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Proyectos de Recuperación Mejorada de PEMEX EyP: Retos y Oportunidades
Acapulco, Gro. 21-22 de Junio de 2013
Dr. Fernando Rodríguez de la Garza
V Congreso Anual Conjunto de Asociaciones del Sector Energético
Subdirección de Gestión de Recursos Técnicos
2 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Contenido
• Antecedentes Estrategia de RMej de PEMEX EyP Retos de RMej en YNF Conclusiones
3 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Exploración
Descubrimiento
Delimitación
Desarrollo
Recuperación Primaria
(energía natural)
Recuperación Secundaria
(agrega energía)
(libera aceite atrapado)
Abandono
Ciclo de vida de un yacimiento
4 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
120,494
45,335
31,229
114,488
12,3425,669
0
20,000
40,000
60,000
80,000
100,000
120,000
140,000
Fracturados
N Np
Fracturados No Fracturados (MMMb)
FRa = 0.26 ; FRf = 0.38 FRa = 0.05 ; FRf = 0.11
Los procesos actuales dejarán grandes volúmenes de aceite en los yacimientos: 75 MMMB en YF y 100 MMMB en YnF
Reserva Original
120,494
Reserva Original
N Np
45,335
31,229
5,669 12,342
114,448 FR promedio actual
en YF es 26% y el final esperado 38%.
En YnF el FR promedio actual es 5% y el final esperado 11%
La certidumbre de la existencia de los volúmenes de aceite remanente es alta
APC +
APKMZ
Otros
AIATG
Otros
5 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Volumen asociado al reto técnico, MMMBOE Los recursos de RMej representan un FR adicional de 3% a 8%, equivalente a la producción acumulada de Abkatún-Pol-Chuc y Cantarell, respectivamente
De los retos enfrentados, RMej es el tema de mayor dispersión
Fue necesario definir una estrategia de RMej a nivel PEMEX EyP, para capturar sinergias y alinear los esfuerzos de Regiones y Activos
Notas: Reservas potenciales para RMej basadas en volúmenes originales 2P y factores de recuperación promedio de la industria. Valores basados en reservas 2P remanentes para yacimientos de baja permeabilidad y crudos pesados y extra pesados; recursos prospectivos para aguas profundas. Fuente: Fichas técnicas de PEMEX, Informe anual de Recuperación Secundaria y Mejorada en México – Pemex 2008
Número de proyectos que definen el reto técnico como crítico
1 2 2 17
La Recuperación Mejorada representa una de las principales oportunidades y retos para PEP
6 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Primaria Secundaria
Mejorada
•Emplea energía natural del yacimiento.
•Usa sistemas artificiales de producción.
Tiempo
Prod
ucci
ón
•Agrega energía al yacimiento.
•En YF, acelera prodn de aceite móvil.
•Libera aceite atrapado en el medio poroso.
Factores de Recuperación Típicos
Los procesos de RMej incrementarán los factores de recuperación finales
7 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
1951 El primer proyecto de Recuperación Secundaria. Se inyecta agua en el campo Poza Rica y alcanza una producción de aceite de 149 mil barriles por día Np = 390 MMB
1961 Inyección de Agua al Campo San Andrés. Np =219 MMB
1968 Inyección de Agua al Campo Tamaulipas -Constituciones. Np=144 MMB
1970. Campo El Golpe. Np=24.3 MMB
1974. Campo La Venta. Np=7.7 MMB
1976. Complejo Antonio J. Bermúdez
1977. Campo Sitio Grande. Np=112 MMB Campo Cuichapa. Np=37 MMB
1978. Campo Rodador. Np=2.1 MMB. Campo S. Magallanes. Np=24 MMB
1983 Inyección de Agua al Campo Ogarrio. Np=7 MMB
1991 Inyección de agua en Abkatún-Pol Chuc. Np=404 MMB
Mayo 2000. Inyección de nitrógeno en Cantarell. Np = 4500 MMB
2004-2006 se reorganiza el Proyecto Integral Delta del Grijalva y reactiva desarrollo; producción máxima 156 mil barriles por día.
