cbm (coal bed methane) gas asociado a mantos de carbÓn y secuestro de co2 enhanced-cbm

GAS ASOCIADO A MANTOS DE CARBÓN

(COAL BED METHANE,CBM)

Julián David De Bedout Ordóñez


Geólogo, UIS (Bucaramanga, Colombia)

1.INTRODUCCIÓN

2.CONCEPTOS CBM

3.EXTRACCIÓN

4.CBM EN MUNDO Y COLOMBIA

5.METODOLOGÍA EXPLOR. CBM

6.SECUESTRO DE CO2 Y E-CBM

7.CONCLUSIONES

CONTENIDO



HC’S NO CONVENCIONALES

Tomado de McCarthy et al, 2011

SISTEMAS PETROLÍFEROS

%Ro=0,5

1.35

0.5

2

2 4

%Ro PARÁMETRO MADURÉZ

Tomado de Tissot y Welte, 1984

Ro:2

Ro:1,35

Ro:0,5

BIOGÉNESIS I: Algas, Fitoplancton

II: Fitoplancton, Plantas

Superiores

III: Plantas

Superiores

IV: Plantas Quemadas, Oxidadas

VAN KREVELEN Y %Ro

Lagos

Algas

Fitoplancton

Lípidos

Tipo I

Petróleo

iso-alcanos

n-alcanos

Grasas

KERÓGENO TIPO I

Marino

Fitoplancton y

Plantas Super.

Lípidos

Carbohidratos

Proteinas

Tipo II

Petróleo y Gas

Cicloalcanos

Aromáricos

Polim. Aminoácid.

Azucares

Grasas

KERÓGENO TIPO II

Delta, Estuarios,

Parálico

Plantas

Superiores

Carbohidratos

Lignina

Tipo III

Gas

Metano

Celulosa

KERÓGENO TIPO III

Tomado y modificado de Tissot y Welte, 1984

¿QUÉ TIPO DE CARBÓN?

Tomado de Tissot y Welte, 1984 Tomado de Allix et al, 2011

VAN KREVELEN

1.INTRODUCCIÓN

2.CONCEPTOS CBM

3.EXTRACCIÓN




7.CONCLUSIONES

CONTENIDO



Tomado de Al-Jubori et al, 2009

DIACLASAS DEL CARBÓN

FRONTALES: Flujo continuo

INTERPUESTAS: No son

Continuas

DIACLASAS

ABSORCIÓN: Moléculas se introducen

en la estructura de otra

Fuerzas

Intermoleculares

(Van der Waals)

Metano Molec. Carbón Tomado de Ochoa y Vargas, 2011

ABSORCIÓN VS ADSORCIÓN

ADSORCIÓN: Superficial, moléculas

Solo se adhieren a la

Superficie, no entran.

Tomado de Ochoa y Vargas, 2011




Al-Jubori et al, 2009

6 veces más Gas

que una arenisca

DESORCIÓN: Moléculas desprenden

Microporos de la matriz

Entran Sistema

de fracturas


Gradiente de

Presión al sacar agua

DESORCIÓN VS DIFUSIÓN

DIFUSIÓN: Flujo Molecular aleatorio

Zona de alta

concentración

Zona de baja

concentración

A través de la

matriz y los

microporos

DESORCIÓN VS DIFUSIÓN

FLUJO EN FRACTURAS:

Gas Fluje a través

de las fracturas

El Gas fluje según

la Ley de Darcy

FLUJO DEL GAS LIBERADO


DESORCIÓN, DIFUSIÓN Y FLUJO

Tomado de Tissot y Welte, 1984

RANGO CARBÓN Y GENERACI.


GASES GENERADOS (RANGO)

Tomado de Arias, 2010

CALIDAD DEL GAS

Tomado de Fragoso, 2011

FRACTURAS SEGÚN RANGO

BITUMINOSO

1.INTRODUCCIÓN

2.CONCEPTOS CBM

3.EXTRACCIÓN




7.CONCLUSIONES

CONTENIDO



Cantidad de Gas Adsorbido

en la matriz del Carbón

Misma Temperatura

ISOTERMAS DE LANGMUIR

Cambian con

la Presión

Gas Adsorbido Con el Rango

GAS ADSORBIDO


cf/ton

Antracita

Bitum. Medio Volátiles Bitum. Alto Volátiles A

Bitum. Alto Volátiles B

ISOTERMAS DE LANGMUIR

GAS ADSORB. VS PRESIÓN

Sin agua

Agua en los sitios

de Adsorción

Operaciones comerciales

exitosas:

