ADMINISTRACIÓN INTEGRAL DE YACIMIENTOS
Introducción
Concepto de Administración.
Es la ciencia social que tiene por objeto el estudio de las organizaciones, y la técnica encargada de la planificación, organización, dirección y control de los recursos (humanos, financieros, materiales, tecnológicos, del conocimiento, etc.) de una organización, con el fin de obtener el máximo beneficio posible; este beneficio puede ser económico o social, dependiendo de los fines perseguidos por dicha organización.
La administración es una ciencia social compuesta de principios, técnicas y prácticas, cuya aplicación a conjuntos humanos permite establecer sistemas racionales de esfuerzo cooperativo, a través de los cuales se puede alcanzar propósitos comunes que individualmente no es factible lograr.
Todas estas definiciones contienen ciertos elementos en común:
La existencia de un objetivo(s) hacia el cual está enfocada la administración.
Menciona la eficacia, es decir, lograr los objetivos en el mejor tiempo y cantidad.
La eficiencia que se refiere al logro de los objetivos pero al menor costo y la máxima calidad.
La administración se da en grupos sociales.
Debe existir la coordinación de recursos para lograr el fin común.
Productividad, es la obtención de los máximos resultados con el mínimo de recursos, en términos de eficacia y eficiencia.
1. La Administración Integral de Yacimientos
1.1 Definición y fundamentos
La administración integral de yacimientos es uno de los pilares más importante dentro de la industria petrolera. Como bien se sabe, una parte de la base del éxito dentro de un proyecto, cualquiera que este sea, depende del trabajo multidisciplinario de las personas involucradas y del control y supervisión del mismo. El intercambio de información, ideas, la implantación de objetivos claros y la máxima coordinación de estos grupos multidisciplinarios es esencial para el éxito de cualquier proyecto petrolero.
La administración integral de yacimientos se define como: un proceso dinámico de un conjunto de decisiones y operaciones, mediante las cuales a un yacimiento se le puede identificar, cuantificar, desarrollar, explotar, monitorear y evaluar en cualquier etapa de su desarrollo. La buena administración se ve reflejada en la práctica adecuada de los recursos disponibles, ya sean humanos, tecnológicos y financieros, para maximizar la recuperación económica de aceite y gas de un yacimiento, optimizando la inversión y los costos.
La administración integral de yacimientos se fundamenta en la optimización económica de la recuperación de aceite y gas, misma que puede lograrse partiendo de los siguientes principios:
Identificar y definir cada yacimiento en un campo particular junto con sus propiedades físicas.
Establecer escenarios futuros para el comportamiento del yacimiento, partiendo de
un análisis de su comportamiento pasado.
Minimizar la perforación de pozos innecesarios
Definir y modificar, en caso de ser necesario, pozos e instalaciones superficiales
Tener pleno control de las operaciones
Considerar el universo de factores legales y económicos.
Dentro de la serie de factores que involucran la administración se encuentra el tiempo de aplicación; sin embargo, aunque no hay un tiempo ideal establecido para comenzar un proceso de administración, se sugiere que éste sea a partir del descubrimiento del yacimiento, debido a las ventajas que se podrían tener, principalmente en el sistema de monitoreo y evaluación, y en los costos durante el desarrollo del yacimiento.
Otros factores que involucran una buena administración son los insumos y la generación de información del yacimiento, misma que debe ser colectada teniendo en mente si dicha información es la necesaria, cómo será manejada y qué decisiones se tomarán con ella. La información ya existente y la generada de algún proceso de reconocimiento y exploración superficial, ayudará al equipo a establecer, sin duda alguna: metas, planes, monitoreo y evaluación, entre otros (Álvarez, P., 2014).
La administración de yacimientos y la economía.
La optimización económica es una de las metas de la administración de yacimientos, para ello, se requiere plantear varios escenarios de los que se obtendrá la mejor decisión de negocio para maximizar los beneficios.
La administración requiere de evaluaciones económicas y análisis de los planes que serán sujetos a administración durante la vida del yacimiento. Un análisis económico requiere que se establezcan objetivos en base a los criterios económicos de la empresa, se formulen escenarios en los que se desarrollaría el plan, datos de producción acumulada, operación y financieros, y sobre todo de un análisis de riesgos en donde como resultado del mismo, se obtenga el mejor plan a desarrollar en base a su rentabilidad.
Otros factores que van de la mano con el análisis económicos son: la fluctuación de precios del crudo y gas, los grandes períodos que pueden existir entre las inversiones y las ganancias resultantes, la toma de decisiones en ambientes de gran incertidumbre y riesgo, la interacción de los factores técnicos con los económicos, la estructura de los contratos e impuestos y el incremento de los costos de operación a través del tiempo.
El valor económico de un plan está influenciado por varios factores de acuerdo a los criterios de la compañía. Para la evaluación económica de un plan, se deben calcular los ingresos anuales utilizando las ventas de gas y aceite producidos, así como los precios de venta; calcular por año los costos totales, capital, impuestos, costos de operación, perforación; calcular el flujo de caja no descontado; calcular el flujo de caja anual descontado a una tasa especifica.
Por naturaleza, las evaluaciones conllevan riesgos e incertidumbres técnicas, económicas y políticas. Los resultados de esas evaluaciones son factores importantes para decidir sobre estrategias de producción, precios, inversión y costos de operación.
La administración, en su etapa de planeación, debe considerar cuánto dinero estará disponible para pagar pozos, líneas de tubería, compresores, plataformas, instalaciones y cualquier otro imprevisto, así como el valor del dinero a través del tiempo. Mientras que, durante el desempeño económico del plan debe ser considerada la relación entre los ingresos y los gastos, para lo que se deben considerar criterios de evaluación como el valor presente neto (VPN) y la tasa interna de retorno (TIR). Una vez seleccionado el criterio, se procede a establecer estrategias de operación, mismas que deberán incluir la valoración de factores tangibles e intangibles.
En ciertos casos, los recursos administrados tienen una pequeña influencia en impuestos y precios. Por otro lado, varios de ellos pueden ejercer una influencia significativa en el comportamiento de la producción y los gastos. Por lo anterior, se han desarrollado algunas estrategias para optimizar el VPN, algunas de ellas son: acelerar la producción, incrementar la recuperación y reducir los costos de operación (Álvarez, P., 2014).
1.1.2 La administración de yacimientos y el medio ambiente
El impacto ambiental de un proyecto, sin duda alguna, debe considerarse al momento del desarrollo del mismo. Debido a que las actividades de exploración y de extracción pueden ser consideradas como de alto riesgo, los planes que se desarrollen para dichas actividades deberán contener un análisis de riesgo. Dicho análisis debe contener escenarios y medidas preventivas derivados del análisis hecho; una descripción de las zonas de protección y el señalamiento de las medidas de seguridad en materia ambiental.
En cuanto al análisis de impacto ambiental, éste describe detalladamente las características del plan y se fundamenta de un estudio previó que proporciona los antecedentes necesarios para la predicción, identificación e interpretación de sus resultados. Por lo que, el impacto ambiental provee una línea base para las condiciones ambientales que se manejan en el área de interés y una estimación de los efectos ambientales de acuerdo a las operaciones a realizar. De modo que se prevengan, controlen, mitiguen y compensen los daños al ambiente causados por las actividades a desarrollar (Álvarez, P., 2014).
Integración de geociencias, ingeniería y exploración
2.1 El equipo Multidisciplinario
Como ya se ha mencionado, la administración integral de yacimientos requiere de los efectos de varias acciones y de los esfuerzos del trabajo en equipo, sobre todo para garantizar el desarrollo y la ejecución del plan, integrando sus funciones individuales para lograr la meta establecida. Las decisiones que se tomen respecto al desarrollo y la ejecución del plan, deben correr a cargo de una discusión de todo el equipo, es por ello que deben estar integrados por varios especialistas: geólogos, geofísicos, petroleros, entre otros.
Figura 2.1 Enfoque de la Administración de Yacimientos (Satter, 1994).
Un equipo es un grupo de personas que trabajan de manera multidisciplinaria para alcanzar una meta común. El enfoque del equipo, durante el proceso de administración integral de yacimientos, puede mejorar manteniendo niveles de competitividad y facilitando la comunicación entre las diversas ingenierías y especialidades en el proyecto mediante reuniones periódicas en las que se podrá tener intercambio de conocimientos, experiencias, objetivos y puntos de vista, entre otros.
Dentro de la conformación de todo equipo de trabajo, siempre habrá un líder que guíe día a día al equipo entero, su organización y la orientación que le dé al equipo es un factor clave. De acuerdo con los requerimientos del yacimiento que se desea desarrollar, deberá ser la formación del equipo, la selección de los integrantes e inclusive la selección de herramientas motivacionales adecuadas.
