estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en méxico
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MEXICO
ESTRATEGIA APLICADA PARA LA REACTIVACIÓN DE UN CAMPO PETROLERO MAD URO EN MÉXICO
ESPECIALIDAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
Oscar Vázquez Sentíes, Ingeniero
México, D.F., 29 de agosto de 2011
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• Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
introducción Sr. Ing. José Antonio Ceballos Soberanis
Presidente de la Academia Mexicana de Ingeniería.
Sr. Dr. José Salvador Echeverría Villagómez Presidente de la Comisión de Especialidad de Ingeniería Mecánica.
Distinguidos Académicos
Señoras y Señores
Quiero primeramente agradecer a esta Honorable Institución por haberme invitado a participar como Miembro, cargo que honrosamnte ejerceré por la superación de la Ingeniería en México.
Quiero también agradecer al:
Ing. Fernando Manzanilla Sevilla
Ing. Manuel Viejo Subicaray
y al Ing. Carlos Morales Gil I .
Quienes serán los Comentaristas de mi trabajo, por haberse tomado el tiempo de revisarlo y que seguramente contribuirán con conceptos para incrementar en mucho el aporte del documento.
Es un gran honor para mí el presentar ante ustedes el trabajo de la ESTRATEGIAAPLICADA PARA LA REACTIVACIÓN DE UN CAMPO PETROLERO MADURO EN MÉXICO, que he desarrollado con motivo de este ingreso a tan prestigiada Academia.
Especialidad de Ingeniería Mecánica
Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
E E
Optimización y Desarrollo de Campos E
Maduros E
Al identificar la declinación de la producción que se presentaría
en los principales campos de explotación petrolera de la
r República Mexicana (principalmente en Cantarell), en el año
1
2006 Petróleos Mexicanos inició la implementación de
estrategias de reactivación de campos de aceite denominados -
Campos Maduros-. Además de incrementar sustancialmente la
exploración para aminorar el efecto de la mencionada
declinación.
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E E E E E E E E E Especialidad de Ingeniería Mecánica 1
Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro cii México
Criterios de Definición de Campos Maduros
El criterio de definición de Campos Maduros son de "regla de
pulgar" (rule of thumb) que utiliza Pemex para determinar si un
campo puede ser considerado "Maduro" o "Marginal", este tipo
de campos presentan una magnífica oportunidad para
incrementar su producción, y así aportar al desafío identificado.
Especialidad de Ingeniería Mecánica 2
Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero niaduro en México
Marco Legal para Nuevos Esquemas 1
de Contratación
Cabe hacer mención que Petróleos Mexicanos hace ya 4 años
pensaba en dar solución a su problemática de explotación
diseñando nuevos esquemas de contratación, al día de hoy es ya
un tema muy conocido a nivel nacional, y ya existen muchas
instituciones interesadas en el diseño de estos nuevos esquemas.
Con la participación del Congreso de la Unión se establecieron
leyes específicas para facilitar la contratación de servicios
relacionados con áreas sustantivas de la exploración y -
producción de hidrocarburos.
1
El Sindicato de Trabajadores Petroleros aporta responsablemente
el personal necesario para las actividades relacionadas.
Especialidad de Ingeniería Mecánica 3
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Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
Reservas del Sector .Ebano-Pánuco-Cacalilao
La reserva remanente al inicio del contrato era de 16 millones de
barriles. L
Con la aplicación de tecnologías modernas y mejores prácticas u
en el desarrollo de los campos, después de 2 años de actividad,
DS sustenfó 1s estimcinnes de reserva nile PPP certific'
monto de 74 millones de barriles de crudo.
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El crecimiento de las reservas permitió avanzar con el desarrollo
de los campos, incrementando en forma continua el ritmo de u
producción del Sector.
Especialidad de Ingeniería Mecánica 4
Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
Producción del Sector EPC r
La historia de producción del Sector EPC muestra una tendencia
declinante a partir de 1960, con repunte temporal a partir de
.r r 1985 que corresponde a una reactivacion que realizo PEP
• mediante un programa de desarrollo adicional y a la reparación
de pozos.
