Contenido 1. Título ....................................................................................................... 2 2. Resumen ................................................................................................. 2 3. Antecedentes ........................................................... .............................. 3 4. Objetivo: ................................................................................................. 4 5. Desarrollo del trabajo .............................................................................. 5 a)
Resultados obtenidos ........................................................................................ 13
6. Conclusiones ......................................................................................... 14 7. Nomenclatura ........................................................................................ 15 8. Agradecimientos .................................................................................... 16 9. Referencias ........................................................................................... 16 10. Tablas y Figuras .................................................................................. 17
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1. Caracterización Estática de Yacimientos una actividad necesaria para el desarrollo óptimo de campos Enrique Ortuño Maldonado, (938) 3811200 Ext. 21130,
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2. Resumen El presente trabajo describe las principales actividades que se deben de realizar en la Caracterización Estática de yacimientos así como su aplicación. El trabajo se enfoca principalmente a describir los diferentes procesos o principales actividades de la Caracterización Estática tales como: La interpretación geológica, sísmica, petrofísica, Ingeniería de yacimientos, integración del modelo estático y el análisis de riesgo e incertidumbre y planes de mitigación. Este proceso se ha aplicado en varios estudios realizados a los campos de la Sonda de Campeche por la
Coordinación de Caracterización Estática de Yacimientos de
EXGPEME así como del Ex-Centro Regional de Estudios de Explotación de Ciudad del Carmen (CREE, CC), Los datos presentados y/o analizados corresponden a yacimientos de aguas someras de formaciones geológicas carbonatadas naturalmente fracturadas del Mesozoico de la Sonda de Campeche, Figura 1.
Figura 1.- Mapa de ubicación de los campos de la Sonda de Campeche
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3. Antecedentes La caracterización estática de yacimientos (CEY) la podemos definir como la disciplina que se encarga de analizar e integrar la geometría y los límites físicos, convencionales, el contacto agua –aceite original (CAAO), así como las variaciones internas verticales y laterales de sus características petrofísicas, con el fin de precisar la estimación del volumen original de hidrocarburos, reservas probadas, probables y posibles de los yacimientos. La CEY soporta eficientemente el desarrollo y la explotación óptimas de los campos, desde el momento que se integra en un modelo estático 3D detalladamente los límites físicos, distribución de las formaciones geológicas, unidades litoestratigráficas y facies sedimentarias que impactan en la calidad de la roca del yacimiento y el contenido de fluidos en el sentido vertical y horizontal, el grado de certidumbre de estos estudios estará en función de la cantidad y calidad de información con que cuente el yacimiento, la CEY genera un proceso iterativo de tal manera que con la incorporación de nueva información proporcionada por la sísmica, pozos y producción es necesaria la actualización o adecuación del modelo estático. Independientemente de la cantidad y calidad de la información, siempre es necesario contar con un
modelo estático, el cual se deberá actualizar conforme se vaya
incorporando nueva información, Figura 2.
Figura 2.- Modelo estático 3D que visualiza una estructura anticlinal poblada con porosidad total.
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La CEY proporciona evidencias y datos duros que ordenada y analizada adecuadamente, permite diseñar y controlar todas las actividades en el yacimiento con la finalidad de desarrollar óptimamente los campos petroleros. Para estudios de simulación numérica de yacimientos es el insumo principal para generar, escalar y poblar la malla de simulación numérica, con las principales variables petrofísicas. En la Figura 3 se ilustra el proceso de la CEY.
