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Complejo Poza Rica Plan de Recuperacin Mejorada
APPRA, SRN
Introduccin
El Complejo Poza Rica (CPR), nombre genrico con el que se
identifica (en este
escrito) a los 7 campos contiguos que lo conforman: vila
Camacho, Escoln,
Mecatepec, Petronac, Poza Rica, Presidente Alemn y Talaxca,
cuyas fronteras
obedecen lmites geogrficos poblacionales y no rasgos geolgicos
estructurales,
que cuenta con ms de mil pozos perforados en brechas de
bioclastos de
carbonatos de la Formacin Tamabra y que, a la fecha, ha
producido ms de
1,400 millones de barriles de aceite (MMstb) y ms de 1,900 miles
de millones de
pies cbicos de gas (MMMscf), cifras, stas, que representan poco
ms del 29%
del volumen original de aceite (4,810 MMstb) y 40% del volumen
original de gas,
inicia su explotacin en 1930 (figura 1).
Expansin de roca y fluidos, empuje por casquete de gas y entrada
de agua de un
acufero parcialmente activo son, en el yacimiento, los
mecanismos responsables
del desplazamiento del aceite durante los primeros 20 aos de
explotacin, lapso,
a lo largo del cual, la presin declina de 245 kg/cm2, presin
inicial del yacimiento
(saturado), a 145 kg/cm2. Cada de presin y prdida de produccin
han sido
contrarrestadas inyectando agua (fluvial, tratada y
deshidratada). De 1950 a la
fecha, ms de 2,900 millones de barriles de agua han sido
inyectados, logrando
recuperar alrededor de 438 millones de barriles adicionales de
aceite, 9.1% del
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2
Figura 1. Ubicacin de campos Complejo Poza Rica. De noroeste a
sureste, en rosa, vila Camacho, en verde, Mecatepec, en amarillo,
Poza Rica, en rojo, Petronac, en azul, Escoln, en morado, Talaxca
y, en naranja, Presidente Alemn. Pozos en crculo negro. Lnea azul,
ros Totolapa y Cazones. Lnea caf, lmite zona urbana ciudad de Poza
Rica. Flechas indican direccin de depositacin de sedimentos
bioclstos. Escala UTM en metros.
volumen original (figura 2). Por cada 6.6 barriles de agua
inyectada, un barril de
aceite ha sido producido. Como cabe esperar, el flujo fraccional
de agua ha ido
paulatinamente aumentando, hasta alcanzar el promedio actual,
por pozo, de 70%
(figura 3); y seguir aumentando de continuar con esta
prctica.
Las alternativas de explotacin se reducen. Habida cuenta de las
cada vez ms
pequeas y difciles de situar reas remanentes sin drenar, la
perforacin de
pozos intermedios puede resultar, a la postre, incosteable. La
bsqueda de
acumulaciones de aceite en las inmediaciones del Complejo abriga
pocas
esperanzas: al suroeste, lejos de la fuente de aportacin (figura
1), donde el grano
es ms fino, la permeabilidad ser menor; al sureste, en sentido
del buzamiento,
donde la profundidad es mayor, ms factible ser encontrar la
formacin
impregnada de agua; al noreste, prximo al talud de la plataforma
de Tuxpan,
donde el espesor bruto de la formacin tiende a disminuir, menor
ser el potencial
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
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3
Figura 2. Gastos de aceite producido (lnea gruesa) y agua
inyectada (lnea delgada) en funcin de produccin acumulada de
aceite, Complejo Poza Rica. Antes de la inyeccin de agua, cada de
produccin obedece tendencia lineal que extrapola en Np primario de
993 MMstb, cifra equivalente al 20.6% del volumen original. La
recuperacin secundaria es la diferencia entre la recuperacin final,
1,431 MMstb (lnea de tendencia al margen derecho), y la recuperacin
primaria, es decir, 438 MMstb, 9.1% del volumen original.
Figura 3. Gasto de aceite producido (lnea gruesa) y flujo
fraccional de agua (lnea delgada) en funcin del tiempo, Complejo
Poza Rica. En la ltima dcada, la produccin de agua supera la
produccin de aceite.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1,00
0
1,10
0
1,20
0
1,30
0
1,40
0
1,50
0
q wi(M
stb/
d)
q o(M
stb/
d)
Np (MMstb)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1930
1935
1940
1945
1950
1955
1960
1965
1970
1975
1980
1985
1990
1995
2000
2005
2010
2015
F w(%
)
q o(M
stb/
d)
Tiempo (ao)
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de los pozos; al noroeste, donde los pozos vila Camacho han
resultado poco
productivos, la ocurrencia de procesos diagenticos destructivos
de la porosidad
(cementacin) augura pobres resultados. Salvo alguna omisin
involuntaria, las
fronteras del Complejo estn delineadas en las cuatro direcciones
y avaladas por
la nula o escasa produccin de pozos circunvecinos.
En lo que a recuperacin primaria y secundaria corresponde, el
Complejo se halla
en su fase terminal. Hoy, 237 pozos (35 fluyentes y 202 con
sistema artificial)
producen 11,100 stb/d de aceite, a razn de 47 stb/d por pozo, en
tanto que 25
pozos inyectan 50,000 stb/d de agua, a razn de 2,000 stb/d por
pozo. A este
ritmo, la produccin cesar hacia el 2017. Independientemente del
factor de
recobro alcanzado de 29%, razonablemente alto para una formacin
de baja
permeabilidad (5 a 25 mD), alrededor de 3,300 millones de
barriles de aceite
yacen todava en el subsuelo y las posibilidades de extraccin de
mayores
cantidades, mediante tcnicas de recuperacin primaria y
secundaria, estn
prcticamente agotadas. Ahora ms denso y viscoso, el aceite
remanente reside
en los poros ms pequeos y en contacto con la roca, entre el agua
y el aceite la
tensin interfacial ha aumentado y las fuerzas capilares
inmovilizan fracciones
cada vez ms importantes de aceite. No obstante, el inters por
incrementar el
recobro persiste, de aqu que otras tcnicas complementarias, como
la inyeccin
de surfactantes, que contrarresten los efectos capilares, deban
ser probadas.