Otra etapa de declinación se presenta a partir de 1995 y 1
prevalece hasta la implementación del Proyecto de Reactivación
del Sector EPC, con los servicios de DS enjulio de 2007.
A partir de ese momento la producción ha venido creciendo
desde niveles de los 4000 BPD a los casi 9000 BPD que se
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Especialidad de Ingeniería Mecánica 5
Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
r EPC — Licitación Nblica Internacional
Después de un análisis técnico Diavaz tomó la decisión de
1
invitar a participar a la empresa Sinopec Services de la
República Popular China y que forma parte del Grupo
Empresarial Sinopec, 7a empresa del mundo por su tamaño de
1
ventas y con presencia en los cinco continentes. 1
r Para la negociación de la nueva Sociedad fue importante situar
nuestra empresa en su posición real, que es lo que puede ofrecer
para llevar a cabo un proyecto multidisciplinario con necesidades
importantes de recursos económicos, por no ser un proyecto
similar a los que se está acostumbrado por las constructoras de
este país.
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Especialidad de Ingeniería Mecánica
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Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
Es importante identificar que técnicos extranjeros,
principalmente sudamericanos nos apoyaron fundamentalmente
dado que en Nuestro País todas estas actividades
multidisciplinarias eran desarrolladas exclusivamente por
Petroleos Mexicanos en su carácter monopólico en el Sector de
la Energía de México.
El esfuerzo de capacitación de técnicos y profesionistas
mexicanos ha sido grande y exitosamente superado, día a día
hemos podido incorporar más y más nacionales a las diversas
actividades.
Ante esta realidad, la Empresa ha reaccionado implementando
Cursos de Capacitación y de Entrenamiento y mantenido
estrecho contacto con las Facultades e Institutos de Ingeniería
tanto regionales como nacionales.
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Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
Integración y Desarrollo de Subcontratistas
En la estrategia operativa lo más importante a considerar es que
se va a operar como único contratista de servicios, teniendo que
adoptar prácticas de responsabilidad hacia subcontratistas,
desarrollarlos correctamente cumpliendo con los estándares de
calidad, seguridad y respeto al medio ambiente, para que sean un
apoyo técnico confiable en la realización de los trabajos.
Especialidad de Ingenieria Mecánica 9
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Especialidad de Ingeniería Mecánica
producción establecidos entre PEP y la empresa.
debe adoptar es ser coordinador de las actividades de los
subcontratistas necesarios para lograr los objetivos de
Campos Petroleros por no poseer las reservas, el formato que se
que por la legislación nacional no se puede ser Operadora de
La empresa contratada por PEMEX se vuelve una especie de
"General Contractor", existen muchas empresas de ese tipo, dado
Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
Diavaz como Empresa Tractora
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Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
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Geociencias - Modelaje de¡ Sistema Petrolero
Entre los estudios de geociencias realizados, destaca el modelaje
del sistema petrolero en el área asignada que señaló posible
acumulación de hidrocarburos en zonas donde no se había
realizado ningún desarrollo. La planeación del desarrollo se
consideró, obteniéndose resultados de producción exitosos en las
nuevas áreas de desarrollo en el Norte del campo Ébano y en el
campo Altamira.
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Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
Geociencias - Caracterizaci ón Estática y Dinámica
Para realizar la caracterización estática y dinámica de los
yacimientos se requiere formar un equipo de Geociencias y de
Ingeniería de Yacimientos, en donde concurren Geofísicos y
Geólogos especializados en Interpretación Estructural,
Sedimentología, Estratigrafía, Geoquímica y Petrofísica. Estos
expertos son quienes con software especializado generan los
modelos correspondientes y los integran para llegar a la
caracterización estática.
La combinación de la caracterización estática con la información
dinámica, tal como la distribución de presión en el yacimiento y
la distribución de la producción pozo por pozo, conducen a la
caracterización dinámica, que constituye la base de datos para
realizar estudios de simulación de los yacimientos.
