IOR_EOR

8/12/2019 IOR_EOR

1/126

El Futuro de la Produccin de Aceite en Mxico:

Recuperacin Avanzada y Mejorada

8/12/2019 IOR_EOR

2/126

8/12/2019 IOR_EOR

3/126

3

DIRECTORIO

Comisionado Ponente

Dr. Edgar Rangel Germn

Comisionados

Mtro. Juan Carlos Zepeda Molina - Comisionado PresidenteDr. Guillermo Cruz Domnguez Vargas Comisionado

Dra. Alma Amrica Porres Luna ComisionadaDr. Nstor Martnez Romero Comisionado

Grupo de Trabajo designado por la CNH

Mtro. Francisco Javier Rosado Vzquez Director de reaMtra. Rhamid Rodrguez De la Torre Directora de reaMtro. Marco Antonio Cota Valdivia Director de rea

Lic. Fernando Ruiz Nasta Director de rea

Secretara Ejecutiva

Lic. Carla Gabriela GonzlezLic. Selma Simancas Lpez

8/12/2019 IOR_EOR

4/126

4

ComisinNacionaldeHidrocarburos

8/12/2019 IOR_EOR

5/126

5

ndiceNDICE

RESUMEN EJECUTIVO

INTRODUCCIN

Aceite convencional y no-convencional

Precio del crudo

Produccin mundial proveniente de EOR

MARCO LEGAL

RECUPERACIN MEJORADA (EOR) Y

RECUPERACIN AVANZADA (IOR)

Recuperacin primaria

Recuperacin secundaria

Recuperacin mejorada (EOR)

Recuperacin avanzada (IOR)

ROMPER EL PARADIGMA HISTRICO

ROL DE LA TECNOLOGA PARA EL XITO DE

LOS MTODOS DE RECUPERACIN

PLANEACIN Y ADMINISTRACIN DE LOS

PROYECTOS DE RECUPERACIN AVANZADA Y

MEJORADA (IOR-EOR)

Proceso de seleccin

Materiales

Caracterizacin de yacimientos

Experimentos de laboratorio

Modelado numrico

Economa del proyecto

Pruebas pilotoImplementacin del proyecto

Grupo de trabajo y capacitacin de personal

Actividades de perforacin de pozos

ESTADO ACTUAL DE LOS MTODOS DE

RECUPERACIN MEJORADA

POTENCIAL DE IOR-EOR DE MXICO

LA NECESIDAD DE UNA ESTRATEGIA

NACIONAL DE IOR-EOR

5

7

9

10

12

12

15

19

20

22

24

26

29

33

37

38

38

39

40

42

43

4446

46

46

49

53

65

69

69

69

70

70

70

71

72

74

74

74

74

74

75

76

76

7677

77

78

80

80

82

82

83

83

84

87

91

109

121

ALGUNAS ACTIVIDADES RECOMENDADAS

PARA IOR-EOR EN LOS CANDIDATOS

POTENCIALES DE MXICO

rea del paleocanal de Chicontepec

Antecedentes

Ubicacin

Descripcin general

Objetivo de las pruebas piloto de IOR-EOR

Candidatos para las pruebas piloto de EOR

Actividades especficas IOR para el piloto de

Chicontepecrea Samaria Somero

Antecedentes

Ubicacin

Descripcin general


Actividades especficas de IOR-EOR para el piloto

en Samaria

Candidatos de los proyectos Cantarell y Ku-

Maloob-Zaap

Antecedentes

UbicacinDescripcin general

Objetivo de las pruebas piloto de IOR-EOR


Actividades especficas para IOR-EOR

Actividades especficas para el EOR

Otros candidatos para inyeccin de gases miscibles

Introduccin

Prueba piloto en el yacimiento Bloque-A del

campo Ogarrio

Prueba piloto en el yacimiento KM-KI del campo

CunduacnPrueba piloto en el yacimiento Encanto-AN del

campo Blasillo

ANEXO I.- NOMENCLATURA

ANEXO II.- DESCRIPCIN DE MTODOS DE EOR

ANEXO III.- HERRAMIENTAS DE MINERA DE

DATOS (Data Mining)

BIBLIOGRAFA

8/12/2019 IOR_EOR

6/126

6


8/12/2019 IOR_EOR

7/126

7

Resumen EjecutivoDe conformidad con el artculo 3 de la Ley de la Comisin Nacional deHidrocarburos (CNH), uno de los objetivos de sta es procurar que losproyectos de exploracin y extraccin de Petrleos Mexicanos y de susorganismos subsidiarios eleven el ndice de recuperacin y la obtencindel volumen mximo de petrleo crudo y de gas natural en el largo plazo,en condiciones econmicamente viables, de pozos, campos y yacimientosabandonados, en proceso de abandono y en explotacin.

Siguiendo esta encomienda y ante la declinacin de la produccin dehidrocarburos en nuestro pas y el crecimiento de la demanda de petrleo crudoy gas, esta Comisin elabora el presente documento, donde se presenta elanlisis del potencial que representan los mtodos de recuperacin mejorada(Enhanced Oil Recoveryo EOR, por sus siglas en ingls) en la produccinnacional de hidrocarburos.

Se identifican yacimientos candidatos potenciales para la aplicacin dediversos mtodos de recuperacin mejorada, los cuales se obtuvieron a

travs de una metodologa desarrollada por el Grupo de Trabajo designadopor la CNH.

Resultado de este anlisis se puede identificar que el potencial de EORdesarrollado dentro de una estrategia de recuperacin avanzada (ImprovedOil Recoveryo IOR, por sus siglas en ingls) podra duplicar las reservadasprobadas de petrleo del pas e incrementar hasta en un milln de barrilesla produccin nacional; a la luz de las restricciones legales, tecnolgicas,ambientales y de gestin.

8/12/2019 IOR_EOR

8/126

8


8/12/2019 IOR_EOR

9/126

9

IntroduccinDiversos estudios de la Agencia Internacional de Energa (AIE) estiman que lademanda mundial de energa continuar dependiendo principalmente de loshidrocarburos (crudo y gas). De acuerdo a con los pronsticos al ao 2030los hidrocarburos contribuirn aproximadamente con el 60 por ciento de lademanda total; entre estos, el petrleo crudo contribuir con el 35 por cientoy registrar un crecimiento anual del 1.6 por ciento (Figura 1).

Oil

Gas

Coal

Other

Nuclear

Hydro

1970

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000Mtoe

1980 1990 2000 2010 2020 2030

1

Figura 1Demanda mundial de energa con el tiempo.

Tomada de:International Energy Agency (IEA), Resources to Reserves / Oil & Gas Technology for the Energy Markets of the Future, 2005.

8/12/2019 IOR_EOR

10/126

10


Una de las conclusiones ms relevantes de este

anlisis es que la produccin proveniente de recursosconvencionales presenta una tendencia a declinara pesar del desarrollo acelerado de las reservasexistentes, por lo que deja clara la importancia dela incorporacin de recursos no-convencionales ynuevos descubrimientos, as como de la aportacinde la Recuperacin Mejorada Enhanced OilRecovery (EOR por sus siglas en ingls) a laproduccin mundial.

En el futuro, una fraccin importante de laproduccin mundial de petrleo crudo provendrde recursos no-convencionales, como son el aceitepesado, bitumen, aceite de aguas profundas, gasesconvertidos a lquidos por procesos de refinera1yrocas lutitas impregnadas con aceite o gas (shale oilo shale gas), entre otros.

Figura 2

Produccin mundial de aceite por tipo de fuente, en

millones de barriles por da.

Adaptada de: International Energy Agency (IEA), Resources to Reserves / Oil & Gas Technology for the Energy

Markets of the Future, 2005.

Desarrollo de nuevos descubrimientos

Petrleo no convencional

Recuperacin mejorada de petrleo

125

100

75

50

25

0

1971 1980 1990 2000 2010 2020 2030

Aos

Millonesdebarrilesdiarios

Desarrollo de reservas existentes

Capacidades existentes

Aceite convencional y no-convencional

Si bien an no hay un acuerdo universal en ladefinicin de aceite convencional y no-convencional,en trminos generales podemos decir que cualquierhidrocarburo que requiera tecnologas de produ-ccin considerablemente diferentes a las prcticascomunes de explotacin se le considera comono-convencional. Evidentemente el concepto deprcticas comunes vara rpidamente con el tiempo,derivado de la velocidad con la que se presentan los

avances tecnolgicos en nuestra industria.

Algunos expertos utilizan la densidad del aceite, lacual debe ser menor a 20 API para considerarlocomo no-convencional. Lo anterior incluye aceitespesados, extrapesados y bitumen. A pesar de quedicha definicin es comn, no necesariamente

1Hite, J. Roger., y Bondor, Paul L.; Planning EOR Projects, SPE 92006; presentada en la Conferencia Internacional del Petrleo SPE; Puebla, Mxico, 2004

Una proyeccin realizada por la misma agencia muestra que la produccinmundial de petrleo crudo ser superior a los 100 millones de barriles por

dapara el ao 2030, como lo ilustra laFigura 2, donde tambin se puede observarla contribucin de las diferentes fuentes a la produccin mundial de aceite.

8/12/2019 IOR_EOR

11/126

11

2International Energy Agency (IEA); Resources to Reserves / Oil & Gas Technology for the Energy Markets of the Future, 2005.3Thomas, S .; Enhanced Oil Recovery An Overview, Oil & Gas Science and Technology Rev. IFP, Vol. 63, 2008.

aplica a todos los casos, ya que actualmente

existen aceites de 20 API en yacimientos en aguasprofundas, por ejemplo, que son producidos contcnicas convencionales2.

Otros expertos utilizan la viscosidad del aceitecomo criterio de convencionalidad, considerandoque un aceite es convencional si ste puede fluira condiciones de yacimiento sin la necesidad detecnologas para reducir su viscosidad, a pesar deque dichos aceites pudieran requerir tratamientos

especiales en superficie para su transporte.

Otro ejemplo de hidrocarburos no convencionalesson las lutitas impregnadas con aceite o gas(shale oil o shale gas), las cuales se considerancomo no-convencionales a pesar de que el fluido

almacenado en ellas pudiera tener baja densidad

y/o baja viscosidad.

A nivel mundial se estima que un volumen cercanoa los 2 x 1012barriles de aceite convencional, msotros 5 x 1012 barriles de aceite no-convencionalpermanecer almacenado en los yacimientosdel planeta despus de que los mtodos derecuperacin convencional se hayan utilizado3. Espor ello que el desarrollo tecnolgico actual apuntaa que una gran cantidad de este aceite remanente

ser extrado por mtodos de recuperacin mejorada(EOR), incorporados en esquemas de recuperacinavanzada Improved Oil Recovery (IOR, por sussiglas en ingls).

8/12/2019 IOR_EOR

12/126

12


Precio del crudo

La produccin proveniente de los recursos y tcnicas no-convencionales,tal como la recuperacin mejorada (EOR), es muy sensible a los preciosdel crudo. Generalmente estos proyectos requieren altos precios delhidrocarburo para ser rentables, debido a que los costos para su

implementacin son altos y a que los materiales a inyectar en losyacimientos deben ser apropiados para ciertas condiciones de presiny temperatura, estar disponibles para su aplicacin, y ser procesados aligual que transportados con la infraestructura y tecnologa adecuadas.