Estudios recientes efectuados en muestras de aceite, agua y roca
del campo Poza
Rica (Serrano, 20121) sealan al aceite como la fase que moja la
roca. Ahora
bien, una caracterstica comn de los minerales es la capacidad de
desarrollar
cargas elctricas en su superficie, propiedad que le confiere la
interaccin entre
los tomos de la estructura cristalina del mineral (lattice) y
las molculas del agua
(Wesson, et.al., 20002). Cualesquier imperfecciones en la
estructura del cristal,
como las derivadas de: el reemplazamiento de iones en el lattice
(ej. Si 2+ por Al 3+,
en la kaolinita), la ruptura (fractura) de ligas, dislocaciones
o defectos (huecos) del
lattice, y/o disolucin parcial molecular, por una parte, y, por
otra, la adsorcin de
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Figura 4. Ilustracin de distribucin de cargas a lo largo de
interfase agua-mineral. a) superficie con cargas balanceadas, b)
superficie con cargas desbalanceadas, c) iones OH adsorbidos a
superficie con predominio de cargas negativas, d) iones H+
adsorbidos a superficie con predominio de cargas positivas.
iones generadores de potencial en la superficie mineral, crean
puntos de carga
desbalanceada donde los iones H+ y OH de la molcula de agua
auto-ionizada
pueden ser adsorbidos, modificando, selectivamente, la carga
neta superficial
(figura 4). Dependiendo del pH del agua y del tipo de mineral,
la carga resultante
puede ser positiva, negativa o neutra (balanceada). Ahora bien,
para un mineral
dado, existe un pH del agua para el cual la superficie no tiene
carga, sea ste pH0.
Si el pH del agua es mayor a pH0, la superficie se carga
negativamente; caso
contrario, si es menor. Para el cuarzo, pH0 vara entre 2 y 3,
luego su superficie se
cargar negativamente toda vez que el pH del agua sea mayor a 3.
Para la calcita
y la dolomita, pH0 es 9.2 y 7.4, respectivamente; en cada caso,
cuando el pH del
agua sea menor a pH0, la superficie se cargar positivamente. Que
el pH del agua
congnita del campo Poza Rica sea 8.0 (< 9.2) sugiere carga
positiva en la
superficie de los carbonatos (no dolomitizados).
Mineral + + + + + + +
Agua a)
+ + + + + + + +
Agua
Mineral
b)
+ + + + + + + + OH- OH- OH- OH- OH- OH- OH- OH- c)
+ + + + + + H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ H+ d)
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En carbonatos con presencia de aceite, la mojabilidad est
controlada por la
estabilidad de la pelcula de agua que separa el aceite de la
roca, la cual depende
del potencial Zetai en las interfases agua-aceite y roca-agua
(Strand, et.al., 20063).
Antes del emplazamiento del aceite, cuando al poro lo satura la
fase acuosa, el
agua moja, invariablemente, la roca. En presencia de aceite, el
cambio de
mojabilidad, cuando ocurre, se atribuye a los cidos carboxlicos
(-COOH)
pertenecientes al grupo de los hidrocarburos pesados que,
atrados a la superficie
cargada positivamente de los carbonatos, rompen la liga del agua
y se adsorben a
la roca. De agregarse al agua un surfactante con mayor potencial
que el del cido
carboxlico es posible restituir la mojabilidad de la roca al
agua. Esto en el sistema
roca/agua/aceite.
En el sistema agua/aceite el surfactante debe reducir la tensin
interfacial a ultra
bajos valores. Segregados o emulsionados, el agua y el aceite
permanecen
separados por una delgada membrana de gran rea especfica llamada
interfase.
A sta se le asocia una energa por unidad de rea, o bien una
tensin por unidad
de longitud. El origen de la tensin se atribuye a un
desequilibrio en la atraccin
molecular, o de van der Waalsii, producido a un lado de la
interfase por la
presencia, al otro lado, de molculas de distinto momento
dipolar. Por ser
opuestas, distintas en magnitud y perpendiculares a la tangente
de la superficie
interfaz, las fuerzas de atraccin (tambin referidas de
contraccin) se traducen en
fuerzas de tensin, de ah el trmino tensin interfacial (en
adelante, IFT) (figura
5). El desequilibrio en la atraccin se resuelve deformando la
superficie interfacial
y produciendo, a cada lado, presiones distintas. En el tubo
capilar, la diferencia
i El potencial Zeta es la diferencia en la densidad de las
cargas elctricas, positivas y negativas, en la interfase
slido-lquido y lquido-lquido. A mayor potencial Zeta, mayor
adhesin, lase adsorcin, entre las fases. ii En molculas no polares,
de enlace covalente, existe un pequeo momento dipolar producto de
la asincrona aleatoria del movimiento de los electrones en la
molcula. Ese momento dipolar produce fuerzas de atraccin conocidas
como fuerzas de van der Waals.
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Figura 5. Deformacin de superficie de contacto (interfaz)
agua-aceite en a) tubo capilar y b) emulsin. Los vectores indican
direcciones de fuerzas de tensin a uno y otro lados de la interfaz.
Las presiones que las fuerzas de tensin ejercen son desiguales,
siendo mayores del lado cncavo. En emulsin, fuerzas de tensin en
equilibrio esttico. En tubo capilar, fuerzas de tensin en
equilibrio con fuerzas gravitacionales.
entre tales presiones es la presin capilar; la forma del menisco
y altura estn
controladas por fuerzas de tensin interfacial y de atraccin
slido-liquido, es
decir, por la mojabilidad. En la emulsin la interfaz adopta (en
ausencia de
fuerzas viscoelsticas) configuracin esfrica y rea mnima, que es
la forma cuya
construccin demanda mnima energa; el radio y la IFT son
proporcionales.
Los surfactantes estn formados por dos grupos de molculas
ligadas entre si:
uno, hidrfilo, o cabeza de grupo, y otro, hidrfobo, integrado
por cadenas de
hidrocarburos. El surfactante se dice catinico si la cabeza
tiene carga negativa
(ej. RN(CH3)3+ Br), o aninico si es positiva (ej. RSO3 Na+). El
surfactante
catinico atena las cargas positivas de la superficie interfacial
en tanto que el
aninico inhibe las cargas negativas. Si la parte hidrfla posee
cargas positivas y
negativas, el surfactante se nombra zwitterinico; si posee
grupos polares
(covalentes), se dice no-inico. Aadidas al agua de inyeccin y en
presencia de
a) b)
Pw Agua
x
Aceite
Po
x
Pw Agua
Aceite Po
x
x
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aceite, las molculas del surfactante se desplazan hacia la
interfaz, el grupo
hidrfilo orientado hacia el agua y la cadena hidrfoba hacia el
aceite. Se crea
una membrana cuyas cargas balancean las fuerzas de interaccin
molecular, la
IFT tiende a relajarse. Milter4 reporta disminuciones en la IFT,
entre agua y aceite,
de 30 a 1x10-3 mN/m (mili Newton por metro), despus del
tratamiento con
surfactantes.
