Evaluación de Localizaciones Para la Perforación Costa Afuera– Levantamiento del lecho marino El objetivo de este levantamiento es revelar información detallada acerca del lecho

1/61 CL- CAIntroducción a la Perforación Costa AfueraEXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN

Evaluación de LocalizacionesPara la Perforación Costa Afuera

Carlos AlvarezFast Track Training Program - IPM

Corrado LupoProject Support Center - IPM


Evaluación de Localizaciones

IntroducciónTécnicas de Exploración Costa Afuera– Levantamiento Magnético– Levantamiento Gravimétrico– Levantamiento Sísmico– Tipos de Levantamiento Sísmico

• 2D• 3D• 4D


Evaluación de Localizaciones

Evaluación del Lecho Marino– Batimetría– Sísmica Somera– Condiciones de AnclajeEstudios de Vientos y Corrientes Marinas Prevalecientes


Técnicas de Exploración Costa Afuera

Introducción

Explorar en busca de los yacimientos costa afuera es mucho más complicado que el hallazgo de localizaciones de interés en tierra firme.

La recolección de muestras bajo el agua es igualmente más difícil por lo que el estudio geológico debe basarse en técnicasmás avanzadas relacionadas con la geofísica



Introducción

El estudio geofísico aplica principios de la física para estudiar la geología en le fondo marino. Con su ayuda se han descubierto la mayor parte de las localizaciones costa afuera

Existen tres métodos para conducir un estudio geofísico:• Levantamiento o Registro Magnético• Levantamiento Gravimétrico • Levantamiento Sísmico



– Levantamiento Magnético

Consiste en medir las propiedades magnéticas de las rocas utilizando como referencia el campo magnético de la tierra

La medición se realiza utilizando un magnetómetro a bordo de un avión que sobre vuela el área de interés y registra las variaciones en el campo magnético de las rocas subyacentes

NO proporciona una información muy detallada pero es muy útil para formar una idea general del área en prospección



– Levantamiento Magnético

Las rocas ígneas y algunas metamórficas que contienen minerales de hierro exhiben propiedades magnéticas

Las formaciones sedimentarias que contienen hidrocarburos no manifiestan propiedades magnéticas

Las variaciones en las mediciones de intensidad del campo magnético local pueden dar una idea del tipo de formación en el subsuelo y con métodos avanzados de interpretación de los registros permiten definir el tipo de fluidos contenido en su espacio poroso



– Levantamiento Gravimétrico

Mide la variación de densidad en las diferentes rocas, utilizando como referencia el campo gravitacional de la tierra

Las formaciones del subsuelo ejercen diferentes grados de atracción en la fuerza gravitacional apreciable en la superficie

Tampoco proporciona información detallada del subsuelo



– Levantamiento Gravimétrico



– Levantamiento Sísmico

Es el método más completo de exploración y el que proporciona la información más detallada.

Más costoso que los anteriores pues requiere de equipos sofisticados y de una logística más complicada.

Utiliza personal especializado y multidisciplinario capaz de interpretar los datos colectados en el levantamiento.




Se basa en que las formaciones del subsuelo responden con diferentes características de absorción y reflexión a las ondas de choque generadas por fuentes de energía

Los ecos de las ondas devueltas por las formaciones son captados en la superficie por un sismógrafo (medidor de vibraciones)




Los parámetros medidos son el tiempo de tránsito y la intensidad de las ondas reflejadas por las capas de roca en el subsuelo

La medición e interpretación de los registros sísmicos permite determinar las características litológicas y la presión de las formaciones debajo del lecho marino así como también las estructuras geológicas del subsuelo.




Fuente de Energía

Las ondas de choque se generan desde un barco especialmente adaptado con instrumentos que va navegando sobre el área de interésLa fuente de energía son cañones de aire comprimido dispuestos a lo largo de una línea (“Streamer”) que va suspendida y arrastrada por el barco a máximo 10 metros de profundidad con una longitud cercana a 4 kilómetros.




Fuente de Energía




Fuente Receptora

Hidrófonos distribuidos a lo largo de una línea de máximo 5kilómetros que flota arrastrada por el barco, recolectando las ondas de presión reflejadas por las diferentes capas debajo del lecho marino.
