Produccin mundial proveniente de EOR

Los mtodos de EOR se han aplicado desde hace varias dcadas,principalmente en Norteamrica, debido a que las reservas en loscampos de Estados Unidos de Amrica (EUA) y Canad declinaban

con mayor rapidez que la velocidad con la que se incorporabanvolmenes por nuevos descubrimientos. Considerando la bajaprobabilidad de localizar descubrimientos de gran magnitud en esaregin, las empresas productoras buscaron incorporar nuevas reservasen yacimientos ya conocidos, marcando as la pauta para probar deforma intensiva las tcnicas de recuperacin mejorada. El xito deestas estrategias condujo a que en 1990 la produccin por mtodosde recuperacin mejorada de EUA y Canad contribuyera con ms dela mitad de la produccin mundial proveniente de EOR (ver Tabla 1).4

Pas Trmico Miscible Qumico Total EOR Por ciento

EUA 454 191 11.9 656.9 42

Canad 8 127 17.2 152.2 10

Europa 14 3 - 17. 0 1

Venezuela 108 11 - 119. 0 7

Otros PasesSudamrica

2 NA NA 17. 0 1

Unin Sovitica 20 90 50 160. 0 10

Otros (estimados) 171 280 1.5 452.5 29Total 777 702 80.6 1,574.6 100

Tabla 1Produccin anual de aceite en el mundo proveniente de EOR en miles de

barriles diarios en 1990.

Adaptada deLake, L.W., Schimdt, R.L. y Venuto, P.B., A niche for Enhanced Oil Recovery in the 1990s, 1992.

4Lake, L.W., Schimdt, R.L., y Venuto, P.B.; A niche for Enhanced Oil Recovery in the 1990s, 1992.

8/12/2019 IOR_EOR

13/126

13

De acuerdo a Kokal5 y otros autores, la contribucin de la recuperacin mejorada ala produccin mundial durante el ao 2010 fue aproximadamente del 3.5 por ciento;sin embargo, para dimensionar la contribucin de la recuperacin mejorada, tanto enpocas recientes como en las proyecciones, se puede utilizar el pronstico presentadoen la Figura 2. La Figura 3 (obtenida a partir de la Figura 2) ilustra de forma semi-cuantitativa la contribucin de la recuperacin mejorada a la produccin mundial por

la cual llegar a valores del orden de 20 por ciento para el ao 2030. La produccinmundial actual proveniente de EOR es superior a los 3 millones de barriles diarios.

Figura 3

Contribucin de la produccin de aceite proveniente de mtodos de EOR a la

produccin mundial.

Adaptada de:International Energy Agency (IEA), Resources to Reserves / Oil & Gas Technology for the Energy Markets

of the Future, 2005.

Porcentaje

de

contribucin

Ao

25.0%

20.0%

15.0%

10.0%

5.0%

0.0%

2000 2005 2010 2015 2 020 2025 2030 2035

De la participacin de EOR a la produccin mundial, los mtodos trmicos contribuyeron con un 67 porciento aproximadamente. stos fueron aplicados principalmente en proyectos de aceites pesados enCanad (Alberta), California (Bakersfield), Venezuela, Indonesia, Oman y China.

Por su parte, la inyeccin de gases contribuy con un 22 por ciento. Cabe sealar que la contribucinpor inyeccin de CO

2ha incrementado considerablemente en el tiempo, alcanzando actualmente una

contribucin del 11 por ciento, principalmente en proyectos de la cuenca del Prmico en EUA y de camposde Canad. La inyeccin de gases hidrocarburos contribuye con aproximadamente otro 11 por ciento, enproyectos en Venezuela, EUA, Canad y Libia, entre otros.

Por ltimo, la produccin proveniente de inyeccin de qumicos se tiene reportada principalmente enproyectos en China, con una aportacin aproximada del 11 por ciento.

5Kokal, S. y Al-kaabi, A.; Enhanced oil recovery: Challenges & opportunities; World Petroleum Council, 2010.

8/12/2019 IOR_EOR

14/126

14


8/12/2019 IOR_EOR

15/126

15

Marco legalLa Comisin Nacional de Hidrocarburos (CNH) creada por Ley en 2008, fueencomendada a regular y supervisar la exploracin y extraccin de carburosde hidrgeno, que se encuentren en mantos o yacimientos, cualquiera quefuere su estado fsico, incluyendo los estados intermedios, y que componganel aceite mineral crudo, lo acompaen o se deriven de l, as como lasactividades de proceso, transporte y almacenamiento que se relacionendirectamente con los proyectos de exploracin y extraccin de hidrocarburos.

De conformidad con el artculo 3 de la Ley de la CNH, uno de los objetivosde sta es procurar que los proyectos de exploracin y extraccin de PetrleosMexicanos (Pemex) y de sus organismos subsidiarios se realicen con arregloa las siguientes bases:

Elevar el ndice de recuperacin y la obtencin del volumen mximode petrleo crudo y de gas natural en el largo plazo, en condicioneseconmicamente viables, de pozos, campos y yacimientos abando-nados, en proceso de abandono y en explotacin.

La reposicin de las reservas de hidrocarburos, como garantesde la seguridad energtica de la Nacin y a partir de los recursosprospectivos, con base en la tecnologa disponible y conforme a laviabilidad econmica de los proyectos.

La utilizacin de la tecnologa ms adecuada para la exploracin yextraccin de hidrocarburos, en funcin de los resultados productivosy econmicos.

2

8/12/2019 IOR_EOR

16/126

8/12/2019 IOR_EOR

17/126

17

8/12/2019 IOR_EOR

18/126

18


8/12/2019 IOR_EOR

19/126

19

Recuperacin mejorada (EOR)y recuperacin avanzada (IOR)

Tradicionalmente, los procesos de recuperacin se han dividido en trescategoras, de acuerdo a su orden cronolgico6: primaria, secundaria yterciaria (verFigura 4).

3

6 Green Don W.y Willhite G. Paul; Enhanced Oil Recovery, SPE Textbook Series Vol. 6, 1998.

Figura 4

Clasificacin tradicional de los mtodos de recuperacin.

Adaptada de Lake, L.W., Schimdt, R.L. y Venuto, P.B., A niche for Enhanced Oil Recovery in the 1990s, 1992

Mecanismos de Recuperacin

RecuperacinConvencional

RecuperacinMejorada

Primaria

Flujo NaturalSecundaria

Inyeccinde Agua Terciaria

LevantamientoArtificial

Mantenimientode Presin

Qumicos Trmicos Otros: MEOR, Elctricos,Mecnicos (con vibraciones,

pozos horizontales)Surfactantes

Polmeroslcalis CO2 Solventes

MisciblesGasesInertes

Estimulacincon Vapor o Inyeccin

Cclica de Vapor

Vapor o AguaCaliente

Combustinin-situ

Miscibles

Desplazamientocon Espumas

8/12/2019 IOR_EOR

20/126

20


Durante la recuperacin primaria, el hidrocarburoes producido con la energa natural del yacimiento.Cuando la presin en el yacimiento disminuye atal punto que sta no proporciona un empujesuficiente para mover a los fluidos hacia los pozosproductores, entonces otros fluidos como aguao gas pueden ser inyectados para aumentar la

presin existente en el yacimiento. A la conversinde algunos pozos productores a inyectores y lasubsecuente inyeccin de gas o agua para mantenerla presin en el yacimiento se le conoce comorecuperacin secundaria. En trminos generales,para yacimientos convencionales, el porcentaje derecuperacin de aceite al final de ambos procesosde recuperacin (primaria y secundaria) se puedeubicar en un rango de entre 20 y 50 por ciento,dependiendo de las propiedades del aceite y del

yacimiento.7

Histricamente la recuperacin terciaria se hareferido a una tercera etapa de produccin, donde sepueden aplicar gases de forma miscible, productosqumicos y/o energa trmica para desplazar aceiteadicional una vez que la recuperacin secundariallega a su lmite econmico; sin embargo, se podradefinir simplemente como cualquier proceso derecuperacin aplicado despus de la recuperacin

secundaria.8

La clasificacin tradicional, que divide en unasecuencia cronolgica de tres etapas a los procesosde recuperacin, no es tan general como seconsideraba histricamente. Existen condiciones deproduccin no-convencionales adversas que hacenque los mtodos convencionales de produccinsean raramente aplicables. Tal es el caso de los

aceites pesados, extra pesados e hidrocarburos dearenas bituminosas, ya que tienen la caractersticade tener alta viscosidad y en muchos casos bajocontenido de gas en solucin. En estos yacimientos,la recuperacin primaria es muy baja, del orden de5 por ciento del volumen original, por lo que serequieren procesos alternativos de produccin, queincluyan mtodos trmicos o no-trmicos, paraextraer el aceite.9

Recuperacin primaria

El comportamiento de recuperacin primaria estregido por las fuerzas que intervienen en el flujode fluidos a travs de un medio poroso: fuerzasviscosas, gravitacionales y capilares. Este procesoes caracterizado por la variacin de la presinen el yacimiento, los ritmos de produccin, larelacin gas-aceite, la afluencia del acufero y laexpansin del casquete de gas. Los factores que

afectan el comportamiento del yacimiento son las

7Donaldson E. C, Chilingarian G. V, y Yen T. F; Enhanced Oil Recovery, II processes and operations; Elsevier, 1989.8Lake, Larry W.; Enhanced Oil Recovery; Prentice-Hall Editorial, 1989.9Farouq A., Jones J. A., y Meldau R. F.; Practical Heavy Oi l Recovery, 1997.

8/12/2019 IOR_EOR

21/126

21

10Satter, A, y Thakur, G. C .; Integrated Petroleum Reservoir Management A Team Approach; PennWell Books, 1994.

caractersticas geolgicas, las propiedades roca-fluido, la mecnicade fluidos y las instalaciones de produccin. La calidad de laadministracin de yacimientos tambin es muy importante, debido aque un mismo yacimiento explotado de diferentes formas (ingenierade yacimientos, ingeniera de produccin, etc.) permite obtenerdiferentes porcentajes de recuperacin. Asimismo, las polticas dela empresa operadora del campo y las de la agencia reguladora

gubernamental juegan un papel importante en el comportamientode la produccin.10

La eficiencia de desplazamiento depende principalmente de losmecanismos de produccin bsicos que se presentan en yacimientosbajo la etapa de produccin, los cuales son: 1)expansin del sistemaroca-fluidos; 2)expansin del aceite por el contenido de gas disuelto;3)expansin del casquete de gas; 4)imbibicin espontnea;5)empujepor afluencia del acufero; 6)drene gravitacional; o 7)versiones de lasanteriores, optimizadas mediante sistemas artificiales de produccin.

Estos mecanismos pueden actuar simultnea o secuencialmente en elyacimiento, dependiendo de la composicin de los fluidos contenidosy de las propiedades de los sistemas roca-fluidos, por lo que elanlisis de la variacin de la presin en el yacimiento con respecto ala produccin acumulada es fundamental para identificar la etapa enla que ste se encuentra. Un aspecto comn a todos los mecanismosde produccin, en trminos generales, es la existencia de reduccinen la presin del yacimiento con el tiempo, bsicamente debido a laextraccin de fluidos para su produccin.

