basico ingenieria petroleos

8/3/2019 BASICO INGENIERIA PETROLEOS

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Introduccin a la Ingeniera dePetrleos

PET-01


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Objetivo

Las Ingenieras de Petrleos y de Yacimientos son unas vastas ciencias querequieren previos conocimientos en reas como la geologa, la mecnica de

fluidos, electricidad, bombeo, entre otras, para ser entendidas de manera

satisfactoria.

Este curso est orientado a personas que no han tenido contacto previo

con la ingeniera de petrleos o alguna de sus afines, y no pretende abarcar

todos estos temas de manera detallada. Por medio de videos y animaciones

multimedia se muestra de una manera sencilla y clara los conceptos bsicos

ms usados en la industria del petrleo.

Al finalizar el curso, el estudiante debe presentar un examen terico sobre lo

visto en este mdulo.


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Introduccin

Aceite de Roca, que proviene del latn petroleum.

Petro (Roca), Oleum (Aceite)

CONTINUAR

Repetir Introduccin


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Contenido

Origen y formacin del PetrleoMuestra los pasos para la formacin de un yacimiento de hidrocarburos

Conceptos bsicosAqu se describen los conceptos ms relevantes para comenzar el estudio de la

ingeniera de petrleos.

Cao Limn

En este captulo se muestran

algunos datos del campo.

Primer campo petrolero en Titusville,

Pennsylvania. Corra el ao de 1859.

Refinacin y Transporte

Videos multimedia sobre laobtencin de los derivados del

petrleo y su transporte.


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Origen y Formacin del Petrleo


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Origen del petrleo

Contrario a las creencias populares, el petrleo NOPRO

VIENE

de losdinosaurios. Nuevas teoras apuntan a que el petrleo se form a partir de

organismos unicelulares que al morir se depositaron en el fondo de los

mares, ros o lagos.

Pero, Cmo unas criaturas tan diminutas

pudieron formar los grandes yacimientos

de petrleo que se conocen hoy en da?

En realidad fueron necesarias millones y

millones de estas criaturas muertas para

formar gruesas capas de sedimentosorgnicos, que posteriormente semadurarn en petrleo.

Hoy en da se cree que el petrleoproviene de organismos unicelulares


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Maduracin

Durante miles de aos, capas de lodo y sedimentos orgnicos (organismos

muertos) se fueron apilando poco a poco en el fondo del ocano, a tal punto

que pueden tener hasta varios kilmetros de profundidad.

Despus de miles y miles de aos y

con la ayuda de algunas reacciones

qumicas, la capa de sedimentos

orgnicos que ha sido enterrada, se

convierte en roca. A esta roca se le

llama roca fuente y es de donde

proviene el crudo.

Formacin de las capas de sedimentos

Las capas ms recientes fueron

enterrando cada vez ms a las capas

mas antiguas, sometindolas a mayor

presin y temperatura.

Roca fuente

Organismos unicelulares muertos


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Roca fuente

La roca fuente ms comn es lab

lack shale (loza negra), y se forma apartir de los depsitos orgnicos enterrados.

Para formar la roca se requiere de mucho tiempo, presin y temperatura.

Entre ms profundo est la capa, mayor es la temperatura.

Para generar crudo, la temperatura de la capa debe estar entre los 65C y150C. Si la temperatura supera este rango, el crudo se convierte en gas

natural.

Este rango de temperaturas se da entre los 2.100 y 5.500 metros de

profundidad, aproximadamente. A esta zona donde se genera el crudo se le

conoce como ventana de crudo (oil window).

La roca fuente produce, ms no almacena el crudo. Si no se halla algo

donde se pueda almacenar el hidrocarburo, este se dispersar por la tierra y

se perder irremediablemente.


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Roca almacenadora

El crudo formado en la roca fuente no sirve de nada a menos que se

acumule en un sitio. La roca almacenadora (reservoir rock) es una piedraque contiene poros, donde el crudo llega y es almacenado; funciona de

manera similar a una esponja, que absorbe agua en su interior debido a que

contiene poros.