La adicin de surfactante al agua de inyeccin conlleva tres
propsitos: 1)
promover la imbibicin espontnea del agua hacia puntos de menor
tamao de
poro, 2) hacer que el agua, y no el aceite, sea quien moje a la
roca y, 3) disminuir
la IFT entre el agua y el aceite, todo lo cual redundar en
beneficio de la movilidad
del hidrocarburo. En curso est el diseo de una frmula
surfactante ad hoc al
aceite y roca del CPR. Pruebas estticas en esquirlas de roca
sumergidas en
agua congnita, con 0.1% de NaOH (sosa), muestran rpido
desprendimiento del
aceite impregnado. Paralelamente se planea ejecutar diversas
pruebas piloto en
puntos donde un modelo mecanstico seala acumulaciones
significativas de
aceite remanente. Cmo fue construido este modelo, es el tema de
la siguiente
seccin.
Modelo Mecanstico
Un modelo mecanstico es un modelo de la distribucin
tridimensional de valores
de algunas de las variables estratigrficas y petrofsicas ms
empleadas en
caracterizacin de yacimientos de aceite y gas, a saber: espesor
bruto, porosidad
efectiva y saturacin de aceite, gas y agua. Las dos primeras se
asumen
estticas, las otras, dinmicas. La parte esttica del modelo se
evala con los
mtodos usuales de caracterizacin esttica, determinsticos o
estocsticos. De
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hecho, las limitaciones no residen en el mtodo de evaluacin sino
en la
disponibilidad de informacin. A diferencia del modelo de
simulacin, donde las
variables dinmicas representan una aproximacin a la solucin
numrica de la
ecuacin de difusin, en el mecanstico las variables dinmicas se
evalan a partir
de la ecuacin inversa de flujo fraccional. Salvo la
permeabilidad efectiva (ko, kg,
kw) y la compresibilidad (cr, co, cw), todas las variables que
intervienen en la
elaboracin de un modelo de simulacin son utilizadas en el modelo
mecanstico.
El mecanstico no es un modelo iterativo, por lo mismo, puede
construirse en un
dcimo del tiempo requerido por el modelo de simulacin.
Ninguno de los derivados, 2D 3D, de la prospeccin ssmica:
horizontes
interpretados, atributos de amplitud e inversin o modelos de
velocidad, han sido
incorporados en este modelo. El pozo es la fuente nica de
informacin. En el
CPR aparecen registrados 1,140 pozos, sin embargo el contenido
de informacin
es inconsistente. Por ejemplo:
834 pozos contienen registro de coordenadas de ubicacin (UTM) y
de
elevacin de mesa rotaria (mvsnm). Pozos sin dato de elevacin de
mesa
rotaria o en coordenadas intransferibles al sistema UTM (ej.
coordenadas
guila) han sido excluidos de la lista.
815 pozos tienen registrada la profundidad (md) de, al menos, la
cima de la
Fm. Tamabra; entre estos, los ms completos incluyen la
profundidad de la
cima y/o la base de, al menos, uno de los 5 cuerpos
geolgicamente
interpretados en dicha formacin (del ms reciente al ms antiguo;
ab, D,
BC, f y A). Pozos sin dato alguno de profundidad son excluidos
de la
lista.
813 pozos poseen, de acuerdo con la fuente OFM, registros
individuales de
produccin promedio mensual de aceite (stb/d), gas (scf/d) y agua
(stb/d), en
la historia de produccin del CPR. En esta lista, el volumen
total producido
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asciende a 1,362 MMstb de aceite, es decir, 3.4% menor al
registrado
oficialmente (SNIP), hecho que pudiera atribuirse a la omisin de
pozos
productores o la captura incompleta de registros en OFM.
939 pozos guardan registros de eventos. El evento es el
intervalo a travs
del cual se hace producir un pozo durante un perodo de tiempo. A
travs del
evento y mientras est activo, los gastos producidos, de aceite,
gas y agua, o
inyectados, de agua, son asignados a puntos especficos del
yacimiento.
Cada evento consta de los siguientes datos: profundidades de la
cima y base
del intervalo (md) y fechas de inicio y fin de produccin, o
inyeccin
(da/mes/ao). Que el nmero de pozos con evento sea grande no
significa,
necesariamente, que la informacin est completa. Un problema
recurrente
es la carencia de fecha terminal; otro, no menos crtico, es el
sinnmero de
registros de produccin sin evento(s) asociado(s), lo cual
significa que, de los
cientos de millones de barriles de aceite producidos, slo una
fraccin puede
ser, en los hechos, vinculada a un punto especfico del
yacimiento.
138 pozos contienen cuatro registros de campo (GR, NEUT, SP y
SN) cuya
combinacin no-lineal mejor predice el comportamiento de dos
registros
procesados (PHIE y SUWI) comnmente utilizados como estimadores
de la
porosidad efectiva y la saturacin inicial de agua del
yacimiento. En 136
pozos se dispone, nicamente, de los cuatro registros de campo y
slo en 2
de los seis registros. Los registros del segundo grupo
constituyen el soporte
para el entrenamiento de una red neuronal (ver metodologa en
Anexo), cuyo
propsito ser emular, con todo y defectos, la funcin de
procesado
petrofsico en pozos donde los registros PHIE y SUWI no hayan
sido
evaluados. Entrenada la red se procede a calcular los 2
registros faltantes
del primer grupo. La figura 6 ilustra a qu grado la red neuronal
es capaz de
reproducir las curvas PHIE y SUWI, procesadas por el ingeniero
petrofsico, a
partir de los registros de entrenamiento de los pozos
POZA_RICA-25 y
PRESIDENTE_ALEMN-68.
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Figura 6. Curvas PHIE y SUWI procesadas por ingeniero petrofsico
(lnea gruesa) y emuladas por red neuronal (lnea delgada) en pozos
de entrenamiento POZA_RICA-25 (izquierda) y PRESIDENTE_ALEMN-68
(derecha). Donde la lnea delgada traslapa la lnea gruesa la red
emula de manera casi perfecta el procesado. Las curvas PHIE y SUWI
son evaluadas empleando, como datos de entrada a la red, las curvas
GR, NEUT, SP y SN (no mostradas en la figura).
Para fines de caracterizacin los 5 cuerpos del yacimiento estn
divididos en 372
mil celdas ortogonales, de 100 por 100 por 5 metros, orientadas
al norte franco y
sin inclinacin (figura 7). Cuerpo a cuerpo, de cima a base, las
celdas tienen 5
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Figura 7. Vista en planta de distribucin de celdas en modelo
mecanstico, Complejo Poza Rica. Las celdas son ortogonales, de 100
por 100 metros, en planta, y altura variable.
metros de altura, excepcin de aqullas que contactan la base,
cuya altura est
acotada por la base. Ubicadas en el espacio por las coordenadas
del centro
geomtrico, cada celda tiene asociados un valor de porosidad
efectiva, uno de
saturacin inicial de agua, de saturacin inicial de gas, una
altura y un indicador
del cuerpo geolgico al que pertenece. La porosidad efectiva y la
saturacin inicial
de agua son calculadas interpolando los valores de los registros
emulados,
independientemente de la fecha en que el registro de campo, base
de la
emulacin, haya sido tomado. Se asume con esto que, en cada pozo
puesto en
produccin, la distribucin inicial de los fluidos del yacimiento
no es afectada por la
produccin de los pozos circunvecinos perforados con antelacin,
hiptesis
verosmil tratndose de formaciones de baja permeabilidad.