El mecanismo de drene gravitacional es ms eficiente en yacimientoscon echado (ngulo de inclinacin), donde se facilita la segregacin deaceite. Otro mecanismo muy eficiente es la afluencia del acufero haciael yacimiento; este ltimo depende de la distribucin de presiones enel yacimiento y de su tensor de permeabilidades.

8/12/2019 IOR_EOR

22/126

22


La Tabla 2muestra un resumen de las caractersticas relevantes decada uno de los mecanismos de produccin primaria.

Recuperacin secundaria

Este proceso de recuperacin agrega energa a la que naturalmentecontiene el yacimiento con el fin de proveer un empuje adicional alyacimiento mediante la inyeccin de fluidos en forma inmiscible (gas,agua y combinacin agua-gas).

Al implementar un proceso de recuperacin secundaria se buscareemplazar, total o parcialmente, un mecanismo primario por unosecundario, basado en un desplazamiento inmiscible. La efectividady rentabilidad de este reemplazo, en cualquier etapa de la vida

productiva del yacimiento, determina el momento ptimo para iniciarun proceso de inyeccin de fluidos.11

Generalmente, en yacimientos convencionales que gozan de unabuena administracin, se podran esperar factores de recuperacin enel rango de menos de 50 a 65 por ciento del volumen original.12

Tabla 2

Caractersticas de los mecanismos de produccin primaria.

Adaptada de:Satter, A. y Thakur, G. C.; Integrated Petroleum Reservoir Management A Team Approach; PennWell Books, 1994.

MecanismoPresin del

yacimiento

Relacin Gas-

Aceite (RGA)

Produccin de

aguaEficiencia Otros

Expansinroca-fluidos

Declina rpido ycontinuamente pi>pb

Permanece baja yconstante

Ninguna (excepto enyacimientos con

alta Swi

)

1-10%Promedio: 3%

Empuje por gasdisuelto

Declina rpido ycontinuamente

Primero baja, luegosube a un mximo y

cae nuevamente

Ninguna (exceptoen yacimientos con

alta Swi

)

5-35%promedio: 20%

Requiere bombeoal comienzo de la

produccin

Empuje porcasquete de gas

Declina lento ycontinuamente

Aumentacontinuamente en

pozos terminados enzonas estructurales

altas

Ausente oinsignificante

20-40%Promedio: 25% o

ms

La sugerencia delgas en los pozos

terminados en zonasestructuralmentebajas indican unempuje por gas

Empuje por acufero Permanece alta

y es sensible a laproduccin de aceite,gas y agua

Permanece baja si la

presin permanecealta

Aumenta

apreciablementey los pozosterminados en zonas

estructuralmentebajas producen agua

muy temprano

35-80%

Promedio: 50%

N calculado por

balance de materiacuando Weno se

considera

Segregacingravitacional

Declina rpido ycontinuamente

Permanece baja enpozos terminados enzonas estructurales

altas

Ausente oinsignificante

40-80%Promedio: 60%

Cuando k>200 mDy el ngulo del

yacimiento > 10 y la

0es baja (

8/12/2019 IOR_EOR

23/126

23

Tabla 3a

Caractersticas, ventajas y desventajas de la inyeccin de agua.

Fuente: Paris de Ferrer, Magdalena; Inyeccin de Agua y Gas en Yacimientos Petrolferos; Editorial Astro Data, 2001

Tipo de inyeccin Caractersticas Ventajas Desventajas

Perifrica o tradicional(externa)

La inyeccin es en el acufero,cerca del contacto agua-aceite

No se requiere buenadescripcin del yacimientoy/o la estructura de mismofavorece la inyeccin

No requiere de la perforacinde pozos adicionales, sonpocos pozos

No requiere buenadescripcin del yacimiento

Recuperacin alta de aceitecon pocas produccin de agua

Reduccin de costos por elmanejo de agua

No se utiliza toda el aguainyectada para desplazar alhidrocarburo

No es posible lograr unseguimiento detallado delfrente de invasin

Puede fallar por malacomunicacin entre laperiferia y el centro delyacimiento

La recuperacin de la invasines a largo plazo por lentitudde proceso

Dispersa o en arreglos(interna)

El agua se inyecta dentro dela zona de aceite

Se emplea en yacimientoscon poco buzamiento y unagran superficie

A fin de obtener un barridouniforme, los pozosinyectores se distribuyenentre pozos productores

Produce una invasin msrpida en yacimientoshomogneos, de bajosbuzamientos y bajaspermeabilidades efectivas conalta densidad de los pozos

Rpida respuesta delyacimiento

Elevadas eficiencias debarrido

Buen control de frente deinvasin

Disminuye el efecto negativode las heterogeneidades

Requiere una mayor inversinen comparacin con lainyeccin externa

Exige un mayor seguimientoy control, debido a que esmas riesgosa

Exige mayor seguimiento ycontrol, por lo que requieremayor cantidad de recursoshumanos

13Op. Cit., Lake, et al; Chiericci, Gian Luigi; Principles of Petroleum Reservoir Engineering, Vol. 2, 1994; Op. Cit., Green Don W., et al.14 Op. Cit., Satter A., et al.15 Op. Cit., Paris de Ferrer.

Existen otros autores que consideran que el valor esperado para elfactor de recuperacin, despus de la recuperacin secundaria, puedeser ms conservador, al estar en un rango de entre 30 y 50 por ciento.13

La inyeccin de agua es el mtodo que ha sido ms usado comorecuperacin secundaria. Esta tecnologa abarca ampliamente las reas

de ingeniera de yacimientos e ingeniera de produccin. Los ingenierosde yacimientos son responsables del diseo de la inyeccin de fluidosinmiscibles, la prediccin del comportamiento y la estimacin de lareserva a considerar en este proceso. La ingeniera de yacimientoscomparte la responsabilidad con la ingeniera de produccin para laimplementacin, operacin y evaluacin del proyecto de inyeccin.14

En las Tablas 3a y3bse describen los principales tipos de inyeccin deagua y de gas inmiscible, as como algunas caractersticas importantes,ventajas y desventajas de los mtodos de recuperacin secundaria.15

8/12/2019 IOR_EOR

24/126

24


Tabla 3b

Caractersticas, ventajas y desventajas de la inyeccin de gas.

Fuente: Paris de Ferrer, Magdalena; Inyeccin de Agua y Gas en Yacimientos Petrolferos; Editorial Astro Data, 2001

Tipo de inyeccin Caractersticas Ventajas Desventajas

Interna o dispersa La inyeccin se realiza dentrode la zona de aceite

Se aplica en yacimientoshomogneos, con pocobuzamiento, relativamentedelgados, con empuje porgas en solucin y sin capa degas inicial

Requiere un nmero elevadode puntos de inyeccin

La permeabilidad relativa delgas debe ser preferentementebaja

Es posible orientar el gasinyectado hacia la zona masapropiada

La cantidad de gas inyectadopuede optimizarse medianteel control de la produccin einyeccin de gas

La eficiencia de recuperacinmejora muy poco o nada,como consecuencia delrelieve estructural o el drenegravitacional

La eficiencia de barrido esinferior a la que se logra conla inyeccin externa

Los canales formados porla alta velocidad de flujooriginan que la eficiencia dela recuperacin sea inferiorque la externa

La cantidad de pozos deinyeccin requerida aumentael costo de operacin

Externa La inyeccin se realiza en elcasquete de gas (primario osecundario)

Se aplica en yacimiento de

alto relieve estructural Se aplica en yacimiento

con altas permeabilidadesverticales, >200mD

La cantidad de pozosrequeridos depende de lainyectividad

En comparacin con la inyeccininterna: Mayor eficiencia de barrido Los beneficios obtenidos de

la segregacin gravitacionalson mayores

Requiere buenapermeabilidad vertical delyacimiento

Es necesario controlar la

produccin de gas libre de lazona de aceite

Las intercalaciones de lutitasas como las barreras, soninconvenientes para lainyeccin de gas externa

Recuperacin mejorada (EOR)

La recuperacin mejorada se refiere a la recuperacin

de aceite obtenida al inyectar materiales quenormalmente no estn presentes en el yacimiento,o materiales que comnmente estn en el yaci-miento pero que son inyectados a condicionesespecficas con el fin de alterar considerablementeel comportamiento fsico-qumico de los fluidos delyacimiento. Esta definicin abarca todos los modosde procesos de recuperacin (desplazamientos,remojo e intervenciones a pozo), y considera mu-chas sustancias para la recuperacin de aceite.16Es

importante sealar que los mtodos de EOR no serestringen a mtodos de una etapa de produccindada (primaria, secundaria o terciaria).

Estos mtodos de recuperacin permiten extraervolmenes de aceite que normalmente no sepodran obtener econmicamente por los mtodos

convencionales de recuperacin (primaria y

secundaria). Existen casos de xito en el mundo endonde el factor de recuperacin ha superado el 70por ciento del volumen original in-situ.

Los hidrocarburos en los que se pueden aplicar tcnicasde EOR tienen un amplio rango de caractersticasfsico-qumicas: desde crudos voltiles con altasgravedades API y baja viscosidad hasta crudos congravedades API muy bajas y de viscosidad muy alta.Asimismo, pueden estar almacenados en depsitos

con caractersticas geolgicas diversas: desde ya-cimientos carbonatados de baja permeabilidad enprofundidades considerables, hasta formaciones dearenas someras. Por lo anterior, los mtodos de EORpueden aplicarse casi en cualquier tipo de sistemaroca-fluido.

16Op. Cit., Lake.

8/12/2019 IOR_EOR

25/126

25

16Op. Cit., Lake.17Op. Cit., Green et al.18Ibd.

Las condiciones del aceite en el yacimiento tales como la saturacin, distribucin y sucomposicin, son algunos de los factores que deben considerarse en la implementacinde los procesos de EOR. Por ejemplo, en un yacimiento que ha tenido recuperacinsecundaria (principalmente inyeccin de agua) se puede esperar que el aceite residualtenga saturaciones comnmente del orden de 20-35 por ciento. En las zonas barridaspor agua es comn que el aceite remanente permanezca en forma de gotas aisladas-

atrapadas en los poros o como una pelcula de aceite que cubre las paredes de los poros.Por lo anterior, las tcnicas de EOR estn enfocadas a movilizar dichas gotas o manchasde aceite, de modo que se forme un banco de aceite que se pueda desplazar hacia lospozos productores.17Asimismo, si un mtodo de EOR adecuado es incorporado dentrode una estrategia de IOR, tambin es posible producir el aceite no barrido por el mtodode recuperacin secundaria.

Si los procesos de EOR se aplicaran despus de la recuperacin primaria, es decir comoun proceso secundario, al inicio de este proceso la saturacin de aceite podra ser tanalta (del orden de 50-60 por ciento) que el aceite podra existir como una fase continua

con permeabilidad relativa y condiciones de flujo que favorezcan ms a la recuperacindel aceite. Dependiendo del tipo de mecanismo primario de recuperacin, se podrallegar a tener presencia de gas libre; en cuyo caso el proceso secundario de EOR formaraun banco de aceite que resultara en una eficiencia de desplazamiento mayor, y menorsaturacin de aceite remanente al final del proceso secundario, comparndolo con loque se obtendra si estas tcnicas se aplicaran como proceso terciario.18

Los mtodos de recuperacin mejorada se pueden clasificar en dos grandes gruposprincipales: trmicos (inyeccin de vapor, agua caliente y combustin) y no-trmicos(inyeccin de qumicos como surfactantes, polmeros y lcalis e inyeccin de gasesmiscibles), como lo muestra la Figura 5.

