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24 Noviembre, 2006
Nuevas Tecnologías para la Producción Nuevas Tecnologías para la Producción de Hidrocarburos de Hidrocarburos
Dr. Héber Cinco Ley
Seminario: Las Limitaciones técnicoSeminario: Las Limitaciones técnico--económicas de las opciones económicas de las opciones energéticas para el siglo XXI en el sector energético energéticas para el siglo XXI en el sector energético Mexicano’Mexicano’
ContenidoContenido
•• IntroducciónIntroducción
•• Las Reservas en México Las Reservas en México
•• Desafíos TecnológicosDesafíos Tecnológicos
•• Ejemplos de Aplicaciones TecnológicasEjemplos de Aplicaciones Tecnológicas•• Yacimientos Naturalmente FracturadosYacimientos Naturalmente Fracturados•• Yacimientos ArenoYacimientos Areno--ArcillososArcillosos•• Yacimientos de Aceite PesadoYacimientos de Aceite Pesado•• Yacimientos en Aguas Profundas Yacimientos en Aguas Profundas
•• ConclusionesConclusiones
IntroducciIntroduccióónn
En Junio de 2006, la producción de aceite en México alcanzó En Junio de 2006, la producción de aceite en México alcanzó 3.293.29 millones de barriles por día y millones de barriles por día y 5.2755.275 miles de millones de miles de millones de pies cúbicos por día de gas natural.pies cúbicos por día de gas natural.
Para responder al creciente consumo mundial de aceite, se Para responder al creciente consumo mundial de aceite, se están desarrollando nuevas tecnologías para incrementar la están desarrollando nuevas tecnologías para incrementar la recuperación de aceite de campos maduros, de aceite recuperación de aceite de campos maduros, de aceite pesado, de yacimientos naturalmente fracturados, pesado, de yacimientos naturalmente fracturados, yacimientos arenoyacimientos areno--arcillosos, y la explotación de yacimientos arcillosos, y la explotación de yacimientos en aguas profundas, principalmente.en aguas profundas, principalmente.
IntroducciIntroduccióónnMéxico 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.
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Ciclo de vida de las Reservas
•• La incertidumbre en la estimación de reservas se La incertidumbre en la estimación de reservas se reduce con la vida productiva.reduce con la vida productiva.
•• Nuevas tecnologías incrementan la Recuperación.Nuevas tecnologías incrementan la Recuperación.
TIEMPO
Exploración Desarrollo yProducción
Plataforma
Gasto Económico
GA
STO
Extensión del Ciclo
de vida
Los recursos petroleros en MLos recursos petroleros en Mééxicoxico(Enero 1(Enero 1roro, 2006), 2006)
77%
3%4%4%12%
Recursos Contingentes:222.2
•• Volumen Original de Aceite (N): 288.8 miles de millones de barriVolumen Original de Aceite (N): 288.8 miles de millones de barrilesles•• Reservas Probadas: 45.4 miles de Reservas Probadas: 45.4 miles de millonesmillones de barriles (16% de N) de barriles (16% de N) •• EstimaciEstimacióón de la n de la RecuperaciónRecuperación Final: 66.6 miles de Final: 66.6 miles de millonesmillones de de
barriles (23% de N)barriles (23% de N)
RecuperaciRecuperacióón de reservas probadas 74%:n de reservas probadas 74%:
Producidos:33.6
Probada Remanente:11.8
*Probable:11.6
*Posible:9.6
*IncrementalFuente: Reservas de Hidrocarburos de México, SPE/PEP (2006)
Miles de Millones de barriles
RecuperaciónRecuperación de Reservas Probadas en los principales de Reservas Probadas en los principales campos del campos del paíspaís (Enero 1(Enero 1roro, 2006), 2006)
70.30
53.70
94.90
65.90 65.6074.00
ReservasProbadas producidas (%)
•• Campos Maduros Campos Maduros •• Incorporación de ReservasIncorporación de Reservas•• Exploración en Aguas ProfundasExploración en Aguas Profundas•• Incremento en Factores de recuperaciónIncremento en Factores de recuperación•• Explotación de aceite pesadoExplotación de aceite pesado
Mantener y/o incrementar la Mantener y/o incrementar la producción de aceiteproducción de aceite
Recuperación de Reservas Probadas > 50%:Recuperación de Reservas Probadas > 50%:
CC CAPCCKKMZ JTCAJB PEP
Source: Reservas de Hidrocarburos de México,
SPE/PEP (2006)
Tecnologías en la explotación petrolera
Tecnologías que crean valor:• Mejoramiento de aceite pesado• Sísmica de 3D y 4D• Recuperación Mejorada• Reactivación de Campos Maduros
Tecnologías que mejoran eficiencia:• 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
•• Complejidad de los Yacimientos Naturalmente Complejidad de los Yacimientos Naturalmente FracturadosFracturados
– Caracterización de matriz, fracturas y vúgulos – Interacción entre matriz, fracturas y vúgulos– Alta saturación de aceite residual en matriz.– Movimiento de fluidos.