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Especialidad de Ingeniería Mecánica 14
Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
Geociencias - Estimación de Reservas
L Los trabajos de reinterpretación de la información sísmica de
caracterización estática y dinámica, más la incorporación de
información obtenida de los pozos de desarrollo, permitió hacer
estimaciones muy confiables de los valores de reservas de las
categorías Probada, Probable y Posible. Con ello las cifras 1P, L 2Py3P.
Con el conocimiento de la evolución de la producción obtenida,
es posible hacer el balance que se muestra en la figura, en donde
se observa que la tasa de restitución de reservas ha alcanzado un
valor del 179%, que es muy significativo por tratarse de un
Campo Maduro.
Este resultado es explicable en virtud de que el estudio de
modelaje del sistema petrolero en el área asignada, señaló
posible acumulación de hidrocarburos en zonas donde no se
había realizado ningún desarrollo. La planeación del desarrollo
consideró estas áreas, obteniendose resultados de producción
exitosos en las nuevas áreas de desarrollo en el Norte del campo
Ébano y en el campo Altamira.
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Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
Perforación de Pozos
Disponibilidad de equipos de perforación de nueva generación.
Aplicación de tecnología de perforación direccional.
Dominio de ingeniería, diseño y ejecución de pozos horizontales.
Aplicación de la tecnología de perforación bajo balance para
controlar los pozos y evitar daño al yacimiento.
Para continuar el desarrollo se aplicará la tecnología de
perforación multilateral.
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• Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
Sistenlas de Producción r
En campos maduros la clave para tener los mejores resultados
productivos está en la optimización de los sistemas de
producción, para tomar la mayor ventaja de la energía que tiene
el hidrocarburo remanente en el yacimiento; así, se deben hacer
diseños de la terminación para cada pozo, de tal manera que
cuando la energía del yacimiento lo permita los pozos produzcan
sin el auxilio de algún sistema artificial y cuando el caso lo
amerite el sistema artificial o alterno se debe seleccionar y
diseñar adecuadamente para obtener la máxima producción. L
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Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
Infraestructura
Construcción y rehabilitación de caminos de acceso y plataformas de pozos.
Líneas de descarga de pozos.
Estaciones de recolección de aceite y gas.
Ductos de transporte.
Plantas de proceso.
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Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
r Logros con Aplicación de Tecnología
y Mejores Prácticas
Los resultados obtenidos de un estudio de simulación del
comportamiento de pozos sometidos a las tecnologías u
seleccionadas, indican el orden de magnitud de la respuesta de
producción inicial y su declinación con el tiempo.
u. Destacando la inyección de vapor con un gasto inicial de 250 BPD,
el Fracturamiento Ácido con 150 BPD y el Pozo Bilateral con 108
1
BPD. La recuperación acumulada por pozo sería de 444,348 y
176 mii barriles respectivamente.
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Especialidad de Ingeniería Mecánica 20
• Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
r r Logros con Aplicación de Tecnología
y Mejores Prácticas
De la misma manera, se realizaron estudios para pronosticar la
producción diaria futura.
r En un horizonte de 20 años, observándose que si las tecnologías
son viables, las combinaciones de algunas de ellas pueden dar
resultados muy interesantes para Pemex, tanto en los montos de
producción diaria, como en los montos de producción acumulada
del yacimiento.
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Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
r r Logros con Aplicación de Tecnología
r y Mejores Prácticas
Se muestra un ejemplo de lo que se ha logrado aplicando tecnología
adecuada e incorporando mejores prácticas operacionales. Se
evaluaron los sistemas de producción bajo los cuales operaban 338
PL
pozos y de ellos se seleccionaron 100 pozos que evidentemente no
operaban con el sistema de producción adecuado, y se intervinieron
para instalarles el sistema artificial idóneo, con los resultados que
se muestran:
338 pozos producían 2296 BPD antes de implementar el proyecto
EPC, y dentro del proyecto los 100 pozos seleccionados generaron
una producción diaria de 4628 BPD.