Los mtodos trmicos se han usado ampliamente para el desplazamiento de aceitespesados, mientras que los procesos de desplazamiento con productos qumicos y gasesmiscibles son usados en aceites que van de intermedios a ligeros. De todos los mtodosde EOR, los trmicos tienen la menor incertidumbre y proporcionan cerca del 70 porciento de la produccin mundial proveniente de mtodos de EOR.

La inyeccin de qumicos es ms compleja y, por lo tanto, tiene un mayor grado deincertidumbre, pero si la formulacin del qumico es apropiadamente diseada ycontrolada para las condiciones de flujo en el yacimiento, los qumicos pueden llegar a

tener un alto potencial para alcanzar excelentes recuperaciones de aceite. Sin embargo,es importante tener en cuenta que por lo general estos mtodos se encuentran enetapas tempranas de madurez en su aplicacin a nivel de campo.

8/12/2019 IOR_EOR

26/126

26


Figura 5

Clasificacin de los mtodos de recuperacin mejorada.

Recuperacin avanzada (IOR)

La recuperacin avanzada se refiere a cualquier tcnica de recuperacinutilizada para incrementar la recuperacin de aceite por cualquiermedio posible. Dichas tcnicas pueden incluir a la recuperacinsecundaria y los mtodos de EOR; sin embargo, tambin abarcan unamplio rango de actividades de ingeniera petrolera, como estrategiasoperacionales relacionadas con incrementar la eficiencia de barridocon pozos de relleno; pozos horizontales; polmeros para el control dela movilidad19,20; as como prcticas de caracterizacin y administracinavanzada de yacimientos.21

19Stosur J. G., Hite J. R., Carnahan F. N., y Miller, K. ; The Alphabet Soup of IOR, EOR and AOR: Effective Communication Requires a Definition Of Terms, SPE 84908:Presentado en la Conferencia Internacional de Recuperacin Mejorada de Petrleo de SPE; Kuala, Malaysia, 2003.20Op. Cit. Thomas, S.21Op. Cit. Green, et al.

Mtodos deRecuperacin Mejorada

Trmicos

Agua

Caliente Vapor Calentamiento

Elctrico

Combustin

In-situ

CSS Inyeccinde Vapor SAGD

Conduccinde Calor

Haciadelante En Reversa HPAI

Frac.

No Frac.

VAPEX

VAPEX +Vapor

SAGP

Seco

Hmedo

ConAditivos

THAI

CAPRI

NoTrmico

Miscible

SlugPreces

GasEnriquecido

ConVaporizacin

COMiscible

CO

2

2

NMiscible

2

Alcohol

Qumicos

Polmeros

Surfactantes

lcalis

Miscelares

ASP

Emulsiones

GasesInertes

Gasesde

Combustin

Gases

Inmiscibles

Otros

MEOR

Espumas

Adaptada de: Thomas, S., Enhanced Oil Recovery An Overview, Oil & Gas Science and Technology Rev. IFP, Vol. 6;. 2008.

8/12/2019 IOR_EOR

27/126

27

8/12/2019 IOR_EOR

28/126

28


8/12/2019 IOR_EOR

29/126

29

Romper el paradigma histricoA travs del tiempo se cre un paradigma operativo que prescriba quela explotacin de un yacimiento iniciaba con la recuperacin primaria(mecanismos naturales de produccin como: expansin del sistema roca-fluidos, expansin del gas en solucin, empuje del acufero, expansindel casquete de gas asociado o drene gravitacional, o mediante sistemasartificiales de produccin). Posteriormente, una vez agotada una fraccinimportante de la energa propia del yacimiento, se continuaba con la

recuperacin secundaria: mtodos para aumentar o mantener la energanatural del yacimiento al inyectar agua y/o gas bajo condiciones inmisciblespara mantenimiento de presin. Finalmente, al concluir los dos anteriores, seproceda con la recuperacin terciaria: cualquier tcnica usada despus de larecuperacin secundaria. Lo anterior se ilustra en la Figura 6.

4

Figura 6

Rompiendo el paradigma histrico.

Recuperacin Primaria

Expansin del sistemaroca-fluidos, gas en solucin

empuje del acufero, expansindel casquete de gas, o drene

de gas, o drene gravitacional.

Recuperacin Secundaria

Mantener la energa naturaldel yacimiento (inyeccin

de agua y/o gas bajo

condiciones inmiscibles).

Recuperacin Terciaria

Cualquier tcnica usadadespus de la recuperacin

secundaria.

MiscibleTrmica

Qumica

Es necesario romper este paradigma de etapas secuenciales, y cambiar Planes de Desarrollo deCampo que incluya todos los mtodos necesarios que maximicen el factor de eficiencia.

IOR-EOR

8/12/2019 IOR_EOR

30/126

30


Posteriormente, se introdujo el concepto derecuperacin avanzada o Improved Oil Recovery(IOR). En algunos pases, IOR y EOR se utilizancomo sinnimos; en otros el EOR es un subconjuntodel IOR. El IOR, en sentido estricto, tambinabarca un amplio rango de actividades, comola implementacin de tcnicas mejoradas decaracterizacin de yacimientos, administracin deyacimientos y perforacin de pozos de relleno.

Este paradigma de etapas cronolgicas debesuperarse para incorporar el EOR desde etapastempranas en la explotacin de los yacimientos queas lo requieran. Uno de los mejores ejemplos esChicontepec, cuya baja energa inicial y condicionesadversas de subsuelo hace que los pozos pierdanproductividad rpidamente. Si la recuperacin

avanzada y mejorada (IOR-EOR) se aplica desde elinicio, es decir, se inyecta agua, gas hidrocarburo odixido de carbono (CO

2) en condiciones inmiscibles

o miscibles, por ejemplo, se podran obtenermayores producciones por pozo y por consiguienteuna mejor recuperacin total del depsito msgrande de hidrocarburos del pas.

Otros ejemplos de posible aplicacin son loscampos supergigantes y gigantes de los proyectosCantarell y Ku-Maloob-Zaap (KMZ), en los quese tienen cerca de 30 mil millones de barrilesremanentes almacenados en la fraccin menospermeable (no fracturada) de sus yacimientos.Este volumen no podr ser producido a travs demtodos convencionales, lo que indica la urgenciade iniciar la implementacin de IOR-EOR.

Por lo anterior, los procesos de recuperacin dehidrocarburos deben ser vistos como alternativasadicionales de recuperacin y no como etapassecuenciales de recuperacin. Con base en laspropiedades del sistema roca-fluidos del yacimientoy en los precios del hidrocarburo se puedeseleccionar el tipo de recuperacin adecuado y en

el momento oportuno, a fin de alcanzar el factorde recuperacin final que proporcione el mayorbeneficio tcnico-econmico al trmino de unproyecto de recuperacin de hidrocarburos.

Una nueva forma de visualizar a los mtodos derecuperacin puede ser a partir de la agrupacinde los mtodos que consideren fluidos con lacapacidad para desarrollar miscibilidad, como sepropone en la Figura 7.

8/12/2019 IOR_EOR

31/126

31

Para una mayor referencia sobre los mtodos de EOR ver el Anexo IIdonde se presenta

una breve descripcin de cada uno de los mtodos presentados en la Figura 7.

FLUJO NATURAL

PRODUCCIN ARTIFICIAL

IOR EOR MISCIBLE

AIRE

GASES

COMBUSTIN

H25

LCALIS

GAS HIDROCARBURO

SURFACTANTE

INMISCIBLE

AGUA

WAG

ESPUMA

POLMERO

MMTO.PRESIN**

AGUA CALIENTE

VAPOR(CSS, DRIVE)

QUMICO

PM

ASP

OTROS (MEOR, CALENTAMIENTO ELCTRICO)

POZOS NO-CONVENCIONALESPOZOS APOYADOS CON INTELIGENCIA ARTIFICIAL

SSMICA 3D Y 4DCARACTERIZACIN AVANZADA

ADMINISTRACIN AVANZADA DE YACIMIENTOSUTILIZACIN DE TECNOLOGA DE PUNTA

OTROS

COMBUSTIN

HUMEDA

N2CO2

MMTO.PRESIN**

Figura 7

Una nueva propuesta de clasificacin de mtodos de IOR-EOR.

8/12/2019 IOR_EOR

32/126

32


8/12/2019 IOR_EOR

33/126

33

Rol de la tecnologa para el xito delos mtodos de recuperacin

Mucha de la tecnologa que hace una dcada se crea diseada paraimpactar ampliamente en los mtodos de IOR-EOR no se ha materializadoadecuadamente; tal es el caso de los pozos horizontales, la ssmica 4D yla tomografa a nivel de pozo, entre otros. Si bien en aos recientes se haincrementado su uso, an sigue siendo limitado para este tipo de aplicaciones.

La dcada de los noventas marc un avance extraordinario en las tecno-

logas para exploracin, perforacin y produccin, logrando reducirconsiderablemente los costos de descubrimiento y desarrollo de aceite. Deacuerdo a las estadsticas de la AIE, por estos costos se redujeron de 21 dlarespor barril a inicios de los ochentas hasta cerca de 6 dlares por barril a finalesde los noventas. En estas mismas pocas, los avances en las tecnologas deexploracin ayudaron a que los descubrimientos de aceite por cada pozoexploratorio incrementaran seis veces desde inicios de los ochentas hastafinales de los noventas.

En el caso de tecnologas de recuperacin trmica, los costos se han reducido

a la mitad desde inicios de los aos ochentas.

5

8/12/2019 IOR_EOR

34/126

34


Lo anterior hace evidente que las tecnologas para la aplicacin delos mtodos de EOR mejorar rpidamente, teniendo un impactofavorable en los costos de extraccin lo que har que estos proyectossean ms eficientes y presenten menor riesgo de inversin. Comoejemplos de innovacin de tecnologas se pueden citar22:

Tecnologas de perforacin y terminacin. Tecnologas para el manejo de fluidos, como el proceso a nivel de

pozo (conocido como Downhole Factory), donde un sistema, atravs de equipos con fibra ptica, robtica, inteligencia artificialy otras tecnologas, administra la produccin y convierte el gasnatural en energa elctrica dentro del pozo.

Manejo de fluidos para la separacin en el fondo del pozo; elagua que es producida con el aceite se podra separar, reduciendoas los costos de separacin en superficie y permitiendo lareinyeccin de fluidos al yacimiento.

Tomografa ssmica a nivel de pozo y gefono miniatura quepermitan mejorar la caracterizacin a escala de espaciamiento

entre pozos.

Existen muchas razones para creer que los avances tecnolgicoscontinuarn; an cuando eventualmente los recursos convencionalespudieran agotarse, seguirn existiendo los recursos no-convencionales,los cuales son superiores en volumen. Es por esto que el conocimiento,la experiencia y la madurez de las tecnologas relacionadas con lasactividades de EOR sern esenciales para el xito de los mtodos derecuperacin. Slo as se tendr un desarrollo rentable de los recursosno-convencionales y el mximo aprovechamiento econmico de los

recursos convencionales.

