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Enfrentando sus desafíos singularespara maximizar la recuperación
Yacimientos
carbonatados
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Yacimientos carbonatados: el futuro de la producción mundial de petróleo y gas
Yacimientos carbonatados: heterogeneidad en todo aspecto
Yacimientos carbonatados: un enfoque continuo
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DIMENSIÓN DEL MERCADO
Más del 60% de las reservas de petróleo del mundo y un 40% de las reservas mundiales de gasresiden en los carbonatos‡.
� El Medio Oriente posee el 62% de las reservas de petróleo convencionales comprobadas delmundo§; aproximadamente el 70% de estas reservas se aloja en los yacimientos carbonatados‡.
� El Medio Oriente posee además el 40% de las reservas probadas de gas del mundo§; el 90%de estas reservas de gas se encuentra alojado en los yacimientos carbonatados‡.
Si bien la mayoría de los especialistas enenergía coincide en que los re cur sosenergéticos mundiales son adecuados
para satisfacer este crecimiento proyectado,serán necesarias más reservas para retardarun pico en la producción. Esto significa que laindustria petrolera tendrá que incrementarsignificativamente los factores de recupe ra -ción de todos los tipos de yacimientos. Esteincremento del desempeño puede acelerarse
al mismo tiempo que se reduce el riesgo técnico.
Sobre la base de las estadísticas que figuran acontinuación, resulta claro que la importanciarelativa de los yacimientos carbonatados,comparados con otros tipos de yacimientos,aumentará de manera asombrosa durante laprimera mitad del siglo XXI. Por consiguiente,la misma tendencia experimentará el valor deeste mercado para las compañías de servicios
En los últimos años, la demanda de energía se ha incrementado.Actualmente, más del 85% del consumo energético mundial sesatisface con los combustibles fósiles y el anuario World EnergyOutlook indica que la demanda de energía podría aumentar en un53% entre este año y el 2030†.
Yacimientos carbonatados: el futuro de la producción mundial de petróleo y gas
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† World Energy Outlook 2006‡ Schlumberger Market Analysis 2007§ BP Statistical Review 2007
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Reservas probadas de petróleo†
Petróleo en carbonatos‡
Pacífico Asiático
Arrecife
Carbonatos de plataforma
Carbonatos profundos
Provincia de petróleo en carbonatos
Miles de millones de barriles
América del Norte
América del Sur y Central
África
Europa y Eurasia
Medio Oriente
de la industria petrolera. No obstante, losdesafíos en materia de recuperación de hidrocarburos son significativos debido a la estructura interna altamente compleja y la especificidad de los yacimientos carbonatados.
OPORTUNIDADES TECNOLÓGICAS
Las técnicas desarrolladas inicialmente paracaracterizar los yacimientos en areniscasestán siendo aplicadas a los yacimientoscarbonatados; sin embargo, sabemos queestos tipos de yacimientos poseen carac-terísticas diferentes. Como resultado deabordar todas las incertidumbres y variablesasociadas con los carbonatos, se plantean
grandes oportunidades para el desarrollo de tecnología especialmente apta para losyacimientos de este tipo.
Schlumberger se ha comprometido a com-prender y encarar los desafíos específicos y los riesgos técnicos que presentan los carbonatos. Nos encontramos a la vanguardiadel desarrollo tecnológico necesario paraenfrentar los desafíos de los yacimientos carbonatados, y nuestra inversión permanen teen proyectos de investigación y desarrollo(R&D) se ha traducido en la introducción denumerosos productos y servicios que estánayudando a nuestros clientes a optimizar ymejorar la caracterización, producción ymanejo de los yacimientos carbonatados.
Distribución mundial de las reservas en carbonatos
No obstante, se reconoce que los factores de recu -peración son mayores para los yacimientos enareniscas que para los carbonatos. Los ya ci mien -
tos carbonatados exhiben una serie de caracte rísticasespecíficas que plantean desafíos complejos para su caracterización, producción y manejo.
LOS FUNDAMENTOS
Los carbonatos son rocas sedimentarias depositadas en ambientes marinos de aguas claras, someras y cálidas, y en su mayoría poseen un origen biológico. Están compuestos por fragmentos de organismos marinos,esqueletos, corales, algas y elementos precipitados, yconsisten en su mayor parte de carbonato de calcio, quees químicamente activo si se compara con la arena queforma las areniscas.