Especialidad de Ingeniería Mecánica 22
Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
Reflexiones Finales
Para un Servidor la Ingeniería entró fácil, el haber nacido casi en
un Tanque de almacenamiento de Petróleo en el Patio de Tanques
de la Refinería Madero, porque nuestra casa estaba a un lado, y
el que Nuestros Padres, petroleros devotos desde el lo. de Abril ft el de 1938, siempre nos platicaran de petróleo crudo y sus grados
API, del mantenimiento de la planta catalítica y de la percoladora
y también de la importancia olvidada, que tenía la capacitación
obrera y profesional de todos los integrantes de la maravillosa
Empresa que era y sigue siendo Petróleos Mexicanos, sembró en
u mí una gran semilla para ser Ingeniero de Profesión.
: Después ya en la carrera, estudiando materias como Probabilidad
y Estadística, matemáticas en todos sus niveles inimaginables, la
ingeniería hidráulica, el aire acondicionado, la complicadísima
química y los métodos numéricos, me enseñaron la importancia
del trabajo en equipo, aquí con nosotros hay varios compañeros
con los que aprendí a que solo; nada o poco se logra, en equipo;
se logra mucho y de buena calidad y con esa filosofía he podido
enfrentar los casi 400 proyectos en lo que he participado, algunos
muy trascendentes y otros menos, pero todos han dejado huella en
mi porque siempre he aprendido algo.
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Estrategia aplicada para la reactivación de un campo petrolero maduro en México
Ahora pienso que no me equivoqué, esta carrera de Ingeniería
le dio a mi vida un sentido interesante, ha sido más que una
profesión, un método de vida, junto con mi familia, mi esposa
María Eugenia, hijos y nietos que me han acompañado en todo
este aprendizaje al convivir y aprender de muchos ilustres
Ingenieros, todos ellos mis maestros y amigos, varios, muchos
aquí presentes, cada uno en su especialidad me ha enseñado a
perfeccionar este método, encontré a dos químicos, varios
ingenieros civiles, algunos en la ingeniería económica y muchos t. petroleros, que con ese ahínco que a todos les caracteriza han L hecho de la Industria Petrolera Nacional el pilar económico de
México que ha sido por más de
70 años y que sigue siendo, soportando el vaivén que el entorno
L no deja de producirle.
Identifico el reto que tenemos los Ingenieros de convencer
a la Sociedad mexicana para que confíe más y más en nuestra
especialidad y base en ella los desarrollos energéticos y de
infraestructura de nuestro país pero no es problema de los demás,
la ingeniería mexicana con todos los órganos no gubernamentales
instituidos tenemos que trabajar en conjunto para lograr ese
convencimiento deseado. L
Especialidad de Ingeniería Mecánica 24
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MEXICO
ES TRA TE GIA APLICA DA PARA LA REACTIVACIÓN
DE UN CAMPO PETROLERO MAD URO EN MÉXICO
ESPECIALIDAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
Ing. Oscar Vázquez Sentíes
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Criterios de Defmició'n de Campos Maduros
El Plan de Negocios de Pemex Exploración y Producción del 2010 define a los campos maduros o marginales, de acuerdo a las siguientes características:
Que el número de pozos cerrados sea mayor que el de pozos en operación.
Que existan pozos sin producción, pero que sean susceptibles de reactivarse.
- Que tengan Campos o Áreas con desarrollo diferido
Que la producción por campo no sea mayor de 1000 BPCE.
Que el costo de producción sea igual o mayor de $15 USD/BPCE.
Que el factor de Recuperación sea mayor de 15%.
Que la reserva probada sea hasta de 1 OMM de BPCE
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Marco Legal para Nuevos Esquemas de Contratación
PEMEX y las Instituciones Gubernamentales relacionadas con la
energía y los Organos Legislativos establecieron un nuevo marco
legal para la contratación de bienes y servicios.
