. En este artículo, analizamos su funcionamiento, su importancia para los yacimientos agotados y los diversos sistemas utilizados por la industria.

¿Qué es la elevación artificial? en Petróleo y Gas?

El levantamiento artificial se refiere a cualquier método empleado para mejorar o mantener los flujos de petróleo o gas de los pozos cuando la presión natural por sí sola ya no tiene la fuerza necesaria para impulsarlos hacia la superficie. Desempeña un papel fundamental en el aumento de las tasas de producción, a la vez que permite que las operaciones del pozo continúen eficazmente, incluso cuando disminuyen los mecanismos impulsores naturales, como la presión del agua o el gas, a menudo cuando la presión del yacimiento disminuye y el flujo natural deja de ser viable. En esta situación, se pueden implementar métodos de levantamiento artificial.

El levantamiento artificial cumple tres objetivos principales para los pozos: minimizar el tiempo de inactividad, optimizar la producción y garantizar la viabilidad económica a lo largo de su ciclo de vida. Al inyectar energía externa, los sistemas de levantamiento artificial pueden contrarrestar la disminución de la presión del pozo para elevar el petróleo o el gas a la superficie, lo que permite una producción continua y prolonga la vida útil de cada pozo.

¿Por qué los yacimientos agotados necesitan elevación artificial?

A medida que un yacimiento se agota, la energía que impulsa el fluido a la superficie disminuye gradualmente. Con el tiempo, la presión dentro del yacimiento deja de ser suficiente para elevar los hidrocarburos a la superficie, lo que reduce las tasas de producción. En estos casos, el levantamiento artificial desempeña un papel fundamental para continuar extrayendo hidrocarburos y mantener la productividad del pozo.

Los yacimientos agotados, especialmente aquellos que han estado en producción durante varios años, a menudo enfrentan desafíos como:

• Presión decreciente: A medida que disminuye la presión del yacimiento, se hace más difícil que el petróleo o el gas fluyan naturalmente a través de los pozos.
• Caudales más bajos: El agotamiento conduce a una disminución de los caudales, lo que amenaza la rentabilidad si no se aborda.
• Variaciones de viscosidad: Con el tiempo, la viscosidad del petróleo tiende a aumentar gradualmente, lo que hace cada vez más difícil que los fluidos lleguen a la superficie sin ayuda de fuentes externas.

Los sistemas de levantamiento artificial pueden ayudar a combatir estos desafíos al proporcionar la energía necesaria para llevar los fluidos a la superficie de manera eficiente. Esto prolonga la vida útil del pozo, reduce la necesidad de nuevas perforaciones y, en última instancia, mejora la rentabilidad de un yacimiento agotado.

Tipos comunes de sistemas de elevación artificial

En la producción de petróleo y gas se utilizan comúnmente diversos sistemas de levantamiento artificial, cada uno con características únicas, adecuados para diferentes condiciones de pozo y tipos de yacimiento. A continuación, se presentan algunos de los sistemas más utilizados:

Bombas sumergibles eléctricas

Las bombas sumergibles eléctricas (ESP) se encuentran entre los sistemas de extracción artificial más rentables y son ampliamente utilizadas en pozos petrolíferos con tasas de producción de moderadas a altas. Compuestas por una bomba, un motor y un sistema de cables que se sumerge en el pozo y funciona con electricidad, las bombas sumergibles eléctricas (ESP) son conocidas desde hace tiempo por su capacidad para extraer grandes volúmenes de fluido de pozos profundos, siendo especialmente eficaces donde la presión natural ha disminuido considerablemente.

Las bombas de este tamaño son ideales para pozos de volumen bajo a mediano y se emplean con frecuencia en operaciones offshore o pozos profundos en tierra. Se recomienda el uso de bombas extra super (ESP) si la tasa de producción de un pozo petrolero comienza a disminuir, pero aún tiene un potencial significativo de recuperación de petróleo.

Ascensor de gas

La inyección de gas es otro método popular de levantamiento artificial, especialmente eficaz para pozos con altas proporciones de gas a líquido. Consiste en inyectar gas (normalmente nitrógeno o gas natural) en el pozo para reducir la densidad de los fluidos, facilitando así el ascenso de los hidrocarburos a la superficie.

Este sistema es muy versátil y se puede aplicar tanto en pozos verticales como desviados. El levantamiento artificial por gas se utiliza a menudo cuando el pozo produce una combinación de petróleo y gas, y hay gas natural disponible para inyección. Este método funciona mejor en pozos donde los fluidos de producción son demasiado viscosos para otros métodos de levantamiento.

Bombas de varilla

Las bombas de varilla (también conocidas como bombas de viga o de succión) son uno de los métodos de extracción artificial más antiguos y extendidos en la actualidad. Consisten en una bomba de superficie artificial conectada a un sistema de varillas mecánicas que transporta el petróleo a través del pozo hasta la bomba artificial. Son especialmente útiles para extraer petróleo de pozos poco profundos o de profundidad media con caudales moderados.