La roca almacenadora ms comn es la piedra

arenisca (sandstone) que contiene millones dediminutos poros donde en crudo es atrapado.

Otro tipo de roca almacenadora es la piedra caliza

(limestone).

Roca almacenadoraSi la roca almacenadora tiene muchos espacios(poros) en su interior, podr acumular ms crudo. A

esto se le conoce como porosidad de la roca.


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Roca sello

A diferencia de las rocas almacenadoras, las rocas sellantes tienen unos

poros tan pequeos, que el crudo no puede pasar a travs de ellas. Por lotanto funcionan como barreras al paso del fluido (son impermeables).Un ejemplo tpico de roca sello es la arcilla.

Roca sello

Las rocas sellantes con la ayuda de un proceso geolgico, pueden llegar a

formar una trampa, donde el crudo es retenido y forma un yacimiento.


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Trampas

La roca almacenadora acumula crudo, pero no en suficientes cantidadescomo para traerlo a la superficie. Para que se forme un yacimiento, es

necesario que exista una barrera para detener el crudo y acumularlo en

grandes cantidades. A esto se le llama trampa.

Las trampas se pueden formar por deformaciones estructurales (movimientode las capas al interior de la tierra) o por cambios en la estructura de la roca.

Es importante anotar que el crudo no se encuentra en enormes cavernas

al interior de la tierra, sino dentro de rocas slidas (roca almacenadora)

que contienen poros en su interior.


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Tipos de Trampas

Las trampas formadas por deformacin estructural (trampas estructurales),

se deben al movimiento de la tierra. Las ms importantes son:

AnticlinalCuando las capas planas son empujadas hacia

arriba y el crudo queda atrapado entre rocas

sellantes (rocas no porosas).

Falla

Se forma por el rompimiento de las capas debido a

una falla geolgica, la misma donde se originan

los terremotos.

Domo Salino

La sal de antiguos mares al ser calentada fluye

hacia arriba, rompiendo las capas que encuentra a

su paso.


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Tipos de Trampas

Las trampas formadas por cambios en la estructura de la roca, son:

Trampas Estratigrficas (Stratigraphic traps)Se debe a los cambios en la estructura de la roca. Una roca que en un lado

es arenisca se puede volver arcilla en otro lado, estando dentro de la

misma capa en el subsuelo.

La trampa pinch-out(pinchada) es untipo de trampa estratigrfica.


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Resumen

Para que se forme un yacimiento de crudo y/o gas, se deben dar tres cosas:

Debe haber una roca fuente, que genere el crudo.

Una roca de reserva debe atrapar ese crudo generado.

La roca de reserva debe quedar atrapada en una trampa.

Si alguno de los anteriores procesos llega a faltar, no se puede formar un

yacimiento de hidrocarburos.

Ahora, la posibilidad de que estas tres condiciones se cumplan es muy baja.

Por lo tanto, encontrar un yacimiento de petrleo requiere

-adems de

rigurosos estudios geolgicos - un toque de buena suerte.


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Practica 1Un tipo de trampa estratigrfica es:

Anticlinal

Falla

Domo Salino

Pinchada (Pinch-out)

La roca fuente ms comn es:

Piedra arenisca

Black ShalePiedra caliza

Arcilla

Hoy en da, se dice que el petrleo proviene de los restos de los dinosaurios.

Falso

Verdadero

Para que se pueda formar un yacimiento se deben dar tres cosas: una roca

fuente, una roca almacenadora y una trampa.

Falso

Verdadero

Haga click en la opcin y verifique con el sonido

Haga click aqu para

salir de la prctica


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Conceptos bsicos


17/53

Introduccin

CONTINUAR


18/53

Perforacin

CONTINUAR


19/53

Explotacin

CONTINUAR


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Partes de un Pozo

Cuando se perfora un pozo, se inserta una

tubera de acero hasta el fondo. Esta tubera,

denominada casing es de 9-5/8 para la

mayora de pozos en Cao Limn (algunos

pozos usan casing de 7)

El casing debe ir adherido a las paredes del

hueco. Para esto se hace una cementacin,

proceso que consiste en inyectar cemento entre

el hueco y la parte externa del casing.