Otra diferencia clave entre las rocas clásticas y las rocascarbonatadas es la distancia existente entre el sitio dondese creó el sedimento y aquel en donde se depositó.Mientras que la sal y el limo pueden viajar cientos dekilómetros por los sistemas fluviales antes de su depo -sitación y su litificación, los granos que componen los se dimentos carbonatados se depositan normalmente muy cerca del lugar en que se crearon. Esta depositaciónlocal contribuye significativamente a la heterogeneidad de
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Yacimientos carbonatados: heterogeneidad en todo aspecto
Las rocas carbonatadashabitualmenteposeen una textura y una red porosa compleja queresulta de su historia depositacional y su posteriordiagénesis. Laheterogeneidadpuede existir entodo aspecto;poros, granos y texturas.
El factor de recuperación promedio—larelación entre el petróleo recuperable y el volumen de petróleo originalmente ensitio—para todos los yacimientos es deaproximadamente 35%.
los granos de carbonato. Una vez formada la roca carbonatada, una diversidad de procesos químicos y físicos comienza a alterar la estructura de la roca modificando las características fundamentales, talescomo la porosidad y la permeabilidad. Esto se conocecomo diagénesis. En el momento de la depositación, lossedimentos carbona tados a menudo poseen porosidadesmuy altas (35%–75%); sin embargo, estos valores decrecen bruscamente a medida que el sedimento esalterado y sepultado a las profundidades de yacimiento.En consecuencia, los yacimientos carbonatados exhibenvariaciones grandes y abruptas en la distribución de lostipos de roca.
ESTRUCTURAS COMPLEJAS
La porosidad de las rocas carbonatadas puede agruparseen tres tipos: porosidad conectada, existente entre losgranos de carbonato; vesículas, que son poros desconec-tados resultantes de la disolución de la calcita en el aguadurante la diagénesis; y porosidad por fracturamiento que es causada por los esfuerzos presentes luego de ladepositación. La diagénesis puede crear estructuras llamadas estilolitas que forman barreras horizontales parael flujo y a veces se extienden a lo largo de kilómetrosdentro del yacimiento, produciendo un efecto significativosobre el desempeño del mismo. Las fracturas puedencausar irrupción de agua, conificación de gas y problemasde perforación, tales como pérdidas de lodo pesado yatascamiento de las tuberías.
En conjunto, estas tres formas de porosidad crean un camino muy complejo para los fluidos y afectan directamente la productividad de los pozos.
El complejo mundo de los carbonatos: de arriba a abajo se muestra porosidad conectada,porosidad vesicular y porosidad de fracturas.
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Esta heterogeneidad produce además un impacto sobre la respuesta de las mediciones de los registros y, por consiguiente, sobre la determinación del petróleo en sitio.
LA MOJABILIDAD Y SU EFECTO SOBRE EL FLUJO DE FLUIDO
Además de las variaciones producidas en la porosidad, lamojabilidad es una característica heterogénea adicionalde los carbonatos. La gran mayoría de los yacimientos deareniscas son yacimientos intensamente mojados poragua (water wet). No obstante, la maduración de la rocacarbonatada que contiene agua y petróleo convierte a las rocas inicialmente mojadas por agua en rocas demojabilidad mixta o por petróleo (oil wet). Esto significaque el petróleo se puede adherir a la superficie de la rocacarbonatada y, por consiguiente, es más difícil de producir.Se considera que la mayoría de los yacimientos carbonatados posee mojabilidad mixta o por petróleo.
Las simulaciones indican que en los yacimientos sometidosa procesos recuperación secundaria por inyección deagua sólo pueden recuperarse cantidades limitadas depetróleo de las capas mojadas por petróleo, porque elagua tiende a fluir principalmente a través de las capasmojadas por agua. De hecho, los factores de recuperaciónpueden ser inferiores al 10%††.
La caracterización de la distribución de la mojabilidad y la comprensión de sus efectos sobre el flujo de fluidosdentro de un yacimiento complejo es crucial para estimarlas reservas recuperables y determinar las estrategias de producción destinadas a maximizar la recuperación.
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El agua se inyecta en unpozo de inyección vertical ala izquierda y se produce através de un pozo de producción vertical a laderecha.
Vista superior: éste es un yacimiento congojadopor agua y el frente deinyección posee la formauniforme habitual.