Otra fuente complementaria de informacin de la saturacin inicial
de aceite, gas y
agua emana del gasto. De la relacin entre los gastos iniciales
de un pozo es
posible inferir la zona, si de aceite, de gas o de agua, de dnde
proviene la
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correspondiente produccin; ms an, es factible asignar, a la
zona, valores de
saturacin inicial. Para tal efecto, las reglas de decisin
adoptadas son:
Zona de Gas
qoi < 10 stb/d y qgi > 100,000 scf/d, o bien RGA >
10,000 scf/stb,
en cuyo caso: So = Sor, Sw = Swc y Sg = 1 - So - Sw.
Zona de Agua
qoi < 10 stb/d y fwi > 70%,
en cuyo caso: So = Sor, Sg = Sgc y Sw = 1 - So - Sg.
Zona de Aceite
qoi 10 stb/d fwi 70% RGA 10,000 scf/stb,
y, en cuyo caso: Sw = fw-1, Sg = fg-1, tal que Sw + Sg 1 y So =
1 - Sw - Sg.
fw es funcin de la saturacin de agua, Sw, y fg es funcin de la
saturacin de gas,
Sg, y representan el flujo fraccional de agua y gas,
respectivamente. fw(Sw) y fg(Sg)
son evaluadas de pruebas de laboratorio (figura 8) a partir
de:
o
w
rw
row
kk1
1f
y
g
rg
rg
kk1
1f .
Pero, por otro lado, fw(Sw) y fg(Sg) pueden igualmente ser
expresadas como:
wwoo
www BqBq
Bqf
y ggwwoo
ggg BqBqBq
Bqf
,
donde 0Rsqqq ogg , es el gasto de gas libre. Siendo RsyB,B,B
wgo
funcin de la presin (figura 9), fw y fg pueden ser calculadas en
todo momento de
la explotacin del yacimiento, conocida su presin esttica
promedio (figura 10).
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Figura 8. Pozo POZA_RICA-217, curvas de permeabilidad relativa y
de flujo fraccional en sistemas agua-aceite, arriba, y lquido-gas,
abajo. Ver ecuaciones de fw y fg en texto.
Figura 9. Pozo ESCOLIN-215D, de izquierda a derecha y arriba
abajo, curvas de factor de volumen de aceite, relacin de
solubilidad gas aceite y factor de volumen de gas empleadas en
construccin de modelo mecanstico.
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Figura 10. Puntos en gris claro, registros de presin de fondo
cerrado, Complejo Poza Rica. Puntos en negro, presin esttica
promedio anual. Lnea continua, modelo de presin esttica promedio,
todo en funcin del tiempo de explotacin del yacimiento. En cruz,
presin esttica inicial 245 kg/cm2. Pronstico de presin esttica
promedio actual, 175 kg/cm2. Presiones medidas estn homologadas a
mismo nivel de referencia (2,235 mvbnm) empleando columna de aceite
y agua de densidad constante.
Sintetizando: las ecuaciones inversas de flujo fraccional (fw-1,
fg-1) ligan el gasto de
un pozo (qo, qg, qw) con la saturacin (So, Sg, Sw), en un punto
del yacimiento
(punto medio del intervalo productor), a un tiempo dado (el del
registro de
produccin). A cada paso del tiempo, todos los registros del
gasto pozo-
intervalo(s) disponibles en el yacimiento son convertidos en sus
equivalentes de
saturacin e interpolados en el modelo de celdas; el valor de
saturacin de agua
en cada celda se mantiene o crece, pero nunca disminuye; el gas
se disuelve en,
o libera de, el aceite, es decir, aumenta o disminuye de
saturacin; la suma de las
saturaciones de agua y gas es, o se constrie a ser, menor o
igual a la unidad (Sw + Sg 1) y la saturacin de aceite es la
diferencia entre la unidad y la suma
anterior (So = 1 (Sw + Sg)).
El modelo es evaluado de 1930 a 2010, en lapsos de 10 aos.
Inicialmente es la
porosidad efectiva la variable de calibracin: restando 0.13% a
la porosidad de
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Tabla 1. Variacin, por dcada, de volumen in situ de aceite
remanente, Complejo Poza Rica. VAI, dato oficial de volumen
remanente. VAIE, estimado de volumen remanente despus de aplicar el
ajuste indicado. En 1930 la porosidad es la variable ajustada,
posteriormente es la saturacin de agua.
Dcada VAI (MMstb) Np (MMstb) Rec (%) VAIE (MMstb) Ajuste (%)
1930 4,810 0 0.0 4,811 -0.13 1940 4,705 105 2.2 4,702 22 1950 4,426
384 8.0 4,430 20 1960 4,063 747 15.5 4,068 0 1970 3,862 948 19.7
3,861 -16 1980 3,676 1,134 23.6 3,672 -10 1990 3,554 1,256 26.1
3,554 -9 2000 3,497 1,313 27.3 3,500 -5 2010 3,451 1,359 28.3 3,457
22
cada celda se logra prcticamente igualar el volumen original de
aceite del modelo
al oficialmente reportado (ver tabla 1). En el clculo del
volumen original slo se
consideran celdas cuya porosidad estimada es mayor a 5% y cuya
saturacin de
agua es menor a 70%. Posteriormente la saturacin de agua es la
variable de
control: se suma o resta una constante desconocida en todas y
cada una de las
celdas evaluadas hasta igualar los volmenes de aceite remanente,
el del modelo
y el que resulta de descontar la produccin acumulada al volumen
oficial in situ.
Una celda es evaluada si, dentro de un radio de bsqueda de hasta
tres veces el
espaciamiento entre pozos (1,200 m), existe, al menos, un dato
de saturacin
derivado de la aplicacin de la funcin inversa de flujo
fraccional. Caso contrario
la celda conserva la saturacin del ciclo temporal inmediato
anterior. A menor
nmero de celdas evaluadas, mayor valor del factor de
correccin.