Procesamiento – Primera Fase

Los “traductores” (“transducers”) a bordo del barco convierten la energía de presión captada por los hidrófonos en impulsos eléctricos enviados a los instrumentos que se encargan de medir el tiempo transcurrido entre la generación del impulso y la recolección del mismo (tiempo de llegada)




Procesamiento – Segunda Fase

Los datos recibidos por diferentes canales son procesados por computadoras y convertidos en información sísmica que se muestra en forma de cortes transversales de las estructuras geológicas y las formaciones subyacentes al fondo marino en función de la profundidad establecida por los tiempos de reflexión.






– Tipos de Levantamiento Sísmico

Sísmica 2D

Antes de 1990 los levantamientos sísmicos se limitaban a presentar una serie de planos de reflexión tomados a lo largo de una línea sísmica debido a las limitaciones de procesamiento de las computadoras de la época. Los planos sísmicos presentaban las formaciones en función de la profundidad y la longitud de la línea sísmica, en 2 dimensiones (2D).




Sísmica 3D

El desarrollo de computadoras y procesadores más potentes le permitió a la industria tomar y procesar en tiempo real varios reflejos de una misma onda sísmica recibidos por múltiples líneas de hidrófonos arrastrados por el barco sísmico.




Sísmica 3D

Lecturas tomadas en frecuencia con las detonaciones pueden ser utilizadas para generar “cubos” de sísmica en función de la profundidad, la longitud de la línea sísmica y el ancho del arreglo de hidrófonos (3D). La correlación de varios cubos puede generar la entrega final de mapas tridimensionales del subsuelo en función de tiempos de reflejos o tiempos de llegada de las ondas reflejadas por las formaciones .




Sísmica 3D




Sísmica 3D




Sísmica 3D


Técnicas de Exploración Costa Afuera– Tipos de Levantamiento Sísmico

Sísmica 4D

La sísmica 4D consiste simplemente en repetir un levantamiento sísmico 3D en la misma localización original, después de transcurrido un tiempo dado. Esta metodología agrega la función del tiempo a un arreglo 3D para dar lugar a la llamada “Sísmica 4D”. La instrumentación actual y el programa de cálculo utilizado son capaces de generar un mapa del subsuelo que se utiliza para visualizar los cambios en los yacimientos tras varios años de explotación.



– Levantamiento del lecho marino

Una vez establecida el área de perforación se debe llevar a cabo un levantamiento sísmico somero que cubra como mínimo un área de 30 Kilómetros cuadrados alrededor de la localización elegida para perforar el pozo y con una profundidad de investigación de unos pocos metros




El objetivo de este levantamiento es revelar información detallada acerca del lecho marino para establecer las condiciones para el anclaje o el apoyo de la unidad de perforación y a la vez detectar posibles obstáculos o problemas potenciales tales como: obstrucciones, gas superficial, conglomerados, rocas someras, fallas estructurales someras, formaciones coralinas, etc.





Evaluación del Lecho Marino

– Batimetría

Se utiliza una embarcación especializada en levantamientos marinos equipada con sonar para establecer la topografía y las formaciones a pocos metros de profundidad en el área de perforación.



– Batimetría



– Batimetría



– Sísmica Somera

La sísmica somera se lleva a cabo con métodos y equipos más modestos comparados con un levantamiento sísmico extendido.

Su propósito principal es el de estudiar las capas de roca debajo del lecho marino en un rango de 0 a 500 metros de profundidad en el área de interés.

Usualmente se lleva a cabo con la misma embarcación que realiza el levantamiento batimétrico de la zona.



– Sísmica Somera

La importancia de la sísmica somera radica en la detección de bolsas de gas superficial que son fácilmente identificables y que constituyen un alto riesgo para la perforación.

También permite detectar la presencia de conglomerados de roca que pudieran obstaculizar el avance de la perforación en las primeras fases del pozo.



– Sísmica Somera

La sísmica somera se limita a un área de máximo 30 kilómetros cuadrados alrededor del de una localización.

Los puntos peligrosos en los que se identifica formaciones con gas superficial potencial se definen como “Puntos Brillantes” o “Bright Points”.