•• Tecnologías EmergentesTecnologías 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 TecnológicosDesafíos Tecnológicos– Caracterización y Modelado de fracturas– Recuperación Mejorada– Cuantificación y localización de las reservas remanentes
Yacimientos Naturalmente FracturadosYacimientos Naturalmente Fracturados
TecnologTecnologíías que se aplican en Mas que se aplican en Mééxico xico Análisis de Datos, y Estudios Análisis de Datos, y Estudios
Técnicos.Técnicos.Modelado de YacimientosModelado de Yacimientos
Modelado Geológico
Simulación de Yacimientos
0
20000
40000
60000
80000
0 5 10 15 20Year
Pro
duct
ion
Rat
e (S
TB
PD
)
OIL
WATER
Gas
Rat
e(M
SC
FPD
)
0
200
400
800
0 5 10 15
Pre
ssur
e(P
SI)
1000
2000
3000
5000
Year
DesarrolloDesarrollo� Inyección de Nitrógeno� Pozos Altamente inclinados
Yacimientos Naturalmente FracturadosYacimientos Naturalmente Fracturados
ESCALA GRAFICA
0 30 Km.
DOS BOCAS
CARMEN CITY
200 m.
100 m.
50 m.
25 m.
2130
2170
2090
2050
FRONTERA
NITROGEN PLANT
NUEVO PROGRESO
ATASTA
CANTARELCANTARELLL
1
L-36
” 97
Km
L-24"
N
ATASTAESTATION
KUTZ CHAC-101
EKBALAMKU
L-36
” 85
K
m
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NOHOCHNOHOCH--AA
INJECTION INJECTION PLATFORMPLATFORM
InyecciInyeccióón de Nitrn de NitróógenogenoComplejo CantarellComplejo Cantarell
Centro de producción de Nitrógeno mas grande del mundo
Gas
to In
yecc
ión/
prod
ucci
ón, M
Msc
f/d
Year
N2
conc
entr
ació
n, m
ol fr
acci
ón
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Dec-02 Dec-03 Dec-04 Dec-05 Dec-06 Dec-07 Dec-08 Dec-09 Dec-10 Dec-11 Dec-12 Dec-13 Dec-14 Dec-150
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
Injected nitrogen
Total produced associated gas
Hydrocarbon produced gas
Nitrogen concentration
Modelado NumModelado Numéérico del proceso de rico del proceso de inyecciinyeccióón de Nitrn de Nitróógenogeno
Limitaciones TecnolLimitaciones Tecnolóógicasgicas
El volumen de aceite esta controlado por las saturación residual deaceite, Sorg y Sor
Las tecnologías de recuperación Las tecnologías de recuperación mejorada para extraer el aceite de mejorada para extraer el aceite de la matriz, representan uno de los la matriz, representan uno de los grandes retos para la industria grandes retos para la industria petrolera mexicana.petrolera mexicana.