El cambio espacio-temporal en la saturacin de aceite del CPR es
mostrado en
una serie de cortes, tipo horizonte, del modelo mecanstico
(figura 11). El
contraste entre 1930 y 2010 enfatiza dnde ha disminuido la
saturacin de aceite y
dnde pudieran situarse, si realmente existen, los bancos de
aceite remanente.
Es claro que si el yacimiento se aproxima ya al lmite de
recuperacin secundaria,
lo correcto no ser hablar de aceite remanente, sino residual.
Tres causas
justifican, en el modelo, la presencia de bancos de aceite: una,
que el rea no
-
17
Figura 11. Horizontes de saturacin de aceite, modelo mecanstico,
Complejo Poza Rica. Izquierda, 1930, derecha, 2010. Tonos rojos,
predominio de aceite; tonos azules, predominio de agua y/o gas.
Cuerpo ab, arriba, 20 metros verticales bajo su cima; abajo, 40
metros verticales bajo su cima.
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
-
18
Figura 11 (continuacin). Horizontes de saturacin de aceite,
modelo mecanstico, Complejo Poza Rica. Izquierda, 1930, derecha,
2010. Tonos rojos, predominio de aceite; tonos azules, predominio
de agua y/o gas. Cuerpo BC, arriba, 5 metros verticales bajo su
cima; abajo, 20 metros verticales bajo su cima.
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
-
19
Figura 11 (continuacin). Horizontes de saturacin de aceite,
modelo mecanstico, Complejo Poza Rica. Izquierda, 1930, derecha,
2010. Tonos rojos, predominio de aceite; tonos azules, predominio
de agua y/o gas. Cuerpo A, arriba, 5 metros verticales bajo su
cima; abajo, 20 metros verticales bajo su cima y punto medio del
intervalo productor del PETRONAC-17, pozo de mayor Np en el
CPR.
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
PT-17
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
PT-17
-
20
haya sido en verdad drenada; dos, que habiendo sido drenada, no
exista
informacin al respecto que el modelo pueda reflejar; y tres, que
un bajo gasto de
gas reportado en la zona, traducido en bajo flujo fraccional de
gas, haya arrojado
baja saturacin de gas y, por ende, alta saturacin de aceite.
Cualquiera que sea
la interpretacin, se trata, en todo caso, de zonas aisladas,
errticas y de corta
extensin que no representan objetivos cuyo desarrollo signifique
un aumento
sustancial y duradero de la produccin. Desistir de la bsqueda de
bancos de
aceite y, en su lugar, orientar el desarrollo del yacimiento
hacia la inyeccin de
productos qumicos sera la instruccin del modelo mecanstico.
Obvio es que,
para que sea funcional, la inyeccin de qumicos deber ser capaz,
como se
pretende, de movilizar aceite en cualquier punto del yacimiento.
Demostrarlo es
uno de los objetivos de la prueba piloto de inyeccin de
surfactantes que se
describe a continuacin.
Pruebas Piloto
El plan de recuperacin mejorada propuesto consta de dos etapas:
pruebas piloto
y masificacin. En la prctica, las grandes inversiones que
demanda la
masificacin difcilmente son aprobadas si no estn sustentadas por
pruebas
fehacientes de recuperacin. Y la mejor manera de demostrar que
un proceso
puede ser eficaz al masificarlo es probndolo, a escala menor, en
el lugar a ser
implementado. Una prueba que comprende una fraccin del rea del
yacimiento e
involucra un nmero limitado de pozos es referida como una prueba
piloto. Entre
los elementos que sustentan cualquier decisin, las estadsticas
de yacimientos
anlogos y las pruebas de desplazamiento en ncleo son
complemento, ms no
sustituto, de las pruebas piloto.
-
21
Mencionado lneas arriba, en el CPR se llevan inyectados, desde
1950 a la fecha,
ms de 2,900 millones de barriles de agua. El balance volumtrico
entre lo
inyectado y lo producido es deficitario en 650 millones de
barriles, hecho que se
refleja en una prdida neta en la presin media del yacimiento de
70 kg/cm2 (figura
12). Orientados de sureste a noroeste, diversos acueductos y un
total de 148
pozos inyectores han llegado a transportar e inyectar hasta 400
mil barriles de
agua al da (figuras 13 y 14). Tuvieron que inyectarse 150 mil
barriles de agua al
da para revertir la tendencia (lineal) en la declinacin de la
produccin de aceite.
Al tiempo en que se recuperaba la presin del yacimiento, se
lograba producir una
fraccin del aceite in situ. Por cada barril de aceite producido,
6.6 barriles de agua
han sido inyectados. Vlido en aqul entonces, el patrn de
inyeccin tendr
ahora que ser modificado en arreglos de pozos inyectores,
rodeados de
productores, y distribuidos a lo largo y ancho del yacimiento.
Cierto nmero de
arreglos colindantes debern drenar un mismo cuerpo geolgico.
Anticipndonos a la masificacin, 150 mil barriles por da de agua
es la cuota
mnima de inyeccin. A 2 mil barriles por da por pozo inyector, 75
arreglos con
alrededor de 400 pozos productores conforman la plataforma de
produccin; esto
es, 3 veces el nmero actual de pozos inyectores y 69% arriba del
de productores.
El propsito de la etapa es efectuar diversas pruebas piloto,
tantas como arreglos
de pozos sea posible habilitar. Si en los pozos productores de
tales arreglos la
fraccin de agua, fw, en promedio 70%, se logra reducir a menos
de 50%
promedio, la prueba ser declarada exitosa.
La roca y el agua gobiernan el desempeo, y por tanto determinan
la seleccin de,
lcalis, surfactantes y polmeros. Empleando roca y aceite del
yacimiento,
especialistas del IMP y del laboratorio de yacimientos del APPRA
han elaborado y
probado diversas frmulas de surfactante. (Un tercer grupo,
financiado con
recursos federales por Sener-Conacyt, se unir al proyecto antes
de la conclusin
del ao). El comportamiento observado en diversas pruebas revela
que:
-
22
Figura 12. Curva de balance volumtrico (lnea continua) y presin
esttica media del yacimiento (lnea punteada), en funcin del tiempo,
Complejo Poza Rica. Al 2010, el complejo muestra un dficit
volumtrico de 650 millones de barriles, equivalente a una prdida
neta de presin de 70 kg/cm2 (= 245 -175). El balance es calculado
segn la expresin: qn = qwiBw {qoBo + qwBw + qgBg/5.615 -
qoRsBg/5.615} + qe, donde qwi es el gasto de agua inyectada y qe es
la entrada de agua del acufero. Porque el acufero es parcialmente
activo y el yacimiento de baja permeabilidad, qe se asume cero.
Figura 13. Disposicin, en franjas, de pozos inyectores segn plan
de desarrollo 1950-2010, de recuperacin secundaria, Complejo Poza
Rica.