22Stosur J. George; EOR: Past, Present and What the Next 25 Years May Bring, SPE 8486; Presentado en la Conferencia Internacional de Recuperacin Mejorada dePetrleo de SPE; Kuala, Malaysia, 2003.

8/12/2019 IOR_EOR

35/126

35

8/12/2019 IOR_EOR

36/126

36


8/12/2019 IOR_EOR

37/126

37

Planeacin y administracin de losproyectos de recuperacin avanzada

y mejorada (IOR-EOR)Por lo general, los proyectos exitosos de recuperacin mejorada dependen deuna buena planeacin de las actividades que los integran; de modo que paratodo proyecto se requiere contar con un programa de trabajo adecuado, elcual debe tener un seguimiento apropiado durante su implementacin a fin

de incrementar la probabilidad de xito.

Una buena cultura de planeacin de proyectos de recuperacin puede evitarprdidas importantes de tiempo (y por lo tanto de recursos), las cuales sepodran presentar debido a los frecuentes ajustes en el comportamientopronosticado del proyecto.

Por lo anterior, una administracin de proyectos de recuperacin mejoradadebe integrar los aspectos econmicos, de ingeniera, de toma de datos y demodelado de yacimientos23.

6

23Op. Cit. Hite, Roger; 2004

8/12/2019 IOR_EOR

38/126

38


Proceso de seleccin

Una de las primeras etapas en la planeacin deun proyecto de IOR-EOR consiste en la aplicacinadecuada de un proceso de seleccin de mtodosde recuperacin que permita identificar los posiblesproblemas y descartar actividades innecesariasen la aplicacin y seguimiento de un proyecto derecuperacin mejorada.

En el proceso de seleccin el primer paso esidentificar el volumen remanente de hidrocarburosy la forma en la que stos se encuentrandistribuidos en el yacimiento, as como tambindeterminar las razones por las cuales estosdepsitos de hidrocarburos no son recuperableseconmicamente por mtodos convencionales (flujonatural, produccin artificial e inyeccin de fluidosbajo condiciones inmiscibles). Por lo anterior, esmuy importante contar con suficiente informacin

para caracterizar al yacimiento y los fluidos. Unmodelo esttico y uno dinmico, fundamentados endatos de campo como anlisis de ncleos, registrosgeofsicos, ssmica, muestras de fluidos, datos delos histricos de produccin y de presiones, entreotros, pueden llegar a contribuir a establecer elpotencial de hidrocarburo recuperable.

Una vez identificado un depsito potencial se debeaplicar un proceso de escrutinio de mtodos de

recuperacin mejorada, del cual resultarn algunasopciones como candidatos. Dicho proceso no slodebe considerar aspectos tcnicos, tales como laspropiedades del yacimiento y de los fluidos, sinotambin debe considerar la viabilidad econmicadel proyecto, la cual depender del tipo de mtodode recuperacin a evaluar.

Un aspecto que se debe considerar en el momentode la seleccin del mtodo de recuperacin esla disponibilidad de fluidos para el proceso deinyeccin. Lo anterior es muy importante, ya quese puede tener un yacimiento que cumpla conlas caractersticas tcnicas, pero si no se cuentacon los materiales o sustancias necesarias paradisponer del fluido de inyeccin la adquisicin de

dichos materiales puede incrementar los costos delproyecto de tal forma que su rentabilidad se veaafectada.

Materiales

Se pueden presentar limitaciones por el manejo delos fluidos de inyeccin.

Agua.Este fluido es usado muy frecuentemente

como un fluido de empuje o como un fluidode transporte o de desplazamiento a otros queayudan en la recuperacin de hidrocarburos.En el caso de procesos trmicos se utiliza paraproducir vapor. Para evaluar la disponibilidaddel agua para un proyecto de IOR-EOR esimportante considerar los requerimientos deeste fluido en otros sectores que tambinpudieran requerirlo. Por ejemplo, se debentomar en cuenta los requerimientos para

la agricultura, industria y las demandasregionales de la poblacin cercana. Asimismo,la disponibilidad de agua tambin depende dealgunas pocas del ao; las demandas parala agricultura pudieran ser ms altas de lonormal, por ejemplo.

8/12/2019 IOR_EOR

39/126

39

Caracterizacin de yacimientos

Una acertada descripcin geolgica del yacimientoes crtica para la implementacin exitosa de losprocesos de recuperacin mejorada. De estamanera, se aumentan las probabilidades de queel aceite en sitio sea contactado por el fluidoinyectado y que aqul se dirija hacia zonasladronas o indeseadas. En caso contrario, sepodra tener irrupcin prematura en pozos pro-

ductores o prdidas de fluido fuera de las zonas deinters, contribuyendo as al fracaso del proyecto.

Por otro lado, un adecuado modelo geolgicotambin servir de base para la construccin deun modelo dinmico, el cual es fundamental parapronosticar el comportamiento de los fluidos queintervienen en la explotacin de hidrocarburos bajotcnicas de recuperacin mejorada. Lo anteriores aplicable tanto a nivel de prueba piloto (de ser

necesario) como a nivel de yacimiento.

Adicionalmente, para el caso de la inyeccin dequmicos donde se presenta la adsorcin del fluidoinyectado, una descripcin mineralgica de las rocasdel yacimiento contribuye a determinar la cantidadrequerida del fluido a inyectar para incrementar lasposibilidades de xito del proyecto.

Dixido de carbono (CO2). ste es un gas

que se utiliza en mtodos de recuperacinmejorada, y en algunas ocasiones debido asu produccin y transporte pueden resultarcostosos; sin embargo, existen proyectos quecuentan con recursos naturales de CO

2en la

cercana y reducen los costos de adquisiciny transporte. En los casos donde no se cuente

con tales recursos, se puede hacer un estudiopara evaluar la extraccin de este gas deplantas de energa, plantas de gas amargo,plantas de amoniaco e hidrgeno u otrosprocesos industriales.

Gases hidrocarburos. Estos gases soncomnmente utilizados y son muy eficientes,sin embargo su aplicacin est fuertementeasociada a su disponibilidad y precio. Los mscomunes son el gas metano y el gas LP.

Productos qumicos. En general estosproductos tienen el inconveniente de de-pender fuertemente de los precios delhidrocarburo, y ms an cuando son dise-ados para reducir la tensin interfacial entrelos fluidos y para alterar la mojabilidad delsistema roca-fluidos. Otro inconvenienteque se presenta con la aplicacin de losqumicos enfocados a reducir la tensininterfacial y alterar mojabilidad es que esta

tecnologa de recuperacin no se considerasuficientemente madura, a pesar de que sereconoce el potencial de estos qumicos anivel de laboratorio.

8/12/2019 IOR_EOR

40/126

40


Experimentos de laboratorio

Los estudios de laboratorio son muy importantespara conocer las propiedades de la formacinproductora, las propiedades de los fluidoscontenidos y la distribucin de stos, entre otros

aspectos.

Las mediciones de saturacin de fluidos en unyacimiento son fundamentales para determinarel volumen de aceite, as como la distribucin deste. A esta saturacin de aceite se le conoce comosaturacin de aceite remanente; dicha saturacinpuede ser movible, por lo que puede llegar a ser elobjetivo principal de algn proceso de recuperacinmejorada aplicable24.

Los mtodos usados con mayor frecuencia paraobtener tales datos (saturaciones iniciales defluidos o saturaciones de aceite remanente) sonlas mediciones directas de una muestra de rocaextrada del yacimiento perteneciente al intervalode inters. Lo ideal sera obtener muestrasprovenientes de la formacin de inters, en suestado original, y medir saturaciones directamentedel ncleo;25 sin embargo, en algunas ocasionespuede resultar difcil recuperar muestras de roca quesean representativas del yacimiento, tal como es elcaso de los yacimientos naturalmente y altamentefracturados. Adicionalmente a las mediciones enmuestras de roca, las saturaciones remanentestambin se pueden estimar por mediciones enpozo con tcnicas de trazadores qumicos, o porregistros de resonancia magntica combinados conregistros dielctricos26.

Adicional a los estudios de laboratorio que se

realizan para analizar las saturaciones de fluidos, setiene la caracterizacin del tipo de fluido, el cual

24Dandekar, A.Y.; Petroleum Reservoir Rock and Fluid Properties; Taylor & Francis, 200625Ibd.26Arora, Shyam, Horstmann, Dirk, Cherukupal li, Pradeep, Edwards, J, Ramamoorthy, R., McDonald, T., Bradley, David, Ayan, Cosan, Zaggas, J y Cig, Koksal, et al,Single-Well In-Situ Measurement of Residual Oil Saturation After an EOR Chemical Flood, SPE 129069; Presentado en la Conferencia de Recuperacin Mejorada dePetrleo de la SPE; Muscat, Oman, 2010.27 Ibd.28Burnett, D.B., y Dan, M.W.; Screening Tests for Enhanced Oil Recovery Projects, SPE 9710; presentado en la Conferencia de Recuperacin de Aceite y Gas de laCuenca Prmica; Midland, Texas, EUA, 1981

es un factor decisivo para identificar las tcnicasde muestreo, diseo de instalaciones superficiales,mtodos para la prediccin de reservas y laestrategia de produccin viable27.

En resumen, los experimentos de laboratoriomediante procesos estandarizados ayudan aentender el potencial y la factibilidad de aplicacinde los mtodos de EOR. Adicionalmente, este tipode experimentos sirven de base para dimensionara escala de laboratorio las propiedades relevantesque son estudiadas a escala de ncleos y queinfluyen en el desempeo de la implementacin delos procesos de EOR. De este modo, los estudios

de laboratorio proporcionan informacin paraprofundizar los estudios geolgicos, petrofsicos yde ingeniera, los cuales sustentarn el diseo de unproyecto de recuperacin a escala de yacimiento.

Las pruebas para la seleccin de los mtodos deEOR pueden dividirse en cuatro secciones28:

1. Caracterizacin del aceite.2. Estudios de fluidos de inyeccin.3. Caracterizacin de ncleos de yacimiento.4. Estudios de desplazamiento en medios

porosos.

8/12/2019 IOR_EOR

41/126

41

A continuacin se citan algunos estudios de laboratorio que son relevantespara cada tipo de mtodo de EOR:

Solventes.Es muy importante que se cuente con una caracterizacinadecuada del solvente y del aceite del yacimiento. Se deben realizarpruebas especiales de laboratorio para estudiar el comportamiento

de miscibilidad, a fin de determinar el tipo de miscibilidad, la presinmnima de miscibilidad, precipitacin de asfaltenos y desempeo de lamiscibilidad en la presencia de componentes contaminantes.El solvente requiere de un estudio detallado del comportamiento defases que determine las zonas donde se pueda(n) tener una, dos e,incluso, tres fases.