2006. Inicio de inyección de bióxido de carbono en Sitio Grande
2008. Inicio de inyección de nitrógeno en KMZ.
2000 1990 1980 1970 1960 1950
Inyección de agua:
PEMEX tiene el reconocimiento internacional en proyectos de RSec / Manto. de Presión con Nitrógeno por su aplicación en Cantarell
La Rec Secundaria no es tema nuevo para PEP
8 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Procesos de Recuperación Mejorada
Modifican propiedades de la roca y/o fluidos del yacimiento: TI, Mojabilidad,
µo…
9 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Las tecnologías de RMej tienen costos de producción mayores a los del aceite tradicional
Ante recursos financieros limitados, Pemex ha dirigido las inversiones a la explotación primaria y secundaria de aceite por el menor costo
0102030405060708090
100110120130140
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000
Co
sto
de
pro
du
cc
ión
(U
SD
/ b
bl)
Volumen (MMMBPCE)
Petróleo producido
Medio oriente y Norte de
África
Aceite conven-cional (otros)
EOR
CO
2 Aguas profundas y ultraprofundas
EOR
otr
os Árti
co
Aceite pesado
y bitumen
ShaleOil
Gas a aceite
Carbón a aceite
Recursos disponibles a nivel mundial
Tradicionalmente Pemex no ha explotado recursos por recuperación mejorada debido al mayor costo
10 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Mét
odos
Té
rmic
os
Gas
es
Mis
cibl
es
Mét
odos
Q
uím
icos
Vapor / agua caliente
Calentamiento eléctrico
Combustión in situ
Gas hidrocarburo
Dióxido de carbono
Nitrógeno
ASP
Microbiana
Pemex está en desventaja con las grandes operadoras en cuanto a RMej
RMej se aplica con sustento técnico desde los 1950’s, adquiriendo impulso al incrementarse el precio del aceite
Existen mas de 350 proyectos de RMej en el mundo que aportan el 2.2% de la producción global
En desarrollo / producción Pruebas piloto Investigación y desarrollo
Fuente: OGJ 2008, Páginas de internet de las compañías mencionadas
Existe abundante experiencia en la industria en recuperación mejorada
11 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Proyectos en operación en 2008 (Basado en 350 proyectos – 1.78 MMBD)
Existe poca experiencia documentada de RMej en yacimientos naturalmente fracturados (YF)
Los YF representan un reto importante para la RMej al contener el aceite remanente en la matriz, de difícil acceso, ya que los fluidos de inyección se mueven a través del sistema de fracturas
Por el volumen de los YF en el país y la necesidad de implementar procesos de RMej en ellos, Pemex tiene la oportunidad de tomar el liderazgo global en RMej para YF
Proyectos planeados 2008 en adelante (Basado en 30 proyectos)
13%
4%
17% 67%
Carbonatos Otros N/D
Arenas/Areniscas
YNF
Carbonatos Otros N/D
Arenas/Areniscas
28% 62%
10%
Sin embargo, la experiencia en yacimientos naturalmente fracturados es limitada
12 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Contenido
Antecedentes Estrategia de RMej de PEMEX EyP
Retos de RMej en YNF Conclusiones
13 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Competencias
Desarrollo a través de vehículos prácticos y académicos.
Capacitación de personal para tripular los proyectos: 25 Maestrías y 20 Doctorados en el periodo 2010-2018.
