Yacimientos Areno-Arcillosos - OilProduction.net

Nuevas Tecnologías para la Producción
de Hidrocarburos
Dr. Héber Cinco Ley
Seminario: Las Limitaciones técnico-económicas de las opciones
energéticas para el siglo XXI en el sector energético
Mexicano’
24 Noviembre, 2006

Contenido
• Introducción
• LasReservasenMéxico
en • Desafíos Tecnológicos
• Ejemplos de Aplicaciones Tecnológicas
• Yacimientos Naturalmente Fracturados
Yacimientos Areno-Arcillosos
Arcillosos
• Yacimientos de Aceite Pesado
• Yacimientos en Aguas Profundas
• Conclusiones

Introducción

Introducción
En Junio de 2006, la producción de aceite en México alcanzó
3.29 millones de barriles por día y 5.275 miles de millones de
pies cúbicos por día de gas natural.
Para responder al creciente consumo mundial de aceite, se
están desarrollando nuevas tecnologías para incrementar la
recuperación de aceite de campos maduros, de aceite
pesado, de yacimientos naturalmente fracturados,
yacimientos areno-arcillosos, arcillosos, y la explotación de yacimientos
en aguas profundas, principalmente.

Introducción
México es uno de los diez países productores mas importantes y gran porcentaje
de sus recursos petroleros provienen de yacimientos naturalmente fracturados, de
yacimientos areno-arcillosos, y en menor medida de aceite pesado. Existen
numerosos prospectos en aguas profundas del Golfo de México.

Las Reservas in MéxicoM

Ciclo de vida de las Reservas
Exploración
Plataforma
Desarrollo y
Producción
Extensión
del Ciclo
de vida
GASTO
Gasto Económico
TIEMPO
• La incertidumbre en la estimación de reservas se
reduce con la vida productiva.
• Nuevas tecnologías incrementan la Recuperación.

Los recursos petroleros en MéxicoM
Miles de Millones de barriles
(Enero 1 ro , 2006)
Recursos Contingentes:
222.2
*Incremental
77%
Producidos:
33.6
12%
Probada
Remanente:
11.8
4%
4%
3%
*Probable:
11.6
*Posible:
9.6
Fuente: Reservas de Hidrocarburos de México, SPE/PEP (2006)
Recuperación n de reservas probadas 74%:
• Volumen Original de Aceite (N): 288.8 miles de millones de barriles
• Reservas Probadas: 45.4 miles de millones de barriles (16% de N)
• Estimación ndelaRecuperación
Final: 66.6 miles de millones de
barriles(23%deN)

Recuperación de Reservas Probadas en los principales
campos del país (Enero 1 ro , 2006)
Reservas
Probadas
producidas (%)
70.30
53.70
94.90
65.90 65.60
74.00
Source: Reservas de
Hidrocarburos de México,
SPE/PEP (2006)
CC
CKKMZ
CAPC
CAJB
JT
PEP
Recuperación de Reservas Probadas > 50%:
• Campos Maduros
• Incorporación de Reservas
• Exploración en Aguas Profundas
• Incremento en Factores de recuperación
• Explotación de aceite pesado
Mantener y/o incrementar la
producción de aceite

Desafíos Tecnológicos

Tecnologías que crean valor:
• Mejoramiento de aceite pesado
• Sísmica de 3D y 4D
• Recuperación Mejorada
• Reactivación de Campos Maduros
Tecnologías en la
explotación petrolera
Tecnologías que mejoran eficiencia:
• Automatización de instalaciones
• Pozos horizontales y multilaterales
• Monitoreoentiemporeal
Tecnologías que reducen costos:
• Pozos horizontales y multilaterales
• Optimización de desarrollo
Tecnologías para el control:
• Medición de la producción
• Control de emisiones
• Instrumentos de seguridad

Sin embargo, la adquisición y aplicación de
tecnologías, encuentran obstáculos en el entorno
nacional, debido a:
• Esquemas de contratación rígidos
• Legislación
• Exclusividad de patentes
• Recursos humanos especializados limitados
• Niveles insuficientes de inversión
• Entorno laboral

Yacimientos Naturalmente
Fracturados

Yacimientos Naturalmente Fracturados
• Complejidad de los Yacimientos Naturalmente
Fracturados
– Caracterización de matriz, fracturas y vúgulos
– Interacción entre matriz, fracturas y vúgulos
– Alta saturación de aceite residual en matriz.
– Movimiento de fluidos.
• Tecnologías Emergentes
– Caracterización mediante Modelos de Triple Porosidad
Simulación mediante Modelos de Triple Porosidad
– Productos para el control de movimiento de fluidos
– Pozos no convencionales
• Desafíos Tecnológicos
Caracterización y Modelado de fracturas
– Recuperación Mejorada
– Cuantificación y localización de las reservas remanentes