Figura 3.- Áreas involucradas en un estudio de CEY
4. Objetivo: El objetivo del presente trabajo es mostrar la importancia de la caracterización estática de yacimientos en la delimitación exploratoria, desarrollo, explotación y abandono de los yacimientos. Página 4 de 17
5. Desarrollo del trabajo El modelo de caracterización del yacimiento incorpora la integración de las disciplinas técnicas de Geociencias e Ingeniería de yacimientos y producción, esta actividad se debe de desarrollar desde el descubrimiento hasta el abandono de los campos. Los modelos de caracterización estática no son estrictamente estáticos, ya que requieren adecuaciones y/o actualizaciones al surgir nueva información, ya sea sísmica, nuevos pozos, estudios de núcleos convencionales, especiales e historia de presiónproducción. La CEY es parte fundamental de los estudios integrales de yacimientos, que al término de estos funciona como una herramienta valiosa para la estimación de volúmenes originales y reservas de hidrocarburos, escenarios de explotación y pronósticos de producción. En la Figura 4 se ilustran las principales actividades que intervienen para la generación del modelo estático y la malla de simulación numérica.
Figura 4.- Esquema Interdisciplinario para la generación de un modelo estático.
Integración y/o actualización de la Base de Datos
Interpretación sísmica Página 5 de 17
Interpretación geológica
Interpretación petrofísica
Ingeniería de yacimientos
Integración estática 3D
Interface de Caracterización Estática de Yacimientos – Dinámica.
Hoy en día el avance de la tecnología nos permite realizar estudios de caracterización estática con mayor detalle y precisión en periodos cortos de tiempo en comparación a décadas pasadas, por ejemplo actualmente la mayoría de los campos más importantes de México cuentan con sísmica 3D. En PEP existen grandes áreas de oportunidad debido a que muchos de los campos no cuentan con estudios de CEY y en el mejor de los casos en muchos de ellos se requieren adecuaciones y/o actualizaciones. En el caso de los campos de la Sonda de Campeche es muy común que el volumen original de aceite estimado (VOAE) oficial y reservas de hidrocarburos, la producción ha superado en algunos casos hasta cinco veces el volumen y reservas oficiales. Con estudios realizados se ha observado que lo anterior es debido a la subestimación del área, espesor neto, porosidad y sobrestimación de la saturación de agua y volumen de arcilla. Por esta razón es conveniente realizar actualizaciones del modelo estático que consideren estas variables mencionadas, además de incluir o considerar pruebas de presión-producción, y la historia de producción acumulada (Np), factor de recuperación (FR) de los campos maduros de la misma cuenca y análogos. Para la realización de estos trabajos se tiene que tomar en cuenta los estudios regionales y locales de geología. En los campos de la Sonda de Campeche existe un gran potencial para la reclasificación de reservas debido a que en la mayor parte de los yacimientos nuevos y maduros se ha
subestimado y sobreestimado las variables mencionadas
anteriormente, además que no han considerado la comunicación entre bloques que en muchos casos son parte de anticlinorios con dirección Este-Oeste y Norte-Sur, Figura 5 y 6. Página 6 de 17
Figura 5.- Mapa estructural de la cima de la BKS de los campos de la SPRMNE
Figura 6.- Anticlinorios de los campos Ku-kutz y Zaap-Maloob
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Otro aspecto importante que merma los volúmenes de aceite es debido a que en la mayoría de las interpretaciones sísmicas éstas impactan la estimación del área del yacimiento al sur y norte por la interpretación del ángulo de las fallas con dirección NWSE que las hacen confluir hacia el centro de la estructura y no consideran las fallas transcurrentes de alto ángulo derivadas del Evento Chiapaneco, mismas que no son incluidas en el modelo de velocidades que a su vez es utilizado en el procesado de los volúmenes sísmicos. En la Figura 7 se observa en el lado izquierdo un área menor que en el lado derecho de la misma, siendo ésta la misma estructura con diferentes procesados; en la parte central de la figura, se observa como las fallas límites de la imagen sísmica de la derecha hacen la estructura más grande (mayor área) versus la parte interna que corresponde a la imagen sísmica del lado izquierdo.