Luego se bajan unos explosivos hasta la

profundidad de la roca almacenadora y sedetonan, para que el crudo ingrese al casing.

Este proceso se denomina caoneo.

Ahora se inserta la tubera de produccin o

tubing, por donde el crudo fluir hasta la

superficie.

Esta tubera vara entre 3-1/2 y 5-1/2 segn

la tasa de produccin del pozo.

Cuando la presin del yacimiento no es

suficiente para llevar el fluido a la superficie, se

debe usar un mtodo de levantamiento

artificial. En Cao Limn se usa el BombeoESP, que se ver ms adelante.

Finalmente, en la cabeza del pozo se instala unconjunto de vlvulas que regulan el flujo y la

presin del crudo que sale del pozo. A esto se

le llama cabezal o rbol de navidad.

Casing

Cemento

Roca almacenadora

Tubing

Bomba ESP

Arbol de

Navidad


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Trminos de produccinPresin esttica de Fondo (P*)Es la presin que ejercen las rocas en el yacimiento.

Esta presin puede variar entre los 1.500 y 3.200

psi.

Presin de fondo fluyendo (Pwf)

Es la presin que hace el fluido sobre las paredes

del casing. Se mide en frente de las perforaciones

(donde se caone).

DrawDown (DD)

Es la resta entre la presin esttica de fondo y la

presin de fondo fluyendo.

PwfPDD*!

Indice de Productividad (IP)

Es una relacin entre el caudal y el DD que indica la

capacidad de un pozo para producir. Las unidades

son BPD/psi.

DD

CaudalIP !

P*

Pwf


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Practica 2

Cuando se perfora un pozo, se inserta una tubera que va adherida al pozo.Esta se conoce como:

Tubing

Casing

Cementacin

Manifoldo mltiple

Para regular el flujo que sale del pozo se usa:Bomba electrosumergible

Indice de Productividad

DrawDown

Arbol de Navidad o Cabezal

Cuando la presin del yacimiento no es suficiente para llevar el fluido a la

superficie, se debe usar un mtodo de levantamiento artificial.

Falso

Verdadero


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salir de la prctica


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Porosidad

Porosidad (J)

La porosidad indica el porcentaje de la roca dereserva que es hueco, debido a los poros. En otras

palabras, indica la cantidad de petrleo que puede

almacenar la roca, respecto a su tamao.Poros

Roca

Una porosidad del 20% indica que el 20% del

volumen de la roca contiene fluidos y el 80%

restante es roca slida.

POROSIDAD CARACTERISTICAS DE LA ROCA

0 5 % Despreciable

5 10 % Pobre

10 15 % Regular

15 20 % Buena

Ms de 20% Excelente

Si un yacimiento de petrleo tiene

muy baja porosidad, el volumen de

petrleo no es factible desde elpunto de vista econmico.


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Permeabilidad

Permeabilidad (K)La permeabilidad es la facilidad que tiene el crudo

para fluir a travs de la roca almacenadora. La

permeabilidad se mide en milidarcies (md).

Entre ms milidarcies tenga la roca almacenadora,

ms fcil fluye el crudo.

PERMEABILIDAD CARACTERISTICAS DE LA ROCA

1 10 md Aceptable

10 100 md Buena

Ms de 100 md Excelente


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Rocas sellantes (impermeables)

Interfases

La roca almacenadora no retiene crudo nicamente. Generalmente se

encuentran tres productos dentro de ella: gas, crudo y agua.

Debido a la diferencia de densidades, en la parte superior se acumula el gas,

en la del centro el crudo y en la parte ms baja se deposita el agua.

Gas

Crudo

Agua

Yacimiento

Roca almacenadora (porosa)

Con esto, se forman dos interfases o zonas de contacto:

Gas - Crudo

Crudo - Agua

Gas - Crudo

Crudo - Agua


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Mecanismos de EmpujeEl mecanismo de empuje es un tipo de energa natural que presuriza el

hidrocarburo en el yacimiento, lo que facilita su extraccin.