Tecnologías que se aplican en MéxicoM
Análisis de Datos, y Estudios
Técnicos.
Yacimientos Naturalmente Fracturados
Modelado de Yacimientos
Modelado Geológico
Simulación de
Yacimientos
Desarrollo
Inyección de Nitrógeno
Pozos Altamente inclinados
Gas Rate
(MSCFPD)
800
400
200
Production Rate
(STBPD)
80000
60000
40000
20000
0
OIL
5000
WATER
0 5 10 15 20
3000 Year
2000
Pressure
(PSI)
0
0 5 10 15
Year
1000

Inyección ndeNitrógeno
Complejo Cantarell
N
200 m.
INJECTION
PLATFORM
KU
KUTZ
CANTAREL
EK
L
BALAM
CHAC-
101
2170
100 m.
NOHOCH-A
1
2130
50 m.
25 m.
DOS
BOCAS
FRONTER
A
NUEVO
PROGRESO
L-36” 97
Km
L-24"
NITROGEN
PLANT
ATASTA
ESTATION
L-36” 85
Km
ATAST
A
2090
CARMEN
CITY 2050
0 30
Km .
ESCALA GRAFICA
Centro de producción de Nitrógeno
mas grande del mundo

Modelado Numérico del proceso de
inyección ndeNitrógeno
Gasto Inyección/producción, MMscf/d
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Injected nitrogen
Total produced associated gas
Hydrocarbon produced gas
Nitrogen concentration
Dec-02 Dec-03 Dec-04 Dec-05 Dec-06 Dec-07 Dec-08 Dec-09 Dec-10 Dec-11 Dec-12 Dec-13 Dec-14 Dec-15
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
N 2
concentración, mol fracción
Year

Limitaciones Tecnológicas
El volumen de aceite esta controlado por las saturación residual de
aceite, Sorg y Sor
Campo Akal
Zona invadida de gas
Sorg = 55%
Las tecnologías de recuperación
mejorada para extraer el aceite de
la matriz, representan uno de los
grandes retos para la industria
petrolera mexicana.
Zona invadida de agua
Sorw = 70%
Factor de recuperación estimado después de N2 ~ 0.46
Alrededor de 16,000 MMSTB de aceite inmóvil se quedarían en el yacimiento

Yacimientos Areno-Arcillosos
Arcillosos

Yacimientos Areno-Arcillosos
Arcillosos
• Complejidad de los Yacimientos Areno-Arcillosos
Arcillosos
– Depósitos de baja permeabilidad
– Continuidad limitada y/o muy heterogénea,
formaciones delgadas
– Presión inicial baja y cercana a la de
saturación (Chicontepec).
– Medios deformables( permeabilidad
y conductividad de fractura variables)
– Baja transmisividad vertical
– Formación reactiva a fluidos
– Baja productividad de pozos
• Limitaciones de Modelos
– Representación limitada de la heterogeneidad
– Representación limitada las fracturas hidráulicas

• Tecnologías Emergentes
Yacimientos Areno-Arcillosos
Arcillosos
– Modelos sedimentológicos a nivel de microfacies
– Pozos multilaterales y/o horizontales
– Recuperación mejorada
• Desafíos Tecnológicos
– Caracterización geológica de sistemas turbiditicos
• Mejoramiento de las imágenes sísmicas
• Descripción de la distribución de heterogeneidades
– Recuperación Optimizada de Agua
Pozos horizontales inyectores de agua
• Pozos horizontales productores de aceite
ASP (Álcali-Surfactante-Polímero)
ASP
Agua
P
ASP
Petróleo
(Rem
Rem. ./Res
/
Res.)

• Oportunidades
– Grandes volúmenes de reservas no
recuperadas (93% N)
– Grandes volúmenes de aceite remanente de
aceite mediano y ligero en etapa de desarrollo
– Nuevas oportunidades de producción
– Gran potencial a través de proyectos de
Recuperación Mejorada ( fuentes de CO2 y
agua para inyección)
– Aplicación masiva de la perforación multilateral
y horizontal
• Limitaciones Técnico-Económicas
– Cartera de proyectos con valor menor al de
fracturados
– Campos en áreas sensibles ambientalmente
– Requiere de grandes inversiones de capital
Yacimientos Areno-Arcillosos
Arcillosos

Descripción de canales en
posición estratigráfica
Yacimientos Areno-Arcillosos
Arcillosos
Planeación del desarrollo

Yacimientos de Aceite Pesado

Yacimientos de Aceite Pesado
Oportunidades Tecnológicas en Mexico en la explotación
de aceite pesado
Caracterización/Simulación de Yacimientos
• Sísmica 4D,
• Sísmica 3D de Fractura,
• Sísmica Multicomponente
• Geoquímica de Producción
• Sísmica de Pozo VSP 3D
• Modelado de Aceites Espumantes
• Simulación Composicional
• Simulación Integral 2S

Yacimientos de Aceite Pesado
Desarrollo de Yacimientos
• Perforación Horizontal
• Perforación Multilateral
• Instrumentación Inteligente
• Inyección de Geles
• Inyección de Espumas
• FracPack
• Bombas Electrocentrífugas

Yacimientos de Aceite Pesado
Recuperación Secundaria y Mejorada
• Inyección de Nitrógeno y CO 2
• Inyección Optimizada de Agua
• Mejoramiento in Situ
• Inyección de Solventes
• Inyección de Diluentes
• Recuperación Térmica
Pozo
Inyector
Pozo
Productor
LGN
Frente
de
Extracción
Zona de
petróleo

Yacimientos de Aceite Pesado
INYECCIÓN DE AGUA OPTIMIZADA
N 2
H 2
O
CCE
BTPK
JSK

Yacimientos de Aceite Pesado
INYECCIÓN DE VAPOR MEDIANTE PROCESO VAPEX
PRODUCER
POZO PRODUCTOR
POZO INYECTOR
INJECTOR
CAMARA STEAM CHAMBER
DE VAPOR
5MTS.