Un modelo de trabajo en equipo es el propuesto por Satter en su libro "Integrated Petroleum Reservoir Management", de ésta propuesta se pueden resaltar los siguientes puntos:
El equipo debe seleccionar un líder, quien será responsable de mantener informado al gerente de producción y coordinará las actividades del equipo.
Preparar un plan de administración de yacimientos y definir las metas y objetivos, involucrando todas las especialidades de ingeniería que conforman al equipo.
El gerente de producción deberá avalar el plan e instruir las modificaciones pertinentes para iniciar la ejecución del plan
El plan estará sujeto a modificaciones conforme se ejecuta, por lo que puede presentarse el caso de incluir a otros especialistas, conforme las necesidades del plan lo requiera.
Todas las modificaciones estarán sujetas a la aprobación del gerente.
Para reducir los conflictos que puedan existir en el equipo, deberá haber constante comunicación tanto con el líder del equipo como con el gerente.
Así pues, todo equipo exitoso parte de un buen líder, pues es él quien los ayuda a desarrollarse y crecer para convertirse en un equipo cohesionado y efectivo. Todo equipo efectivo es aquel en el que los involucrados tienen la misma visión sobre el resultado y los beneficios del proyecto, saben cómo se complementa el trabajo de cada parte y tienen un gran nivel de confianza, cooperación y colaboración (Álvarez, P., 2014).
El proceso de la administración integral de yacimientos
Fundamentalmente, el proceso de administración se integra por las etapas de planeación y posteriormente su aplicación. Es aquí donde cito al Director de Planeación de Shell Internacional, Arie de Geus quien solía decir, "planear es importante para cualquier negocio, pero ejecutar es el negocio". Es ahí donde todo proyecto puede tomar el camino del éxito o del fracaso.
La Administración del yacimiento, inicia con la clara definición de metas, reconocer las necesidades específicas, definir el problema y con base en ello establecer dichas metas. Las metas están sujetas a las características del yacimiento, el entorno corporativo, económico, social, y la tecnología disponible. La comprensión de lo ya mencionado es una herramienta indispensable para la elaboración de un plan de desarrollo.
3.1 Planeación
El desarrollo de un campo es en esencia un problema de dinámica, en donde el tiempo es un factor primordial. La predicción del comportamiento sobre el cual se tomarán las decisiones, está en función del conocimiento y la información que se tenga respecto al yacimiento, sus mecanismos de producción, y estos a su vez dependen de las decisiones que se hagan para el desarrollo y el tiempo en que se lleve a cabo.
Los planes que se realicen para la exploración o el desarrollo de un campo, señalan las etapas que se deberán realizar para poder lograr el alcance del plan en tiempo y con recursos económicamente viables para la empresa. Planear es entonces un proceso predictivo en el que la información disponible durante la etapa de Planeación, hay una anticipación de diversos sucesos, y es por esto que un plan no es estático, sufre considerables modificaciones a lo largo de su proceso de ejecución.
Figura 3.1 Proceso de la Administración de Yacimientos (Satter, 1994).
La planeación se puede conceptualizar como un arreglo sistemático de tareas para lograr un objetivo. El plan, se basa en una serie de técnicas para establecer un programa de acción:
1. Objetivos
Alcanzables, claros, específicos y mesurables.
2. Establecer paquetes de trabajo
Dividir el plan en partes manejables para identificar el conjunto de elementos necesarios para completar el alcance de trabajo del plan.
3. Definir actividades particulares para cada paquete de trabajo
Para cada paquete de trabajo, establecer la serie de actividades que se requiere llevar a cabo.
4. Diagrama de red
Establecer la secuencia de las actividades y las interrelaciones para el alcance del plan.
5. Estimar duración del plan
Con base en el diagrama de red, se debe estimar el tiempo total transcurrido, el cual incluye el tiempo necesario para llevar a cabo las actividades más un tiempo de espera asociado.
6. Estimar costos
Con base en los tipos y cantidades de recursos requeridos para cada actividad.
7. Calcular programa y presupuesto del plan
Con base en los costos y tiempos establecidos en el plan, se determina si el plan puede completarse en tiempo y con los recursos asignados. De lo contario, habría una replantación del plan inicial.
Siguiendo el esquema anterior, el plan debe desarrollarse con base en temas de yacimientos, tecnología disponible, negocios, política y ambiente, y debe cubrir todo el proceso desde el descubrimiento hasta el abandono. Las actividades a realizar para el desarrollo de un campo, se pueden condensar en los siguientes puntos: (Álvarez, P., 2014).
Evaluación
Diseño
Construcción
Instalaciones
Producción
Abandono
3.2 Ejecución
Una vez que el plan se ha integrado totalmente, se puede proceder a la ejecución del mismo. Satter, en su libro Integrated Petroleum Reservoir Management, propone un esquema para mejorar la ejecución del plan:
Establecer un plan de acción
Revisión continúa del plan para plantear modificaciones
El personal y equipo deben estar comprometidos
Reuniones periódicas con todos los miembros del equipo.
Figura 3.2 Plan a través del tiempo
La ejecución del plan involucra todo un conjunto de actividades y de todas las disciplinas involucradas para velar por el cumplimiento y las modificaciones que se deriven de realizar las actividades, por lo que se debe estar revisando constantemente para establecer las modificaciones necesarias con base en los requerimientos del yacimiento y normativa aplicable. Las modificaciones siempre deben estar aprobadas y apoyadas por el gerente, sin importar lo bien o mal que esté técnicamente, aunque por lo general las modificaciones pueden estar enfocadas a cambios en la duración de algunas actividades, cambios en la disponibilidad y productividad de recursos, así como en los riesgos no anticipados (Álvarez, P., 2014).
3.3 Seguimiento y control
La administración de yacimientos requiere del monitoreo constante y de la supervisión de actividades, con la finalidad de determinar cómo está respondiendo el yacimiento una vez que se empieza a ejecutar el plan.
Los especialistas involucrados, ingenieros, geólogos, operadores, deben trabajar juntos en el desarrollo del programa con el apoyo del gerente. El programa para ejecutar el plan, depende en gran medida del origen del plan. Por lo general, las áreas que más supervisión y control necesitan, incluyendo la adquisición de datos, son las que involucran la producción de aceite, agua y gas; la inyección de gas y agua, las presiones de fondo fluyendo; las pruebas de inyección y producción; perfiles de producción y de inyección.
Para el caso de los proyectos de recuperación secundaria, el programa de monitoreo y control es demasiado crítico y hay que desarrollarlo con demasiada precaución por todas las incertidumbres que pudiesen existir.
La clave en el desarrollo de esta etapa se encuentra en observar y medir el desempeño del proyecto regularmente para identificar las variaciones y modificaciones que se pudieran realizar al plan. Una de las estrategias más implementadas para dar seguimiento, es la de establecer KPIs, keep performance indicators o bien, indicadores clave de desempeño. Éstos indicadores proporcionan un buen parámetro para medir el éxito o la falla de un plan, en un nivel corporativo, los KPIs están directamente relacionados con la dirección del plan.
Para trabajar con indicadores, las compañías deben identificar y diseñar buenos indicadores que le ayudarán tanto a darle seguimiento como a evaluar el desempeño del proyecto. Decir "buenos indicadores" es un tanto ambiguo, sin embargo se puede establecer un criterio de diseño mediante una evaluación de competencias u objetivos, dichos criterios deben ser específicos, cuantificables, alcanzables, realistas y para un plazo establecido (Álvarez, P., 2014).
3.4 Revisión de planes y estrategias
Cuando el yacimiento no está desarrollándose como se esperaba, de acuerdo a los indicadores de desempeño o las condiciones de administración han cambiado, entonces se necesita de una revisión de planes y estrategias. Para ello, es recomendable que como equipo se analice claramente qué es lo que se está trabajando, qué se necesita hacer y qué hay por mejorar (Álvarez, P., 2014).
Figura 3.3 Costos, riesgos y programas
3. 5 Evaluación
El plan debe ser revisado periódicamente para asegurarse de que se está siguiendo, que está funcionando y que aún sigue siendo válido. Así mismo, el éxito del plan debe ser evaluado de acuerdo al desempeño del yacimiento y el desempeño esperado del propio plan.
Para ello, se deben establecer criterios económicos y técnicos por parte de los grupos de trabajo para determinar qué tan exitoso está siendo el proyecto. Puede ocurrir que el proyecto técnicamente sea exitoso pero un fracaso económico. Un proyecto es exitoso cuando logra sus objetivos en el plazo establecido y dentro del presupuesto marcado.
La planeación, el trabajo en equipo y el seguimiento y control son fundamentales para que la administración del plan sea satisfactoria, siempre y cuando la estrategia haya sido debidamente formulada.