Figura 7.- Sección sísmica que ilustra la disminución de área por la interpretación del ángulo de las fallas y procesado sísmico (Tomado de Raúl Vela. Trabajo de seminarios técnicos de PEP, Marzo 2013)
El segundo impacto es en la evaluación petrofísica donde la porosidad es subevaluada así como la relación neto bruto (NTG) debido a que se aplican cortes grandes por arcilla, siendo que en los yacimientos del Cretácico de la Sonda de Campeche este Página 8 de 17
mineral no tiene presencia significativa, la saturación de agua (Sw) normalmente es sobrestimada. Para obtener valores con mayor certidumbre de las variables mencionadas es conveniente realizar estudios de riesgo e incertidumbre y planes de mitigación para obtener valores probabilísticos de estos y que nos orienten a los parámetros más reales y representativos con la finalidad de tener una evaluación realista, Figura 8.
Figura 8.- Resultado de un análisis del volumen original de aceite esperado de un campo de la Sonda de Campeche.
El factor de recuperación de hidrocarburos es otra variable subestimada en la estimación de las reservas, si bien sabemos que el factor de recuperación depende de muchas variables para el caso de yacimientos carbonatados naturalmente fracturados por la alta disolución y fracturamiento de las rocas del Cretácico y Jurásico Superior Kimeridgiano (JSK) juegan un papel muy importante en la recuperación, debido a que la porosidad secundaria total estimada en los registros geofísicos para los campos de la Sonda de Campeche es de aproximadamente 30% del cual esperamos obtener en Página 9 de 17
superficie los volúmenes de aceite asociados a la porosidad mencionada y a su factor de volumen. En la figura 9 se muestran valores de porosidad y saturación de agua y factor de recuperación obtenidas de las cédulas oficiales de reservas donde se observan los aspectos comentados.
Figura 9.- Saturación de agua y factor de recuperación obtenidas de las cédulas oficiales.
A continuación se presenta una breve descripción de las principales actividades del proceso de CEY. 1.- Integración y validación de la base de datos.- Se debe revisar, Compilar integrar y validar la información geofísica, geológica de yacimiento, para generar la base individual de datos del campo (Proyecto). 2.- Interpretación sísmica.- Su finalidad debe ser el obtener el comportamiento estructural y realizar el análisis sismo-estratigráfico y de atributos sísmicos del yacimiento. Así como la obtención de los mapas en tiempo, modelo de velocidades y mapas en profundidad. 3.- Interpretación geológica.- En esta etapa se debe actualizar el modelo estratigráficosedimentológico del yacimiento a mayor detalle y confiabilidad,
para definir las
características de la roca almacén y su distribución espacial. Página 10 de 17
4.- Interpretación petrofísica.- En esta etapa se debe generar el modelo petrofísico del yacimiento para determinar la calidad de la roca almacén, discretizando la porosidad efectiva total en matriz y secundaria, utilizando los conceptos de geología para ser aplicados ya sea en petrofísica básica o avanzada según sea necesario o requerido por el activo, Figura 10.
Figura 10.- Evaluación petrofísica avanzada de un pozo del área de estudio
5.- Ingeniería de yacimientos.- En esta etapa se debe analizar y/o definir las propiedades dinámicas del yacimiento obtenidas de los estudios PVTs y de los aforos, por los especialistas de ingeniería de yacimientos, en conjunto con los de caracterización estática. 6.- Integración de modelo estático.- El objetivo principal debe ser integrar los modelos estructural, estratigráfico, sedimentológico, petrofísico y de fracturas (cuando aplique), así como los procesos diagenéticos, las propiedades de los fluidos y unidades de flujo, Página 11 de 17
para generar el modelo geológico integral de los yacimientos escalar y poblar las propiedades petrofísicas (malla de simulación numérica), que conforman el modelo estático del yacimiento y que sirve para la estimación del volumen original de hidrocarburos y de base para la simulación numérica de yacimientos. 7.- Análisis de riesgo e incertidumbre.- En esta etapa se debe definir el grado de error o incertidumbre que se asignará a cada uno de los parámetros en la calibración de los modelos integrales que inciden en la orientación del conocimiento probabilístico de los yacimientos petroleros, a fin de
permitir homogenizar la metodología con buenas
prácticas de trabajo e intercambio de experiencias. 8.- Escalamiento y población.- Se deben definir las litofacies y litotipos, así como realizar el escalamiento de las propiedades Petrofísicas a celdas, poblando las mismas en todo el yacimiento. 9.-Interfase caracterización estática y dinámica.- En esta etapa se debe realizar un trabajo en conjunto entre los especialistas de caracterización estática y simulación numérica de yacimientos para generar la malla de simulación numérica y optimizar los tiempos durante la etapa de inicialización de la misma. Esta sinergia deberá continuar hasta el ajuste de historia presión-producción del campo y para cada uno de los pozos. Como ejemplo en las figuras 11 se observa una malla poblada con porosidad secundaria y permeabilidad de matriz.
