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