Análisis químico-isotópico de las aguas de formación para definir la

FORMATO PARA PROYECTOS DE ALTO IMPACTO
Título del proyecto: Análisis químico-isotópico de las aguas de formación para definir la migración
hidráulica de los acuíferos y el grado de comunicación entre bloques de las estructuras de los campos
de la Región Marina Noreste
Fecha de inicio:
Activo Integral Cantarell – Activo Integral Ku-Maloob-Zaap
PEMEX-PEP
01/01/2008
Fecha de término:
18/12/2009
Cliente:
Aspectos relevantes del proyecto realizado: Desde los años 90, el incremento de las
invasiones de aguas profundas en los pozos de explotación de PEMEX está causando
problemas técnicos y pérdidas económicas significativas en la producción petrolera en la
mayoría de los campos del Golfo de México. El presente proyecto forma parte de una línea
novedosa y única de investigación a nivel nacional, comprendiendo un diseño tecnológico y la
implantación de un conjunto de métodos geoquímicos con isótopos ambientales (2H, 3H, 11B, 13C,
14
C, 18O, 87Sr/86Sr, 129I) para su aplicación en diversos yacimientos petroleros de México. La
determinación del origen y tiempo de residencia de las aguas de formación, la dimensión
espacial de los cuerpos hídricos en yacimientos petroleros, así como la magnitud y dirección de
migración de los acuíferos profundos entre los pozos productores (a nivel local) y los bloques
estructurales (a nivel regional) representa los objetivos principales de la presente línea de
investigación.
Como beneficio práctico y aportación económica para la nación, la modelación de la
migración de acuíferos profundos en yacimientos petroleros permite proponer nuevos sitios de
perforación de pozos, desviar pozos en forma lateral del contacto con el acuífero, y aumentar la
producción nacional de hidrocarburos reduciendo significativamente la probabilidad de
invasiones de los yacimientos por agua. Con esta tecnología novedosa se pretende prolongar la
vida útil de pozos petroleros en diversos campos petroleros del Golfo de México, así como
evaluar la funcionalidad y necesidad de inyectar agua congénita y agua marina al yacimiento, la
cual se está aplicando como una técnica común para la recuperación secundaria de los
hidrocarburos. Debido a la limitación del volumen disponible de las reservas nacionales de
hidrocarburos, la aplicación de la tecnología de isótopos ambiéntales representa un método
alterno a las técnicas convencionales de la ingeniería petrolera para mejorar el factor de
recuperación de los recursos subterráneos preciosos.
Para el presente proyecto, se estipularon los siguientes metas y objetivos específicos para los
yacimientos de los Activos Cantarell y Ku-Maloob-Zaap:




Elaboración de un modelo hidrogeológico del yacimiento, incorporando la extensión
lateral y magnitud vertical de los acuíferos en un modelo geológico-estructural, con
base en la información geológica, estructural, estratigráfica, geoquímica e isotópica
disponible.
Definir la comunicación hidráulica entre los bloques y las formaciones de BTP, KS, KM,
KI y JSK o la posible compartición de Bloques en el yacimiento petrolero de la Región
Marina Noreste.
Determinar la función hidráulica de las estructuras y el grado de transmisividad de las
fallas y estructuras específicas.
Definir el grado de comunicación hidráulica de los acuíferos dentro la estructura Akal, y
parcialmente de los campos Maloob, Zaap y Ku.
Valor creado al cliente y/o beneficios: Como beneficio práctico y aportación económica para
la nación, la modelación de la migración de acuíferos profundos en yacimientos petroleros
permite proponer nuevos sitios de perforación de pozos, desviar pozos en forma lateral del
contacto con el acuífero, y aumentar la producción nacional de hidrocarburos reduciendo
significativamente la probabilidad de invasiones de los yacimientos por agua. Con esta
tecnología novedosa se pretende prolongar la vida útil de pozos petroleros en diversos campos
petroleros del Golfo de México, así como evaluar la funcionalidad y necesidad de inyectar agua
congénita y agua marina al yacimiento, la cual se está aplicando como una técnica común para
la recuperación secundaria de los hidrocarburos. En el caso específico del los Activos Cantarell
(AIC) y Ku-Maloob-Zaap (AIKMZ), los resultados obtenidos permiten las siguientes aplicaciones
y beneficios prácticos:
 Origen y tiempo e residencia de las aguas de formación: En contraste a los modeles
convencionales que postulan un origen conata (fósil) para los fluidos del yacimiento, la presente
aplicación de isótopos radiactivos resultó en una edad Pleistoceno Tardío y Holoceno
Temprano (7,000 - 35,000 yr BP) para la infiltración de aguas desde la superficie al yacimiento.
Dicho nuevo modelo hidráulico está alterando significativamente los conceptos convencionales
sobre los procesos hidráulicos en los yacimientos del AIC y del AIKMZ, postulando un sistema
dinámico con velocidades aceleradas, con un rango de varios centímetros por año para la
migración vertical de los fluidos.
 Extensión de los cuerpos hídricos: La determinación de la estratificación vertical de distintos
acuíferos permitió una evaluación cuantitativa de la probabilidad para encontrar cuerpos
hídricos durante las fases de exploración y explotación del yacimiento. El presente modelo
complejo de un sistema de estratificación vertical de multi-acuíferos (Fig. 1) está en contraste a
los modelos conceptuales de un solo acuífero regional. La detección de varios acuíferos dentro
del mismo pozo productor implica un cambio en el proceso técnico de exploración y
explotación, considerando la posible invasión de cuerpos hídricos en diferentes niveles de la
columna litológica.