La parte importante al evaluar el desempeño de un plan son las lecciones que esto deja, lo que se podría mejorar para el desarrollo de algún otro plan en un futuro, el intercambio de conocimiento o bien el proceso de toma de decisiones. Todo esto enfocado a que planes posteriores se desarrollen de manera eficiente, eficaz y rentable (Álvarez, P., 2014).
Adquisición, análisis y administración de bases de datos
La tecnología no ha dado solución definitiva para ciertos problemas, se analiza en la medida en que más se aprende a partir de la información que se va adquiriendo y de cada yacimiento que se maneja.
En la actualidad los geo-científicos (geofísicos y geólogos), los ingenieros de yacimientos y de producción, enfrentan la desafiante tarea de manejar los activos de aceite y gas. Un yacimiento no puede conocerse de forma total, pero la información que de él se obtenga, se complementa conforme pasa el tiempo. Para ello, se requiere una planificación avanzada de los proyectos, tecnologías integradas, así como acceso en tiempo real a los datos de relevancia. Y para poder llevar a cabo todo el desarrollo de la tecnología, debemos aplicar los conocimientos y las teorías en acciones normalmente realizadas en equipo.
La acción es una respuesta al conocimiento; el conocimiento se deriva de la información, dentro de esto, está la información precisa y oportuna, la cual, es esencial para vigilar y controlar con eficiencia las operaciones que se llevan a cabo en todo el proceso administrativo.
Además, el ambiente de la administración está sujeto también a cambios; así, la administración integral de yacimientos es un proceso de cambio continuo, que se aplica desde el descubrimiento del yacimiento hasta su abandono. Por lo ya mencionado anteriormente, el proceso de la administración integral de yacimientos en la industria petrolera demanda el fortalecimiento de los equipos de trabajo mediante el desarrollo constante de su personal en las diversas disciplinas.
El proceso moderno de la administración integral de yacimientos involucra; establecer un objetivo y una estrategia para conseguirlo. El desarrollo de este plan estará basado en la información disponible, y deberá ser monitoreado constantemente para evaluar los resultados obtenidos, retroalimentando al plan en forma continua e incluso para hacer los ajustes que se requieran. Ninguno de los componentes de dicho proceso es independiente de los otros. La integración de estos, es esencial para el éxito de la administración integral de yacimientos.
Todas estas tareas se muestran en la Figura 4.1.
Figura 4.1 Aplicación de la metodología de administración Integral de yacimientos.
Es importante que exista una comunicación efectiva, un diálogo abierto entre los integrantes de los equipos de trabajo y entre las diversas disciplinas, constituyendo de esta manera verdaderos equipos de trabajo.
Adquirir la información es un paso importante para lograr la optimización pero no debe pasarse por alto que la medición, manipulación y análisis adecuado de la información es también sumamente trascendental para el éxito de la administración integral de yacimientos. Para llevarlo a cabo, se disponen de sistemas de cómputo. En algunas ocasiones, el problema no es la falta de información, más bien, el uso inadecuado y la mala interpretación de ésta.
El plan de administración se mejora cuando se obtiene nueva información durante las etapas de monitoreo y evaluación, ya que este debe ser actualizado, haciendo los ajustes necesarios para lograr el mayor beneficio económico, considerando la disponibilidad de recursos y la demanda del mercado, lo cual impone al proceso un carácter dinámico y cíclico.
Es importante recalcar que el plan de administración puede cambiar por diferentes factores, por ejemplo:
Por la adquisición de nueva información del campo que cambia el modelo conceptual del yacimiento.
Precios inestables de los hidrocarburos.
La posibilidad de aplicación de la tecnología nueva y/o modificada.
Las decisiones políticas y económicas de los líderes de las compañías.
Una descripción detallada y comprensiva del yacimiento (roca, fluidos y acuífero) es esencial para obtener la mejor recuperación y hacer que los ingresos sean los máximos. Lo primordial es la caracterización del yacimiento, ya que esta comienza cuando se realiza un descubrimiento y se evalúa para analizar y obtener las mejores estimaciones del volumen de hidrocarburos en este, reservas recuperables e índices de producción.
Los yacimientos de hidrocarburos tienen una gran complejidad en su naturaleza, tanto a nivel microscópico como macroscópico, que incide directamente en una variación de las propiedades petrofísicas y de los fluidos respecto a la posición.
Esta situación, varía entre yacimientos y depende de los eventos geológicos acontecidos durante y posteriormente a su depósito, por ello es de gran importancia conocer perfectamente las características del yacimiento (sistema roca-fluidos), así como de los mecanismos de recuperación, de la perforación y terminación de los pozos, y del comportamiento presión-producción, con el fin de pronosticar su comportamiento futuro, el cual será de gran importancia para su explotación (Alvarado, I., Corral, A., González, E., 2011).
Los datos geológicos y geofísicos son elementos muy importantes en la descripción. Un buen ejemplo es la determinación de la continuidad del yacimiento. El primer paso crítico en el proceso de descripción es la identificación de cualquier correlación de capas o estratos en el yacimiento.
La relación entre los miembros del equipo, la cual debe ser durante la estimación del potencial que sigue al descubrimiento de una acumulación de aceite y gas, o ambas. Debe ser un canal de comunicación siembre abierto, los geofísicos obtienen mejores datos sísmicos a partir del uso de registros geofísicos y a la actualización en el proceso de cómputo. Estos datos ayudan a definir mucho mejor las estructuras y la continuidad de zonas impregnadas y no impregnadas.
Los geólogos estudian la información que los geofísicos les dan, lo cual es sísmica y evalúan el ambiente de depositación de varios intervalos a partir del análisis de recortes, núcleos y registros. Los ingenieros analizan los datos provenientes de núcleos, registros y pruebas de pozo, los cuales, junto con los resultados de las interpretaciones sísmicas y geológicas permiten una estimación preliminar del aceite y gas in-situ, tamaño del acuífero, reservas y caudales de producción. Figura 4.2
Figura 4.2 Relación entre miembros del equipo durante la fase de estimación.
Los ingenieros petroleros deben trabajar en conjunto con los geólogos y geofísicos para saber el potencial del empuje por agua. Cálculos sencillos usando las compresibilidades del agua y de la formación (roca) pueden mostrar que el volumen poroso del acuífero necesita ser mucho más grande que el volumen poroso del yacimiento, para que el acuífero tenga un potencial significativo por el empuje de agua.
El éxito de la administración integral de yacimientos naturalmente fracturados también depende de los nuevos desarrollos tecnológicos, que pueden ser empleados para caracterizar los yacimientos, mejorar todas las áreas de operaciones y mejorar los procesos de recuperación de hidrocarburos. Sin embargo, hay que tomar en cuenta que uno debe familiarizarse con las técnicas y las tecnologías apropiadas para reducir los costos e incrementar la eficiencia en las operaciones, mejorando las instalaciones superficiales y las prácticas, incluyendo procesos de simulación y prácticas de terminación modernas.
En la Tabla 4.1 se observan muchas de las tecnologías disponibles. Estas pueden o no ser apropiadas para todos los yacimientos.
Tabla 4.1- Uso de tecnología moderna en la Administración Integral de Yacimientos.
La tecnología es aprovechada en múltiples situaciones e involucra tanto el ambiente de administración como en el conocimiento del yacimiento. Para ello se necesita una evaluación de la tecnología y si estas ayudara o no a su explotación (Alvarado, I., Corral, A., González, E., 2011).
Costo y valor de la información.
Una de las cosas más importantes es realizar un análisis del costo/beneficio de los datos por adquirir para evitar pérdidas económicas, esto es, lograr el mayor beneficio económico.
El costo de esto abarca los pagos de servicios a compañías y/o depreciación de equipos y personal propios para realizar las mediciones, y en algunas ocasiones, habrá pérdida financiera debida a errores humanos o tecnológicos.
La información es extremadamente valiosa; ya que esta afecta las decisiones a tomar. Sean buenas o malas.
Plan de desarrollo.
Esta es una de las etapas más importantes del proceso, debido a que es en donde se identifican de manera precisa las acciones a efectuar en el yacimiento y/o se evalúan las consecuencias económicas de sus resultados.
Es muy común utilizar la simulación numérica para analizar las opciones de explotación más viables en un yacimiento, empleando la información disponible, de esta manera es posible generar diversos escenarios factibles de desarrollo, explotación y evaluar sus implicaciones técnicas y económicas.
Figura 4.3. Plan general de administración integral de yacimientos
Las estrategias de desarrollo y explotación dependerán de la etapa en la que se encuentre el yacimiento. La aplicación de la metodología en yacimientos se inicia desde el mismo pozo descubridor y continúa con la caracterización detallada del mismo, su desarrollo máximo, la definición de los sistemas más adecuados de producción, los estudios del comportamiento bajo diferentes esquemas de producción que conlleven a su óptima explotación económica.