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,0002,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
-
23
Figura 14. Gastos de aceite producido (lnea gruesa) y agua
inyectada (lnea delgada) en funcin del tiempo, Complejo Poza Rica.
Revertir la tendencia lineal de declinacin en la produccin de
aceite demand un gasto de inyeccin de aproximadamente 150 Mstb/d de
agua (1970).
A tres fuentes de suministro de agua es necesario acudir para
completar la
demanda mnima del proyecto (tabla 2): agua tratada, disponible
hasta por 15
Mstb/d; agua de deshidratacin, aprovechable hasta en 35 Mstb/d;
y agua de
mar, disponible desde 100 Mstb/d. La dureza total y la salinidad
rigen la
seleccin o, en su caso, el diseo molecular, de lcalis y
surfactantes. De la
reaccin de stos con el agua congnita, el aceite y la roca se
juzga la
estabilidad y, de aqu, su inclusin, o exclusin, de la prueba
piloto.
Pruebas estticas en esquirlas de roca impregnadas de aceite
muerto y
sumergidas en agua, con y sin agente qumico, arrojan diversos
resultados.
El propsito es observar si la adicin del qumico libera el aceite
que
impregna la roca. Sin agente qumico, ninguna de las tres fuentes
de agua
contiene el suficiente surfactante natural (ej. sulfato de
magnesio en agua de
mar) que pueda provocar el cambio en la mojabilidad y liberar al
aceite.
-
24
Tabla 2. Caractersticas qumicas de: (AT) agua tratada del Ro
Cazones, (AC) agua congnita colectada del pozo Poza Rica-328 , (AD)
agua de deshidratacin de la Central de Almacenamiento y Bombeo de
Poza Rica, y (AM) agua del mar colectada a 4 kilmetros de la
desembocadura del ro Cazones. En asterisco, valor estimado.
Parmetros AT AC AD AM pH 7.00 7.00 6.86 7.69 Conductividad
(mS/cm) 61.2 50.4 Temperatura (C) 27.0 27.0 33.3 31.0 Salinidad
(ppm) 166 29,021 43,551 35,700* Turbidez (unt) 13.5 2.0 Acidez
Total (mg/l CaCO3) 0 < 2 Alcalinidad Total (mg/l CaCO3) 740 844
1,084 830 Tipo de Agua Salina Salina Densidad (gr/cm3) 0.992 1.020
1.024 Dureza Total (mg/l CaCO3) 678 3,365 4,491 991 Dureza No
Carbonatos (mg/l CaCO3) 5,989 Dureza Ca (mg/l CaCO3) 2,738 1,025
Dureza Mg (mg/l CaCO3) 1,752 5,086 Bicarbonatos (mg/l CaCO3) 0 0
1,202 148 Carbonatos (mg/l CaCO3) 93 342 436 Sulfatos (ppm) 20 750
3,000 Cloruros (ppm) 100 18,010 20,220 Sulfuros (ppm) 148 10 Ca
(ppm) 178 1,055 1,248 380 Mg (ppm) 57 177 305 1,196 Na (ppm) 166
10,755 10,686 Total Slidos Suspendidos (TSS,ppm) 74 35 Total Slidos
Disueltos (TDS, ppm) 283 31,092 41,613 37,235 Materia Orgnica (DQO,
ppm) 2,690 < 6.6 Coliformes Fecales (NMP/100 ml) 0 3 a 4,300
Color (uc) < 2
Tres agentes qumicos: un lcali (sosa) y dos surfactantes
(catinico uno y
zwitterinico otro), agregados por separado al agua tratada, al
agua de mar y
al agua de la planta de deshidratacin, provocan respuestas
distintas en las
esquirlas impregnadas de aceite. En los nueve casos, la
concentracin del
agente qumico es 0.1% (en peso, el lcali, en volumen, los
surfactantes). La
tabla 3 muestra el tiempo de liberacin del aceite al contacto
con el agua y el
agente qumico, y si ste reacciona, o no, precipitando
carbonatos. Con
rpida liberacin, el surfactante zwitterinico es estable en las
tres aguas.
Salvo en agua tratada, el lcali es inestable y de relativamente
lenta
-
25
Tabla 3. Tiempo de liberacin de aceite muerto que impregna
esquirlas de roca sumergidas en tres fuentes de agua de inyeccin a
las que se les ha agregado un producto qumico: lcali, surfactante
catinico o surfactante zwitterinico. Tiempo en minutos a partir del
momento en que la muestra se coloca en la estufa precalentada a 90
oC. La presencia de carbonato se califica cualitativamente como:
SP, sin precipitado, TP, trazas de precipitado y, CP, con
precipitado. lcali Surf. Catinico Surf. Zwitterinico Agua Tratada 7
/ TP 7 / TP 5 / SP Deshidratacin CAB 10 / CP 8 / TP 8 / SP Agua de
Mar 10 / CP 10 / TP 10 / SP
liberacin; parte se consume precipitando carbonatos:
NaOH(s) + Ca(HCO3)2() Na(HCO3)() + CaCO3(s) + H2O,
parte liberando aceite. Con trazas de precipitado, la
efectividad del
surfactante catinico puede calificarse como intermedia (figura
15).
El cambio de mojabilidad libera, pero es la reduccin de la IFT
quien moviliza
el aceite en forma de gotas, facilitando el desplazamiento a
travs de la
garganta poral. Cuanto mayor es la reduccin en la IFT, menor es
la energa
requerida (imbibicin, gradiente de presin, segregacin
gravitacional) para
dividir o deformar una gota, luego menor es el tamao de la
garganta poral a
travs de la cual puede fluir, en contracorriente, el aceite. En
las muestras
con surfactante zwitterinico las gotas que emergen a la
superficie de las
esquirlas son pequeas y numerosas; aumentan en tamao y reducen
en
nmero con el surfactante catinico, y ms con el lcali. (Pruebas
de
desplazamiento en ncleo saturado con aceite recombinado y
salmuera, a
presin y temperatura de yacimiento, se hallan en ejecucin.)
En ocasiones, al colocar la muestra en la estufa precalentada,
la expansin
trmica y la reduccin de viscosidad bastan para liberar al
aceite. Este
efecto, que se observ en la muestra de agua tratada, sin agente
qumico,
-
26
Figura 15. De izquierda a derecha, vistas lateral (arriba) y
area (abajo) de vasos de precipitado con esquirlas de roca
impregnadas de aceite muerto sumergidas en agua de mar y lcali, en
agua de planta de deshidratacin y surfactante catinico y en agua
tratada y surfactante zwitterinico.
est implcito en, y no puede ser separado de, los resultados
obtenidos.