Empuje hidrulicoEl agua por debajo del crudo ejerce un empuje

vertical, desplazndolo y ocupando su lugar.

Este mecanismo de empuje ocurre en los

campos de Cao Limn y La Yuca.

Empuje de GasA medida que el crudo es extrado del

yacimiento, el gas se comienza a expandir y

empuja el crudo hacia abajo.

En Cao Limn no hay este tipo de empuje,

debido a que el gas est disuelto dentrodel crudo y en cantidades despreciables.

Hay varios tipos de empuje, pero aqu veremos solamente el empuje

hidrulico y el de gas.


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Levantamiento artificial

El fluido de un pozo puede llegar hasta la superficie, si la presin del

yacimiento es lo suficientemente grande como para hacerlo.

Con el tiempo, los yacimientos van perdiendo presin y es

necesario un mecanismo de levantamiento artificial

para llevar el crudo hasta la superficie.

A pesar que hay varios tipos de levantamiento artificial

(como los machines mostrados en el video), en Cao

Limn se usa nicamente el bombeo electrosumergible(ESP). El ESP consiste en una bomba y un motor

elctrico que se introducen en el pozo y bombean el fluido

a travs de la tubera de produccin (tubing) que tiene

acoplada.Tuberia de produccin

Bomba ESP

Pozo


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Recobro secundario

Inicialmente, el crudo es producido con las condiciones naturales del

yacimiento y algn mtodo de levantamiento artificial. Con esto slo sepuede extraer hasta un 30% de las reservas del yacimiento (aprox).

Para poder extraer ms crudo que an est en el yacimiento, se hace un

recobro secundario, que consiste principalmente en mejorar el empujehidrulico o del gas.

En Cao Limn se hace el recobro

secundario por medio de la

inyeccin de Agua, que se realiza

en los pozos inyectores del rea deMatanegra.

Por ms sofisticadas que sean las tcnicas para el recobro secundario, es

imposible extraer el 100% de las reservas de un yacimiento.


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Columna EstratigrficaGeolgicamente, el yacimiento de Cao Limn tiene varias capas de rocas porosas

(almacenadoras) y de rocas retenedoras o impermeables.

A estas capas se les conoce como formaciones.

Hace ms de 150 millones de aos lasuperficie de la tierra estaba aqu(antes del

periodo cretcio), por eso se llama

formacin pre-cretcia.

Su composicin se basa en lutita, una roca

arcillosa que es impermeable.

Con el tiempo, otras capas de sedimentos se

depositaron sobre la capa pre-cretcia. Haceunos 100 millones de aos (en pleno perodo

cretcio) se cre la formacin K3 (Cretceo

3) que se compone de arenisca (roca

almacenadora). A pesar de eso, an no se ha

podido encontrar petrleo en ella.

La formacin K3 se subdivide en superior e

inferior.

Hace unos 90 millones de aos, se cre la

formacin K2B que se compone de areniscas

intercaladas por capas de arcilla.

En esta formacin tampoco se han

encontrado hidrocarburos, hasta la fecha.

Unos 86 millones de aos atrs y sobre la

capa K2B se cre la formacin K2A que sesubdivide en cinco partes (1, 2, 3, 4 y Palito).

Varios pozos producen a partir de esta

formacin, entre ellos los Matanegra.

La formacin K1 es la ltima del cretceo y

se gener hace unos 70 u 80 millones de

aos. Se subdivide en seis partes (A, B, C,

D, E y La Yuca).

De esta formacin producen pozos de

Matanegra y La Yuca.

Hace unos 50 millones de aos, en el periodo

Terceario (despus del Cretceo), est la

formacin mas productora de Cao Limn:

Carbonera Inferior, que se divide en cincogrupos (M-1, Guafita, M-2, M-3 y M-4).