Campo Akal
Factor de recuperación estimado después de N2 ~ 0.46
Alrededor de 16,000 MMSTB de aceite inmóvil se quedarían en el yacimiento
Sorg = 55%
Sorw = 70%Zona invadida de agua
Zona invadida de gas
•• Complejidad de los Yacimientos ArenoComplejidad de los Yacimientos Areno--ArcillososArcillosos– 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 ModelosLimitaciones de Modelos– Representación limitada de la heterogeneidad– Representación limitada las fracturas hidráulicas
Yacimientos ArenoYacimientos Areno--Arcillosos Arcillosos
•• Tecnologías EmergentesTecnologías Emergentes– Modelos sedimentológicos a nivel de microfacies– Pozos multilaterales y/o horizontales– Recuperación mejorada
•• Desafíos TecnológicosDesafíos Tecnológicos– Caracterización geológica de sistemas turbiditicos
• Mejoramiento de las imágenes sísmicas• Descripción de la distribución de heterogeneidades
– Recuperación Optimizada de Agua • Pozos horizontales inyectores de agua• Pozos horizontales productores de aceite
Yacimientos ArenoYacimientos Areno--ArcillososArcillosos
ASP (Álcali-Surfactante-Polímero)ASP
AguaAgua PetróleoPetróleo((RemRem. / . / ResRes.).)ASPASPPP
ASP
AguaAgua PetróleoPetróleo((RemRem. / . / ResRes.).)ASPASPPP
•• OportunidadesOportunidades– 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 TécnicoLimitaciones Técnico--EconómicasEconómicas– Cartera de proyectos con valor menor al de
fracturados – Campos en áreas sensibles ambientalmente– Requiere de grandes inversiones de capital
Yacimientos ArenoYacimientos Areno--ArcillososArcillosos
Descripción de canales enposición estratigráfica
Yacimientos ArenoYacimientos Areno--ArcillososArcillosos
Planeación del desarrollo
Oportunidades Tecnológicas en Mexico en la explotación de aceite pesado
� Caracterización/Simulación de YacimientosCaracterización/Simulación de Yacimientos