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Comisión Nacional de Hidrocarburos
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Suprema Corte
de Justicia dc la Nación
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Altamira, Cacalilao, Campos del Sector Corcovado, Ébano, Limón,
Salinas, Pánuco y Topila
Formaciones Cretácico San Felipe (Ksf) y productoras Cretácico Agua Nueva (Kan)
Profundidad del 400-700 mts
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Producción 1013 MMBLS desde 1904 acumulada
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El Sector Ébano-Pánuco-Cacalilao
Área
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Producción de aceite - BPD
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Sep/09/2011 9,000 8,245 BPD
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EPC - Licitación Pública Intemacional
Asociación estratégica Diavaz - Sinopec.
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Estrategia de Ejecuci ón del Contrato
Establecer alianzas con
Empresas Operadoras
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Organización Operativa de DS
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Integraci ón y Desarrollo de Subcontratistas
Elección de contratistas experimentados.
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Desarrollo de nuevos contratistas.
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Diavaz como Empresa Tractora
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Estructura Funcional PEP — DS
Subcontratistas
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EXPLORA ClON Y PRODUCCION Servicios SERVICIOS
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Empresas Filialesl
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l3om bco Compresión Medición y control A utomatización Químicos Catalizadores Aditivos
• ompresón
Químicos
Lubricantes
Procesos en sitio
Automatización
Corrosión
Filtros
La Ingeniería Mecamca en la Cadena de Valor en la Explotación de un Campo Petrolero Maduro
EXPLORACIÓN: DESARROLLO DE CAMP > > Evaluación del Potencial •Planeación PRODECCIÓN RECIPERACION
MANEJO DF 6 TRANSPORTE DE Incorporación de Reservas •Perforación, Terminación MEJORADA IIIDROCARBUROS Delimitación y Reparación de Pozos
Adquisición, proceso
e interpretación de
datos
Software
- Documentación
Modelaje del Sistema Petrolero
Caracterización de yacimiento Simulación de yacimientos Equipos de perforación Control de fluidos
• Direccional • Terminación • Cementación • Fracturamiento
Línea de acero Barrenas
• Pruebas de producción • Registros • LWD/MWDde pozos
• Cambio de cabezales Tubería flexible
• Separación Aceite-Gas-Agua Recolección
• Almacenamiento • Medición • Automatización • Sistemas de Producción • Mantenimiento • Mejoramiento de Crudo
Ductos
Compresión
Generación de energía
Automatización
Corrosión
Mejoramiento de flujo
- 1 lot tapping
Corrida de diablos
Medición y control
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Geociencias - Modelaje del Sistema Petrolero
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Medio-Inferior RG Basamento Tithoniano
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Area modelada en EPC y su Sistema Petrolero Se presentan las unidades 1
aflorantes del Cretácico Superior -Méndez, Paleoceno, Eoceno y Oligoceno
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sistema petrolero para
Areas verdes - sugieren acumulacion en zonas ik no desarrolladas. 1; /
Areas rojas - corresponden a zonas » '? desarrolladas.
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Geociencias - Caracterización Estática y Dinámica
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Mapa de índice de hidrocarburos para la formación Kan Interpretación 3D del subsuelo del Sector EPC Mapa estructural de Ksf con falla regional,
separando las cuencas de Jim y Js.
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Geociencias - Estimací Ón de Reservas
Áreas para la estimación de reservas campo Limón
Tasa de restitución de reservas en el Sector EPC (MMBIs)
+172% 1» 82.3
57.7 1 T614
30.3 5.7
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1ro Enero Producción Incremento 1ro Enero 2008 2008-2009 2008-2010 2011
Reserva 3P-IP
Reserva IP
' Producción
LI Reserva incorporada
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Perforación y Reparación de Pozos
J 41M LL 4'
POZO TIPO HORIZONTAL
TR 9 5/8' J-55 70m lb/pie STC
TR 7 J55 231b/pie STC
350 m r ,990m,
600 m
Equipo de Perforación Hidráulico
Equipo de Reparación de Pozos
16
70 168 65 180
60 Pozos perforados 56 160
GO Acumulado 19
50 1400 16
42 .1202.