Procesos
Desarrollo de proyectos y asignación de recursos para:
• Mitigar la incertidumbre asociada a proyectos de RMej • Asegurar los recursos para
ejecución de estudios de laboratorio y pilotos
Proyectos y tecnologías Enfoque en los 19 campos de mayor volumen
(60% de VOA) Desarrollo inicial de 11 pilotos para establecer
elementos básicos de implementación Considera además campos complejos y maduros Desarrollo o adquisición
de tecnologías requeridas
Creación de grupos de recuperación mejorada en los Activos:
• Estudios, diseño y ejecución de pilotos • Planeación, ejecución y seguimiento de
proyectos a escala de campo
Visión 2020 “Consolidar e intensificar proyectos de RSec y ser la empresa líder en RMej para yacimientos naturalmente
fracturados”
Organización
Pemex cuenta con una estrategia integral de Recuperación Mejorada
14 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Se tienen identificados los campos prioritarios, su análogo y el tipo de tecnología a probar
Cantarell
Jujo-Tecominoacán
Ku-Maloob-Zaap
Poza Rica
Cacalilao
Complejo AJB
Abkatun-Pol-Chuc
ATG Norte (6) Miquetla, Coyol,
Humuapa, Remolino, Corralillo y Soledad
Ébano
Akal KL, Chac
Maloob
Chuc
Cárdenas
Poza Rica
Cunduacán
Samaria Terciario
Coyotes
19
ca
mp
os
pri
ori
tari
os
Inyección de surfactantes espumados en zona invadida por gas en Akal KL
Inyección de solución surfactante en zona invadida por agua en Chac
Inyección de CO2 en Coyotes
Inyección de CO2 en Maloob
Inyección de surfactantes espumados en el Complejo Antonio J. Bermúdez
Inyección de gas hidrocarburo en Chuc
Inyección de aire en Cárdenas
Inyección de surfactantes en Poza Rica
Inyección de aire en Soledad
Inyección de CO2 en Ogarrio
Pánuco
Campos Campos de Prueba
(Análogos) Pilotos
Los 11 pilotos de la primera ola dan los elementos básicos para implementar RMej en el resto de los campos prioritarios de PEP
Soledad
Inyección de vapor en Samaria Terciario
A
B
I
C
D
E
F
J
K
H
G
ATG Sur (4) Agua Fría, Tajín;
Coapechaca, P. Alemán Agua fría
15 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Estudios de laboratorio y diseño de pilotos (Conv)
Pruebas piloto (Convencionales)
Implementación a escala de campo
Notas: Tiempos observados en literatura de la industria Fuente: Entrevistas, Oil & Gas Journal, Rigzone, Elsevier, SPE
Construcción Operación del proyecto
Duración – hasta 2 años
Costo estimado - 10 a 50 MM pesos
Desarrollo de estudios de laboratorio y diseño de pilotos
Duración - 2 a 4 años
Costo estimado - 65 a 300 MM pesos
Duración dependiente de experiencia disponible en campos análogos y con las tecnologías de RMej
Duración - 2 a 3 años
Costo ligado a la producción esperada – 0.6 a 2.5 USD por barril
El tiempo puede variar dependiendo del método RMej y las instalaciones existentes en el campo
Duración del proyecto
Costo de la producción esperada - 10 a 25 USD por barril
Este ciclo de desarrollo “típico” puede ser afectado por otras prioridades o el precio de los hidrocarburos
En algunos campos se podrá prescindir de las pruebas piloto, dada la existencia de análogos, y reducir los tiempos del ciclo de implementación de RMej; esto será posible una vez que exista experiencia en los campos de PEP
Primer aceite 5-9 años bajo mejores prácticas
Desarrollo de proyectos RMej conforme a tiempos y costos observados en la industria
16 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Pemex ya inició los esfuerzos hacia la implementación de procesos de Recuperación Mejorada
Identificación de oportunidad y brechas respecto a la industria
Desarrollo de la estrategia integral de Recuperación Mejorada (2009)
Integración en el Plan de Negocios de PEP (2010)