BITUMINOSO:

Menos Gas

Adsorbido

ANTRACITA:

Más Gas

Adsorbido

Fácil de

extraer

Menos Fracturas Más Fracturas

Difícil, toca

Fracturar más

AGUA EN EL CARBÓN

El agua satura

La matriz y las fracturas

Toca extraerla primero


Tomado de Anderson et al, 2004

PERFIL DE PRODUCCIÓN CBM

Tomado de Al-Jubori et al, 2009 Tomado de Nuccio, 2002

EXTRACCIÓN VERTICAL

Tomado de Marbun y Thariq, 2012

PERFORACIÓN HORIZONTAL

Mayor área de contacto

con el Carbón


BILATERAL POZO

HORIZONTAL

CONFIGURACIONES DE POZO

Tomado de Marbun y Thariq, 2012

PERFORAC. MULTILATERAL

MUCHA MÁS

ÁREA DE

CONTACTO


QUAD-LATERAL TRILATERAL

CONFIGUR. MULTILATERALES


QUAD-PINNATE

POZOS ESPINA DE PESCADO

PINNATE

SIMPLE


PINNATE

SIMPLE

POZO ESPINA DE PESCADO

MAYOR

ÁREA DE

CONTACTO


Vertical

Vertical Fracturado

PROD. ACUMULADA VS TIEMPO


Horizontal

6 Verticales

6 Vertic Fract



Bilateral

Trilateral

Quadlateral


Pinnate


EXTRACCIÓN IDEAL CBM

1.INTRODUCCIÓN

2.CONCEPTOS CBM

3.EXTRACCIÓN




7.CONCLUSIONES

CONTENIDO



Tomado de BP, 2013

U.S.A

Colombia

Rusia

Canadá

China

300 Tcf

5.5 Tcf

70 Tcf

1162.5 Tcf

109.3 Tcf

GAS CONVENCIONAL

Irán 1187.3 Tcf

RESERVAS DE GAS MUNDO

Tomado de Reeves, 2009

ÁREAS CARBÓN EN MUNDO


RESERVAS CBM EN MUNDO

Tomado de Vargas, 2012

RESERVAS CBM EN MUNDO

Irán=1187.3 Tcf Rusia=1162.5 Tcf Canadá=70 Tcf China=109.3 Tcf

Tomado de García, 2010

CUNDINAMARCA

Y BOYACÁ

N. SANTANDER

CALIDAD CARBÓN COLOMBIA

SANTANDER

Ciénaga

de oro

Guachinte

Amagá

Umir

Guaduas

La Jagua

Cerrejón

Carbonera

Cuervos

Catatumbo

CUENCAS CARBONÍFERAS


FM. CERREJÓN

SÍSMICA DEL CERREJÓN

Delimitar la formación de interés


FM. CERREJÓN

Sub-bituminoso=Gas Biogénico Bituminoso=Gas Termogénico


GASES GENERADOS (RANGO)

Colombia: 5.5 Tcf CBM=17.5 Tcf Tomado de García, 2010

RESERVAS CBM COLOMBIA

RESERVAS CBM COLOMBIA



CBM=14.6 -18.3 Tcf Colombia=5.5 Tcf

1.INTRODUCCIÓN

2.CONCEPTOS CBM

3.EXTRACCIÓN




7.CONCLUSIONES

CONTENIDO



CUENCAS CARBONÍFERAS

Tomado de ECOPETROL, 2000 Tomado de García, 2010

Tomado de INGEOMINAS, 2004

UMIR, COLON-MITO JUAN, CUERVOS

EXPLORAR SINCLINALES

Tomado y modificado de Ward et al, 1977

AÚN CONSERVADOS

SINCLINALES ANTICLINALES

EROSIONADOS

Tomado de García et al, 2009

MODELAMIENTO GEOQUÍMICO 1-D

VENTANA GAS BIOGÉNICO DESDE CRETÁCICO

Tomado de Sarmiento, 2011

ANÁLISIS DE MADURÉZ

FM. UMIR

VENTANA OIL

AL E

VENTANA GAS

BIOGÉNICO

AL W

FM. UMIR


INTERPRETACIÓN SÍSMICA

Para delimitar la formación de interés

Saber profundidad de perforación



Saber en que ventana de generación


Tomado de Mesa y Renfigo, 2011

Ventana de

Generación

(Volumen)


EXTRACCIÓN IDEAL CBM

1.INTRODUCCIÓN

2.CONCEPTOS CBM

3.EXTRACCIÓN




7.CONCLUSIONES

CONTENIDO



El CO2 se inyecta en

los cuerpos salinos

El CO2 se inyecta en

estructuras

abandonadas

4 FORMAS DE SECUESTRO CO2

El CO2 desplaza al petróleo

generando una producción

Mejorada (Enhanced)

El CO2 desplaza al

metano del carbón

y queda atrapado.

