Saludos amigos de la comunidad steemit, sean bienvenidos de nuevo a mi blog petrolero.

En esta oportunidad quiero dar a conocer la Ingeniería de petróleo como esa disciplina que forma a los futuros profesionales con una visión de equipos multidisciplinarios para que se puedan encargar de la administración de las operaciones, estudios y todo lo relacionado a la exploración y producción de los hidrocarburos.

No en todos los casos escuchamos el nombre de esta disciplina con el mismo nombre, en algunas oportunidades quizás la has escuchado como: Ingeniería del petróleo, ingeniería petrolera, Ingeniería de petróleo o simplemente Ingeniería petrolera.

Los que se logran formar en esta área también son llamados de distintas maneras, entre los adjetivos utilizados podemos conseguir: Ingeniero de petróleo, Ingeniero petrolero, Ingeniero petrolífero, para todos y cada uno de estos nombres convergen en una sola idea, es decir el Ingeniero de petróleo es el ingeniero encargado de adquirir y aplicar ciertos conocimientos en forma combinada, entre los que se puede destacar métodos científicos y propios de la misma ingeniería para la aplicación y el desarrollo de técnicas que ayuden a descubrir, explotar, desarrollar, transportar los hidrocarburos desde el yacimiento hasta un patio de tanques donde será almacenado.

Es muy importante ver a la Ingeniería de Petróleo como una disciplina que divide las bondades de su conocimiento en varias ramas, ya que esta división puede aportar al futuro Ingeniero de Petróleo un sentido de orientación para lo que puede llegar a ser su desempeño en el campo laboral. Una de las tantas cosas que resultan llamativas de esta disciplina, es la alimentación de diversas ramas que esta ha empleado a través de su historia. Los profesionales en el área de la Ingeniería de petróleo han necesitado para poder desarrollar y fortalecer esta disciplina, de diversos conocimientos y técnicas derivadas de años de experimentación en la exploración y explotación del hidrocarburo.

¿Qué campos de la ciencia nutre a la ingeniería de petróleo?

Debido a la constante necesidad de generación de energía ha sido necesario nutrirse de una amplia variedad de conocimientos en distintos campos de la ciencia, sin embargo resulta conveniente hablar sobre los campos que han sido base de esta importante disciplina. Existen profesionales ajenos a la Ingeniería de Petróleo que han aportado conocimiento, estos son geólogos, biólogos, químicos, matemáticos, físicos, entre otros, todos en conjunto han estado en la necesidad de estar innovando constantemente producto de la constante búsqueda de petróleo y gas natural, mientras que al mismo tiempo por la necesidad existente de poder optimizar los recursos necesarios para la exploración y producción de los hidrocarburos.

Ya entendido estos principios, podemos ampliar los conocimientos de los que se ha podido nutrir la ingeniería de petróleo, podemos decir que son los principios de la física y de la química los cimientos de la ingeniería de petróleo, ya que si analizamos el proceso de exploración, perforación y producción de los hidrocarburos, estas dos ciencias son fuente fundamental desde que se descubren los yacimientos contentivos de los hidrocarburos hasta que estos hidrocarburos se transforman en productos refinados comerciales como gasolina, aceites, plástico, kerosene, entre otros más.

En el caso de la química podemos ver su importancia enfocado en la composición de los hidrocarburos, desde los que se encuentran en estado gaseoso hasta los que están en estado líquido pasando por su gran variedad de densidad, entre los que están los súper livianos, livianos, medianos, pesados y extra pesados. No solamente allí para el proceso de contribución de la química como fuente motor del conocimiento necesario para alimentar la ingeniería de petróleo, también es muy necesaria en los procesos de preparación de los fluidos de perforación, preparación de las lechadas de cemento empleadas para sujetar el revestidor a las paredes del pozo.

En lo que concierne a la física aquí está desde mi punto de vista la más importante, ya que la física es la fuente que más conocimiento ha aportado a la ingeniería de petróleo por lo menos en el proceso de perforación de un pozo, teniendo en cuenta que la perforación de un pozo resulta necesario para comunicar los hidrocarburos que se encuentran en el subsuelo con la superficie.

Por sólo citar uno entre tantos casos en los que la física ha nutrido a la Ingeniería de petróleo, tenemos el caso de ciertos parámetros muy empleados en la perforación de pozos:

- Longitud en la profundidad de un pozo de petróleo.

- Velocidad de flujo.

- Caudal de flujo.

- Presión hidrostática.

- Pérdidas de presión.

- Torque o momento. Especialmente empleado en perforación para usar un valor estándar de torque para enroscar las tuberías que se introducen en el pozo.

