Nuevas Tecnologías para la Producción de Hidrocarburos

Nuevas Tecnologías para la Producción
de Hidrocarburos
Dr. Héber Cinco Ley
Seminario: Las Limitaciones técnico-económicas de las opciones
energéticas para el siglo XXI en el sector energético
Mexicano’
24 Noviembre, 2006
Contenido
• Introducción
• Las Reservas en México
• Desafíos Tecnológicos
• Ejemplos de Aplicaciones Tecnológicas
• Yacimientos Naturalmente Fracturados
• Yacimientos Areno-Arcillosos
• Yacimientos de Aceite Pesado
• Yacimientos en Aguas Profundas
• Conclusiones
Introducción
Introducción
En Junio de 2006, la producción de aceite en México alcanzó
3.29 millones de barriles por día y 5.275 miles de millones de
pies cúbicos por día de gas natural.
Para responder al creciente consumo mundial de aceite, se
están desarrollando nuevas tecnologías para incrementar la
recuperación de aceite de campos maduros, de aceite
pesado,
de
yacimientos
naturalmente
fracturados,
yacimientos areno-arcillosos, y la explotación de yacimientos
en aguas profundas, principalmente.
Introducción
México es uno de los diez países productores mas importantes y gran porcentaje
de sus recursos petroleros provienen de yacimientos naturalmente fracturados, de
yacimientos areno-arcillosos, y en menor medida de aceite pesado. Existen
numerosos prospectos en aguas profundas del Golfo de México.
Las Reservas in México
Ciclo de vida de las Reservas
Exploración
Desarrollo y
Producción
Extensión
del Ciclo
de vida
GASTO
Plataforma
Gasto Económico
TIEMPO
•
•
La incertidumbre en la estimación de reservas se
reduce con la vida productiva.
Nuevas tecnologías incrementan la Recuperación.
Los recursos petroleros en México
(Enero 1ro, 2006)
Miles de Millones de barriles
Recursos Contingentes:
222.2
12%
77%
*Incremental
Probada
Remanente:
11.8
4%
*Probable:
4%
3% 11.6
Producidos:
33.6
*Posible:
9.6
Fuente: Reservas de Hidrocarburos de México, SPE/PEP (2006)
Recuperación de reservas probadas 74%:
•
•
•
Volumen Original de Aceite (N): 288.8 miles de millones de barriles
Reservas Probadas: 45.4 miles de millones de barriles (16% de N)
Estimación de la Recuperación Final: 66.6 miles de millones de
barriles (23% de N)
Recuperación de Reservas Probadas en los principales
campos del país
(Enero 1ro, 2006)
Reservas
Probadas
producidas (%)
94.90
70.30
65.90
65.60
74.00
53.70
Source: Reservas de
Hidrocarburos de México,
SPE/PEP (2006)
CC
CKKMZ
CAPC
CAJB
JT
PEP
Recuperación de Reservas Probadas > 50%:
•
•
•
•
•
Campos Maduros
Incorporación de Reservas
Exploración en Aguas Profundas
Incremento en Factores de recuperación
Explotación de aceite pesado
Mantener y/o incrementar la
producción de aceite
Desafíos Tecnológicos
Tecnologías que crean valor:
•
•
•
•
Mejoramiento de aceite pesado
Sísmica de 3D y 4D
Recuperación Mejorada
Reactivación de Campos Maduros
Tecnologías que mejoran eficiencia:
Tecnologías en la
explotación petrolera
• Automatización de instalaciones
• Pozos horizontales y multilaterales
• Monitoreo en tiempo real
Tecnologías que reducen costos:
• Pozos horizontales y multilaterales
• Optimización de desarrollo
Tecnologías para el control:
• Medición de la producción
• Control de emisiones
• Instrumentos de seguridad
Sin embargo, la adquisición y aplicación de
tecnologías, encuentran obstáculos en el entorno
nacional, debido a:
• Esquemas de contratación rígidos
• Legislación
• Exclusividad de patentes
• Recursos humanos especializados limitados
• Niveles insuficientes de inversión
• Entorno laboral
Yacimientos Naturalmente
Fracturados
Yacimientos Naturalmente Fracturados
• Complejidad de los Yacimientos Naturalmente
Fracturados
– Caracterización de matriz, fracturas y vúgulos
– Interacción entre matriz, fracturas y vúgulos
– Alta saturación de aceite residual en matriz.
– Movimiento de fluidos.
• Tecnologías Emergentes
– Caracterización mediante Modelos de Triple Porosidad
– Simulación mediante Modelos de Triple Porosidad
– Productos para el control de movimiento de fluidos
– Pozos no convencionales
• Desafíos Tecnológicos
– Caracterización y Modelado de fracturas
– Recuperación Mejorada
– Cuantificación y localización de las reservas remanentes
Yacimientos Naturalmente Fracturados
Tecnologías que se aplican en México
Análisis de Datos, y Estudios
Técnicos.