Si el campo se encuentra en explotación avanzada, es conveniente revitalizar la producción mediante la perforación de pozos intermedios, la utilización de un sistema artificial de producción o, bien, a través de la optimización de instalaciones.
Planeación de datos
Las preguntas que deben de hacerse en la fase de planeación de un programa de adquisición de datos las cuales son:
1. ¿Por qué la necesidad de los datos?
2. ¿Qué dificultades tendremos al requerir datos de yacimientos?
3. ¿Qué tipos de datos se requieren, cuantos y cuál es su costo?
4. ¿Cuándo son requeridos los datos?
5. ¿Cuándo se usaran los datos?
6. ¿Quién es el responsable de la adquisición de datos?
Es necesario tener en cuenta que algunos datos, solamente pueden obtenerse al principio del desarrollo del yacimiento, tales como: información derivada de núcleo, propiedades iníciales de fluidos, contacto de fluidos, y presión inicial del yacimiento.
En la toma de registros, se deben definir pozos claves, a los cuales se les toma periódicamente información de núcleos y pruebas de presión, para validar los datos obtenidos de los registros geofísicos.
Los datos sísmicos 3D pueden obtenerse de los campos maduros durante la producción, para una mejor caracterización del yacimiento. Las propiedades de la roca, obtenidas de pruebas de laboratorio; como las permeabilidades relativas de aceite-agua, gas-aceite y gas-agua, y propiedades de fluidos; tales como datos PVT, no siempre están disponibles. Por lo que en estos casos pueden usarse correlaciones empíricas para generar dichos datos.
En la Figura 4.4 se muestran los diferentes tipos de datos que pueden ser recolectados antes y durante la producción.
Figura 4.4 Adquisición de datos.
Características del plan de administración integral de yacimientos.
Idealmente, un plan de administración integral de yacimientos naturalmente fracturado nos da la ventana sobre la vida del yacimiento, o al menos el tiempo o nivel de realización especificado en el mismo como un criterio para su reevaluación. Los objetivos específicos de cualquier plan dependerán del alcance necesario de éste, la etapa en curso del desarrollo del yacimiento, del tipo y escala de las decisiones requeridas; como pueden ser la implementación de un nuevo proceso de evaluación de potencial, optimización de la producción e inyecciones locales, nuevas instalaciones o equipos tecnológicos. Un plan de administración integral de yacimientos al descubrimiento del yacimiento asegurara la recolección de datos vitales para la implementación de procesos de recuperación secundaria y/o mejorada en un futuro.
El plan debe de ser claro con las actividades de monitoreo y supervisión, incluyendo todos los datos, construcción de la base de datos, análisis y proceso de datos, así como su tolerancia. De tal manera debe recomendar revisiones futuras basadas en criterios específicos, semejantes al comportamiento de los volúmenes de la producción o inyección de fluidos.
El plan de desarrollo y explotación deberá ser accesible y modificable cuando se presente nueva información. Al descubrirse un yacimiento la información es poca; comúnmente se reduce a datos sísmicos, registros geofísicos, núcleos, pruebas de pozos (presión/producción) que nos da el pozo exploratorio, y datos de fluidos del yacimiento. La descripción que de él se tiene en esta etapa es vaga y por lo tanto las decisiones que se toman son muy importantes, tales como el dimensionamiento de las instalaciones de producción, número de pozos a perforar, etc. Este tipo de decisiones nos conllevan al mayor riesgo.
Al finalizar la explotación del yacimiento, su información estará actualizada, ya que al explotarse y desarrollarse, se recolecta gran cantidad de información, pero, en esta etapa poco puede hacerse para influir en la rentabilidad total del yacimiento, porque las principales decisiones para su explotación ya fueron hechas. Por lo que el plan de explotación tiene que ser revisado continuamente durante toda la vida del yacimiento, ya que al meter nueva información, el modelo teórico se ajusta y las predicciones de producción y económicas tienen mayor grado de confiabilidad.
Entre otras cosas, el plan debe contemplar lo siguiente:
1. Señalar las metas que deberán cumplirse para llegar al objetivo final,
2. Establecer las limitaciones técnicas, jurídicas, económicas, ecológicas, etc., bajo las cuales se va a llevar a cabo la administración,
3. Desarrollar un estudio que contenga información sobre la geología regional, estratigrafía estructura del yacimiento o partes que se van a administrar,
4. Caracterizar apropiadamente el yacimiento a fin de tener claro discernimiento macro y microscópico del mismo, así como un adecuado conocimiento del flujo de fluidos en el medio poroso,
5. Realizar estudios de desarrollo del yacimiento que conlleven a optimizar el número de pozos a perforar,
6. Optimizar la perforación y terminación de pozos.
7. Diseñar el sistema superficial de producción que permita la adecuada explotación de los yacimientos,
8. Efectuar los estudios de simulación para predecir el comportamiento del yacimiento y establecer el ritmo de explotación apropiado para las características del mismo,
9. Establecer un estricto control de la explotación del yacimiento desde la etapa inicial.
Figura 4.5 Relación entre miembros del equipo durante la fase de planeación.
Análisis y eliminación de datos.
Para tener un buen análisis y reducción de datos, se requiere lo siguiente:
1. Una buena apreciación de lo que pueden hacer los datos en la exactitud de la solución y la toma de la decisión. Como una regla general, se deberá tener más tiempo en los datos que tengan un mayor consecuencia en la calidad de la solución. El análisis de error de la relación entre los datos, la solución y los rangos de error en los datos nos da una vista en la importancia de cada variable.
2. Un claro entendimiento de los rangos de investigación de los datos, cuando estos son derivados de varias fuentes.
3. Los datos correctos a menudo no se utilizan debidamente.
A continuación se muestran algunas observaciones y sugerencias en el análisis de datos:
1. Todos los datos recientes tienen errores asociados con ellos.
2. Se deben reducir estos errores seleccionando datos que sean de confianza.
3. Datos obtenidos de diferentes lados tienen un diferente impacto en la calidad para la solución.
4. Se deben clasificar los datos en relación a su impacto. Invirtiendo el esfuerzo a medida del impacto.
5. Datos de varias fuentes tienen diferente rango de confianza para cada recurso.
6. Se deben usar los recursos de datos que tienen un rango en común y están dentro de la tolerancia.
7. La tendencia humana es analizar los datos rápidamente y asumir que el análisis no es correcto, pero si el más apropiado.
8. Se debe evitar la tendencia de dar una conclusión demasiado pronto.
Para recolectar información se requiere de un plan detallado y un seguimiento exhaustivo. El plan debe considerar un listado de la información mínima que se requiere, el tiempo de adquisición y como se va a usar. Un aspecto que no debe faltar en el plan es el conjunto de procedimientos que deben seguirse para realizar las mediciones a fin de asegurar la calidad y representatividad de la información.
Es claro, la importancia que tienen los datos, su adquisición oportuna, su correcta administración, procesamiento y análisis, en la planeación del desarrollo y explotación de un yacimiento. Es también importante mencionar el error asociado a los datos y su evaluación, para ayudar en la toma de decisiones de la administración integral de yacimientos (Alvarado, I., Corral, A., González, E., 2011).
Modelado del Yacimiento
El modelo geológico se hace a partir de las mediciones de núcleos y registros de los pozos extrapolados al yacimiento entero, usando herramientas tales como; geofísica, mineralogía, ambiente de depósito y diagénesis. Éste da la definición de las unidades geológicas y su continuidad, es una parte integral de la geoestadística y últimamente de los modelos de simulación de yacimientos.
La geoestadística ha mostrado ser una técnica apropiada para la estimación de la incertidumbre asociada al modelado de yacimientos y su impacto en la administración integral de yacimientos. Esta técnica es usada en la generación de modelos alternativos de la distribución espacial de propiedades de un yacimiento, que respetan de igual manera todos los datos disponibles y que conducen a diferentes predicciones de su comportamiento.
La rectificación del modelo del yacimiento, que en magnitud y frecuencia es mayor en la etapa temprana de su vida, trae consigo la revisión y rectificación de sus planes de desarrollo y explotación. En la medida que se avanza en la explotación se dispone de mayor información y la incertidumbre asociada a su caracterización será cada vez menor y por lo tanto la toma de decisiones tendrá un menor riesgo.
De hecho, el mejor conocimiento de un yacimiento se tendrá en la etapa final de su vida productiva, cuando quizá sea evidente que algunas decisiones tomadas en el pasado, no necesariamente apuntaron en el sentido de agregar valor.
Existen muchos procesos para definir el modelo del yacimiento dependiendo de la información utilizada (Figura 5.1). Algunas de las fuentes mostradas pueden generar un modelo propio y/o conjuntarse para obtener un modelo representativo único.