Figura 11.- Malla poblada con la variable de porosidad secundaria y permeabilidad de matriz en un modelo estático de un campo del área de estudio.
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a) Resultados obtenidos
De los estudios realizados de CEY en los campos de la Sonda de Campeche en todos se han tenido como resultado incrementos sustanciales en el VOAE y las reservas. Campos: Zaap, JSK Caan Cretácico, Ayatsil-Tekel Cretácico, Pohp-Tson Cretácico, Bacab JSK, Lum JSO, Ku-Kutz Cretácico, Baksha-Pit Cretácico, Takin Cretácico, Kayab Cretacico son algunos ejemplos de estudios de CEY realizados en los que se obtuvieron resultados satisfactorios en donde el denominador común es el incremento del VOA y reservas, Figura 12.
Figura 12.- Ejemplos de campos analizados que presentaron volúmenes a la alza.
Se realizó un ejercicio de estimación de VOA y de reservas en los campos: AyatsilTekel, Baksha-Pit, Kambesah, Kayab, Lum, Nab, Pohp-Tson, Zazil-Ha en el que se consideró valores de Sw considerando los valores obtenidos de estudios de núcleos, de presiones capilares y de campos análogos maduros, se observó una disminución de la Sw además de considerar los valores obtenidos de porosidad secundaria de los pozos y Página 13 de 17
de los mapas regionales del Cretácico dando como resultado un incremento potencial de volúmenes de los campos hasta en 1900 MMBLS en reservas 3P y un incremento de las mismas hasta 1800 MMBLS. Vale la pena señalar que del total del incremento de las reservas, un gran porcentaje corresponde o es debido al factor de recuperación el cual está apoyado por la alta fracción volumétrica de la porosidad secundaria la cual es del orden de 30% en los campos de la Sonda de Campeche, la calidad de la roca almacén es excelente con buena porosidad por disolución y fracturamiento, baja Sw y presiones capilares, alta permeabilidad, altos relieves estructurales (Figura 13), grandes espesores de hasta 1000 m y gastos de producción por pozo de 5000 bpd sostenido por más de 15 años por energía propia del yacimiento.
Figura 13.- Relieves estructurales de algunos campos del área de estudio
6. Conclusiones Los estudios de CEY son necesarios para el buen conocimiento de los yacimientos y debe de ser una herramienta imprescindible para la estimación del VOAE y el desarrollo de los campos en México. Página 14 de 17
Los estudios CEY deben realizarse desde el descubrimiento de los campos hasta su abandono y ser actualizados a medida que se tenga nueva información. Los campos jóvenes y en desarrollo de la Sonda de Campeche representan un gran potencial para reclasificar a la alza los volúmenes de hidrocarburos y reservas por estudio.
7. Nomenclatura
CAAO: Contacto Agua Aceite Original CREE, CC: Centro Regional de Estudios de Explotación, Cd. del Carmen GPE: Gerencia de Proyectos de Explotación FR: Factor de recuperación JSK: Jurásico Superior Kimeridgiano JSO: Jurásico Superior Oxfordiano Np: Producción Acumulada de Aceite NTG: Relación Neto Bruto SPRMNE: Subdirección de Producción Región Marina Noreste SPRMSO: Subdirección de Producción Región Marina Suroeste Sw: Saturación de agua VOAE: Volumen Original de Aceite Esperado 3D: Tridimensional
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8. Agradecimientos Se agradece a todo el equipo de trabajo que colaboro en la realización de los diferentes estudios de caracterización estática aquí referidos.