Vista inferior: la trayectoriapreferencial del agua es através de las capas mojadaspor agua. Las capasmojadas por petróleo sonpasadas por alto, afectandosignificativamente la recuperación.
Este escenario de distribución heterogénea de la mojabilidad requiereestrategias de producciónespeciales, además de tecnologías de recuperaciónmejorada de petróleo (EOR)bien seleccionadas.
†† Montaron, B.: “Increasing Oil RecoveryFactors: A Technical Challenge Key toFuture World Energy Supply,” Conferenciade la AFTP, París, octubre de 2005.
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Geología compleja, mojabilidad y dinámica de los yacimientos
Flujo dominado por la gravedad en un yacimiento mojado por agua
Flujo dominado por la capilaridad en un ambiente de mojabilidad estratificada
Simulaciones generadas con el software ECLIPSE*
Zonas saturadas con agua Zonas saturadas con petróleo
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Schlumberger reconoce los desafíos específicos de losyacimientos carbonatados y cuenta con una red de laboratorios de investigación y centros de tecnología que se
encuentra activamente involucrada en los proyectos relacionadoscon los carbonatos. En Medio Oriente, el Centro de Investigación deCarbonatos de Dhahran se dedica exclusivamente a la investigaciónde los carbonatos. Además, se están llevando a cabo significativasactividades de investigación relacionadas con el modelado de flujo,la caracterización de fracturas y los servicios sísmicos en los centrosde investigación de Cambridge, Stavanger y Moscú, al mismo tiempoque nuestro centro de investigación de Boston se dedica a lageología y la petrofísica, y nuestros centros de tecnología de Clamarty Sugar Land están desarrollando servicios de adquisición de registros durante la perforación (LWD) y servicios de estimulación,cuyos objetivos son los yacimientos carbonatados.
Nuestro compromiso a largo plazo con la investigación de los carbonatos nos permite desarrollar e introducir soluciones queestán mejorando la caracterización, la productividad y la recu-peración en los yacimientos carbonatados. Nuestros centros
Yacimientos carbonatados: una atención permanente
El Centro deInvestigación deCarbonatos deDhahran (arriba) se dedica exclusivamente a estudiar los carbonatos y desarrollar soluciones globales.
Red mundial de laboratorios de investigación y centros de tecnología deSchlumberger (arriba a la derecha).
En los yacimientos carbonatados, la sustenta ciónde las demandas globales de petróleo y gasrequiere tecnología avanzada y apropiada.
regionales de tecnología sustentan este com-promiso. El centro de Abu Dhabi se concentraen los carbonatos y permite que los clientestrabajen junto a sus especialistas pararesolver desafíos regionales específicos.
CARACTERIZACIÓN MEJORADA DE LAS FRACTURAS
La mayoría de los yacimientos carbonatadosson yacimientos naturalmente fracturados.Las fracturas existen en todas las escalas;desde las fisuras microscópicas hasta lasestructuras de varios kilómetros, denomina dasenjambres o corredores de fracturas, quecrean redes de flujo complejas en el yaci -miento. En consecuencia, el movimiento delos hidrocarburos y otros fluidos a menudo noes el esperado o pronosticado. Unos pocoscorredores de fracturas muy grandes puedenactuar como atajos preferenciales para losfluidos dentro de un yacimiento carbonatado;por consiguiente, el conocimiento de su
posición exacta es crucial para la planeaciónde pozos nuevos, así como para la simulacióny el pronóstico de la producción de estosyacimientos.
En los yacimientos fracturados, nuestra metafinal consiste en proporcionar una caracteri-zación geométrica y dinámica completa de la red de fracturas. Los avances recientesintroducidos en las tecnologías sísmicas parael mejoramiento de la deli nea ción, la carac-terización y el monitoreo de los yacimientos,están haciendo mucho para acercarnos a ese objetivo. Los servicios Q-Technology*,combinados con los nuevos métodos deprocesamiento, permiten la detección tridi-mensional de los corredores de fracturasexistentes dentro del yacimiento.
Una de las herramientas preferidas que se utilizan en la industria, es el de modelado deredes de fracturas discretas (DFN). Este es elenfoque que ha adoptado Schlumberger conel software Petrel*; software que abarca desde
El software Petrel permite el modelado tridimensional de la conectividad de las fracturas en losyacimientos carbonatados, combinando en una sola representación, visualizaciones de fracturasen pozos y otras fuentes de datos. 9
la interpretación sísmica hasta la simulacióndinámica de yacimientos. Las metodologíasadoptadas en Petrel combinan la informaciónproveniente de dominios múltiples en una representación unificada del yacimiento.