- Densidad.

En general un conjunto de parámetros que tienen su basamento dentro de los principios de la física, en lo particular yo me atrevería a decir que sin la contribución de la física a la ingeniería de petróleo difícilmente se podría llegar a pensar en la idea de poder perforar un pozo de petróleo.

Siendo tan amplio el conocimiento que se debe tener en esta tarea de la ingeniería de petróleo y todas sus ramas como lo es la exploración, perforación y producción de los hidrocarburos, será necesario enfocar esta disciplina como una profesión que requiere de la conformación de equipos multidisciplinarios.

Esto requiere que la ingeniería de petróleo sea vista y entendida bajo el enfoque de equipos multidisciplinarios, ahora bien quizás muchos se pregunten:

¿Cómo sería la estructura del equipo multidisciplinario?

No existe una estructura multidisciplinaria definida como tal en el campo laboral, ya que los equipos se conforman en base a las necesidades existentes para el momento, sin embargo la ingeniería de petróleo prepara y forma al futuro Ingeniero de Petróleo para que sus conocimientos puedan abarcar las soluciones presentes en 4 grandes bloques de conocimientos primordiales que son:

[1] Exploración.

[2] Ingeniería de Yacimientos.

[3] Ingeniería de perforación.

[4] Ingeniería de producción.

^{Fuente de imagen. Wikimedia Commons}

Ahora bien al momento que queramos analizar el negocio de la industria petrolera desde un enfoque macro, en donde se tome en cuenta todo el potencial de ingeniería existente desde la etapa de exploración de los hidrocarburos, pasando por todo el modelaje existente de la ingeniería de yacimientos, perforando pozos para comunicar el subsuelo con la superficie, hasta llegar a producir estos hidrocarburos mediante métodos de producción a alto nivel, entonces si sería conveniente estructurar una visión de equipo multidisciplinario, ya que si el objetivo planteado es producir petróleo, vamos a necesitar que trabajen coordinadamente los geólogos, petrofísicos, ingenieros de yacimiento junto con los ingenieros de perforación, ya que la fusión de estos tres grandes bloques: exploración – ingeniería de yacimientos – ingeniería de perforación son de primordial importancia para descubrir en qué áreas geográficas se puede encontrar el hidrocarburo (gas y/o petróleo) y realizar el agujero para conectar el subsuelo con la superficie y de este modo poner a producir el petróleo.

El conocimiento de los Ingenieros de petróleo no solo se debe limitar al aprendido en la universidad, si no que sus conocimientos deben proceder de cualquier fuente que facilite la extracción del hidrocarburo de forma sustentable y respetable para el ambiente. Es por ello que incluso un equipo multidisciplinario puede contemplar la idea de poner a trabajar los cuatro bloques de conocimiento con expertos ambientales, para cuidar de esta manera que la actividad de exploración y explotación del hidrocarburo no incumpla con los reglamentos y leyes ambientales.

La ingeniería de producción debe estar conectada de muy buena manera con la ingeniería de perforación, ya que este último le proporcionará información necesaria para poner a producir inmediatamente los pozos perforados, sin embargo es la ingeniería de yacimientos la que mejor se debe conectar con la ingeniería de producción, ya que los ingenieros de yacimientos son los que les proporcionarán la información de la fuente de presión del yacimiento para que los fluidos como gas y/o petróleo puedan fluir naturalmente desde el fondo hasta la superficie, o si por el contrario se tienen que colocar algunos elementos como bombeo mecánico, bombeo electrosumergible, levantamiento artificial por gas entre otros.

Cabe recalcar que la responsabilidad del ingeniero en producción culmina con el diseño y operaciones que involucren los métodos de levantamiento artificial del hidrocarburo, ya que el transporte y final disposición para la refinación y tratamiento químico de los hidrocarburos es preferiblemente meritorio para los conocimientos de la ingeniería química.

En modo concluyente y refiriéndome a los equipos multidisciplinarios, se puede decir que la industria petrolera se beneficia de la conformación y buen trabajo de estos equipos, todo con el propósito de encontrar las zonas contentivas del hidrocarburo, de ponerlo a producir perforando pozos para sacar el petróleo que se encuentra entrampado en el subsuelo.

La distribución del ingeniero de petróleo por todas las ramas de esta disciplina, puede variar principalmente en ingeniería de yacimiento, ingeniería de perforación e ingeniería de producción, los cuales deben estar en la capacidad de canalizar e interpretar la información geológica y de ingeniería de yacimiento para de esta manera poder perforar los pozos de una manera óptima, y con la correcta reglamentación ambiental, los ingenieros de petróleo ubicados en el área de producción son los encargados de optimizar las operaciones de producción empleando las mejores técnicas de producción para los pozos ya perforados.