Figura 5.1 Conformación del modelo de yacimiento.
5.2 El modelo del yacimiento estará constituido por cada una de la información generada durante la Caracterización Estática.
Para la explotación de los yacimientos se requiere conocer a detalle aspectos geológicos de la roca almacenadora, tanto externos como internos, los cuales pueden englobar en la geometría del cuerpo, que corresponde a los aspectos externos y en la heterogeneidad del medio poroso, que corresponde a los internos.
En los aspectos externos se considera, principalmente, la forma, el tamaño y la orientación del cuerpo sedimentario y en los internos están incluidas todas las variaciones petrográficas, mineralógicas y físicas que existen dentro de la masa de roca. Con base en estudios superficiales y sub-superficiales se analizan los ambientes de depósito.
Un aspecto importante para la caracterización estática de yacimientos es determinar el ambiente sedimentario en el que se originó la roca, ya que se tendría un marco de referencia básico para poder determinar sus características distintivas, necesarias para evaluar y explotar los yacimientos en forma apropiada.
Los ambientes sedimentarios más comunes pueden observarse en la Figura 5.3.
Figura 5.3. Ambientes sedimentarios.
Los cambios diagenéticos son importantes ya que modifican considerablemente las propiedades originales de los sedimentos, alteran la porosidad y permeabilidad de estos, variándolos como receptáculos de agua, gas y aceite.
La diagénesis se refiere a todos aquellos cambios físicos, químicos y bioquímicos que suceden en un depósito sedimentario desde su acumulación original hasta el comienzo del metamorfismo o bien hasta el inicio del intemperismo. Estos cambios se llevan a cabo en condiciones de presión y temperatura propias de la superficie y el ambiente de depósito.
La definición del modelo dinámico del yacimiento es primordial para la selección de la mejor alternativa de explotación, es decir, la que genere el mayor beneficio económico. El modelo se va conformando a partir de los datos disponibles y debe ir afinándose hasta el final de la explotación del yacimiento.
Un buen ajuste del modelo teórico a los datos de campo no necesariamente significa que tengamos buenos resultados, es importante validar éstos con los conocimientos de los ingenieros y especialistas operativos del campo en las diversas áreas que abarca.
La caracterización dinámica toma en consideración los datos aportados por el proceso de caracterización estática obtenida mediante la integración de información geológica, geofísica registros de pozos, petrofísica y PVT.
El objetivo principal de la caracterización dinámica de yacimientos consiste en la detección y evaluación de los elementos que afectan los procesos de flujo presentes durante la explotación de un yacimiento, tales como fallas geológicas, acuñamientos, estratificación, discordancias, doble porosidad, doble permeabilidad y fracturas entre otros. Esto a través del análisis de variables que indican el comportamiento del sistema, como son; la presión, temperatura, flujo y concentración entre otros elementos. Las mediciones de dichas variables se realizan bajo condiciones de explotación del yacimiento y de aquí su carácter dinámico. Estos elementos se obtienen con las siguientes herramientas:
Prueba de variación de presión,
Pruebas de formación,
Datos de producción,
Registro de molinete hidráulico,
Prueba de trazadores.
La metodología para realizar la caracterización dinámica de yacimientos es la siguiente:
Control de Calidad de la Información,
Sincronización de Datos de Presión y Producción,
Corrección de Datos de Presión y Producción,
Diagnóstico de Geometrías de Flujo,
Estimación de parámetros de Yacimiento,
Cálculo de volumen de drene,
Detección de Interferencia entre Pozos,
Integración del modelo de Flujo.
Geomecánica.
La Geomecánica es la disciplina que estudia las características mecánicas de las rocas. Los conceptos básicos de geomecánica se basan en la propiedad elástica de la roca para resistir y recuperarse de una deformación causada por una fuerza.
Los conceptos básicos para describir esta propiedad de la roca se conocen como esfuerzos de deformación. Las fuerzas son transferidas a través de los esfuerzos.
Esfuerzo σ.
Se define como la fuerza que actúa sobre la sección transversal de un sólido:
σ= F/A
Donde:
F = fuerza [kg]
A = área, [cm2]
Esfuerzo de tensión.
Este se produce cuando una fuerza se aplica perpendicularmente al área de un sólido de longitud L y diámetro D, y hacia fuera del cuerpo donde actúa originando una elongación del sólido y una reducción en el diámetro.
Esfuerzos de compresión.
El esfuerzo de compresión se produce cuando la fuerza se aplica perpendicularmente y hacia adentro del cuerpo donde esta actúa originando una reducción en la longitud del sólido y un incremento en el diámetro del mismo.
Esfuerzo de cizalla.
El esfuerzo de cizalla se produce cuando una fuerza se aplica tangencialmente a una sección transversal de un cuerpo. Origina una deformación por desplazamiento sin considerar un cambio de volumen. Por otro lado, la orientación de la sección transversal relativa a la dirección de la fuerza también se considera.
Como la fuerza no actúa perpendicular a la orientación del área, es necesario descomponer la fuerza en sus componentes normal y perpendicular a la sección transversal descompresiva.
τ=Fp/A =F senθ/A
Esfuerzo Normal:
σ=Fn/A =F cosθ/A
Fp = fuerza perpendicular [psi]
Fn = fuerza normal [psi]
Deformación ε.
Es el cambio en la longitud y espesor del material bajo la influencia de un esfuerzo de tensión, compresión o cizalla. Resulta de esfuerzos de tensión y de compresión.
Deformación longitudinal
εL=ΔL/L
Donde
ΔL = alargamiento longitudinal pies
L = longitud original pies
Deformación Transversal.
εT=Δd/d
Donde:
Δd = cambio de diámetro en un núcleo, pies alargamiento longitudinal pies.
D = diámetro en un núcleo [pies].
La deformación de cizalla es el resultado de un esfuerzo de cizalla (relación entra la deformación longitudinal y la deformación transversal):
εc= εl/εT=tan θ
Donde:
θ= ángulo de deformación.
Las propiedades elásticas de las rocas pueden determinarse en forma dinámica y estática: las propiedades elásticas son medidas directamente de pruebas de laboratorio, ver figura anterior de esfuerzo y tensión.
Las propiedades elásticas dinámicas se calculan a partir de los valores medidos por el registro de densidad de la roca, tiempo de transito compresional y de cizalla, debido a que se calculan utilizando las ecuaciones de propagación elástica de las ondas acústicas en un medio sólido (Alvarado, I., Corral, A., González, E., 2011).
PRONOSTICO DEL COMPORTAMIENTO DEL YACIMIENTO
Para el pronóstico del comportamiento de un yacimiento, es necesario realizar varias preguntas, como lo son las siguientes:
¿Cuál es el volumen de hidrocarburo del yacimiento?
¿A qué ritmo de producción diaria se va a estar explotando? Una Fase o Multifase
¿Cómo va a ser la variación de la presión del yacimiento?
¿Cuáles son las reservas y de qué tipo son?
¿Cuál será la utilidad económica? (precio – Costo de producción)
¿Cuándo se deberá planear la producción secundaria para el yacimiento?
¿Durante cuánto tiempo va a estar produciendo el yacimiento? (vida útil)
Para contestar dichas preguntas, ¿de que herramientas nos apoyamos para realizar los cálculos?
Información Estática
Información Dinámica
Definición de las reservas del yacimiento
Simulación numérica de yacimientos
Análisis económico, precio costo unitario.
Primeramente tomamos en cuenta la producción natural del yacimiento, la cual está gobernada por parámetros como la viscosidad natural, gravedad y fuerzas capilares. Son caracterizados por las variaciones de presión en el yacimiento, tasas de producción relaciones gas-aceite y agua-aceite, influjo del agua del acuífero y la expansión del casquete de gas.
Los factores que influyen en el desempeño del yacimiento son las características geológicas, las propiedades roca-fluidos, mecanismos de flujo del fluido e instalaciones de producción. La calidad de la administración del yacimiento es muy importante ya que reflejará el desempeño del yacimiento. Las políticas de administración de la compañía y las regulaciones de las agencias gubernamentales, también serán factores que contribuyan.
Como parte de los estudios realizados en el pronóstico del comportamiento del yacimiento tenemos el cálculo de las reservas.
Una reserva de hidrocarburos se define como los hidrocarburos futuros económicamente recuperables. Las reservas se clasifican como probadas, probables y posibles, dependiendo de la tecnología y de la certidumbre económica de la cual pueda ser recuperada.
Normalmente se utiliza un análisis de desempeño del yacimiento y técnicas de estimación, las cuales son:
Volumétrico
Curvas de Declinación
Balance de materia
Simulación Matemática
Método Volumétrico.