Modelado de Yacimientos
Modelado Geológico
Simulación de
Yacimientos
80000
800
OIL
60000
WATER
40000
20000
5000
0
0
400
5
10
3000 Year
200
2000
0
1000
0
5
10
Year
15
Pressure
(PSI)
Gas Rate
(MSCFPD)
Inyección de Nitrógeno
Pozos Altamente inclinados
Production Rate
(STBPD)
Desarrollo
15
20
Inyección de Nitrógeno
Complejo Cantarell
N
200 m.
INJECTION
PLATFORM
KU
KUTZ
EK
CANTAREL
L
2170
BALAM
CHAC101
1
2130
50 m.
FRONTER
A
25 m. DOS
BOCAS
NUEVO
PROGRESO
ATASTA
ESTATION
L-24"
NITROGEN
PLANT
L-36
” 85
Km
NOHOCHNOHOCH-A
L-3
Km 6” 9
7
100 m.
2090
ATAST
A
CARMEN CITY
2050
0
ESCALA GRAFICA
Centro de producción de Nitrógeno
mas grande del mundo
30
Km .
0.35
1400
0.3
1200
Injected nitrogen
Total produced associated gas
1000
0.25
Hydrocarbon produced gas
Nitrogen concentration
800
0.2
600
0.15
400
0.1
200
0.05
0
0
Dec-02
Dec-03
Dec-04
Dec-05
Dec-06
Dec-07
Dec-08
Dec-09
Year
Dec-10
Dec-11
Dec-12
Dec-13
Dec-14
Dec-15
N2 concentración, mol fracción
Gasto Inyección/producción, MMscf/d
Modelado Numérico del proceso de
inyección de Nitrógeno
Limitaciones Tecnológicas
El volumen de aceite esta controlado por las saturación residual de
aceite, Sorg y Sor
Campo Akal
Zona invadida de gas
Sorg = 55%
Zona invadida de agua
Las tecnologías de recuperación
mejorada para extraer el aceite de
la matriz, representan uno de los
grandes retos para la industria
petrolera mexicana.
Sorw = 70%
Factor de recuperación estimado después de N2 ~ 0.46
Alrededor de 16,000 MMSTB de aceite inmóvil se quedarían en el yacimiento
Yacimientos Areno-Arcillosos
Yacimientos Areno-Arcillosos
• Complejidad de los Yacimientos Areno-Arcillosos
–
–
–
–
–
–
–
Depósitos de baja permeabilidad
Continuidad limitada y/o muy heterogénea,
formaciones delgadas
Presión inicial baja y cercana a la de
saturación (Chicontepec).
Medios deformables( permeabilidad
y conductividad de fractura variables)
Baja transmisividad vertical
Formación reactiva a fluidos
Baja productividad de pozos
• Limitaciones de Modelos
–
–
Representación limitada de la heterogeneidad
Representación limitada las fracturas hidráulicas
Yacimientos Areno-Arcillosos
• Tecnologías Emergentes
–
–
–
Modelos sedimentológicos a nivel de microfacies
Pozos multilaterales y/o horizontales
Recuperación mejorada
• Desafíos Tecnológicos
–
Caracterización geológica de sistemas turbiditicos
–
Recuperación Optimizada de Agua
• Mejoramiento de las imágenes sísmicas
• Descripción de la distribución de heterogeneidades
• Pozos horizontales inyectores de agua
• Pozos horizontales productores de aceite
ASP (Álcali-Surfactante-Polímero)
ASP
Agua
P
ASP
Petróleo
(Rem.
Rem. / Res.)
Res.)
Yacimientos Areno-Arcillosos
• Oportunidades
–
–
–
–
–
Grandes volúmenes de reservas no
recuperadas (93% N)
Grandes volúmenes de aceite remanente de
aceite mediano y ligero en etapa de desarrollo
Nuevas oportunidades de producción
Gran potencial a través de proyectos de
Recuperación Mejorada ( fuentes de CO2 y
agua para inyección)
