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Actualmente el nitrógeno es empleado en perforación, terminación, reparación y mante-

nimiento de pozos, y en el almacenamiento y distribución de hidrocarburos

NitrógenoEl Nitrógeno, Útil en Todas las

Operaciones Petroleras

El nitrógeno gaseoso ha sido empleado como agente de limpieza, de inertización y genera-dor de presión en la industria petrolera, requi-riendo 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 nitró-

geno 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 nor-mal durante todas las operaciones petrole-ras: perforación, terminación, reparación y

Planta de producción de nitrógeno.

Por: Ing. Leopoldo López Marín, Director Servicios Especializados de Nitrógeno, Cryoinfra.

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mantenimiento de pozos, y en el almacenamiento y distribución de hidrocar-buros, como se muestra a continuación:

1. Perforación Bajo Balan-ce: En yacimientos de-presionados o cuando se requiere perforar en zonas que presentan alta pérdida de circula-ción, se hace necesario la utilización de un flui-do de perforación con densidades menores de 0.50 gr/cm3 una forma de obtener esas bajas densidades es inyectar nitrógeno conjuntamen-te con el fluido normal de perforación y evitar pér-didas de circulación, así como también permitir el acarreo de los recortes de formación a superfi-cie, mantener el control del pozo y profundizar hasta el objetivo esta-blecido.

2. Rango de la inyección de nitrógeno: •Gastosde40-150cm3/min •Presiónde400-2,000psi

3. Cementación Primaria: Después de alcan-zar la profundidad deseada en cada etapa del pozo, se hace necesario introducir una

tubería de revestimiento y bombear una le-chada 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 flui-dos 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 pre-sión 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: •Gastosde15-40cm3/min •Presiónde1,000-5,000psi

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 pro-ductor, se represiona con nitrógeno y se de-tonan 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 for-mados y la producción de hidrocarburos.

Rangos de la inyección de nitrógeno: •Gastosde15-30cm3/min •Presiónde500-1,000psi

6. Estimulación: Su función principal es dar mantenimiento al pozo (limpiar tuberías), removiendo todo tipo de materiales que estén obstruyendo el paso de los hidro-carburos 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:

Unidad de inyección de nitrógeno.

Planta de inyección de nitrógeno Jujo-Tecominoacán.

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a) Elevar su productividad, ya que el nitró-geno ayuda a que haya mayor contac-to con la roca y las tuberías.

b) mejorar la permeabi-lidad de los pozos.

c) mejorar la produc-ción de aceite.

El nitrógeno también es utilizado en las estimula-ciones, por los siguientes factores:

a) Permite una mayor y más uniforme penetración de los fluidos del trata-miento a lo largo del horizonte pro-ductor.

b) mejora y acelera la limpieza del pozo, ayudando a remover y acarrear los sóli-dos 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 quími-cos, 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.

Por lo tanto, un programa de estimulación se desarrolla de la siguiente manera:

a) Si la presión de admi-sión es baja, se progra-ma un pre-colchón de nitrógeno por delante.

b) Luego se mete ácido nitrogenado a una re-lación calculada.

c) Se desplaza contra la formación los fluidos de tratamiento, usando otro fluido nitrogenado a una relación calcu-lada. Este fluido debe ser compatible con los fluidos y la roca pro-ductora.

d) Si la presión es baja, terminar el desplaza-miento únicamente con nitrógeno.

Rangos de inyección de nitrógeno: •Gastosde70-300cm3/min •Presiónde2,000-8,000psi7. Inducción de pozo: Cuando los yacimien-

tos presentan muy baja presión es im-posible que los hidrocarburos fluyan por energía propia, entonces se hace necesa-rio inyectar un gas a través de una sarta

Una forma de obtener bajas

densidades es inyectar nitróge-

no conjuntamente con el fluido

normal de perforación y evitar

pérdidas de circulación

Servicios de inyección a pozos

petroleros.

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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 disponi-bilidad. Los rangos de trabajo para inducir un pozo son:

•Gastosde15-80cm3/min •Presiónde1,000-5,000psi

8. Prueba de Inyectabilidad: Antes de reali-zar 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.

Rangos de la inyección de nitrógeno: •Gastosde50-1,000cm3/min •Presiónde3,000-8,000psi

9. Fracturamiento hidráulico: Se inyecta el ni-trógeno junto con arena o fluidos, a través de la tubería de perforación, para fracturar el pozo, presionándolo y así obtener mayor producción.

El empleo de nitrógeno es necesario en frac-turas, por lo siguiente:

•Proporcionaenergíaadicionalpararegre-sar los productos de reacción del trata-miento.

•Mejoraelradiodepenetracióndelafrac-tura.

•Encasodeunasuspensióndebombeode las unidades de fractura, ayuda a evi-tar que la arena se asiente y forme un tapón.

Rangos de la inyección de nitrógeno: •Gastosde80-600cm3/min •Presiónde5,000-10,000psi10. 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 pro-ducción constante.

Rangos de la inyección de nitrógeno: •Gastosde15-50cm3/min •Presiónde1,000-2,000psi

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 neumá-ticas 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.

Rangos de la Inyección de nitrógeno: •Gastosde50-1,000cm3/min •Presiónde200-2,000psi

12. Pruebas neumáticas en tanques de alma-cenamiento: 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 hidrocar-buros (barcos, esferas, etc.). Con este tipo de trabajos se logra limpieza, secado, iner-tizado 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: •Gastosde50-1,000cm3/min •Presiónde200-2,000psi

Foto: T.D. Williamson.