Yacimientos de Aceite PesadoYacimientos de Aceite Pesado
•• Sísmica 4D, Sísmica 4D,
•• Sísmica 3D de Fractura, Sísmica 3D de Fractura,
•• Sísmica MulticomponenteSísmica Multicomponente
•• Geoquímica de ProducciónGeoquímica de Producción
•• Sísmica de Pozo VSP 3DSísmica de Pozo VSP 3D
•• Modelado de Aceites EspumantesModelado de Aceites Espumantes
•• Simulación ComposicionalSimulación Composicional
•• Simulación Integral 2SSimulación Integral 2S
�� Desarrollo de YacimientosDesarrollo de Yacimientos
•• Perforación HorizontalPerforación Horizontal
•• Perforación MultilateralPerforación Multilateral
•• Instrumentación InteligenteInstrumentación Inteligente
•• Inyección de GelesInyección de Geles
•• Inyección de EspumasInyección de Espumas
•• FracPackFracPack
•• Bombas ElectrocentrífugasBombas Electrocentrífugas
Yacimientos de Aceite PesadoYacimientos de Aceite Pesado
�� Recuperación Secundaria y MejoradaRecuperación Secundaria y Mejorada
Yacimientos de Aceite PesadoYacimientos de Aceite Pesado
Zona depetróleo
LGN Frentede
Extracción
PozoInyector
PozoProductor
•• Inyección de Inyección de Nitrógeno y CONitrógeno y CO22
•• Inyección Optimizada de Agua Inyección Optimizada de Agua
•• Mejoramiento in SituMejoramiento in Situ
•• Inyección de SolventesInyección de Solventes
•• Inyección de DiluentesInyección de Diluentes
•• Recuperación TérmicaRecuperación Térmica
CCE
BTPK
JSK
N2 H2O
INYECCIÓN DE AGUA OPTIMIZADA
Yacimientos de Aceite Yacimientos de Aceite PesadoPesado
POZO PRODUCTOR
POZO INYECTOR
CAMARA DE VAPOR
5 MTS.
INJECTOR
PRODUCER
STEAM CHAMBER
INYECCIÓN DE VAPOR MEDIANTE PROCESO VAPEX
Yacimientos de Aceite Yacimientos de Aceite PesadoPesado
Yacimientos de Aceite Yacimientos de Aceite PesadoPesado
CRUDOCRUDOMEJORADOMEJORADO
25 25 °°APIAPI
Aplicación de Tecnología
CRUDO8 °API
CRUDOCRUDOMEJORADOMEJORADO
25 25 °°APIAPI
Aplicación de Tecnología
CRUDO8 °API
BENEFICIOSBENEFICIOS
• Es una extracción de las fracciones livianas del aceite, basado en la solubilidad diferencial de los componentes del aceite en el solvente utilizado
� 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
Mejoramiento In-Situ
Visualización de Oportunidades Tecnológicas para Ku, Maloob y Zaap
Yacimientos de Aceite Yacimientos de Aceite PesadoPesado
PEMEX EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓNREGIÓN MARINA NORESTEACTIVO KU MALOOB ZAAP
PRONÓSTICO DE PRODUCCIÓN DE ACEITEPROMEDIO ANUAL
0
200
400
600
800
1000
1981
1984
1986
1989
1992
1995
1998
2001
2004
2007
2010
2013
2016
2019
2022
2025
2028
Qo
(MB
PD
)
DESARROLLO + MANTTO. DE PRESIÓN
DESARROLLO, POZOS ACTUALES +FUTUROSBASE, EXPLOTACIÓN CON POZOS ACTUALES
HISTORIA promedio anual
• 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)
• Modelado de Fractura (Multicomponente, 3D de Fractura)• Monitoreo de proyectos de inyección (Sísmica 4D, Instrumentación Inteligente,
Geoquímica)
Yacimientos de Aceite Yacimientos de Aceite PesadoPesado
Limitaciones técnico-económicas para la aplicaciónoportuna 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 parayacimientos localizados en el continente.
• Dado que los precios del crudo dependen de su calidad, lacomercialización del aceite pesado se facilita utilizando tecnologías de mejoramiento de crudo.
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 ProfundasYacimientos en Aguas Profundas
OilGas
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OilGas
Gulf of MexicoGulf of Mexico
S. AmericaS. America
W. AfricaW. Africa
Asia PacificAsia Pacific
NW EuropeNW Europe
MediterraneanMediterranean
Yacimientos en Aguas ProfundasYacimientos en Aguas Profundas
Yacimientos en Aguas ProfundasYacimientos en Aguas Profundas
Risers: Tecnología avanzada en la producción de aceite en aguasprofundas.
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 desarrollosProfundidades de los nuevos desarrollos
0 / 0
1000 / 305
2000 / 610
3000 / 915
4000 / 1220
5000 / 1525
6000 / 1830
7000 / 2135
8000 / 2440
Atlantis & NaKikaSemisPies / Metros
Mad Dog SparMad Dog Spar
AngolaAngolaFPSO's FPSO's & TLP's& TLP's
DesarrollosDesarrollosActualesActualesProducciónProducción
ThunderThunderHorseHorseSemiSemi
HooverDDCV
GirrasolFPSO
HolsteinHolsteinSparSpar
UrsaTLP
MarlinMarlinTLPTLP
MarsMarsTLPTLP
Ram/PowellTLP
FoinavenSchiehallion
FPSO
PompanoPompanoSS TBSS TB
N.Sea 1980 1995 2000 2005