Habida cuenta de la segregacin de las arcillas en dos cuerpos
lateralmente
continuos y bien diferenciados de los cuerpos productores de
aceite, las
prdidas por adsorcin no se consideran de importancia.
En atencin a las observaciones de los ensayes de laboratorio, se
propone la
ejecucin de las siguientes pruebas piloto: 1) con agua tratada y
surfactante
zwitterinico, en el pozo POZA_RICA-268, 2) con agua de
deshidratacin y
surfactante zwitterinico, en el pozo POZA_RICA-72H, y 3) con
agua tratada y
surfactante catinico, en el pozo POZA_RICA-126 (figuras 16 a
18). Las lneas de
agua tratada a los pozos PR-268 y PR-126 ya existen, de modo que
slo se
-
27
Figura 16. Arreglo de pozos en permetro de prueba piloto de
inyeccin de agua tratada y surfactante zwitterinico, Complejo Poza
Rica. PR-268, pozo inyector. A derecha e izquierda de localizacin
de pozo, mximo flujo fraccional de agua (%) y fecha de registro,
respectivamente; abajo, cuerpo(s) productor(es) al tiempo de la
prueba. Pozos PR-32 y PR-267 con sonda de presin y temperatura.
Escala en metros.
Figura 17. Arreglo de pozos en permetro de prueba piloto de
inyeccin de agua de deshidratacin y surfactante zwitterinico,
Complejo Poza Rica. PR-72H, pozo inyector. A la derecha e izquierda
de localizacin de pozo, mximo flujo fraccional de agua (%) y fecha
de registro, respectivamente; abajo, cuerpo(s) productor(es) al
tiempo de la prueba. Proyeccin en planta trayectoria pozo
horizontal: lnea discontinua, tramo ademado inicio de kick off
point; lnea continua toe to heal. Pozos PR-90 y PR-71 con sonda de
presin y temperatura. Crculo en blanco indica pozo taponado. Escala
en metros.
"ab,D"
"ab,D,BC"
"ab,D"
"ab,D"
"ab,D"
"ab,D"
"ab"
Oct_11
Oct_11
Feb_86
Oct_11
Oct_94
Ago_04
Oct_11
90.0
80.0
91.0
80.0
70.0
60.0
90.0
PR-268
PR-267
PR-269
PR-293
PT-15
PR-32
PR-186
664,200 664,400 664,600 664,800 665,000 665,200 665,400 665,600
665,8002,265,200
2,265,400
2,265,600
2,265,800
2,266,000
2,266,200
2,266,400
d =
354
m
d = 34
3 md = 346m
d = 582 m
d = 682 m
d = 359 m
Mar_99
Oct_11
Oct_11
Oct_11
Oct_11
Oct_11
"ab,D"
"ab,D"
"ab,D"
"ab,D"
"ab,D"
"?"
87
80
77
80
44
87
PR-75
PR-89
PR-111
PR-96
PR-422
PR-425
PR-423
PR-72H
PR-71
PR-90
PR-317,52,410H
PR-446H
PR-403H
661,000 661,200 661,400 661,600 661,800 662,000 662,200
662,4002,269,000
2,269,200
2,269,400
2,269,600
2,269,800
2,270,000
2,270,200
2,270,400
-
28
Figura 18. Arreglo de pozos en permetro de prueba piloto de
inyeccin de agua tratada y surfactante catinico, Complejo Poza
Rica. PR-126, pozo inyector. A la derecha e izquierda de
localizacin de pozo, mximo flujo fraccional de agua (%) y fecha de
registro, respectivamente; abajo, cuerpo(s) productor(es) al tiempo
de la prueba. Pozos PR-311 y PR-368 con sonda de presin y
temperatura. Crculo en blanco indica pozo taponado. Escala en
metros.
tendera la lnea de agua de deshidratacin al pozo PR-72H. Durante
12 meses
2,000 stb/d de agua con surfactante sern inyectados. En los tres
pozos
productores ms cercanos a cada inyector se instalarn, en fondo y
cabeza,
sensores de presin y temperatura. En los pozos circunvecinos al
inyector, los
gastos de aceite, gas y agua sern registrados mensualmente. Los
pozos con
fraccin de agua, fw, mayor a 70% sern abiertos 5 das del mes,
mientras se mide
su produccin. Los sitios propuestos no se hallan en las zonas de
mayor
saturacin de aceite remanente. Al contrario, se encuentran en
lugares donde
prcticamente el aceite permanece inmvil: o bien adherido a la
roca, o bien
encapsulado por el agua. De aqu que, revertir la cada en el
gasto de aceite por
efectos del surfactante tomar mnimo un ao. A la concentracin de
0.2%, el
costo por adicin de productos qumicos en 1,000 barriles de agua
inyectada es
de: 160 U$, en el caso del surfactante zwitterinico, 120 U$, si
se trata de
surfactante catinico, y 16 U$, para el lcali.
Ene_82
Ene_11
Oct_11
Dic_84
Mar_7790.0
60.0
70.0
90.0
98.0
"ab,D"
"ab,D"
"ab,D"
"ab,D"
"ab,D"
PR-102
PR-126
PR-311
PR-368
PR-125
PR-171
662,800 663,000 663,200 663,400 663,600 663,800 664,000
664,2002,269,200
2,269,400
2,269,600
2,269,800
2,270,000
2,270,200
2,270,400
d = 685 m
d = 520 m
d = 397 m
d =
373
m
d = 424 m
-
29
Al presente no existen planes de expansin de las lneas de
distribucin de
aguatratada, de modo que la eleccin de otras reas candidato a la
ejecucin de
pruebas piloto est limitada. La heterogeneidad del yacimiento
anticipa problemas
de control de movilidad, mismos que sern contrarrestados
agregando polmeros
al agua de inyeccin. Est pendiente el diseo de un plan de
inyeccin de
trazadores para la determinacin del aceite residual.
Masificacin
Se propone inyectar 150 mil barriles de agua al da en 75
arreglos de pozos
inyectores distribuidos en toda el rea del yacimiento (figura
19). Los arreglos
prximos a las lneas de descarga del agua tratada y del agua de
deshidratacin
tienen, por razones de eficiencia y economa, designada la fuente
de suministro.
Los arreglos restantes recibirn agua de mar misma que ser
captada a travs de
pozos ubicados, previo estudio geohidrolgico, en terrenos de la
antigua batera
Miguel Hidalgo, municipio de Gutirrez Zamora. En reas donde la
grava saturada
de salmuera alcance su mayor espesor, 20 pozos playeros, a 100
metros de
profundidad y bajo la interfase salina, sern construidos.