9. Referencias Hernández, A., Ortuño, E., Juárez, L.: “Salinidad en los acuíferos de la Sonda de Campeche.” Articulo-Revista AIPM. Abril de 2003. Hernández V., Raul. “Impacto de las velocidades del Terciario en los yacimientos del Mesozoico”. Seminarios PEP. Octubre 2012. Luca, C. “Integrated Reservoir Studies”. Institute Français du Pétrole Publications. 2001 Ortuño, E., Pulido, H., et al. Informe de resultados del proyecto: “Estudio Integral del JSK del campo Zaap del AIKM”. Informe PEP Inédito. Centro Regional de Estudios de
Explotación, Cd. Del Carmen, Campeche (CREECC), GCREE-SCTE, 2005. Ortuño, E., Gonzále z, C., et al. Informe de resultados del proyecto: “Estudio integral del campo Caan Cretácico del AIAPCh. La simulación numérica se realizó en el AIAPCh). Informe PEP Inédito. CREECC-GCREE-SCTE. 2007. Ortuño, E., González, C., et al. Informe de resultados d el proyecto: “Modelo Estático del campo Kutz. Informe PEP Inédito. CREECC-GCREE-SCTE. 2008. Ortuño, E., González, C., et al. Informe de resultados del proyecto: “Diagnóstico y
adecuación de modelos estáticos del proyecto Campeche Oriente Ayatsil-Tekel, Baksha-Pit, y Phop-Tson”. Informe PEP Inédito. CEY - GPE-MNE-STE. 2009. Ortuño, E., González, C., et al. Informe de resultados del proyecto: “Conclusión del
modelo estático y desarrollo del modelo numérico del campo Chac (litotipos y propiedades dinámicas)”. Informe PEP Inédito. CEY- GPE-MNE-STE. 2009. Ortuño, E., González, C., et al, Informe de resultados del proyecto: “Modelo geológico
semi-regional de los campos Ayatsil-Tekel, Baksha-Pit, y Pohp- Tson”. Informe PEP Inédito. CEY- GPE-MNE-STE. 2010. Página 16 de 17
Ortuño, E., González, C., et al. Informe de resultados del proyecto: “Modelo estático de los campos Bacab y Lum (JSO)”. Informe PEP Inédito. CEY - GPE-MNE-STE. 2011. SPRMNE, “ ABC de la Administración de Yacimientos de la RMNE ”. Manual realizado en
marzo de 2012.
10. Tablas y Figuras Figura 1.- Mapa de ubicación de los campos de la Sonda de Campeche ....................... 2 Figura 2.- Modelo estático 3D que visualiza una estructura anticlinal poblada con porosidad total..................................................................................................................3 Figura 3.- Áreas involucradas en un estudio de CEY ...................................................... 4 Figura 4.- Esquema Interdisciplinario para la generación de un modelo estático...........5 Figura 5.- Mapa estructural de la cima de la BKS de los campos de la SPRMNE .......... 7 Figura 6.- Anticlinorios de los campos Ku-kutz y Zaap-Maloob .......................................7 Figura 7.- Sección sísmica que ilustra la disminución de área por la interpretación del ángulo de las fallas y procesado sísmico (Tomado de Raúl Vela. Trabajo de seminarios técnicos de PEP, Marzo 2013) ......................................................................................... 8 Figura 8.- Resultado de un análisis del volumen original de aceite esperado de un campo de la Sonda de Campeche. ..................................................................................9 Figura 9.- Saturación de agua y factor de recuperación obtenidas de las cédulas oficiales. .........................................................................................................................10 Figura 10.- Evaluación petrofísica avanzada de un pozo del área de estudio .............. 11 Figura 11.- Malla poblada con la variable de porosidad secundaria y permeabilidad de matriz en un modelo estático de un campo del área de estudio. ....................................12 Figura 12.- Ejemplos de campos analizados que presentaron volúmenes a la alza. .... 13 Figura 13.- Relieves estructurales de algunos campos del área de estudio ................. 14
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