– Sísmica Somera



– Condiciones de Anclaje

El levantamiento batimétrico debe ser tan detallado que permita determinar los puntos para el anclaje óptimo de una unidad flotante de perforación cuyas anclas pueden extenderse a varios cientos de metros de distancia a la redonda en puntos del fondo marino que garanticen un buen agarre para soportar la tensión y el arrastre generado por el movimiento de la unidad debido al oleaje, los vientos y corrientes marinas prevalecientes en el área durante las operaciones.


Estudio de los Vientos y las Corrientes Marinas

Las condiciones ambientales y meteorológicas generales del área de perforación deben ser estudiadas antes de movilizar una instalación de cualquier tipo hacia una localización seleccionada.

Dicho análisis es efectuado por la misma compañía que lleva a cabo el estudio la batimetría y la sísmica de poca profundidad



Mareas

Corrientes

Oleaje

Vientos



– Mareas

El termino “marea” se utiliza para describir variaciones en el nivel de la superficie del mar en períodos mayores al del oleaje.

Las mareas toman en cuenta el movimiento vertical de las aguas y, como se ha visto, se generan por influencia gravitacional combinada de la luna y el sol sobre la masa de agua oceánica



– Mareas



– Mareas



– Mareas


Estudio de los Vientos y las Corrientes Marinas – Corrientes Marinas

El termino “corriente marina” se utiliza para describir el movimiento lateral del agua del mar

Desde un punto de vista de ingeniería se estudia el perfil de velocidades que puede impactar un cuerpo flotante y tambien la distribución regional de las corrientes de agua

El estudio permite elaborar planes de contingencias para asegurar la estabilidad de la unidad flotante y para el correcto manejo de emergencias por derrames de fluidos peligrosos o de alto impactoambiental



– Corrientes Marinas



– CorrientesMarinas



– CorrientesMarinas



– Oleaje

Elevaciones en la superficie marina en periodos tipicamente menores de un minuto y lungitudes de ola inferiores a un kilómetro

Las olas se generan por la interacción de los vientos con la superficie del agua

El oleaje es una variable importante que genera cargas de impacto en contra de estructuras flotantes y puede restringir la actividad de perforación.



– Oleaje



– Oleaje



– Oleaje



– Oleaje



– Vientos

El movimiento de masas de aire genera los vientos que constituyen un importante elemento en la meteorología marina.

La medición de las intensidades y perfiles de velocidad de los vientos es fundamental para determinar el comportamiento de superficies marinas y de su efecto sobre las estructuras flotantes (unidades de perforación o de producción)



– Vientos



– Vientos



– Vientos



– Vientos



Esquemas ambientales (ejemplos)Gulf of Mexico West Africa

Wind

42 m/sec

Wind

25 m/sec

Wind

35.42 m/secWind

38.5 m/sec

Wind

40.0 m/sec

Hmax 23.2m

Hs 12.5 m

Hmax 7.1 m

Hs 4.0 m

Hmax 14.5 m

Hs 7.8 m

Hmax 31.5 m

Hs 16.5 m

Hmax 3.2 m

Hs 18.0 m

Brazil Offshore Norway Atlantic Frontier

Max. Temp. = 30°C Max. Temp. = 30°C Max. Temp. = 30°C Max. Temp. = 14°C Max. Temp. = 18.5°C

Min. Temp = 1.5 °C

Seabed current

0.63 m/sec

Min. Temp = 4.0 °C

Seabed current

0.5 m/sec

Min. Temp = 4.0 °C

Seabed current

0.5 m/sec

Min. Temp = 4.0 °C

Seabed current

0.1-0.51 m/sec

Min. Temp = 1.9 °C

Seabed current

0.5 m/sec

Water depth

2,000 mWater depth

2,000 m

Water depth

1,500 m

Water depth

1,000 m

Water depth

700 m

Waves

Surface current 1.10-2.57 m/sec

Waves

Surface current 2.06 m/sec

Waves


Waves


Waves


Dep

th, m

(Hurricanes/loop)

Fuente: Tangen, “Challenges for the North Sea’s First Deepwater Project, Ormen Lange, “Instok, Houston, Mar. 7,2000.

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