Perforados con barrena
de 28, los pozos llevarn ademe de PVC de 12, los primeros 18
metros con
tubera lisa, los 82 restantes con tubera ranurada; el espacio
anular ser llenado
con grava. En conjunto proveern 100 mil barriles de agua al da (
20 lps por
pozo, operando 12 horas con bomba electro-centrfuga) (figura
20). La limpieza
del pozo y el cambio de empaques e impulsores de la bomba se har
cada 2 aos.
Los problemas de turbulencia, subsidencia, arenamiento e
interferencia se
controlarn regulando el gasto. El estudio geohidrolgico, la
perforacin,
terminacin y limpieza del pozo, las bombas, red de recoleccin y
sistema de
medicin de gasto tendr un costo, en los 20 pozos playeros, de 2
millones de
-
30
Figura 19. Ejemplo de distribucin uniforme de arreglos de pozos
inyectores (crculo negro) en plan de masificacin de recuperacin
mejorada, Complejo Poza Rica.
dlares5 (clase 5).
El agua de captacin ser enviada a dos tanques de 50 mil barriles
c/u y de ah a
una planta para su tratamiento. El propsito es mitigar corrosin,
incrustacin y
erosin, en bombas y ductos, corriente abajo. Una vez filtrada,
al agua se le
agregarn biocidas y secuestrantes de oxgeno. Tratar 100,000 b/d
demandar
una inversin de capital del orden de 20 millones de dlares6
(clase 5).
Transportar 100,000 stb/d de agua tratada a lo largo de 50
kilmetros, en tubera
de 18, desde el nivel del mar a 300 metros de elevacin, demanda
una potencia
de bombeo de 1,100 hp. En el recorrido, la presin en la tubera
descender de
45 kg/cm2, en la descarga de la(s) bomba(s), a 2 kg/cm2, a la
descarga en tanque.
La lnea tendr cuatro puntos de descarga, dos en la mitad norte y
dos en la mitad
sur del yacimiento. El costo del sistema de baja presin es de 28
millones de
dlares (clase 5). El sistema de alta presin est dividido en 4
subsistemas,
cada uno con capacidad de bombear 25,000 stb/d a travs de 5
ramales de
656,000 658,000 660,000 662,000 664,000 666,000 668,000 670,000
672,000 674,000 676,000
y
2,256,000
2,258,000
2,260,000
2,262,000
2,264,000
2,266,000
2,268,000
2,270,000
2,272,000
2,274,000
2,276,000
-
31
Figura 20. Esquema de plan de captacin de agua de mar, proyecto
de masificacin de proceso de recuperacin mejorada, Complejo Poza
Rica. Paralelo a la lnea de costa, 20 pozos playeros perforados por
abajo de la interfase salina aportan 100,000 stb/d de salmuera.
Terminados con tubera ranurada de 12, cada pozo tiene instalada una
bomba electro-centrfuga. El agua extrada se enva a tanques de
almacenamiento para su tratamiento.
distribucin, a una presin mxima de 150 kg/cm2, magnitud inferior
a la presin
de fractura de la formacin. Con bombas de 200 hp y tubera de 8,
cada ramal
podr distribuir 5,000 stb/d de agua, hasta 5 kilmetros a la
redonda. El costo del
sistema de alta presin es de 25 millones de dlares (clase
5).
El costo de las reparaciones mayores a realizar a efecto de que,
en cada arreglo,
el cuerpo donde se inyecte el agua sea el mismo donde se produce
el aceite, no
ha sido cuantificado. De las pruebas piloto se sabr cunto aceite
se espera
recuperar con la inyeccin de qumicos. Slo hasta entonces se sabr
qu tan
rentable es el proyecto de recuperacin mejorada.
-
32
Conclusiones
Tras 60 aos de inyeccin continua, el proceso de recuperacin
secundaria
implementado en el Complejo Poza Rica se acerca a su fase
terminal. Al
ritmo actual de produccin, hacia el 2017 se alcanzar la
recuperacin final.
3,300 millones de barriles de aceite yacen todava en el
yacimiento y, sin
embargo, las alternativas de explotacin se agotan. Explotar los
bancos de
aceite virgen, pequeos, errticos y difciles de ubicar, es una
opcin de
relativamente baja produccin y alta incertidumbre.
El aceite remanente es ms denso y viscoso, reside en los poros
ms
pequeos y adherido a la roca, con el agua congnita ha aumentado
la
tensin interfacial y constituye la fase discontinua. A las
fuerzas capilares se
atribuye la baja movilidad de fracciones cada vez ms importantes
de aceite.
Pruebas de laboratorio en esquirlas impregnadas de aceite y
sumergidas en
agua demuestran que, con la adicin de surfactantes, la
mojabilidad se
revierte y la tensin interfacial se reduce.
De duracin mnima un ao, la ejecucin en campo de, en primera
instancia,
tres pruebas piloto: con agua de las plantas de tratamiento o
de
deshidratacin, ms surfactante catinico o zwitterinico,
proporcionar
valores de produccin incremental, saturacin residual,
recuperacin
adicional y flujo fraccional. Con esto y los costos de capital y
de operacin
que demanda una obra de inyeccin de 100 mil stb/d de agua de
mar, se
conocer la rentabilidad del proyecto. Ser hasta entonces cuando
se sepa
si el proyecto es econmicamente viable y cunto aporta en trminos
del
incremento en la reserva probada.
-
33
Referencias 1. Serrano Saldaa, E., 2012. Proyecto F.40479,
Seleccin y validacin a escala de
laboratorio de procesos de recuperacin mejorada miscible, trmico
o qumico para yacimientos del Activo Integral Poza Rica Altamira.
Reporte interno, Instituto Mexicano del Petrleo.
2. Wesson, L.L., y Harwell. J.H., 2000. Surfactant adsorption in
porous media. En Surfactants: Fundamentals and Applications in the
Petroleum Industry, Ed. Scramm, L.L., Cambridge University
Press.
3. Strand, S, Hgnesen, E. y Austad, T., 2006. Wettability
alteration of carbonates Effects of potential determining ions
(Ca2+ and SO42-) and temperature. Colloids and Surfaces A:
Physicochem. Eng. Aspects 275, 1-10. www.sciencedirect.com
4. Milter, J. y Austad, T., 1996. Chemical flooding of oil
reservoirs 7. Oil expulsion by spontaneous imbibition of brine with
and without surfactant in mixed-wet low permeable chalk material.
Colloids and Surfaces, A: Physicochemical Engineering Aspects 117,
pp. 109-115.
5. SHYPPSA, Servicios Hidrulicos y Perforacin de Pozos, SA.
Propuesta de construccin, Septiembre 2009.
[email protected]
6. Larry Rubis, 2009. Fabrication Technologies, Casper, Wyoming,
USA. [email protected], www.fabtechinc.net.