Ms recientemente (de unos 10 a 40 millones

de aos) esta la formacin CarboneraSuperior que se divide en cinco unidades

(C1, C2, C3, C4 Y C5).

Actualmente slo se produce desde C4 y C5.

Por encima de la carbonera superior, y en

los ltimos 10 millones de aos se crearon

formaciones como Len y Guayabo, queestn formadas por en su mayora por

arcillas y por lo tanto no sirven como

productoras.

Formacin Pre-cretcia

Formacin K3

Superior

Inferior

Formacin K2B

Formacin K2A4

Palito

32

1Formacin K1D

La Yuca

CBA

E

Carbonera Inferior

M-4

Guafita

M-3

M-2

M-1Carbonera Superior

C4

C5

C3C2

C1 Len

Guayabo

8000 pies


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Practica 3La propiedad que mide el porcentaje de la roca que es hueco, es:

Porosidad

Permeabilidad

Presin esttica de Fondo

La interfase o zona de contacto

La formacin que ms produce en Cao Limn, es:K3

Carbonera SuperiorCarbonera Inferior

Pre-cretcia

Los machines son usados como mtodo de levantamiento en Cao Limn.

Falso

Verdadero

Si se aplica la inyeccin de agua como recobro secundario en un yacimiento,

es posible extraer el 100% de las reservas.

Falso

Verdadero


Haga click aqu para

salir de la prctica


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Cao Limn


32/53

Datos Generales

El campo de Cao Limn fue descubierto el 13 de Julio de 1983 por

Occidental de Colombia Inc. produciendo 3.245 barriles por da (BPD

) con elpozo Cao Limn 1 (CL-01).

Se encuentra a 60 Km de

Arauca en la va hacia

Arauquita y tiene 260

.000

hectreas de terreno. Est a

menos de un kilmetro del ro

Arauca.

La estructura del campo se

divide en dos por la falla deCao Limn.

Las fallas de La Yuca

y Matanegra limitan el

yacimiento.

CampoCao Limn

Campo CaoYarumal

Campo

Matanegra

Campo

La Yuca

Campo Redondoy Cao Verde

Dentro de lo que se conoce como Cao Limn hay varios campos, que

tienen diferentes yacimientos. Los mas importantes, son:

Cao Limn

La Yuca

Matanegra

Cao Yarumal

Redondo

Cao Verde


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Datos Generales

Cao Limn es un campo con mas de mil millones de barriles en reservas

recuperables.

La cantidad de gas de el crudo de Cao Limn tiene es despreciable y conbaja capacidad calorfica.

El crudo es del tipo Black Oil con una gravedad promedio API de 29.5, que

tiene un buen valor econmico.

Facilidad de Produccin 2 (PF2)


34/53

Refinacin y Transporte


35/53

Refinacin

CONTINUAR


36/53

Transporte

CONTINUAR


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Practica 4

La Falla que divide el Campo de Cao Limn en dos, es:

La Falla de MatanegraLa Falla de La Yuca

La Falla de Cao Yarumal

La Falla de Cao Limn

Para obtener la gasolina, al gasleo se le hace un proceso llamado:

Calentamiento a 360

CCracking o ruptura cataltica

Extraccin de Fondos en la torre de destilacin

Blending

La cantidad de gas en el yacimiento de Cao Limn es despreciable.

Falso

Verdadero

Occidental de Colombia descubri el campo Cao Limn en el ao de 1985.

Falso

Verdadero


Haga click aqu para

salir de la prctica


38/53

FIN


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Anticlinal

Falla

Domo Salino



Piedra arenisca


Arcilla


Falso

Verdadero



Falso

Verdadero

Haga click AQU paravolver a la prctica

La falla pinch-outes un tipo mde trampa estratigrfica. Las

trampas anticlinas, falla y domo salino, son trampasestructurales.

Para repasar los tipos de trampas, haga click aqu.


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Anticlinal

Falla

Domo Salino



Piedra arenisca


Arcilla


Falso

Verdadero



Falso

Verdadero


La roca fuente ms comn es Black Shale. La piedra arenisca

y la piedra caliza son rocas almacenadoras, mientras que laarcilla es una roca sello.