El método volumétrico para la estimación de las reservas recuperables consiste en determinar el aceite original en sitio (AOS) y posteriormente multiplicarlo por un factor de eficiencia de recuperación (FER). El aceite original en sitio está dado por el volumen de la masa del yacimiento, la porosidad, la saturación inicial de aceite y el factor de volumen del aceite de formación. La masa volumétrica está determinada de un mapa de isopacas del yacimiento, un promedio de la porosidad y los valores de saturación de aceite de los registros y análisis de núcleos, y el factor del volumen de aceite de formación de las pruebas de laboratorio o correlaciones.
Una vez que el aceite original en sitio ha sido estimado, la reserva puede ser estimada usando factores de eficiencia de recobro. El factor de eficiencia de recuperación del aceite puede ser estimado del desempeño de los datos o similar y/o compensación del yacimiento.
En ausencia de este tipo de datos, las correlaciones API para la recuperación primaria eficiente pueden ser utilizadas.
Yacimientos de gas
El producto del gas original en sitio (GOS) y el factor de la eficiencia de recuperación proporcionan las reservas de gas recuperable. El GOS puede ser calculado utilizando la ecuación C-3. El factor de eficiencia de recuperación puede ser estimado del desempeño de los datos o comparable y/o compensación del yacimiento. Para yacimientos de gas sin la adición del influjo de agua, la eficiencia de recuperación es generalmente alta, 80 – 90 % del GOS, atribuible a la alta presión de abandono, al gas entrampado y a la conificación del agua (Satter, A., and Thakur, G., 1994).
MÉTODO DE CURVA DE DECLINACIÓN
Los productores de petróleo reconocieron desde hace tiempo que ellos trabajaban con un sistema de agotamiento cuya tasa de producción es obligada a declinar. Desde que la representación gráfica de los datos de producción eventualmente muestra que las curvas de producción decrecen con el tiempo, estas curvas se conocen como Curvas de Declinación.
Cuando suficientes datos de producción están disponibles y la producción declina, las curvas de producción anteriores de los pozos individuales, contratados o el campo puede ser extendido para indicar el desempeño futuro. La presunción muy importante en el uso de las curvas de declinación es que todos los factores que influyeron la curva en el pasado permanecerán efectivos a través de la vida productiva. Muchos factores influyen en la tasa de producción y consecuentemente en las curvas de declinación.
Éstas son prorrateadas, cambian los métodos de producción, reacondicionamientos, tratamientos de pozos, interrupciones de líneas de tuberías, clima y condiciones de mercado.
Es así que se debe tener cuidado en extrapolar las curvas de producción en el futuro. Cuando la forma de la curva cambia, la causa deberá ser determinada, y su efecto sobre las reservas evaluadas.
Las curvas de declinación comúnmente utilizadas para yacimientos de petróleo son:
- Registro de tasa de producción contra tiempo
- Tasa de producción contra producción acumulada
- Registro de Corte de agua o Corte de aceite contra producción acumulada
- Contacto aceite-agua (nivel de agua) o contacto gas-aceite contra producción acumulada.
- Registro de acumulativo de producción de gas contra registro acumulativo de producción de aceite.
MÉTODO DE BALANCE DE MATERIA
El método clásico de Balance de Materia es más fundamental que la técnica de curva de declinación para analizar el desempeño de la producción del yacimiento. El método de balance de materia es utilizado para estimar el hidrocarburo original en sitio y ultimar la recuperación primaria de un yacimiento. Está basado sobre la ley de conservación de la masa, la cual simplemente significa que la masa es conservada (ni se crea ni se destruye) los supuestos básicos hachos en esta técnica son:
Un modelo de tanque homogéneo (p. e. las propiedades de la roca y fluido son las mismas a través del yacimiento).
La producción de fluido y la inyección ocurre en puntos individuales de producción y puntos individuales de inyección.
No hay dirección del flujo de los fluidos.
Sin embargo, los yacimientos no son homogéneos; los pozos de producción e inyección en realidad se encuentran distribuidos y son activados en tiempos distintos y los fluidos fluyen en direcciones definidas. Sin embargo, el método de Balance de Materia es ampliamente usado y se ha encontrado que es una herramienta muy valiosa para el análisis de yacimientos con resultados razonablemente aceptables.
Las ecuaciones de balance de materia son usadas para encontrar la historia del desempeño pasado para estimar lo hidrocarburo original en sitio así como predecir el desempeño futuro (Satter, A., and Thakur, G., 1994).
SIMULACIÓN MATEMÁTICA
Los simuladores matemáticos de yacimientos juegan un papel muy importante en el proceso moderno de la administración de yacimientos. Son utilizados para desarrollar un plan de administración de yacimientos y monitorear y evaluar el desempeño del yacimiento.
Los simuladores son ampliamente empleados para el estudio del desempeño de las yacimientos y determinar métodos para mejorar la última recuperación de los hidrocarburos del yacimiento. La simulación numérica se basa los principios de balance de materia, tomando en cuenta la heterogeneidad del yacimiento y la dirección del flujo de los fluidos. A diferencia de la aproximación clásica de balance de materia, un simulador de yacimiento toma en cuenta las ubicaciones de los pozos de producción y de inyección y sus condiciones de operación. Los pozos pueden ser activados o desactivados en tiempos que se decidan con terminaciones específicas en el fondo. Las tasas de producción de los pozos o presiones de fondo, o ambas dos, las tasas y las presiones, pueden ser proporcionadas como se decida.
Los yacimientos pueden ser divididos en muchos tanques pequeños, celdas, o bloques que tomen en cuenta la heterogeneidad del yacimiento. La programación utiliza las ecuaciones de balance de materia y las ecuaciones del flujo de fluidos las cuales son tomadas para las fases de aceite, gas y agua para cada celda en pasos discretos de tiempo, empezando con el tiempo inicial.
Tipos de simuladores de Yacimientos
Los simuladores de yacimientos son generalmente clasificados como Aceite Negro, Composicional, Termal y Químico, dependiendo del flujo de los fluidos, características de masa y calor:
Los modelos de aceite negro son los más frecuentemente usados para simular isotermas, flujo de aceite simultáneo, gas y aceite debido a la viscosidad, fuerzas gravitacionales y de capilaridad. Aceite Negro es un término usado para indicar que la fase de hidrocarburo es considerada como uno solo líquido y gas y no como composición química. La composición de la fase es constante incluso a través de la solubilidad del gas en el aceite y agua es tomada en cuenta.
Los simuladores composicionales considerados para la variación de la composición de fase con presión en suma al flujo de las fases. Son utilizados para efectuar estudios de yacimientos de aceite volátil y gas condensado.
Los simuladores Termales, considerados para ambos flujo de fluidos y transporte de calor y reacciones químicas. Son usados para simular inundación de corrientes y procesos de combustión in-situ.
Los simuladores Químicos, considerados para flujo de fluidos y transporte de masa debido a la dispersión, absorción, partición y al comportamiento de la fase compleja.
Históricamente, los simuladores de yacimientos han sido utilizados para estudios a gran escala o campos segmentados y yacimientos bajo procesos de recuperación compleja. Estos estudios, requieren de personal altamente entrenado, son costosos, consumen tiempo y no han sido justificados para modelar pequeños yacimientos. Una técnica de mini simulación ofrece un fundamento mediano entre un método de simulación de yacimiento sofisticado de afinación fina y la aproximación clásica de ingeniería de yacimientos. Asistido por un simulador interactivo en el computadora central, estación de trabajo o computadora personal, la mini simulación puede jugar un importante rol en el estudio de pequeños yacimientos que fueron previamente considerados ser no económicos para el modelo. Los estudios asistidos por computadora pueden ser hechos con rapidez y baratos para proveer respuestas a muchos de los problemas operacionales que enfrentan en la práctica de los ingenieros de yacimientos.
Características del Modelo
Simuladores de Petróleo Negro se caracterizan por el número de fases fluyendo en el sistema, el número de direcciones de flujo, y el tipo de solución usada para las ecuaciones de diferencia finita.
El simulador es llamado:
Una Fase, cuando solo fluye el gas o el aceite.
Dos Fases, cuando aceite y gas o aceite y agua o gas y agua fluyen.
Tres Fases, cuando aceite, gas y agua están fluyendo.
Ver figura
Lineal 1 Dimensión o radial, cuando el flujo es en una sola dirección.
Areal 2 Dimensiones o cros-seccional o radial cros-seccional, cuando el flujo es en las direcciones x-y o x-z o r-z.
3 Dimensiones, cuando el flujo ocurre en las direcciones x-y-z.
(Satter, A., and Thakur, G., 1994).
En general, el proceso de la simulación de yacimientos se puede dividir en tres fases principales:
La conjunción de los datos de entrada
La coincidencia o adaptación de los antecedentes.
Realización de la predicción.
Los datos de entrada. Se considera la entrada de los datos generales para yacimiento de aceite negro.