Primera esfuerzo: Cárdenas en 2002 e incremento gradual hasta 23 campos contemplados en el programa actualizado
Identificación de la necesidad
Screening preliminar de tecnologías disponibles: IMP (2008)
Selección de tecnologías a partir de screening preliminar y trabajos posteriores
Métodos térmicos: Cárdenas, Samaria Neógeno,
Inyección de gases: Maloob, Chuc…
Inyección de químicos: Cantarell, CAJB, Pol, Ek-Balam, Poza Rica
Selección de tecnologías
Colaboración con expertos reconocidos mundialmente (i.e. IMP, UT-Austin, URice, Stanford U, CSM, IFP, RERI…)
Samaria T., inyección de vapor –2009 Cárdenas: Combustión in situ, Akal:
Surfactantes – antesala de ejecución
Ejecución de estudios de laboratorio y pruebas piloto
Identificación de estudios de laboratorio por campo (2010)
Definición de requerimientos de pilotos específicos (2010)
23 proyectos con presupuesto definido para pruebas y pilotos (2010)
Documentación de requerimientos
16
17 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
2012 2013 2014 2015 2016
Proyectos
Organización
Competencias
Procesos Documento rector de
FEL modificado
Propuesta proyectos al Fondo de HC
Definición de Equipos de RMej
10 estudios de lab
8 pilotos diseñados
7 Pilotos iniciados
Piloto Samaria es +: Aplicación masiva
6 posgrados iniciados: 6D
2 Masters incorporados
Aprobación de los Equipos por GEDI
Integración de equipos
5 estudios de lab
Diseño de 7 pilotos
4 Pilotos iniciando (Akal KL, Cárdenas)
5 pilotos evaluados
5 posgrados inician: 4D, 6M
Iniciar 4 Maestrías y 5 Doctorados
Se incorporan: 4D
Iniciar 4 Maestrías y 5 Doctorados
Se incorporan: 6M, 2D
Consolidación de equipos de RMej
Equipos integrados y operando
Equipos integrados y operando
Perspectivas de la Estrategia de RMej al 2016
2 estudios de lab
Diseño de 1 pilotos
3 Pilotos iniciando
5 pilotos eval ( Akal KL…)
Diseño de 1 prueba piloto
2 Pilotos iniciando
3 pilotos evaluados (Cárdenas… )
1 Piloto iniciando
3 pilotos evaluados
Iniciar 4 Maestrías
Se incorporan: 4M
Proyectos Fondo HC aprobados (5)
18 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Metas y Estimados del programa de RMej
Estimados Metas
Primera producción por recuperación mejorada
Plataforma de producción potencial de 400 MBD mínima durante 20 años
Producción acumulada de 1000 millones de barriles por RMej
Volumétricas
2017
~ 2023
~ 2028
Metas físicas
Inicio de pruebas pilotos de la 1ª ola
Primera Producción de RMej en 6 campos/complejos prioritarios
Primera producción de RMej en los campos prioritarios
2012-2013
~ 2017-2018
~ 2021-2023
19 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Contenido
Antecedentes Estrategia de RMej de PEMEX EyP
• Retos de RMej en YNF Conclusiones
20 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Carbonatos naturalmente fracturados y vugulares Aceites pesado: 22°API y 3cp @cy Temperatura: 95 - 120 °C Presión inicial: 270 Kg/cm2
Profundidad cima: 1000 mbnm Espesor / Relieve: 1,000 / 2,200 m φ tot: hasta 10% Kf : 2,000 – 10,000 md Km: < 5 md
Características Relevantes
6 °API
Campo Akal-Complejo Cantarell
Primer aceite: 1979 1.2 MMBD en 1981/ 40 pozos 1 MMBD durante 16 años PMOC en 1997
21 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Condiciones actuales de Akal:
Se inyecta N2 desde el año 2000 Casquete de gas: 1000 + m ∆Zcwo = 650 m (Sur) Col de aceite discontinua: Bloques N, S & KL Espesores en col de aceite: 60 - 100 m
Agua
Aceite
Gas
Oil
Water
Drene gravitacional
Imbibición de agua (baja)
Impulsores de RMej:
Poca experiencia internacional dado el tipo y condiciones de los YNF
Proyecto de Rec Mej del Campo Akal
Gran vol remanente de aceite después del N2: Actualmente ~ 9,000 y 4,500 MMB en zonas invadidas por gas y el acuífero.