¿Qué actividades comprenden las operaciones de exploración, perforación y producción del hidrocarburo?

En la búsqueda o exploración del hidrocarburo

^{Fuente de imagen. Wikimedia Commons}

El principal objetivo de la exploración es la búsqueda del hidrocarburo. Es la geofísica la rama que toma principal protagonismos en las búsquedas de encontrar yacimientos de petróleo y/o gas natural. Siendo la geofísica la encargada de estudiar lo relacionado con la estructura y forma de las condiciones de la tierra, tomando en cuenta su historia evolutiva y forma física, es a partir de estos principios que podemos dar los primeros pasos para encontrar el espacio donde se aloja el hidrocarburo.

En la búsqueda del hidrocarburo también influyen las actividades que ejecuta el geólogo en la elaboración de mapas, tanto a nivel superficial como del subsuelo. La elaboración de estos mapas en base a la información geofísica, nos puede dar un indicio de donde se encuentran los espacios geográficos propicios en donde se pudo haber formado y acumulado el petróleo y/o gas natural.

Es a partir de este punto donde el ingeniero de petróleo tiene que saber interpretar la información geofísica y la que le suministra el geólogo para poder determinar si realmente el área seleccionada puede ser candidata para empezar a perforar los primeros pozos exploratorios. Durante la perforación de estos pozos exploratorios se aprovecha para recolectar información petrofísica importante mediante la toma de muestras de núcleo, y de esta forma poder analizar las rocas en laboratorios, para posteriormente entrar en estudios de exploración más profundos como registros eléctricos y acústicos.

La información suministrada por estos registros eléctricos y acústicos pueden ser fácilmente interpretados por el ingeniero de petróleo, aunque quizás se piense en que el más idóneo sería el geólogo o petrofísico, el ingeniero de petróleo está en la capacidad de interpretar estos registros, ya que durante su formación profesional se le suministra conocimiento en el área de una unidad curricular llamada interpretación de perfiles de pozo, bajo la cual se debe estar en la capacidad de diagnosticar las áreas contentivas de agua, gas y petróleo las diferentes profundidades de los distintos yacimientos geológicos.

La parte de Ingeniería de yacimiento engloba una serie de conocimientos que a forma de organización y dependiendo de distintos tipos de criterios, se puede englobar dentro o fuera de los conocimientos necesarios para la exploración del hidrocarburo, en lo particular y a juicio personal yo preferiría ver estos conocimientos de ingeniería de yacimientos dentro de las actividades de exploración, ya que todo el conocimiento referente al yacimiento nos lleva a desenvolvernos en actividades que están previamente a la perforación de los pozos que no son exploratorios, es decir la perforación de pozos en desarrollo.

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Ahora bien si tomamos los conocimientos de ingeniería de yacimientos dentro de la disciplina de la ingeniería de petróleo, debemos de tener presente que la ingeniería de yacimientos es una de las partes de mayor relevancia de la ingeniería de petróleo, ya que es el punto de encuentro entre el yacimiento como unidad acumuladora del hidrocarburo y todos los sistemas de producción existentes en superficie como bombeo mecánico (balancín), bombeo electrosumergible o producción por flujo natural.

Otra de las razones por las cuales yo incluiría al ingeniero de yacimientos dentro del equipo que conforman las operaciones de exploración del hidrocarburo es que el ingeniero de yacimiento es el responsable de tomar los resultados tomados en las actividades de exploración inicial como toma de núcleos, registros eléctricos, columnas estratigráficas, y de esta forma poder interpretar todos estos resultados para estudiar incluso las propiedades del yacimiento como porosidad de la roca, permeabilidad, saturación de agua, saturación de petróleo y gas, entre otras propiedades petrofísicas más.

En conclusión, de los resultados de la interpretación petrofísica del ingeniero de yacimiento va depender la forma en cómo se perforen los pozos, la forma en la que se van a producir los pozos, el mecanismo de producción de los yacimientos y el desarrollo de explotación óptima para cada tipo de sistema de producción.

Actividades de perforación

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La perforación de un pozo de gas y/o petróleo incluye actividades operacionales, detalles de ingeniería que no pueden improvisarse, por lo que la perforación de un pozo amerita diseñar un programa detallado que contemple todos los detalles operacionales y de ingeniería en la construcción y perforación del pozo.