Yacimientos de Aceite Pesado
Mejoramiento In-Situ
• Es una extracción de las
fracciones livianas del
aceite, basado en la
solubilidad diferencial de los
componentes del aceite en
el solvente utilizado
CRUDO
MEJORADO
25 °API
Aplicación de Tecnología
CRUDO
8°API
BENEFICIOS
Aumento de la calidad del aceite (mayor o API)
Alta recuperación de aceite (70 % en laboratorio)
Reducción sustancial de fracciones pesadas y metales
Aumento en la tasa de producción
No ocasiona daño a la formación (areniscas)
Se recupera hasta el 90% del LGN inyectado

Yacimientos de Aceite Pesado
Visualización de Oportunidades Tecnológicas para Ku, Maloob y Zaap
1000
• Optimización de estrategias de explotación (Bombeo neumático, estimulación con
surfactantes viscoelásticos, acidificación matricial, perforación inclinada, BEC,
perforación horizontal y mutilateral)
• Optimización de la Inyección de Nitrógeno (Espumas, Simulación Integral 2S y
Composicional)
• Modelado de Fractura (Multicomponente, 3D de Fractura)
• Monitoreo de proyectos de inyección (Sísmica 4D, Instrumentación Inteligente,
Geoquímica)
PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN
REGIÓN MARINA NORESTE
ACTIVO KU MALOOB ZAAP
PRONÓSTICO DE PRODUCCIÓN DE ACEITE
PROMEDIO ANUAL
800
DESARROLLO + MANTTO. DE PRESIÓN
Qo (MBPD)
600
400
DESARROLLO, POZOS ACTUALES +
FUTUROS
BASE, EXPLOTACIÓN CON POZOS ACTUALES
HISTORIA promedio anual
200
0
2028
2025
2022
2019
2016
2013
2010
2007
2004
2001
1998
1995
1992
1989
1986
1984
1981

Yacimientos de Aceite Pesado
Limitaciones técnico-económicas para la aplicación
oportuna de nuevas tecnologías:
• Gran porcentaje de la reserva de aceite pesado en México se
encuentra en yacimientos fuera de costa. La tecnología existente
para la explotación de aceite pesado ha sido desarrollada para
yacimientos localizados en el continente.
• Dado que los precios del crudo dependen de su calidad, la
comercialización del aceite pesado se facilita utilizando
tecnologías de mejoramiento de crudo.

Yacimientos en Aguas Profundas

Yacimientos en Aguas Profundas
Complejidad del desarrollo de
Yacimientos en Aguas Profundas
• Altoscostosdedescubrimiento
• Altoscostosdedesarrollo
• Tecnología incipiente en México.
– Involucra un plan agresivo de
transferencia de tecnología
• Carencia de experiencia

Yacimientos en Aguas Profundas
NW
Europe
Mediterranean
Gulf of Mexico
Asia Pacific
W.
Africa
Gas Gas
Oil Oil
S.
America

Yacimientos en Aguas Profundas
Risers: Tecnología avanzada en la
producción de aceite en aguas
profundas.
Los desarrollos y patentes pertenecen
a operadoras líderes en explotación de
yacimientos en aguas profundas.
México tiene limitados recursos
financieros y tecnológicos, y una
legislación rígida que dificultan el
desarrollo, mediante alianzas, de sus
yacimientos en aguas profundas

Profundidades de los nuevos desarrollos
N.Sea 1980 1995 2000 2005
Pies / Metros
0/0
Foinaven
Schiehallion
FPSO
Ram/Powell
TLP
Ursa
TLP
Girrasol
FPSO
Holstein
Spar
Hoover
DDCV
Thunder
Horse
Semi
Atlantis &
NaKika
Semis
1000 / 305
2000 / 610
Pompano
SS TB
3000 / 915
4000 / 1220
5000 / 1525
6000 / 1830
Mars
TLP
Marlin
TLP
Angola
FPSO's
&TLP's
7000 / 2135
8000 / 2440
Mad Dog Spar
Producción
Desarrollos
Actuales

Conclusiones

Conclusiones
El acceso y aplicación de nuevas tecnologías en la
explotación de reservas petroleras en México esta
limitada por:
• Recursos financieros insuficientes
• Entorno social y laboral
• Legislación
• Esquemas de contratación
• Recursos humanos especializados escasos