Qumicos.Existen muchos qumicos utilizados en mtodos de EOR. Enel caso de la inyeccin de polmeros, la reologa es una propiedad muyimportante para el desempeo del proceso de recuperacin; por lo

tanto, son fundamentales los experimentos de laboratorio que vinculenla viscosidad del polmero con las propiedades que principalmentedefinen su reologa. Dichas propiedades son la concentracin delpolmero, la salinidad de la fase acuosa, el esfuerzo de corte y latemperatura del yacimiento. Adicionalmente, la presencia de polmerosen un medio poroso provoca un grado de reduccin en la permeabilidady un aumento en la viscosidad del fluido inyectado, lo que a su vezprovoca una reduccin en su movilidad.Para los polmeros-miscelares (PM) se deben realizar experimentos quedescriban el comportamiento de fases del sistema conformado porsalmuera, aceite y PM, en funcin de la temperatura y la salinidad.En base en el comportamiento de fases, se realizan experimentos quedescriben el comportamiento de la tensin interfacial en funcin de lasalinidad, con el fin de determinar la salinidad ptima para el procesode inyeccin.Similarmente, en el caso de inyeccin de surfactantes es primordial quelos estudios de laboratorio se enfoquen a investigar los efectos de lasalinidad, temperatura del yacimiento, naturaleza del aceite, as comola concentracin de los surfactantes debido a que son variables queinfluyen enormemente en la reduccin de la tensin interfacial entreel agua inyectada y el aceite del yacimiento. Por su parte, los estudios

de comportamiento de fases permiten determinar las composicionesptimas a inyectar, minimizado as los costos del proyecto.29,30

29Fathi, Z. y Ramirez, F.; Optimal Injection Policies for Enhanced Oil Recovery: Part 2-Surfactant Flooding. SPE 12814-PA, SPE Journal,Vol. 24, 1984.30Cui, X., Li, Z., Cao, X., Song, X. y Zhang, X.; A Novel PPG Enhanced Surfactant-Polymer System for EOR. SPE 143506;Presentado en la Conferencia de RecuperacinMejorada de Petrleo de SPE; Kuala, Malaysia, 2011.

8/12/2019 IOR_EOR

42/126

42


Los experimentos de flujo en ncleos son necesarios paraestudiar el desempeo del proceso de desplazamiento en la rocadel yacimiento, considerando las variaciones composicionalesde los fluidos y el tipo de envolvente de fases que se desarrolleen la regin de miscibilidad.Asimismo, en los procesos de inyeccin de qumicos es muy

importante determinar la cantidad de producto que seradsorbido por la roca. Para ello se debe realizar la inyeccinde una solucin del qumico, a una composicin conocida, enun ncleo de roca del yacimiento. La concentracin del fluidoefluente es medida de manera continua, de tal manera quese pueda determinar, por balance de materia, la cantidad deproducto qumico retenido por la roca del ncleo.

Trmicos. En la combustin in-situ, los experimentos delaboratorio se llevan a cabo en celdas de oxidacin, con tubos

de combustin de diversos tamaos. La celda de oxidacin seemplea para estudiar los mecanismos de reaccin de los aceitesen un medio poroso. En general, los aceites reactivos presentandos reacciones de oxidacin sucesivas31,32una a baja temperatura(T < 600 F), que afecta a los componentes ligeros del aceite;y otra a alta temperatura, que afecta a los componentes mspesados del aceite.

Modelado numrico

La simulacin numrica de los procesos de recuperacin mejoradaes necesaria para optimizar el diseo de los proyectos de EOR ya quepermite determinar el nmero de pozos inyectores y productores,los volmenes de fluidos a inyectar, los perfiles de produccin, elvalor econmico del proyecto, as como tambin dimensionar lainfraestructura requerida, entre otros. En resumen, la simulacinnumrica permite establecer un Plan de Desarrollo y el programade explotacin o de revitalizacin ptimo, reduciendo as el riesgofinanciero del proyecto.

Para pronosticar el desempeo de los mtodos de EOR es indispensable

contar con un modelo dinmico que represente consistentemente laspropiedades del yacimiento y de los fluidos, y adems que sea capazde reproducir el comportamiento productivo del yacimiento antes dela aplicacin de cualquier mtodo de recuperacin mejorada. Por loanterior, es importante que en el diseo de un proyecto de EOR seconsidere, de ser necesaria, la posibilidad de requerir ms tiempo e

31Carcoana, A.; Applied Enhanced Oil Recovery; Prentice Hall, 1992.32Green, D.W. y Willhite, G.P.; Enhanced Oil Recovery, SPE Series; 1998.

8/12/2019 IOR_EOR

43/126

43

informacin que el que comnmente se requierepara el diseo de un proyecto de recuperacin contcnicas convencionales.

La construccin de un modelo numrico derecuperacin mejorada, bsicamente consiste en

un procedimiento de cinco pasos33

:

1. Seleccin apropiada de un simulador numricode yacimientos para realizar los estudiosrequeridos en el diseo del proyecto.

2. Obtencin de datos de entrada necesarios pararepresentar las caractersticas del yacimiento,de los fluidos y del comportamiento histricodel yacimiento.

3. Realizacin del ajuste histrico de los

comportamientos presin-produccin delyacimiento.4. Prediccin del comportamiento futuro del

proyecto de EOR.5. Determinacin del diseo ptimo de proyecto

de EOR, mediante un estudio de sensibilidadadecuado.

Economa del proyecto

Como en todos los proyectos de inversin, larentabilidad econmica de un proyecto de EORes la principal motivacin para llevarlo a cabo.En los proyectos de recuperacin mejorada, lostiempos de ejecucin y de recuperacin econmicason especialmente crticos, ya que se necesitanmateriales costosos, mtodos sofisticados para elmonitoreo del proceso de recuperacin, inversionesen instalaciones superficiales, y un tiempo con-siderable para que los beneficios econmicos sepresenten. Es por ello que el anlisis econmico

debe ser una parte integral del diseo de proyectosy del desarrollo de los procesos de IOR-EOR.

Una vez identificado el potencial de hidrocarburorecuperable, as como los mtodos de recuperacin

33Op. Cit., Hite, Roger, 2004.34Op. Cit., Hite, R., 2004.35Prince, J. P.; Enhance Oil Recovery Potential in Canada; Canadian Energy Research Institute, Study No. 9, 1980.

candidatos, se debe aplicar un proceso de escrutinioque considere los aspectos econmicos. De modoque en esta etapa los parmetros crticos pueden serel tamao del bache y el costo del fluido a inyectar.De hecho, en algunas aplicaciones de mtodos deEOR posteriores a la inyeccin de agua la produccin

incremental del proyecto podra no ocurrir hastaque un volumen considerable del volumen porosohaya sido llenado con el fluido inyectado. Estopodra inclusive tomar varios aos a partir del iniciodel proyecto y en el caso de mtodos qumicos larespuesta del proyecto se puede obtener hasta quetodo el bache de fluido que contenga el qumico sehaya inyectado por completo34.

Otro aspecto muy importante a considerar durante

la planeacin del proyecto es el de asegurar elfinanciamiento a lo largo de su vida, ya que ademsde los gastos de capital y la adquisicin de losmateriales de inyeccin tambin se podra requerir elfinanciamiento para cubrir los gastos de operacinhasta que stos sean solventados por los ingresosprovenientes de la produccin incremental.35

El anlisis econmico ayuda a identificar parmetrostcnicos crticos en la rentabilidad del proyecto y conesto proporcionar la justificacin para cumplir conlas actividades necesarias y realizar modificacionesal mismo a fin de optimizar los resultados.

8/12/2019 IOR_EOR

44/126

44


Pruebas piloto

Son pruebas que ayudan a reducir riesgos eincertidumbres a niveles aceptables al definir rangospara los parmetros considerados como crticos enel desempeo de algn mtodo de recuperacin.

Estas pruebas permiten: 1)evaluar los efectos de lageologa de los yacimientos en el desempeo delproceso, particularmente en la eficiencia de barrido;2) calibrar modelos de simulacin de yacimientospara predicciones a escala de campo; 3)mejorar lospronsticos de produccin de los campos; 4)reducirriesgos tcnicos y econmicos; 5) proporcionarmejoras en estrategias de operacin actuales paramejorar la economa/recuperacin; entre otros.36

36Teletzke, G. F., Wattenbarger, R.C. y Wilkinson, J.R.; Enhanced Oil Recovery Pilot Testing Best Practices; SPE 118055; Presentado en la Conferencia y ExhibicinInternacional Petrolera de Abu Dhabi; Abu Dhabi, EAU, 2008.

Revisin Rpida de Procesos Candidatos Identificacin de procesos de EOR Fuentes de fluidos a inyectar Anlisis econmicos

Anlisis ms Profundo de los Procesos Prometedores Recoleccin de datos sobre propiedades de roca y fluidos/estudios de laboratorio Estudios de caracterizacin de yacimientos Modelado mecanstico/escala fina Anlisis rpido sobre planes de desarrollo/agotamiento/instalaciones

Pruebas de Campo y Pilotos para Disminuir Incertidumbres Clave Objetivos y diseo Recoleccin de datos e interpretacin Confiabilidad de las instalaciones y verificacin de integridad de pozos

Plan Comercial del Proyecto Diseo del proyecto a gran escala y costos

Modelos del campo entero o por segmentos Plan de desarrollo/agotamiento a gran escala y economa

Implementacin, Monitoreo y Operaciones

Figura 8

Proceso de evaluacin y desarrollo de un proyecto de EOR de una empresa

operadora internacional.

Adaptada de: Teletzke, G. F., Wattenbarger, R.C. and Wilkinson, J.R. Enhanced Oil Recovery Pilot Testing Best Practices, SPE

118055PA, EAU, 2010

Puede ocurrir que aunque los resultados delaboratorio muestren un amplio potencial deaplicacin para algn mtodo de recuperacinmejorada, se tenga incertidumbre en su aplicacin

a nivel de yacimiento, por lo que es recomendableplanear, disear y realizar una prueba piloto a escalade pozo o arreglo de pozos que ayude a escalarlas condiciones de aplicacin. La Figura 8muestrael flujo de trabajo que una empresa operadorainternacional ha utilizado para la evaluacin ydiseo de sus proyectos de EOR, resaltando en grisel papel de las pruebas piloto.

8/12/2019 IOR_EOR

45/126

8/12/2019 IOR_EOR

46/126

46


aplicacin y evaluacin de la prueba sean ptimasa fin de cumplir con los objetivos y el xito de lamisma. sta deber agregar valor al proyecto, sinque esto signifique que se tenga que condenarprematuramente la aplicacin de alguna tecnologade recuperacin mejorada debido a prcticas

inapropiadas realizadas durante la prueba piloto.

Implementacin del proyecto

Para maximizar el xito en la aplicacin de unproyecto de EOR es necesario que se elabore ladocumentacin de la administracin del proyecto.En sta se debe detallar el programa de trabajo conlas expectativas del proyecto, de modo que sirva dereferencia para el seguimiento de las actividades a

lo largo de la vida del mismo.

Las actividades de monitoreo del proyecto debenincluir la toma de datos de presiones y temperaturasen pozos observadores, el muestreo de fluidos deproduccin, la realizacin de actividades de controlde calidad en los equipos de inyeccin de fluidos, ascomo tambin la inclusin de actividades normalesque se presentan en la operacin de un yacimientoen produccin. Adicionalmente, se pueden imple-mentar mtodos y tecnologas avanzadas de mo-nitoreo, como pueden ser la medicin continua en elfondo del pozo de presiones, temperaturas, flujo defluidos, tomografa a nivel de pozo y ssmica 4D.