El método DFN modela en forma realista laconectividad de las fracturas y las diaclasasque generan un comportamiento de flujo irre -gular, combinando una amplia diversidad dedatos de mapas, afloramientos, geome cá ni cade yacimientos, sísmica 2D y 3D, registros depozos, pruebas de pozos y registros de flujo,además de modelos conceptuales estructu -ra les o depositacionales. El modelo deyacimientos combina la metodología DFN y loscorredores de fracturas que son directamenterepresentados por imágenes sísmicas me -diante un procedimiento matemático que seconoce como seguimiento de las huellas dehormigas (ant tracking).
TECNOLOGÍA DE PERFORACIÓN Y COLOCACIÓN DE POZOS
La tecnología de perforación direccional también desempeña un rol importante en elmejoramiento de la recuperación de petróleo.Hoy, utilizando el servicio de mapeo de loslímites de las capas PeriScope*, los especia -listas son capaces de orientar los tramos dedrenaje horizontal hacia el punto más favo -rable del yacimiento utilizando las tecnologíasde adquisición de mediciones durante la
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1 01 0
IlitaIlita
0.4 0
0.40
0.4 0
0Agua ligadaAgua ligada
AnhidritaAnhidrita
CalcitaCalcita
DolomitaDolomita
GasGas
PetróleoPetróleo
AguaAgua
Sigma ELANRes ELAN
pie3/pie3 pie3/pie3
Volúmenes ELANPlusVolúmenes ELANPlus
pie3/pie3
pie3/pie3
pie3/pie3
Volumen de hidrocarburosutilizando el parámetro sigma
Porosidad total
Volumen de hidrocarburosutilizando la resistividad
m = 2.0, n = 2.0
Carril 1 Carril 2 Carril 3
Descubrimiento de una zona productiva de bajaresistividad utilizando el parámetro sigma: enlos carriles 2 y 3, el agua aparece en blanco y el petróleo en verde. El carril 2 muestra las saturaciones de agua y petróleo, calculadas apartir de un registro de resistividad y utilizandola ecuación de Archie. El carril 3 muestra lassaturaciones de agua y petróleo derivadas delas mediciones del parámetro sigma obtenidocon el servicio EcoScope.
Las mediciones de resistividad (carril 2) fueronpesimistas, mientras que las medicionesbasadas en el parámetro sigma pronosticaronen forma más precisa el petróleo en sitio. Unregistro subsiguiente del Probador Modular de la Dinámica de la Formación MDT* mostróun 70% de petróleo, lo cual corroboró la determinación del servicio EcoScope en base al parámetro sigma.
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perforación (MWD) y LWD. Con estos siste masrotativos direccionales, es posible perforarpozos más largos, en forma más rápida y másprecisa que antes, lo que incrementa la eficiencia y reduce el riesgo.
MEDICIONES DE POROSIDAD PRECISAS
La evaluación de los hidrocarburos en sitio se basa en gran medida en la determinaciónprecisa de la saturación de fluidos y de laporosidad total. Estas características exhibenuna gran variabilidad debido a la heteroge -neidad de la roca y la influencia de la mojabilidad. Las mediciones precisas deporosidad en los carbonatos requieren unacaracterización mineralógica completa.
La introducción reciente del servicio LWD defunciones múltiples EcoScope* ha permitidopor primera vez obtener registros más
precisos de saturación y porosidad en los carbonatos. Esto se debe a que este servicioutiliza una medición de los neutrones termalesque permite estimar la saturación de aguaindependientemente del método tradicionalbasado en la resistividad.
OPERACIONES DE ESTIMULACIÓN YTERMINACIÓN DE POZOS
La calcita se disuelve en ácido clorhídrico(HCl). En consecuencia, los tratamientos conHCl han sido el método de estimulación másgeneralizado para los pozos en yacimientoscarbonatados. Hoy, muchos pozos son horizontales y pueden intersectar fracturas a lo largo de su trayectoria. El ácido tiende a perderse en las primeras fracturas queencuentra el pozo, dejando secciones significativas sin estimulación.