Recuperación adicional esperada:10%
22 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Rec Mej en Akal …
Estudios de Laboratorio: Rice U & UT-Austin
Inyección de surfactante espumado en casquete de gas DD-Surfactantes en la zona invadida por el acuífero
Recuperación Mejorada con Químicos
Selección de surfactantes óptimos Comportamiento de fases, TI, adsorpción Imbibición espontánea y desplazamientos en núcleos Caracterización del flujo de espumas en fracturas
Surfactante espumado en casquete de gas del Bloque KL Modelo sectorial del área piloto desarrollado con CMG-Stars Prueba piloto no convencional
Diseño de Prueba Piloto: PEMEX-IPS
23 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Alta T (hasta 120°C) y salinidad del agua de formación (120,000 ppm)
La distribución eficiente del surfactante en el casquete de gas y el suministro a la matriz a través de la red de fracturas: controlar su movilidad para evitar se segregue a través de las fracturas… inyectará como espuma
Desarrollar la formulación óptima de surfactantes para alta T, S y capacidad de formar espumas : U Rice
Desarrollar el modelo de simulación con STARS para el diseño de la prueba piloto de inyección de surfactante espumado en Akal KL: La caracterización y modelado del flujo de espumas en fracturas
Retos de RMej de Akal…
24 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Diseño de una prueba piloto no convencional: Los arreglos de inyección-producción tradicionales no aplican por el carácter segregado del flujo en fracturas
Los beneficios del piloto no se pueden medir por producción incremental de aceite: Datos del piloto permitirán calibrar el modelo sectorial y estimar los beneficios
La medición de cambios en SoR mediante registros geofísicos de pozos y en núcleos de pared dará información del desempeño de los surfactantes, aunque limitada a pocas pulgadas alrededor del agujero
Retos de RMej de Akal
25 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Contenido
Antecedentes Estrategia de RMej de PEMEX EyP Retos de RMej en YNF Conclusiones
26 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Conclusiones
La implementación de prácticas de recuperación mejorada representa una gran oportunidad para incrementar los factores de recuperación finales en los campos de Pemex.
PEP ha reconocido la necesidad de implementar dichas prácticas a través de su Plan de Negocios, en el que se define como un programa la implementación de estas tecnologías
Los proyectos de recuperación mejorada en yacimientos fracturados son, sin embargo, de alta complejidad e incertidumbre, y son un reto al no existir experiencia en el contexto internacional
27 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Conclusiones
PEP ha iniciado los esfuerzos de recuperación mejorada y tiene hoy una estrategia integral en ejecución apuntando a ser líderes de la industria en procesos de Recuperación Mejorada para yacimientos naturalmente fracturados
La primera ola de pilotos de la estrategia se encuentra en desarrollo; este esfuerzo permitirá reducir la incertidumbre en la implementación a escala de campo
La implementación de recuperación mejorada requiere del involucramiento de actores gubernamentales y de la iniciativa privada para el desarrollo de una estrategia de aseguramiento de insumos de inyección: principalmente Surfactantes y CO2
Acapulco, Gro. 21-22 de Junio de 2013
Dr. Fernando Rodríguez de la Garza
V Congreso Anual Conjunto de Asociaciones del Sector Energético
Subdirección de Gestión de Recursos Técnicos
Gracias por su atención!!!
30 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Recuperación Primaria en YF • Expansión de roca y fluidos al declinar la presión • Entrada natural de agua:
• Agua desplaza el aceite contenido en fracturas • La roca matriz, de mojabilidad mixta, imbibe una cantidad limitada de agua de las fracturas que la rodean y entrega una cantidad equivalente de aceite.
• Formación y expansión de un casquete de gas: • Gas desplaza el aceite contenido en fracturas a medida que el contacto gas-aceite desciende • La roca matriz invadida por el casquete cede aceite a las fracturas y toma gas a cambio al desarrollarse el mecanismo de drene gravitacional de aceite, creado por la competencia entre fuerzas gravitacionales y capilares que actúan.
Agua
Aceite
Gas
Drene gravitacional de
aceite
Imbibición de agua
Mecanismos de Producción
31 SUBDIRECCIÓN DE GESTIÓN DE RECURSOS TÉCNICOS
Recuperación Secundaria en YF
Recuperación Secundaria es sinónimo de Mantenimiento de presión
• Inyección de agua o gas da energía al yacimiento
• Los mecanismos de producción de RSec en YNF son los mismos que operan durante la etapa primaria.
• Debido a la afinidad del aceite con la roca (mojabilidad) la inyección de gases permite recuperar mas aceite de los YF de México que la inyección de agua
• Beneficios de mantener presión inyectando gas: • Producción acelerada de la reserva de aceite • Volumen incremental de aceite que se obtiene de
la zona del yacimiento que se evita sea invadida por el acuífero
Agua
Aceite
Gas
Gas
Mecanismos de Producción
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