Grupo de trabajo y capacitacin de personal

La produccin de hidrocarburos consideraactividades intensivas en capital humano, y siadems se considera que los requisitos generales detrabajo en la aplicacin de mtodos de EOR incluyen

actividades que requieren personal altamentecalificado y experimentado, entonces es vital queen la planeacin se considere la capacitacin delpersonal que llevar a cabo las actividades delprograma de trabajo.

Por lo anterior, los tcnicos y los ingenierosrequieren un entrenamiento especial para laaplicacin de mtodos de recuperacin mejorada.Adems, en la etapa de planeacin es importanteconsiderar que durante la implementacin a nivelde campo se podra incrementar la demanda de

personal entrenado.41

Actividades de perforacin de pozos

Comnmente los proyectos de IOR-EOR requierenincrementar el nmero de pozos productores einyectores, por lo que es sumamente importanteque en el diseo del proyecto se determine el patrnde inyeccin-produccin apropiado que optimice elespaciamiento entre los pozos y reduzca al mnimo

el nmero de pozos a perforar en el proyecto. Todoesto con el objetivo de obtener recuperaciones altasde hidrocarburos con bajos costos por actividad deperforacin.

Una vez estimado el nmero de pozos requeridos ylos patrones de inyeccin se debe elaborar, en basea una buena administracin de yacimientos, unprograma de perforacin que considere escenariosposibles de explotacin del yacimiento y del preciode los hidrocarburos a lo largo de toda la vidadel proyecto. En el programa de actividades deperforacin se debe incluir un programa de logsticaque garantice la adquisicin o renta de equipos deperforacin y el equipo necesario para poner enmarcha el funcionamiento de los pozos, de modoque se reduzcan los costos de equipos y se asegurela incorporacin de produccin por nuevos pozosen los tiempos adecuados de acuerdo al diseodel proyecto. Es muy importante hacer un anlisisdetallado que determine de forma clara si es ms

conveniente comprar o rentar equipo.

41Ibd.

8/12/2019 IOR_EOR

47/126

47

8/12/2019 IOR_EOR

48/126

48


8/12/2019 IOR_EOR

49/126

49

Estado actual de los mtodos de

recuperacin mejoradaDiversos autores comienzan a reconocer que muchos de los avances en EORno se publican debido a cuestiones estratgicas de mercado y financieras,entre otras. Un estudio detallado a partir de fuentes de literatura, reportes deempresas y de bases de datos internacionales, permiti identificar tendenciasimportantes en diferentes mtodos, combinacin de tecnologas, as como lastendencias en Estados Unidos en el uso de los mismos. Un resumen recientede dicho estudio seala lo siguiente42:

En yacimientos de areniscas dominan los procesos trmicos y qumicos;mientras que en formaciones carbonatadas o dolomticas dominanlos procesos de inyeccin de gases, especialmente la inyeccin de CO

2

(continua o en esquemas de inyeccin alternada con agua o WAG,Water-Alterning-Gas).

Los mtodos trmicos siguen siendo los procesos establecidos parayacimientos de crudos pesados y extra-pesados.

Resalta la tendencia incremental del nmero de proyectos de inyeccinde aire a alta presin en yacimientos carbonatados de crudos ligeros enlos Estados Unidos (Montana, Dakota del Norte y Dakota del Sur).

La inyeccin de gases (continua o WAG) contina siendo el mtodopreferido para desarrollar yacimientos de crudos livianos y yacimientosde gas y condensados en campos costa afuera o sin acceso a mercadosde gas (Alaska). La inyeccin de N

2ha disminuido considerablemente

y aparentemente slo en Mxico (Cantarell y KMZ) continuarndesarrollando y aprovechando la capacidad de generacin de N

2

existente en la regin.

7

42Manrique E. y Romero J.; Estatus de la Recuperacin Mejorada de Petrleo, The Science of Enhanced Oil Recovery, TIORCO.

8/12/2019 IOR_EOR

50/126

50


An cuando la inyeccin de CO2 ha despertado gran inters

como mtodo de recuperacin mejorada y que existenposibilidades de generar ingresos por almacenamiento deemisiones, su uso como mtodo de EOR se justifica slo siexisten fuentes cercanas de este gas y pueda generarse a costos

razonables debido a que los altos costos de captura, separaciny transporte de CO

2, unidos a la falta de regulaciones claras y

especficas de cada pas, estado o regin, hacen difcil justificartcnica y econmicamente este tipo de proyectos.

Los mtodos qumicos an no contribuyen de maneraimportante a la produccin de crudo a nivel mundial. Sinembargo, existe un crecimiento importante en el nmero deevaluaciones y pruebas piloto que sugieren que estos mtodosestn mostrando una tendencia creciente en los ltimos aos.Un rea con reciente auge es la combinacin de tecnologas de

inyeccin de geles o espumas (conformance) con la inyeccinde sistemas de geles coloidales, agentes modificadores demojabilidad (en yacimientos carbonatados) o sistemas lcali-Surfactante-Polmero o Surfactante-Polmero (ASP o SP).

En 2012, slo en los Estados Unidos, se tienen 200 proyectos deEOR: 68 por ciento de los proyectos eran de inyeccin de gases yaproximadamente el 32 por ciento, trmicos. Por su parte, la aportacinde los procesos qumicos fue poco considerable. Lo anterior puedeobservarse en la informacin presentada en la Tabla 4.

8/12/2019 IOR_EOR

51/126

51

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012

Trmico

Vapor 137 119 109 105 92 86 55 46 40 43 45 48

Combustin in- situ 8 8 5 8 7 5 6 7 12 12 12 11

Agua caliente 9 6 2 2 1 1 4 3 3 3 3 2

Total trmico 154 133 116 115 100 92 65 56 55 58 60 61

Qumico

Micelar-polmero 5 3 2

Polmero 42 44 27 11 10 10 4 4 1 1

Custico/alcalino 2 2 1 1 1

Surfactante 1 1 2 3

Total qumico 50 49 30 12 11 10 4 4 2 3 3

Gas

Hidrocarburomiscible/inmiscible

23 25 15 14 11 6 7 8 13 13 12 13

CO2miscible 52 52 54 60 66 63 66 70 79 101 103 112

CO2inmiscible 4 2 1 1 1 1 1 2 5 5 8

Nitrgeno 9 7 8 9 10 4 4 4 3 4 3 3

Gas de combustin(miscible e inmiscible)

3 2

Otros 1 1 1

Total Gas 91 89 79 84 87 74 78 83 97 123 123 136

Otros

Microbial 2 1 1 1

Total otros 2 1 1 1

Gran total 295 273 226 212 199 176 147 143 152 183 186 200

Tabla 4

Proyectos de EOR activos en Estados Unidos

Adaptada de: Oil & Gas Journal, Worldwide EOR survey, 2012.

8/12/2019 IOR_EOR

52/126

52


8/12/2019 IOR_EOR

53/126

53

Potencial de IOR-EOR de MxicoDerivado de un estudio realizado por la CNH se ha destacado el enormepotencial que existe en el pas, al que nicamente se puede acceder medianteel uso de mtodos de IOR-EOR. LaFigura 9describe el volumen remanente deaceite en Mxico. Es importante resaltar que al 1 enero de 2012, el volumenremanente de crudo conocido en depsitos descubiertos y cuantificados essuperior a los 210 mil millones de barriles de petrleo crudo.

8

Volumen remanente216,219mmb 79%

Volumen prospectivo@ 2010, 18,621 mmb 7%

Produccin acumulada,39,695 mmb 14%

Crudo (mmb)

Volumen remanente

Reserva 1P

10,025mmb

Figura 9Volumen remanente de aceite en Mxico.

Fuente: CNH

8/12/2019 IOR_EOR

54/126

54


Una de las razones de tener un nivel bajo dereservas 1P, comparado con el volumen remanente,se debe principalmente a la carencia de la aplica-cin de mtodos de IOR-EOR que incrementenconsiderablemente el factor de eficiencia derecuperacin de estos depsitos.

La porcin azul de la Figura 9 representa laproduccin nacional histrica acumulada de aceite;resalta el hecho de que slo ha sido explotadoel 15.5 por ciento del aceite descubierto, 14por ciento, si tambin se considera el volumenprospectivo terrestre y de aguas someras. En estagrfica no se consideran los volmenes en aguasprofundas debido a la gran incertidumbre que anexiste en la estimacin de dichos recursos.

Lo anterior representa buenas noticias ya quedenota que el aceite en Mxico est muy lejos deagotarse y demuestra que el futuro de la producciny la restitucin de reservas tendrn como unade sus componentes principales los volmenesincorporados y producidos a travs de la aplicacinde tcnicas de IOR-EOR.

Es muy importante destacar que hay una cantidadsignificativa de aceite esperando ser recuperada,teniendo la gran ventaja de presentar un riesgo

Figura 10

Factor de eficiencia de todos los campos de aceite del pas.

Fuente: CNH

100,000.00

10,000.00

1,000.00

100.00

10.00

1.00

0.10

0.01

0.0% 10.0% 20.0% 30.0% 40.0% 50.0% 60.0%

Factor de eficiencia,%

Volumenremanented

eaceite,

mmb

geolgico muy bajo debido a que la gran mayora deestos depsitos se encuentran en campos brownfieldsy otros, que por su etapa de explotacin seles conoce como campos maduros.

Adicionalmente, es primordial sealar que los

factores de eficiencia de recuperacin en nuestroscampos son relativamente bajos comparados conlos de la industria internacional, como lo ilustra laFigura 10, donde se relaciona el factor de eficienciacon el volumen de aceite remanente de cada campo.Esto tambin representa buenas noticias para elfuturo de Mxico ya que denota que existe unpotencial inmenso para la incorporacin de reservasy el incremento en la produccin de hidrocarburos.Si cada uno de los puntos descritos en la Figura 10

fueran desplazados 10 15 puntos porcentualeshacia la derecha tendramos un volumen muygrande que, previa evaluacin econmica, podrarepresentar dos o tres veces la reserva de la nacin.

Debemos tener presente que el aceite existente,est almacenado en depsitos ya descubiertos yestudiados, de modo que la forma de incrementarlos factores de eficiencia puede ser a travs detcnicas de IOR-EOR.

8/12/2019 IOR_EOR

55/126

55

Figura 11

Porcentaje de volumen remanente acumulado volumen remanente.

Para iniciar el anlisis la CNH utiliz la basede datos con los yacimientos de Mxico paraidentificar los yacimientos que principalmentealmacenan el volumen de aceite remanente. Paraello se priorizaron todos los yacimientos de aceite(aproximadamente 700) en orden descendente,

de modo que el yacimiento nmero uno es el quecontiene el mayor volumen de aceite remanente.De esta forma se construy la Figura 11, dondeel eje vertical de la derecha muestra el volumenremanente ordenado en forma descendente paralos principales 80 yacimientos y el eje vertical de laizquierda representa el porcentaje del volumen deaceite remanente total acumulado en un nmero deyacimientos dado. Se puede apreciar que en los 80principales yacimientos se tiene aproximadamente

el 80 por ciento del volumen de aceite remanentetotal y de igual manera se puede deducir que enlos 129 primeros se almacena aproximadamenteel 90 por ciento del mismo volumen. Esto ltimodebe verse con gran optimismo pues llevar a caboel escrutinio detallado para cada yacimiento norequiere demasiado tiempo como podra llegara creerse. Adicionalmente, aplicar mtodos deIOR-EOR a los principales yacimientos permitiraincorporar y/o reclasificar reservas, as comoincrementar la produccin nacional de crudo.