Datos generales para todo el Yacimiento, dimensiones, definición de la cuadrícula, número de capas, presión original del yacimiento, contacto inicial de aceite- agua y gas –aceite.
Datos de Roca-Fluido, permeabilidades relativas, presiones de capilaridad, compresibilidades de la roca, y datos de PVT.
Datos de la cuadrícula, datos geológicos que incluyen elevaciones, espesores, permeabilidades, porosidades, y saturación inicial de fluidos.
Producción/inyección y datos de pozo, historial de la producción de aceite, agua y gas o el historial de inyección, producción futura y programa de inyección para cada pozo, ubicación del pozo, índice de producción factor de daño e intervalo perforado para cada pozo.
La coincidencia o adaptación de los antecedentes. Aquí es donde se hace los ajustes necesarios de los parámetros en acuerdo al historial del comportamiento del pozo, como es el historial de producción del pozo. Los parámetros del yacimiento deben ajustarse de acuerdo con el registro de la producción del pozo, en el caso de que estos parámetros no coincidan, estos serán cambiados.
Realización de la predicción.
La realización de la predicción futura de un yacimiento bajo condiciones de operación y/o algún plan alternativo de desarrollo como una perforación de inyección, inyección de agua después de la producción primaria, y así sucesivamente hasta la fase final de un estudio de simulación de yacimiento. El objetivo principal es determinar las condiciones de operación óptimas en orden de maximizar la recuperación económica de hidrocarburos del yacimiento (Satter, A., and Thakur, G., 1994).
EVALUACIÓN ECONÓMICA EN LA ADMINISTRACIÓN INTEGRAL DE YACIMIENTOS
La administración de yacimientos requiere de una evaluación y análisis económicos de los bienes y de los proyectos asociados a través de la vida del yacimiento. La toma de una buena decisión requiere que un proyecto sea económicamente viable (p. e. que producirá los beneficios que cumplan con las metas económicas de la empresa).
Se provee una lista de referencias para conocimiento general en el proceso de evaluación económica e inversión.
Las tareas en el análisis económico de un proyecto requiere de los esfuerzos de un equipo, las cuales consisten en:
Dar un objetivo económico basado en el criterio económico de la empresa. Los ingenieros de producción y/o de yacimientos son responsables del desarrollo de la justificación económica con la llave de entrada de la administración.
Formulación de escenarios para el proyecto desarrollando. Los ingenieros y los geólogos son los primeros contribuyentes con la guía de la administración.
La recopilación de la producción, datos de operación y económicos (Figura 7-1).
Realización de cálculos económicos. Los ingenieros y los geólogos son los primeros responsables.
Realización de un análisis de riesgo y elección del proyecto óptimo. Ambos, ingenieros y geólogos son primeramente responsables para el análisis. Ingenieros, geólogos, personal de operaciones y administración trabajan juntos para decidir sobre el proyecto óptimo.
CRITERIO ECONÓMICO
Para la toma de la mejor decisión de negocio se requiere de indicativos para medir el valor de las inversiones propuestas y de las oportunidades financieras. Cada compañía tiene su propio criterio económico con valores mínimos requeridos para ajustar su estrategia para hacer el negocio rentable. La aceptación o el rechazo de propuestas individuales están ampliamente controlados por el criterio económico de la compañía. Un criterio comúnmente usado es el siguiente.
Tiempo de recuperación
El tiempo necesario para recuperar la inversión se define como el tiempo de recuperación. Es el tiempo en el cual el flujo de efectivo acumulado descontado o no descontado (FE= ingresos – capital de inversión - gastos operativos) es igual a cero.
El tiempo más corto para el tiempo de recuperación (de 2 a 5 años), para un proyecto atractivo. Aunque es un criterio simple y sencillo, no proporciona la rentabilidad final del tiempo de vida de un proyecto, y no deberá utilizarse solo para evaluar la viabilidad económica de un proyecto.
Flujo de efectivo descontado. Esto quiere decir que un factor de descuento o aplazamiento es utilizado a la cuenta para el valor del tiempo por conversión del valor futuro o valor del dinero al valor presente (VP) de acuerdo a una tasa de descuento específica. El valor de tiempo del dinero no está reconocido en el caso de flujo de efectivo no descontado.
Considerando que los ingresos son recibidos uno por año en intermedio del año, el factor de descuento está dado por,
FD = 1/(1+i)t- 0.5
Donde t es el tiempo, e i es la tasa de descuento en fracción (Satter, A., and Thakur, G., 1994).
INDICADORES ECONÓMICOS.
Introducción
Para realizar la evaluación económica de un proyecto petrolero, podemos utilizar indicadores económicos, los cuales ayudarán a establecer un margen de ganancias económicas y por lo tanto la rentabilidad de éste. Los criterios de evaluación se basan en la determinación de los costos y el impacto económico. En éste proceso intervienen conceptos los cuales modificarán los costos de inversión, así como el beneficio económico que se obtendría de cada proyecto petrolero evaluado.
Una de las ventajas de la administración de proyectos petroleros, además del beneficio económico, son los factores sociales, estos otorgarán un beneficio a la comunidad.
Dentro de la industria petrolera es común utilizar algunos indicadores económicos, en este curso se considerarán los más significativos y relevantes que nos ayudarán a elegir de entre varios proyectos cual es el mejor, esto mediante el análisis de costos, tiempos y formas.
En el ámbito ingenieril petrolero, los indicadores económicos nos ayudan a realizar un análisis económico en actividades como:
La perforación de pozos exploratorios y delineadores
El desarrollo de campos
El mejoramiento de proyectos ya existentes
La adquisición y venta de propiedades.
Los indicadores económicos que se verán son: el valor presente neto, la tasa interna de retorno, la relación beneficio costo e incluiremos los factores de oferta y demanda.
A continuación mostraremos las definiciones de los indicadores económicos, algunas ecuaciones, gráficas y ejemplos de cómo se utilizan en la industria petrolera.
Indicadores económicos
Algunas definiciones que se utilizarán en el desarrollo del capítulo para entender los indicadores económicos son:
Interés: Es un índice utilizado para medir la rentabilidad de los ahorros o el costo de un crédito o proyecto. Éste se da en porcentaje.
Tasa de interés: La tasa de interés es el porcentaje al que está invertido un capital en una unidad de tiempo, determinando lo que se refiere como el precio del dinero en el mercado financiero
Retorno: Son los beneficios o dinero neto que se tiene que devolver, resultando de una inversión o un préstamo.
Costo del dinero: Es la diferencia que se obtiene entre el tipo de interés que se paga por tener dinero y el que se obtiene por tener efectivo en un depósito a plazo fijo.
Costo de oportunidad: Es el sacrificio de las alternativas abandonadas al producir una mercancía o un servicio. Por ejemplo: el costo de edificar 50 viviendas es igual al de una escuela o algún otro servicio a la comunidad, que hubiera podido edificarse en su lugar.
Valor presente neto.
El valor presente neto es uno de los criterios económicos más utilizados, consiste en determinar la equivalencia en el tiempo cero de los flujos de efectivo futuros que genera el proyecto y comparar la equivalencia con la inversión inicial.
El valor del dinero en el tiempo es un concepto que se refiere al hecho que un peso en el futuro vale menos que un peso hoy. También considera que la inflación disminuirá el valor del dinero.
Cuando la equivalencia es mayor que la inversión inicial, es recomendable aceptar el proyecto. La fórmula usada para calcular el valor presente neto es:
V. P. N. = S0+t=1nSt(1+i)t
Donde:
V.P.N. = Valor presente neto
S0 = Inversión Inicial
Como podemos observar, el valor obtenido de VPN nos dirá si el proyecto puede aceptarse y seguirse o no.
Otra forma de obtener el valor presente neto es regresar los valores futuros al valor presente sin sumatorias, con una sola multiplicación y una potenciación. La ecuación es:
VP = VF1(1+i)n
Donde:
VP.- Valor presente
VF.- Valor futuro
i.- Tasa de interés a un tiempo n
n.- Número de años
Tasa interna de retorno.
Es la tasa de interés a la cual el valor presente de flujo de caja es cero o sea que los flujos negativos actualizados y los flujos positivos actualizados sumados dan cero. Se calcula por aproximaciones sucesivas. Sí:
TIR > TMAR El proyecto es rentable y se considera una buena opción para invertir
TIR = TMAR La rentabilidad es mínima y pone en peligro el logro del proyecto
TIR < TMAR Se rechaza el proyecto debido a que las ganancias son menores a la inversión.
Donde:
TIR Tasa interna de retorno.
TMAR Tasa mínima aceptable de rendimiento.