Aplicación masiva de la perforación multilateral
y horizontal
• Limitaciones Técnico-Económicas
–
–
–
Cartera de proyectos con valor menor al de
fracturados
Campos en áreas sensibles ambientalmente
Requiere de grandes inversiones de capital
Yacimientos Areno-Arcillosos
Descripción de canales en
posición estratigráfica
Planeación del desarrollo
Yacimientos de Aceite Pesado
Yacimientos de Aceite Pesado
Oportunidades Tecnológicas en Mexico en la explotación
de aceite pesado
Caracterización/Simulación de Yacimientos
• Sísmica 4D,
• Sísmica 3D de Fractura,
• Sísmica Multicomponente
• Geoquímica de Producción
• Sísmica de Pozo VSP 3D
• Modelado de Aceites Espumantes
• Simulación Composicional
• Simulación Integral 2S
Yacimientos de Aceite Pesado
Desarrollo de Yacimientos
• Perforación Horizontal
• Perforación Multilateral
• Instrumentación Inteligente
• Inyección de Geles
• Inyección de Espumas
• FracPack
• Bombas Electrocentrífugas
Yacimientos de Aceite Pesado
Recuperación Secundaria y Mejorada
• Inyección de Nitrógeno y CO2
• Inyección Optimizada de Agua
• Mejoramiento in Situ
• Inyección de Solventes
• Inyección de Diluentes
• Recuperación Térmica
Pozo
Inyector
Pozo
Productor
LGN
Frente
de
Extracción
Zona de
petróleo
Yacimientos de Aceite Pesado
INYECCIÓN DE AGUA OPTIMIZADA
N2
CCE
BTPK
JSK
H2O
Yacimientos de Aceite Pesado
INYECCIÓN DE VAPOR MEDIANTE PROCESO VAPEX
PRODUCER
POZO PRODUCTOR
POZO INYECTOR
INJECTOR
STEAM CHAMBER
CAMARA
DE VAPOR
5 MTS.
Yacimientos de Aceite Pesado
Mejoramiento In-Situ
• Es una extracción de las
fracciones livianas del
aceite, basado en la
solubilidad diferencial de los
componentes del aceite en
el solvente utilizado
CRUDO
MEJORADO
25 °API
Aplicación de Tecnología
BENEFICIOS
Aumento de la calidad del aceite (mayor oAPI)
Alta recuperación de aceite (70 % en laboratorio)
Reducción sustancial de fracciones pesadas y metales
Aumento en la tasa de producción
No ocasiona daño a la formación (areniscas)
Se recupera hasta el 90% del LGN inyectado
CRUDO
8 °API
Yacimientos de Aceite Pesado
Visualización de Oportunidades Tecnológicas para Ku, Maloob y Zaap
•
•
•
•
Optimización de estrategias de explotación (Bombeo neumático, estimulación con
surfactantes viscoelásticos, acidificación matricial, perforación inclinada, BEC,
perforación horizontal y mutilateral)
Optimización de la Inyección de Nitrógeno (Espumas, Simulación Integral 2S y
Composicional)
PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN
Modelado de Fractura
(Multicomponente,
3D de Fractura)
REGIÓN
MARINA NORESTE
ACTIVOde
KU inyección
MALOOB ZAAP
Monitoreo de proyectos
(Sísmica 4D, Instrumentación Inteligente,
Geoquímica) PRONÓSTICO DE PRODUCCIÓN DE ACEITE
PROMEDIO ANUAL
1000
800
Qo (MBPD)
DESARROLLO + MANTTO. DE PRESIÓN
DESARROLLO, POZOS ACTUALES +
FUTUROS
600
BASE, EXPLOTACIÓN CON POZOS ACTUALES
400
HISTORIA promedio anual
200
0
2028
2025
2022
2019
2016
2013
2010
2007
2004
2001
1998
1995
1992
1989
1986
1984
1981
Yacimientos de Aceite Pesado
Limitaciones técnico-económicas para la aplicación
oportuna de nuevas tecnologías:
• Gran porcentaje de la reserva de aceite pesado en México se
encuentra en yacimientos fuera de costa. La tecnología existente
para la explotación de aceite pesado ha sido desarrollada para
yacimientos localizados en el continente.
• Dado que los precios del crudo dependen de su calidad, la
comercialización del aceite pesado se facilita utilizando
tecnologías de mejoramiento de crudo.
Yacimientos en Aguas Profundas
Yacimientos en Aguas Profundas
Complejidad del desarrollo de
Yacimientos en Aguas Profundas
• Altos costos de descubrimiento
• Altos costos de desarrollo
• Tecnología incipiente en México.
– Involucra un plan agresivo de
transferencia de tecnología
• Carencia de experiencia
Yacimientos en Aguas Profundas
NW
NW Europe
Europe
Mediterranean
Mediterranean
Asia
Asia Pacific
Pacific
Gulf
Gulf of
of Mexico
Mexico
W.
W. Africa
Africa
GasGas Oil Oil
S.
S. America
America
Yacimientos en Aguas Profundas
Risers: Tecnología avanzada en la
producción de aceite en aguas
profundas.
Los desarrollos y patentes pertenecen
a operadoras líderes en explotación de
yacimientos en aguas profundas.
México tiene limitados recursos
financieros y tecnológicos, y una
legislación rígida que dificultan el
desarrollo, mediante alianzas, de sus
yacimientos en aguas profundas
Profundidades de los nuevos desarrollos
N.Sea 1980
Pies / Metros
2000
1995
Foinaven
Schiehallion
FPSO
Ram/Powell
TLP
Ursa
TLP
2005
Girrasol Hoover
Atlantis &
FPSO DDCV Thunder
NaKika
Holstein
Horse
Semis
Spar
Semi
0/0
1000 / 305
2000 / 610
3000 / 915
4000 / 1220
Pompano
SS TB
Mars
TLP
Marlin
TLP
5000 / 1525
6000 / 1830
Angola
FPSO's
& TLP's
7000 / 2135
Mad Dog Spar
8000 / 2440
Producción
Desarrollos
Actuales
Conclusiones
Conclusiones
El acceso y aplicación de nuevas tecnologías en la
explotación de reservas petroleras en México esta
limitada por:
• Recursos financieros insuficientes
• Entorno social y laboral
• Legislación
• Esquemas de contratación
• Recursos humanos especializados escasos