¿Qué elementos deben ser tomados en cuenta en el diseño del programa de perforación?

A pesar de que los elementos que se deben incorporar en el diseño del programa de perforación casi siempre son los mismos, se puede plantear un diseño acorde a la necesidad de cada yacimiento productor, sin embargo entre los elementos que podemos incorporar en el diseño del programa de perforación está:

[1] Mechas de perforación: se debe planificar el tipo de mecha de perforación que se implementará para cada sección del hoyo, los chorros de la mecha a emplear como parte importante de la hidráulica incluida en la perforación del pozo.

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[2] Sartas de perforación: A medida que se va profundizando en el pozo se necesita añadir más tubería, el diseño de la tubería de perforación en consecuencia a la resistencia del material, el torque a emplear en la perforación, el tipo de ensamblaje de fondo debe contemplarse a los datos geológicos y de yacimiento.

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[3] Tuberías de revestimiento: el tipo de revestidores a usar es importante en la conservación de la estructura del pozo en consecuencia con la producción que vaya a tener una vez completado, el diseño del programa de perforación debe contemplar la sarta de revestidores que estén acorde a las presiones de colapso y estallido que puede soportar el revestidor en base a las presiones de yacimiento.

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[4] Fluido de perforación: como es sabido la perforación rotacional incluye dentro de sus principios el uso de un fluido de perforación, que entre una de tantas funciones está el de poseer una densidad acorde para controlar las presiones de formación, la densidad del fluido de perforación junto con otras propiedades de importancia deben ser especificadas en el diseño del programa de perforación. También es importante que especifique el tipo de fluido a emplear en cada tramo del pozo, es decir el tipo de lodo de perforación a una profundidad determinada.

[5] Cementación de pozos: sabiendo que la lechada de cemento es la encargada de adherir la tubería de revestimiento a las paredes del pozo, se debe contemplar en el diseño del programa de perforación del pozo los aditivos necesarios en la preparación de cada lechada, los valores de ciertas propiedades de la lechada como viscosidad, punto cedente, densidad, entre otros más. Un aspecto importante a considerar en el diseño, sobre todo tomando en cuenta la importancia ingenieril que esta tiene, son los cálculos sobre el volumen de la lechada de cemento.

Estas son las actividades más importantes que todo diseño de un programa de perforación y construcción de pozos debe llevar, sin embargo existen otras actividades que pueden llegar a estar contempladas, todo dependiendo de las condiciones del pozo, de si es un pozo exploratorio o es un pozo en desarrollo, otras actividades adicionales son: incluir datos petrofísicos necesarios para las operaciones de registros como gamma ray, pruebas de producción, pruebas de núcleo, terminación o reparación de pozos, entre otros.

El llegar a perforar un pozo de petróleo requiere de un trabajo en equipo, donde las cuadrillas de trabajo como perforador, obrero de taladro, encuellador son supervisados por el ingeniero de operaciones en campo junto con el supervisor de 24 horas y el supervisor de 12 horas. A parte de este equipo existen mantenedores, eléctricos, mecánicos, supervisados por un supervisor de Mantenimiento, que generalmente es un Ingeniero Mecánico. La Ingeniería de petróleo como disciplina integral y de formación de conocimientos juega un papel primordial en la perforación de pozos, ya que el ingeniero de petróleo debe conjugar su talento junto con otros compañeros de otras disciplinas para cumplir con un objetivo particular, que no es más que el de perforar y construir un pozo de petróleo y/o gas natural.

Actividades contempladas en la ingeniería de producción

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Una vez culminada la perforación y construcción de un pozo de petróleo y/o gas natural la parte asociada a las operaciones de producción necesita de los conocimientos en ingeniería de producción, encargándose de transmitir los conocimientos técnicos y científicos hacia el transporte de los hidrocarburos desde el yacimiento hasta la superficie, en donde el petróleo y/o gas natural son transportados mediantes facilidades de superficies como patio de tanques a subestaciones y refinerías.

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La ingeniería de producción proporciona los conocimientos necesarios para que los ingenieros de petróleos que se desempeñan en la parte de ingeniería de producción puedan determinar el método de producción a ser empleado para la producción de un pozo perforado y culminado, para ello es necesario que el ingeniero en producción pueda diseñar el método de producción más acorde para un pozo en función de la optimización de las facilidades de superficie y del tratamiento primario que deben recibir los hidrocarburos antes de que lleguen a patio de tanques y/o refinerías.