La TIR se puede calcular de varias maneras, extrapolando gráficamente o por iteraciones. Mediante iteraciones se utiliza la siguiente ecuación:
VFi*(1/(1+i)ni)+VFi+1*(1/(1+i)ni+1)+…..=0
Desventajas de la TIR:
1. Complejidad de Cálculo.
2. Posibilidad de múltiples TIR.
3. Posibilidad de Inconsistencia con el VPN (Figura 5.2).
4. Penaliza proyectos con retornos tardíos.
Figura 5.2. Inconsistencias entre el VPN y la TIR.
Relación beneficio-costo.
Éste método se originó en Estados Unidos en 1936 para el control de inundaciones y dice que todos los beneficios (B) calculados deberán exceder los costos (C).
B – C > 0
Eficiencia de Inversión.
Se define por eficiencia de la inversión (EI) a la rentabilidad que se obtiene por cada unidad monetaria invertida.
Se define como el cociente entre el VPN del proyecto y el valor presente de las inversiones realizadas:
E.I.=Valor Presente del ProyectoValor presente de la inversión total
Elementos básicos para la evaluación económica.
Economía.
Para comprender los indicadores económicos es necesario, saber lo que es la economía. Esta incluye el uso eficiente y la administración de recursos limitados con el propósito de obtener la máxima satisfacción de las necesidades materiales humanas.
¿Por qué hacer un análisis económico en la Industria Petrolera?
Esto es necesario debido a los múltiples factores que afectan la rentabilidad de los proyectos, la fluctuación de precios del crudo y gas, como son:
Grandes periodos de tiempo entre las inversiones y la ganancia resultante.
Las decisiones son tomadas en ambientes de gran incertidumbre y riesgo.
Los factores técnicos interactúan con los económicos en una forma compleja.
La estructura de los impuestos y los contratos son muy particulares.
Los costos operativos incrementan con el tiempo mientras en otras industrias típicamente declinan.
Esto se debe considerar al llevar a cabo un proyecto, para obtener el máximo beneficio. Este análisis está dirigido a verificar la viabilidad de estas acciones y a comparar los resultados del proyecto. Sus productos y efectos, con los recursos necesarios para ser alcanzados.
Ingresos
Un ingreso es la cantidad que recibe una empresa por la venta de sus productos o servicios. Para la industria petrolera definiremos:
Volumen de producción.
Son valores estimados a partir de una extrapolación de la ejecución en el pasado
utilizando un simulador o ecuaciones matemáticas.
Precios.
Precio es el valor monetario
Egresos
Un egreso se define como la salida de dinero que una persona o empresa debe pagar para un artículo o por un servicio. Para la industria petrolera definiremos:
Regalías
Es el valor deducido de utilidad el cual usualmente no tiene obligación de cubrir gastos de producción y se deduce directamente de la utilidad bruta.
Costos de operación
Son los costos de producir y mantener una propiedad día a día. Son deducidos de la utilidad bruta a fines de declaración de impuestos.
Inversiones
Es capital de perforación, exploración, equipos y facilidades. Se clasifican en tangibles e intangibles. La depreciación de capital es utilizada para los cálculos de impuestos.
Impuestos
Son un mecanismo de recolección de recursos aplicado por los gobiernos de los países. Se aplica en forma de un porcentaje aplicado al resultado de la utilidad operativa menos la depreciación del capital.
Limite Económico.
El límite económico usualmente se refiere a un punto en el tiempo después del cual continúan operaciones de la propiedad ya no es comercialmente rentable.
Este límite económico es derivado antes de impuesto, ya que los impuestos son pagados a nivel corporativo y la decisión de descontinuar la producción de petróleo típicamente no afecta los impuestos corporativos (Alvarado, I., Corral, A., González, E., 2011).
Limite Económico Diario
Límite Económico=Costo por díaUtilidad por Unidad
Figura 5.4. Limite Económico.
Ejemplos.
Límite Económico
Cuál es el límite económico en barriles por día si los costos operativos son de
120,000 dólares al mes y el precio del petróleo es de 95 dólares por barril.
Límite Económico=120,0003095
L.E.= 42.03 [barriles por día]
Del caso anterior, el resultado nos indica que para poder mantener funcionando la plataforma, es necesario extraer al menos 42.03 barriles por día. En caso de no extraerlos, el costo de la plataforma sería mayor que los ingresos por la venta del hidrocarburo y por ende, se tendrían pérdidas.
Tasa Interna de Retorno (Ejemplo 1).
Se quiere realizar una inversión para adquirir equipo de perforación, dentro de este equipo se incluyen todos los componentes del sistema de izaje, de circulación, el sistema rotatorio y el sistema de control. Todo lo anterior tiene un costo (costo inicial), pero a su vez, va generando ganancias.
En la siguiente tabla se muestran los flujos de efectivo por cada año, los años posteriores a 2010 han sido calculados considerando un interés fijo durante todo el lapso de tiempo.
AÑO
Vf (dólares)
2010
-1,440,000
2011
246,825
2012
308,565
2013
370,278
2014
431,991
Tabla 5.1. Año y valor futuro.
VFi*(1/(1+i)ni)+VFi+1*(1/(1+i)ni+1)+…..=0
(-1´440,000 (1 / (1 + i) 1)) + (246,825 (1 / (1 + i) 2)) + (308,565 (1 / (1 + i) 3)) +
(370,278 (1 / (1 + i) 4)) + (431,991 (1 / (1 + i) 5))= 0
Despejando i = -0.021, por lo tanto la TIR -2.1%.
Tasa Interna de Retorno (Ejemplo 2).
Se compró un predio de 1000 m2 para construir el área de oficinas en Villahermosa, Tabasco hace 20 años en $20,000.00 y hoy se vendió en $55,000.00. El promedio de pago anual de impuestos fue de $600.00 ¿Cuál es la tasa de retorno que arrojó la inversión?
Esquema de flujo de efectivo.
Ahora calculamos el valor presente de a dos distintos valores de tasa de interés de tal manera que el valor presente de uno sea positivo y uno negativo.
El primer valor se calcula con un interés del 3%.
TASA DE INTERES ---------------------------------------------- 0.03% ANUAL
INVERSIÓN INICIAL -------------------------------------------- -20,000.00
V. P. DE $600.00 POR 20 AÑOS ------------------------------- - 8,399.00
V. P. DE $55,000.00 DE HACE 20 AÑOS ------------------- +30,400.00
VALOR PRESENTE --------------------------------------------- + 1,470.00
Obtenemos un valor de 1470.
Ahora obtenemos el segundo valor presente con un interés del 3.5%
TASA DE INTERES ---------------------------------------------- 0.035% ANUAL
INVERSIÓN INICIAL -------------------------------------------- -20,000.00
V. P. DE $600.00 POR 20 AÑOS ------------------------------- -8,450.00
V. P. DE $55,000.00 DE HACE 20 AÑOS -------------------- +27,600.00
VALOR PRESENTE ---------------------------------------------- -940.00
Ahora graficamos el interés contra el dato de valor presente y obtenemos una línea recta.
Figura 5.6. Gráfica de interés contra valor presente.
Valor Presente.
Se desea hacer una inversión en un equipo BEC (Bombeo Electro-centrífugo sumergido) nuevo. Su costo es de $10´000,000 que representa un ahorro de $40,000.00 anual, la vida estimada del equipo es de 5 años con una recuperación al último año de $20,000.00.
Se desea calcular el valor presente con una tasa del 25%.
V.P.=-100,000+40,0001+.251+40,0001+.252+40,0001+.253+40,0001+.254+20,0001+.255=14,125
Debido a que el valor presente es un valor positivo, se recomienda adquirir el equipo, ya que al final se obtendrá una ganancia.
Como se observa, el utilizar el valor presente neto nos define el valor en efectivo que vamos a recuperar al final, a comparación de la TIR que solo nos expresa un valor porcentual positivo o negativo.
Relación Beneficio-Costo
Se estiman los beneficios que se obtendrán al inyectar bacterias en un yacimiento en $10´600,000. El sistema de recuperación mejorada se definió debido a un estudio hecho con anterioridad y al ver que las otras opciones no eran viables. Los costos del tratamiento y de operación se estimaron en $ 6´500,000.00. Determinar la relación beneficio costo (B/C).
Como ya vimos, la relación beneficio costo es una simple relación, de la cual observaremos que el valor resultante sea mayor a uno para decidir si el proyecto es rentable.
B/C = 10´600,000 / 6´500,000 = 1.63
Dado que el valor de B/C es mayor a uno, puede considerarse el proyecto como rentable.
BIBLIOGRAFÍA
Álvarez Mercado Patricia, 2014, El papel del organismo regulador en la explotación óptima de un yacimiento petrolero, UNAM, Tesis profesional.
SATTER, Abdus; Integrated Petroleum Reservoir Management; PennWellBooks; Tulsa, Oklahoma, 1994