Enhanced-CBM

4 FORMAS DE SECUESTRO CO2


CO2

CH4

N2

ADSORCIÓN EN CARBÓN


cf/ton

Antracita

Bitum. Medio Volátiles Bitum. Alto Volátiles A

Bitum. Alto Volátiles B

MÁS GAS CON ANTRACITA

MEJOR PARA SECUESTRO DE CO2 Y E-CBM

AUNQUE LOS OTROS TAMBIÉN SIRVEN


METODOLOGÍA SECUESTRO

Tomado de Grimm et al, 2012

POSIBLES DIFICULTADES

Tomado y modificado de Ward et al, 1977

LÍMITE MÁXIMO SECUESTRO

1.INTRODUCCIÓN

2.CONCEPTOS CBM

3.EXTRACCIÓN




7.CONCLUSIONES

CONTENIDO



CONCLUSIONES MEJOR CARBÓN PARA CBM

HÚMICO: KERÓGENO TIPO III

DIACLASAS

FRONTALES:

Flujo continuo

INTERPUESTAS:

No son Continuas

CONCLUSIONES

SUB-BITUMINOSO=Gas Biogénico

BITUMINOSO=Genera más Gas

y está más fracturado

RANGO Y GAS

CALIDAD DEL GAS

CBM=98.6% CH4

Convencional=73.9% CH4

CONCLUSIONES AGUA EN EL CARBÓN

EXTRAER

EL AGUA

GRADIENTE

DE PRESIÓN

LUEGO

SALE EL

GAS


FASE 1:DECLINA H2O Y CH4 AUMENTA

FASE 2:CONTINUA HASTA “DESHIDRATARSE”

FASE 2:EL GAS DECLINA HASTA EL CIERRE

Tomado de Anderson et al, 2004


CONCLUSIONES EXPLOTACIÓN CBM

PERFORACIÓN

HORIZONTAL

PERFORACIÓN

VERTICAL

MEJOR

POZOS TIPO

ESPINA DE

PESCADO

EXTRAEN MÁS GAS

MEJOR CONFIGURACIÓN POZO

PINNATE

CONCLUSIONES

RESERVAS CBM MUNDO

RUSIA=MÁS CBM DEL MUNDO

Rusia=1162.5 Tcf CBM=600-4000 Tcf

Irán=1187.3 Tcf GAS CONVENCIONAL

(BP, 2013)

CBM=14.6 -18.3 Tcf

Colombia=5.5 Tcf

(Vargas, 2012) (García, 2010)

CBM=17.5 Tcf

(BP, 2013)

1) Sinú-San Jacinto

2) Cesar-Ranchería

3) VSM

4) Cordillera Oriental

5) VMM

CONCLUSIONES RESERVAS CBM COLOMBIA

CUENCAS CON MÁS POTENCIAL CBM

1) Cuenca Carbonífera

2) Áreas con la formación de interés

3) Sinclinales

4) Modelamiento Geoquímico 1-D

5) Interpretación Sísmica

6) Modelamiento Geoquímico 2-D y 3-D

7) Perforación en Espina de Pescado

CONCLUSIONES

METODOLOGÍA EXPLORACIÓN CBM

CONCLUSIONES SECUESTRO DE CO2

EXTRACCIÓN MEJORADA:

PETRÓLEO Y CBM

ADSORCIÓN EN CARBÓN

CO2 > CH4 > N2

ANTRACITA

ADSORBE MÁS CO2 Y GENERA MÁS E-CBM

CONCLUSIONES

DIFICULTADES SECUESTRO DE CO2

1) Cambio lateral de Facies (Arenas)

2) Pozos mal abandonados (escapes)

3) Gas escape por fallas cercanas

4) Pozo horizontal escape (arriba,abajo)

5) Máximo a 900 – 1500m

GAS ASOCIADO A MANTOS DE CARBÓN

(COAL BED METHANE,CBM)




cbm (coal bed methane) gas asociado a mantos de carbÓn y secuestro de co2 enhanced-cbm

Education

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conceptos cbm

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