recuperacion mejorada en pemex

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


Exploración

Descubrimiento

Delimitación

Desarrollo

Recuperación Primaria

(energía natural)

Recuperación Secundaria

(agrega energía)

(libera aceite atrapado)

Abandono

Ciclo de vida de un yacimiento


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


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


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


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


Procesos de Recuperación Mejorada

Modifican propiedades de la roca y/o fluidos del yacimiento: TI, Mojabilidad,

µo…


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


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

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http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://erik.raunvis.hi.is/mh2008/uploads/images/StatoilHydro.png&imgrefurl=http://erik.raunvis.hi.is/mh2008/index.php?page=sponsors&usg=__vzzerpxIWkgE6cNsHbyoa9cQRbU=&h=327&w=1688&sz=22&hl=es&start=2&sig2=Qdm9jngjqVB3vf6Amj_gmw&um=1&tbnid=3vJDtqsjBaMyxM:&tbnh=29&tbnw=150&prev=/images?q=statoil+hydro&hl=es&um=1&ei=FMfwSrySFZLjlAfyyfH1CA


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


Contenido

Antecedentes Estrategia de RMej de PEMEX EyP

Retos de RMej en YNF Conclusiones


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


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


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


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


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)


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


Contenido

Antecedentes Estrategia de RMej de PEMEX EyP

• Retos de RMej en YNF Conclusiones


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


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%


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


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…


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


Contenido

Antecedentes Estrategia de RMej de PEMEX EyP Retos de RMej en YNF Conclusiones


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


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!!!


Respaldo


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


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

recuperacion mejorada en pemex

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