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Los elementos comúnmente empleados incluidos en la fase de producción son separadores de fases, tanques de almacenamiento, sistemas de separación de flujos, líneas de flujo, sistemas de bombeo y compresión del petróleo y/o gas natural, con el objetivo de llevar el petróleo y gas asociado al petróleo a ciertas condiciones que son mucho más fácil para que los hidrocarburos se puedan comercializar y distribuir con fines más prácticos.

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Otro enfoque existente que se le pueda dar a la ingeniería de yacimiento es una subdisciplina de la ingeniería de petróleo que enseña los aspectos más importantes acerca de la etapa final en la explotación de los hidrocarburos, para cubrir los conocimientos necesarios en esta etapa final en la explotación de los hidrocarburos se deben cursar ciertas unidades curriculares en la formación de pregrado de ingeniería de petróleo como:

- Producción de los hidrocarburos.

- Facilidades de superficie.

- Gasotecnia.

- Levantamiento artificial por gas lift.

Estás disciplinas dan un conocimiento integral para poder abordar la parte de la ingeniería de producción una vez que el profesional esté en el campo de la industria petrolera. El papel del ingeniero de petróleo en la ingeniería de producción es la de elaborar nuevos métodos para el tratamiento primario de los hidrocarburos antes de ser transportado a patios de tanque y plantas refinadoras del petróleo, también debe proyectar el diseño necesario para la construcción, montaje, arranque y funcionamiento de la refinería, es por ello que resulta primordial que el ingeniero de petróleo, en este caso ingeniero en producción tenga una visión multidisciplinaria, ya que en las refinerías al ingeniero de petróleo se le conoce bajo el nombre de ingenieros de procesos el cual debe trabajar junto con los ingenieros químicos involucrados en los procesos de refinación.

Una vez que la ingeniería de yacimiento le entrega los datos petrofísicos y de yacimiento a los ingenieros de producción, estos deben determinar si el yacimiento productor está en la facultad de generar la presión suficiente naturalmente para levantar y producir los hidrocarburos desde el yacimiento hasta superficie, de caso contrario se deben estudiar las condiciones del pozo para elegir el método de producción que más se acople al pozo perforado. Entre estos métodos de producción está:

[1] Levantamiento por bombeo mecánico (balancín), generalmente este método de producción se elige cuando el yacimiento no genera la presión suficiente para levantar la columna de petróleo de forma natural, por lo que se decide colocar un balancín (bomba mecánica) en pozos cuya profundidad sea somera.

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[2] Levantamiento artificial por gas lift, en este método de levantamiento artificial se inyecta gas natural proveniente de otros pozos para levantar la columna de petróleo, este gas puede ser continuo o intermitente.

[3] Bombeo electrosumergible, este método de levantamiento artificial generalmente se emplea para pozos profundos, en el caso de mi experiencia en los pozos que se culminaron en Tomoporo (Sur del Lago Trujillo) los pozos tenían la capacidad y presión suficiente para producir por flujo natural, sin embargo se bajaba una bomba electrosumergible, debido que al pasar un tiempo corto la presión de yacimiento iba a disminuir, y para no generar gastos adicionales en una reentrada se tomaba la decisión de bajar una bomba electrosumergible.

[4] Completación por flujo natural, en este caso se pone a producir el pozo por flujo natural, es decir se elige una completación de pozos que contempla niples, válvulas, entre otros que permiten fluir el petróleo debido a la alta presión de yacimiento. Para determinar si un pozo puede fluir por flujo natural o que requiera de un método de levantamiento artificial, se requiere elaborar una gráfica de oferta y demanda, en donde si no se intercepta la curva del gráfico barriles producidos vs presión de yacimiento, significa que hay que elegir un método de levantamiento artificial, caso contrario se completa el pozo por flujo natural.

Conclusión

Es importante que la ingeniería de petróleo sea vista como una disciplina multidisciplinaria, ya que sus conocimientos y desempeño dentro de la industria petrolera requieren de un rango de conocimientos que se nutren no solo de diversas ciencias como física, química, matemática, sino también necesita de la ayuda de geólogos, químicos, ingenieros mecánicos e ingenieros químicos.

La división de la ingeniería de yacimiento con la ingeniería de perforación y la ingeniería de producción resulta necesaria para el cumplimiento de las asignaciones y responsabilidades que cada área debe cumplir para cubrir con las tareas de exploración, perforación y producción de los hidrocarburos.

Referencias consultadas y recomendadas

[1] Ingeniería del Petróleo

[2] Ingeniería Petrolera: Qué es, dificultad, campo laboral y más

[3] Ingeniería del Petróleo por José David Salgado Vanegas

[4] Ingeniería del Petróleo

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