E 20 -1 :.. ... 60 E
40 2008 2009 2010 2011
O o 2008 2009 2010 2011 +Proyec.
• PRODUCTIVO
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Perforací Ón de Pozos (Porcentaje de Exito)
Hechos relevantes en 2011
• Records de perforación de pozos por mes: 7.3 pozos
• Adecuaciones de los equipos para cumplir requerimientos de Seguridad y Medio Ambiente de PEMEX.
Logros:
• 95% de éxito productivo en la perforación de pozos
• Reducción de tiempos de operación para conseguir mayor capacidad de perforación de pozos
16
Sistemas Artificiales y Altemos de Producc Íón
Ele,,..t ,,duttD: TCtg Ewr.
Bombeo de Cavidades Progresivas Bombeo Mecánico Calentamiento de Tubería de
Producción
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Sistemas de Produccion
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Construcción de Infiraestructura
Sistema de Calentamiento Indirecto de Crudo SCIC
Equipo 1 Equipo 2 Sistema de Temperatura Temperatura
recirculación de llegada al de salida al
Cambiador de Cambiador de Calor Calor
Calentador H- 101 Cambiador de Sistema de
calor recirculación 30 °C 65 °C
ÍC-101 (AGX)
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Construcc i*or n de Infraestructura 1 » .
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An áfisis de Nuevas Técnologías
Para sustentar los estudios de alternativas de estratégias de explotación de
la reserva de los campos, se consideraron las tecnologías apropiadas para
incrementar la recuperación y los niveles de producción de los pozos.
Se estudiaron:
Perforación de pozos bilaterales.
Fracturamientos ácidos de pozos.
Recuperación mejorada mediante inyección cíclica de vapor.
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Barriles por día
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Producción acumulada en barriles
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Pronóstico de Producción diaria por estrategia
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140,01
120,0(
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60,0(
40,0(
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300.0
200.0
100.0
0.0
Análisis de Nuevas Tecnologías
Pronóstico de Producción acumulada por estrategia de desarrollo
Tecnología MMBIs
¡ [ft
Vapor 657.7 Bilateral 546.3 Fract. 518.7 Acelerado 464.5 Base 214.18
NNNNNNC ---- ------ NNCN
N N C' (N N rq N N (N N cN N N ri N N C'I N N CN N (9 N r1 N ri ci ci ci ci ci ci ci ci ci ci ci ci ci ci
—Acelerada —Base --Fract —Acelerada —Base Fract - Vapor - Fract+Vapor - Bilateral - Vapor - Fract+Vapor ---- Bilateral
21
Logros con Aplicación de Tecnología y Mejores Prácticas Antes del Proyecto EPC
338 pozos 2,296 bIs/día
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Inyección de Gas por
Insertos (BN) 222 (g BPDJPozo)
En el Proyecto EPC loo pozos
4,628 bIs/día
Fluyent 19
(81 BPD/Poz
BCP 70 (40 BPD/Pozo)
Fluyentes Bombeo Mecánico
38 (7 BPD/Pozo) 10 (32 BPD/Pozo)
Bombeo Mecánico Inyección de Gas
79 (5 BPD/Pozo) por Insertos (BN) + No-Kalt
1 (26 BPD/Pozo)
Fuente: Área de Producción de Proyecto EPC de PEP. 22
Perspectivas de Desarrollo
• Visión del proyecto Perspectivas de desarrollo del Bloque Ébano
Mejores prácticas tecnológicas de explotación
• Incrementar y/o reclasificar reservas
• Incrementar nivel de producción
• Incrementar factor de recuperación
• Mejorar rentabilidad
• Aumentar capacidad de ejecución
Planeación del desarrollo e incorporación-rec!asificacjón de reservas
Re -expresión del Modelo de Contrato Actual
.
Obras para el desarrollo
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