 Compartimientación de los bloques estructurales: Como indicador esencial para el
diagnóstico de la posible comunicación hidráulica entre bloques estructurales y pozos
productores, la mayoría de las fallas verticales se clasificó como medios permeables (Fig. 2), lo
cual permite un alto grado de comunicación lateral entre los intervalos productores.
 Efectos por la producción petrolera: La observación reciente de invasiones aceleradas de
los cuerpos hídricos en los intervalos productores (Fig. 3) sugiere que la extracción intensa de
hidrocarburos está causando un dinamismo acelerado - en forma artificial - en la migración
hidráulica de los acuíferos profundos. Este hecho implica que el grado y el volumen de
invasiones de agua de formación hacia los intervalos productores está directamente
relacionado con la magnitud de la producción petrolera; por lo cual el comportamiento de los
cuerpos hídricos debe ser integrado en la planeación y estrategia de producción.
 Dirección de la migración hidráulica: Tendencias isotópicas sugieren una dirección principal
del E (ENE) al O (OSO) para la dirección actual de migración hidráulica de los acuíferos,
causando la formación de un acuífero secundario de mezcla en la parte céntrico-sur del bloque
Akal (Fig. 4).
 Vida útil de los pozos: El conocimiento del comportamiento hidráulico de los acuíferos
individuales permitió un diagnóstico sobre probables invasiones de agua en los intervalos
productores para el futuro.
Jefe de proyecto: Dr. Peter Birkle
Figuras o imágenes:
AYATSIL-DL1
MALOOB-DL3
MALOOB-411 MALOOB-404
ZAAP-1003
ZAAP-43
KU-1273
rr
Ba
?
era
BTP-KS
Contacto agua -aceite -3244 mvbnm
KM #1
BTP-KS
Contacto agua -aceite -3476 mvbnm
BTP-KS
KM
KM #1
KI
KI
JST
JSK
Contacto agua -aceite -4228 mvbnm
KM #2
Fig. 1. Modelo hidrogeológico con información sobre la estratificación vertical de diferentes cuerpos hídricos y su extensión lateral en el
yacimiento del Activo Ku-Maloob-Zaap (color gris: Acuífero BTP-KS; color azul oscuro: Acuífero KM # 1; color azul claro: Acuífero KI; color rojo:
Acuífero JSK; color verde: Acuífero KM #2).
2156000
BALAM-31
1031-D
2152000
3026
3083
3045-D
S-14
Kam-1
80
75-D
2148000
427
317
432
433
431
2144000
247
26-D
28-D
48-D
49-D
68-D
269-D
44
477
474
489-D
2297-D
88-H
184
2072
2298-D
2075-D
2257
2140000
592000
596000
600000
604000
608000
Fig. 2. Interpretación de la dirección hidráulica para la migración de las aguas de
formación (Flechas en amarillo), así como una interpretación de la función hidráulica
de las estructuras tectónicas (en rojo) en el yacimiento del Activo Integral Cantarell.
2156000
BALAM-31
1031-D
2152000
3083
2006
2006
?
?
3026
3045-D
Kam-1
S-14
Frente del
agua: 12/2006
2007
80
2148000
Acuífero primario con composición estable
75-D
2005 Pozos con primera aparencia de agua en 2005
2006 Pozos con primera aparencia de agua en 2006
2007 Pozos con primera aparencia de agua en 2007
Probable dirección de la invasión de agua
20
0
Frente del
agua: 12/2006
6
427
432
433
431
317
26-D
5
200
48-D
28-D49-D
2144000
247
44
68-D477
269-D
489-D 474
7
200
184
2297-D 88-H
2005
2072
2298-D
2075-D
D ic
2 00
6
Dic
2005
2257
2140000
592000
596000
600000
604000
608000
612000
Fig. 3. Fechas de inicio de la invasión de agua de formación y su avance espacial en
el yacimiento del Activo Integral Cantarell.
2156000
DESVIACION: SDTmax - SDTmin (Marzo-Nov. 2008)
Composición muy homogénea (=0-10%)
Composición homogénea (=10-20%)
1031-D
2152000
3083
3026
Concentraciones elevadas en Marzo 2008 (20%)
Concentraciones elevadas en Nov. 2008 (20%)
Pozos con una sola muestra (sin historial)
Dirección de flujo interpretada (Marzo 2008)
Dirección de flujo interpretada (Nov. 2008)
3045-D
S-14
80
2148000
75-D
427
317
432
433
49-D
431
2144000
28-D
247
269-D
489-D
2297-D
26-D
48-D
68-D 44
477
474
184
88-H
2072
2298-D
2257
2075-D
2140000
592000
596000
600000
604000
608000
Fig. 4. Alteraciones temporales en la composición química e isotópica de los acuíferos
del AIC permiten la interpretación de una dirección para la migración hidráulica desde
el ENE al OSO en el periodo de Marzo a Noviembre 2008, detectada en el yacimiento
del Activo Integral Cantarell. Colores azules representan acuíferos “primarios” sin
afectaciones”, mientras que colores cafés y rojos representan acuíferos alterados
(“secundarios”).
612000