El sistema integrado deinterpretaciónpetrofísicaEcoView*ayuda aanalizar los carbonatos utilizando laserie de datosglobales delservicioEcoScope.
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Schlumberger está introduciendo solucionespara la estimulación óptima de los yacimientoscarbonatados. Un ejemplo de esto es unnuevo fluido que combina fibras y ácido. Lasfibras taponan temporariamente las fracturaspermitiendo que el ácido estimule todo el pozo.Otro ejemplo está dado por la tecnología determinación de pozos StageFRAC*, que permite la creación de fracturas hidráulicasen múltiples zonas del pozo.
Con la adquisición reciente de ResLink, nuestroportafolio de tecnología de terminación depozos incluye ahora dispositivos de control deflujo de avanzada, que pueden utilizarse paradiseñar operaciones de terminación parapozos horizontales de inyección y produccióncon el objetivo de optimizar los perfiles deflujo. El efecto es de largo plazo; regímenes de producción sostenidos con mejor controlde los cortes de agua e incremento de larecuperación gracias a la mejor eficiencia de barrido del yacimiento que surge de unperfil de inyección más uniforme.
RECUPERACIÓN MEJORADA DE PETRÓLEO
La actividad de investigación, relacionada con los procesos potenciales de EOR en losyacimientos carbonatados, cubre la efectividadde numerosos controladores y su capacidadpara lograr diversos efectos en los yacimientoscarbonatados. Se utilizan controladores tales
como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4),surfactantes, polímeros, agua dulce, vapor ytodas sus combinaciones para conseguirefectos tales como la expansión del volumende petróleo, la reducción de la viscosidad, lareducción de la tensión interfacial, el cambiode la mojabilidad y la optimización de lareología de los fluidos de inyección.
Recientemente, la investigación de los métodosde recuperación mejorada ha vuelto a estarentre las prioridades de las agendas de lamayoría de las grandes compañías interna-cionales de petróleo y gas. Los centros deinvestigación de Schlumberger se enfocan en diversos proyectos destinados a mejorar la recuperación de petróleo en los carbonatosy en los yacimientos de petróleo pesado.
Nuestro compromiso con este esfuerzo deinvestigación en curso es sustentado por la tecnología que ya hemos implantado. Elsiste ma de medición de la distribución de latemperatura (DTS) mediante fibra ópticaSensa* monitorea continuamente el perfil detemperatura a lo largo del pozo, proveyendoinformación sobre la irrupción de agua y gas,el aislamiento por zonas y la integridad delpozo. Las bombas eléctricas sumergibles(ESP) de Schlumberger pueden instalare enpozos de más de 3,700 m de profundidad y son capaces de operar a más de 200°C detemperatura; cuando las condiciones del
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pozo cambian permanentemente, un sistemade monitoreo de las bombas ESP y un variadorde velocidad pueden optimizar el desempeñode la bomba. Las dos tecnologías son clavepara el monitoreo y la producción deyacimientos mediante métodos EOR termales,tales como la inyección de vapor de agua. Elsoftware ECLIPSE permite simular, en formaprecisa y rápida, las características del flujode fluidos de todos los tipos de yacimientos afin de comparar la efectividad de las diversasestrategias de producción.
INTEGRACIÓN DE LA TECNOLOGÍA: HACIA UN CONOCIMIENTO MÁS PROFUNDO
Los yacimientos carbonatados seguiránplanteando desafíos relacionados con el tipo de roca y la porosidad. Una campaña tendiente a una mayor integración de la tec-nología mejorará el desempeño y reducirá elriesgo técnico mediante una mejor caracteri-zación de los yacimientos y la construcción de modelos de yacimientos más exactos.
Sabemos que las soluciones para el desafíoque presenta la recuperación de petróleo enlos yacimientos carbonatados heterogéneossólo pueden provenir de una mayor tarea deinvestigación y de la colaboración continua.Estos esfuerzos ayudarán a refinar las técnicasexistentes y a desarrollar tecnologías nuevasy configurables en relación con los carbonatos.
*Marca de SchlumbergerCopyright © 2008 Schlumberger. Todos los derechos reservados. 08-OS-003
www.slb.com/carbonates
CarbonatoLos carbonatos nos plantean algunos de losdesafíos y oportunidades más grandes para eldesarrollo de nuevas tecnologías y procesos, opara la refinación de las tecnologías y procesosexistentes a fin de maximizar su recuperación.