Para repasar la roca fuente, haga click aqu.


41/53


Anticlinal

Falla

Domo Salino



Piedra arenisca


Arcilla


Falso

Verdadero



Falso

Verdadero


Falso. El petrleo proviene de los restos de millones de

organismos unicelulares muertos y no de los dinosaurios

como se cree.

Para repasar el origen del petrleo, haga click aqu.


42/53


Anticlinal

FallaDomo Salino



Piedra arenisca


Arcilla


Falso

Verdadero



Falso

Verdadero


Verdadero. Tres cosas fundamentales se requieren para que sepueda formar un yacimiento de petrleo:

Roca fuente.

Roca almacenadora.

Trampa.

Para repasar el resumen de conceptos, haga click aqu.


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Practica 2


Tubing

Casing

Cementacin

Manifoldo mltiple



DrawDown


Cuando la presin del yacimiento no es suficiente para llevar el fluido a lasuperficie, se debe usar un mtodo de levantamiento artificial.

Falso

Verdadero Haga click AQU paravolver a la prctica

El Casing es la tubera que va adherida a las paredes del pozo

con cemento.

Para repasar las partes de un pozo, haga click aqu.


44/53

Practica 2


Tubing

Casing

Cementacin

Manifoldo mltiple



DrawDown



Falso

Verdadero


El elemento que regula el flujo que sale de un pozo es el

cabezal o rbol de navidad.



45/53

Practica 2


Tubing

Casing

Cementacin

Manifoldo mltiple



DrawDown



Falso

Verdadero


Verdadero. Si no se usa un mtodo de levantamiento artificial

cuando la presin del yacimiento no es suficiente, es

imposible llevar el fluido hasta la superficie.



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Porosidad

PermeabilidadPresin esttica de Fondo




Pre-cretcia


Falso

Verdadero



Falso

Verdadero


La porosidad mide el porcentaje de la roca que es hueco, estoes, el porcentaje de la roca que puede retener fluidos.

Para repasar la porosidad, haga click aqu.


47/53


Porosidad





Pre-cretcia


Falso

Verdadero



Falso

Verdadero


La formacin ms productora en Cao Limn es Carbonera

Inferior (Lower Carbonera) donde estan perforados la mayorade pozos. Las fomaciones de K2A, K1 y Carbonera Superior

tambin producen, pero en menores proporciones.

Para repasar la columna estratigrfica, haga click aqu.


48/53


Porosidad





Pre-cretcia


Falso

Verdadero



Falso

Verdadero


Falso. En Cao Limn se usa nicamente el bombeo electro-

sumergible como mtodo de levantamiento artificial.

Para repasar el levantamiento artificial, haga click aqu.


49/53


Porosidad





Pre-cretcia


Falso

Verdadero



Falso

Verdadero


Falso. Es imposible extraer la totalidad de las reservas de un

yacimiento con la tecnologa disponible hasta el momento.

Para repasar el recobro secundario, haga click aqu.


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Practica 4






Calentamiento a 360C

Cracking o ruptura cataltica


Blending


Falso

Verdadero


Falso

Verdadero


El campo se parte en dos por la falla de Cao Limn. Lasfallas de La Yuca y Matanegra limitan el yacimiento.

Para repasar los datos generales en CL, haga click aqu.


51/53

Practica 4









Blending


Falso

Verdadero


Falso

Verdadero


Para obtener la gasolina, el gasleo es sometido a un proceso

de cracking o ruptura cataltica en una refinera.

Para repasar la refinacin del crudo, haga click aqu.


52/53

Practica 4









Blending


Falso

Verdadero


Falso

Verdadero


Verdadero. El campo de Cao Limn tiene muy poco gas

disuelto y no es factible desde el punto de vista econmico.



53/53

Practica 4









Blending


Falso

Verdadero


Falso

Verdadero


Falso. Cao Limn fue descubierto por Occidental el 13 de Julio

de 1983.


basico ingenieria petroleos

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