En la CNH se consolid una base de datos queincorpora informacin sobre caractersticas delos yacimientos de Mxico, gracias a la cual sepudo evaluar el potencial de los mtodos de EORpreviamente descritos.

Esta base de datos incorpora informacin depropiedades de fluidos, propiedades petrofsicas,caractersticas del tipo de roca y algunos datostcnicos que comnmente no son utilizados enel proceso de seleccin del mtodo de EOR, talescomo la relacin del gas en solucin, el factor devolumen del aceite y la ubicacin geogrfica (costaafuera, terrestres, etc.), lo que permite definir lacomplejidad integral del yacimiento.

Asimismo, se incorpor el aprendizaje del anlisisde bases de datos internacionales como la Basede Datos del Oil and Gas Journal (O&GJ), la cuales ampliamente conocida y publicada cada 10aos en su versin extensa; sta describe ms de200 proyectos de EOR reportados por empresasinternacionales expertas en la implementacin deestos mtodos.

80.0%

70.0%

60.0%

50.0%

40.0%

30.0%

20.0%

10.0%

0.0%

0 20 40 60 80

Numero de yacimientos

18,000

16,000

14,000

12,000

10,000

8,000

6,000

4,000

2,000

0

Volumen remanente, mmb

% De aceite remanente es sitio

8/12/2019 IOR_EOR

56/126

56


La Figura 12 muestra la relacin entre el factor de eficiencia y elvolumen de aceite remanente para cada uno de los 129 yacimientosprincipales (a diferencia de campos) de Mxico; los rombos azulesdescriben los yacimientos en rocas carbonatadas, mientras que loscuadros rojos describen los yacimientos en rocas siliciclsticas. Sepuede observar que la produccin de aceite acumulada de Mxico

se ha obtenido principalmente de los yacimientos carbonatados. Alcomparar los factores de eficiencia de la Figura 12con sus similaresen la industria internacional, se podra concluir que los casos deMxico son relativamente bajos respecto a los internacionales. Estoltimo permite ver que las tcnicas de IOR-EOR tienen potencial deaplicacin para incrementar los factores de eficiencia en ambos tiposde yacimientos.

El volumen de aceite remanente de los 129 yacimientos principalesdel pas puede dividirse en 86 yacimientos carbonatados, conaproximadamente 102 mil millones de barriles, y 43 yacimientossiliciclsticos, con aproximadamente 85 mil millones de barriles.

Estos volmenes de aceite remanentes tambin se pueden dividir deacuerdo a los Activos que administran los yacimientos, tal y como lomuestra la Figura 13.

100,000

10,000

1,000

100

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60%

VR,

mmb

Carbonatos Siliciclsticos

FR,%

Figura 12

Factores de eficiencia para los principales yacimientos de Mxico.

8/12/2019 IOR_EOR

57/126

57

La CNH ha desarrollado una metodologa43 basada en la implementacinde los criterios ms comunes de escrutinio de EOR y en la aplicacin deherramientas de minera de datos (mejor conocida como Data Mining) aproyectos exitosos de EOR reportados en la revisin del 2010 realizada por

la O&GJ.

Las caractersticas generales de las tcnicas de Data Mining: modelos lineales,rboles de decisin, anlisis de clusters (clustering)y estimacin Bayesiana,son explicados brevemente en el Anexo III.

Figura 13

Distribucin de aproximadamente el 90 por ciento del volumen remanente

de aceite en Mxico por yacimiento.

43 del Tipo siliciclsticos/ 85,611 mmb.

28 de ATG/ 78,448 mmb.Combustin, Gases inmiscibles, SP, ASP, Alcalinos, CO2miscible y Vapor.

6 de Cinco Presidentes/ 2,757 mmb.Hidrocarburos miscibles, CO2miscible, Gases inmiscibles,Combustin, SP, ASP y Alcalinos.

2 de Cantarell/ 1,267 mmb.Hidrocarburos miscibles, CO2miscible y Gases inmiscibles.

4 de Ku-Maloob-Zaap/ 1,957 mmb.CO2miscible y Gases inmiscibles.

2 de Litoral Tabasco/ 535 mmb.Hidrocarburos miscibles, CO2miscible, Gases inmiscibles.

1 de Samaria-Luna/ 647 mmb.Vapor

En 129 yacimientos con informacin disponible setiene aproximadamente el 90% del volumen de aceite

remanente de Mxico (188,093 mmb).

SiliciclsticosCarbonatos 54% 46%54% 46%

86 del Tipo carbonatos/ 102,482 mmb.Hidrocarburos miscibles, C02miscible y Gases inmiscibles.

19 de Ku-Maloob-Zaap/ 31,979 mmb.

17 de Poza Rica-Altamira7 18,176 mmb.

12 de Abkatn-Pol-Chuc7 9,547 mmb.

14 de Litoral Tabasco/ 7,295 mmb.

8 de Cantarell/ 21,762 mmb.

7 de Samaria-Luna/ 6,814 mmb.

4 de Macuspana-Muspac/ 2,027 mmb.

5 de Bellota-Jujo/ 4,883 mmb.

43Rangel-German, E., Rosado-Vazquez, F.J. y Cota-Valdivia, M., Methodology to select, rank and program EOR projects to increase reserves rapidly; presentado enel Congreso Mundial de Aceite Pesado; Aberdeen, Escocia, 2012.

8/12/2019 IOR_EOR

58/126

58


Figura 14

Diagrama de flujo del criterio de escrutinio de EOR.

SI

Candidato (yacimiento, R)

Aplicacin de los criterios de seleccin:

Criterio 1 (Taber), Criterio 2 (Carcoana), Criterio3 (Chierici), Criterio 4 (Dickson)

Estadsticas de los criterios de seleccin

Existen alternativas?NO

Estudio detallado

para definiralternativas

Aplicacin de criterios especializados

Existen alternativas (A)?

R1 R2 R3

A1 A2 An

RF1 RF2 RFn

Ficha tcnica de yacimiendo con alternativa

A1 A2 An

RF1 RF2 RFn

A1 A2 An

RF1 RF2 RFn

La metodologa de la CNH identifica rpidamente las mejoresoportunidades de un portafolio de EOR, priorizando y ponderando losproyectos de acuerdo a criterios tcnicos, estadsticos y econmicos. Elflujo de trabajo se divide en dos grandes etapas (Figura 14y Figura 15).

8/12/2019 IOR_EOR

59/126

59

Figura 15

Diagrama de flujo con la metodologa avanzada de estadstica.

O&GJ

(Base de datos)

ModeloEntrenado

RegresinLineal

Identificacinde Clster con

O&GJ

PORTAFOLIO, jde Mx.

CandidatosTotales de

Mx.

PORTAFOLIO, jResultado delEscrutinio con

Expertos de EOR

Modelo deBayes con

O&GJ

rbol deClasificacincon O&GJ

PORTAFOLIO, jde Mx.

Indentificacin deClsteres en el

Portafolio de Mx.

Clasificacin yPoderacin por el

VPN

Ranqueo por NaiveBayes

S > 15%o

Perfil deProduccin /Capex-Opex

rbol deClasificacin del

Portafolio deMex.

Seleccin de Proyectos de

acuerdo a RestriccionesPresupuestales y Metas deRestitucin de Reserva

Clasificacin yPonderacin de

Reserva

Expertos de EOR:1) Taber2) Carcoana3) Chierici

4) Dickson

donde; j = 1, 2, 3, ..., J

La primera etapa consiste en la implementacinde criterios de escrutinio para identificar losmtodos de EOR ms importantes reportados en laliteratura. Cada uno de estos criterios proporcionarlos mtodos de recuperacin factibles a serimplementados en un yacimiento dado.

Posteriormente se lleva a cabo un consensoestadstico de dichos mtodos, dando comoresultado la identificacin de las alternativas derecuperacin ms recomendadas por la literatura.Sin embargo, puede ocurrir que algunos yacimientosno coincidan con dichos criterios de escrutinio

convencionales. Para estos casos ser necesariollevar a cabo un estudio ms detallado a fin dedefinir las posibles alternativas de EOR. Por otro lado,cuando existan alternativas viables, se podra aplicaralgunos criterios especializados que consideren lacomplejidad del yacimiento, disponibilidad de fluidos,

madurez de la tecnologa, acceso a tecnologa depunta, restricciones ambientales ubicacin en tierrao costa afuera, impacto a comunidades aledaas,otras consideraciones legales y polticas energticas.Al final de esta etapa se puede obtener una lista deproyectos potenciales que consista en yacimientoscon viabilidad para la aplicacin de mtodos de EOR.

8/12/2019 IOR_EOR

60/126

60


Aplicando este primer paso a los 129 principalesyacimientos de Mxico, y solamente considerandolos mtodos de EOR ms utilizados de acuerdoa la O&GJ, se puede obtener un histograma defrecuencias para cada uno de los mtodos, talcomo se ilustra en la Figura 16. El histograma de

inyeccin de gas ilustra el consenso en los criteriosde cada autor y se puede observar que el nmerode yacimientos que se ajustan a los criterios deescrutinio decrece rpidamente a medida de que elconsenso de los autores incrementa.

Solamente los yacimientos que tienen el potencialde ser buenos candidatos para uno o ambosmtodos de EOR identificados en el escrutinio(vapor y CO

2) son incluidos en el anlisis estadstico

avanzado. Es importante sealar que en este puntoya se tiene el portafolio con los candidatos viables

para vapor o CO2.

La segunda etapa incluye el anlisis de los casosexitosos de la Base de Datos del O&GJ, mencionadacon anterioridad.

El flujo de trabajo del anlisis estadstico avanzado(ver Figura 15) consiste en alimentar a las herra-

En este caso en particular, los criterios de escrutinioconsiderados de la literatura recomiendan lainyeccin de vapor solamente para uno de los 129candidatos analizados; es decir, todos los autoresestn de acuerdo respecto a este candidato. Setrata de un yacimiento somero de aceite pesado

y viscoso. En el caso del CO2 miscible, tres votosrecomiendan su aplicacin en 57 yacimientos,mientras que dos lo recomiendan en 24. Parala inyeccin de CO

2 inmiscible se sugiere en 124

yacimientos por dos autores, mientras que uno losugiere para 8 yacimientos.

Figura 16

Consenso de los criterios de escrutinio (reportados en la literatura) para CO2

y vapor.

Consenso, nmero de votos de autores

CO2 Miscible CO

2Inmiscible VAPOR

Nmerodeyacimientos

0

20

40

60

80

100

120

140

0 1 2 3 4

mientas de Data Miningcon los proyectos exitososde EOR identificados en la base d

IOR_EOR

Documents

Transcript of IOR_EOR