Las bombas de varilla son adecuadas para pozos con relaciones gas-líquido más bajas que se han vuelto inactivos; su simplicidad, confiabilidad y rentabilidad las convierten en opciones populares en campos donde las tasas de producción han comenzado a disminuir con el tiempo.

Bombas de cavidad progresiva

Las bombas de cavidad progresiva (PCP) se utilizan ampliamente en pozos con fluidos de alta viscosidad, como el petróleo pesado, y son ideales para pozos con tasas de producción bajas a medias. Su sistema consta de un tornillo helicoidal encerrado dentro de un estator también cerrado, que transporta los fluidos entre el pozo y la superficie.

Las PCP pueden proporcionar una acción de elevación constante que garantiza la producción incluso después de que el flujo natural haya disminuido significativamente en yacimientos agotados, incluso cuando la viscosidad ha aumentado significativamente debido a temperaturas o presiones más bajas. Ofrecen una producción confiable cuando el flujo natural ha disminuido considerablemente.

Cómo la elevación artificial prolonga la vida útil del pozo

A medida que los yacimientos de petróleo y gas maduran, la presión natural disminuye, lo que dificulta cada vez más mantener la producción. Los sistemas de levantamiento artificial desempeñan un papel fundamental en la revitalización de estos pozos, garantizando la extracción continua y maximizando el potencial del yacimiento. Así es como prolongan la vida útil de los pozos:

1. Reducir la presión decreciente del yacimiento

Con el paso del tiempo, los impulsores naturales se debilitan, disminuyendo la energía necesaria para impulsar los fluidos hacia la superficie. El levantamiento artificial compensa esta pérdida al proporcionar energía externa, manteniendo o incluso aumentando así las tasas de producción que, de otro modo, disminuirían.

2. Mejora la recuperación de hidrocarburos

Sin sistemas de levantamiento artificial, muchos pozos se abandonarían prematuramente y las valiosas reservas recuperables quedarían sin explotar. Al optimizar los caudales, estos sistemas ayudan a extraer más petróleo y gas para fines de recuperación, aumentando así el factor de recuperación del yacimiento.

3. Se adapta a las condiciones variables del pozo.

A medida que los pozos envejecen, factores como el aumento del corte de agua, la interferencia de gas o la producción de arena pueden comprometer el rendimiento y requerir ajustes, como la instalación o el ajuste de métodos de levantamiento artificial, como los ESP (para situaciones de alto corte de agua o fluidos viscosos), para mantener la producción constante y estable. Los métodos de levantamiento artificial (como los PCP para fluidos viscosos) pueden implementarse o ajustarse según corresponda para mantener soluciones eficaces y una producción constante y continua.

4. Mejora de la viabilidad económica

El levantamiento artificial puede mejorar significativamente la viabilidad económica de los operadores al prolongar la producción del pozo a niveles rentables, retrasar el abandono y prolongar su vida útil, optimizando así el retorno de la inversión y aplazando los costos de desmantelamiento. Esto permite a los operadores maximizar la rentabilidad y aplazar los costos de desmantelamiento lo antes posible.

5. Habilitación de la recuperación secundaria y terciaria

El levantamiento artificial facilita las estrategias de recuperación secundaria y terciaria utilizadas en la recuperación mejorada de petróleo (EOR) , como la inyección de agua o de gas. Al mantener los caudales, el levantamiento artificial optimiza estos métodos de EOR, incrementa aún más las reservas recuperables y, por lo tanto, genera reservas recuperables adicionales.

6. Reduce las fallas y el tiempo de inactividad del pozo

Los sistemas modernos de levantamiento artificial incorporan funciones de monitoreo y automatización, lo que permite a los operadores detectar problemas a tiempo y optimizar el rendimiento. Esto reduce las fallas inesperadas, minimiza el tiempo de inactividad y prolonga la productividad del pozo.

El levantamiento artificial no es solo una solución temporal, sino una estrategia a largo plazo para prolongar la vida útil de los pozos en yacimientos agotados. Al mantener la producción, mejorar la recuperación y adaptarse a la evolución de las condiciones de los pozos, estos sistemas garantizan la rentabilidad de los yacimientos maduros durante años.

Las tecnologías de levantamiento artificial desempeñan un papel fundamental en la prolongación de la vida útil de los pozos de petróleo y gas en yacimientos agotados, en particular mediante la mejora del flujo de fluidos, la reducción de los costos operativos y el aumento general de las tasas de recuperación. El levantamiento artificial puede extender la producción más allá de la presión natural del yacimiento que se ha agotado, lo que ayuda a que los pozos sigan produciendo eficientemente mucho después de que la presión natural del yacimiento haya disminuido significativamente. Mientras la industria del petróleo y el gas enfrenta los desafíos de los yacimientos agotados, las tecnologías de levantamiento artificial siguen siendo herramientas cruciales para optimizar la productividad, la longevidad y la rentabilidad de la gestión de yacimientos.