Exploración Petrolera
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Facultad Integral del Chaco
Universidad Autónoma Gabriel René Moreno
Introducción a la Industria Petrolera
Ing. Rubén Sandi BernalCamiri, Abril de 2008
Primer díaHr. 18 a 19.30 Historia de la Exploración Petrolera en
BoliviaEtapas de la Exploración Petrolera:
•Muestreo Geoquímico•Mapeo Geológico•Adquisición Sísmica•Preparación del Proyecto Petrolero•Perforación de pozo y pruebas•Producción•Transporte
Hr. 19.30 a 19.45 Descanso
Hr. 19.30 a 21.00 Ejercicio práctico
Programa
Segundo día
Hr. 18 a 19.30 Desarrollo de:
Adquisición de datos de geología: muestreo, levantamiento de columnas, mapeo geológicoAdquisición de líneas sísmicasAplicación de la geología de superficie y la sísmica a la prospección petrolera
Hr. 19.30 a 19.45 DescansoHr. 19.30 a 21.00 Preparación del Proyecto Petrolero Ejercicio práctico
Tercer día
Hr. 18 a 19.30 PerforaciónPruebas de ProducciónTerminación de pozos
Hr. 19.30 a 19.45 Descanso
Hr. 19.30 a 21.00 Producción y Transporte Entrega de certificados
Programa
Objetivos
Transmitir los conocimientos de las etapas de la Industria Petrolera, desde la exploración hasta la producción
Historia de la Exploración Petrolera en Bolivia
1865 Gobierno de Achá: Juan Manuel Velarde solicita concesiones petroleras en las provincias Azero, Tomina y Cordillera
1867 Gobierno Melgarejo concede a los alemanes Mekest y Hansen permiso para “extraer y purificar petróleo por el termino de 10 años”en la Provincia Salinas, hoy Arce, del Departamento de Tarija
1903 Vienen al país varios geólogos extranjeros tales como: Evans, Stumpff, Lang, Dreing, Steiman y junto a los bolivianos Belisario Díaz Romero y Vicente Ballivian investigan varias zonas
1907 Pioneros Lavadenz con ayuda perfora un pozo de 170 m en Mandiyutí encontrando una arenisca petrolera
1914 Miguel Velasco construye una refinería casera que se alimenta de petróleo de la zona de Espejos en Santa Cruz
Historia de la Exploración Petrolera en Bolivia
1919 Geólogos de la Standard Oil Co de New Jersey investigan: Yaguaca, Serranía de Ollague, Sanandita, Parapetí, Choreti, Sararenda, Bermejo Sierra del Condado y la sierra Deshecho Chico
1924 Pozo Bermejo No. 2 de Standard Oil descubre petróleo, 2000 BPD
1926 Pozo Saipurú No. 1 de Standard Oil descubre el primer pozo de gas
1927 Pozo Camiri No.1 de Standard Oil descubre petróleo
1936 Gobierno de Toro caduca las concesiones de Standard Oil Co
1936 Gobierno de Toro. 21 de Diciembre funda Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos
Historia de la Exploración Petrolera en Bolivia
Década de 1940 YPFB contrata técnicos extranjeros: Wagner, Schlaginweit, Unterladstteater, Alvarez y prepara personal en Comodoro Rivadavia y EEUU.
• Descubre campo Guairuy
Década de 1950 YPFB crea la Gerencia de Exploración, descubre la Arenisca Sararenda en Camiri, los campos Toro, Buena Vista, Itapirenda
•Contrata brigadas de sísmica y gravimetría para el relevamiento de la Llanura del Chaco
Década de 1960 Descubrimiento de los campos Colpa, Caranda, Río Grande por Gulf Oil Co. Gas comercial y petróleo
Historia de la Exploración Petrolera en Bolivia
1969 El Gobierno de Ovando Candia nacionaliza Gulf Oil Co.
Década del 60 hasta 1996 YPFB descubre alrededor de 48 campos de petróleo y gas de los cuales los más importantes son San Alberto, Monteagudo, Sirari, Vibora, Patujusal, Cascabel, Vuelta Grande, Bulo Bulo, Carrasco.
1997 a 2006 Capitalización de YPFB Compañías privadas descubren Yacimientos de Gas: Margarita, extensión de San Alberto, Incahuasi y otros
2005 Se aprueba la Nueva Ley de Hidrocarburos No. 3058, 17 de mayo
2006 1º de Mayo DS 28701 “Héroes del Chaco” Nacionalización de los Hidrocarburos
2006 Creación en Camiri de la Gerencia Nacional de Exploración y Explotación
Etapas de la Exploración Petrolera
• Muestreo Geoquímico y levantamiento de columnas estratigráficas
• Mapeo Geológico
• Adquisición Sísmica
• Preparación del Proyecto Petrolero
• Interpretación Geológica
• Propuesta Geológica [ Reservas, Análisis Económico ]
• Perforación de pozo y pruebas
Figura 6-9 Columna esquemática en el norte de Orcauen el Pallars de Jussá (modificado de Rosell, 1991)Figura 6-9 Columna esquemática en el norte de Orcauen el Pallars de Jussá (modificado de Rosell, 1991)
Muestreo Geoquímico y levantamiento de columnas estratigráficas
Levantamiento de un Mapa Geológico
Adquisición Sísmica
Registro de una Línea Sísmica
Preparación del Proyecto
• Geología
• Interpretación Sísmica
• Construcción de cortes y mapas de subsuelo
• Propuesta Geológica incluye además de lo anterior estimación de reservas y análisis económico (costos, rentabilidad)
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Columna Estratigráfica Subandino Centro
Mapa Geológico
Linea Sísmica Interpretada
Corte Estructural Interpretado
CERRADO POR INVASION DE AGUA
CERRADO-TEMPORALMENTE ABANDONADO
CERRADO POR ARENA
CERRADO EN RESERVA
PRODUCTOR DE GAS Y CONDENSADO
POZO PROPUESTO
ABANDONADO
CON ZONA ABANDONADA
INYECTOR DE GAS
ESTADO DE LOS POZOS
POZO PRODUCTOR DE PETROLEO
NO ALCANZO
Mapa Estructural
Perforación del Pozo
Bombas
Succión
Zaranda Geología
• Litología• Detección de Gas• Petróleo• Volumen de lodo• Registro del pozo
Pruebas
Pruebas de Producción
Introducción a Procesos de Tratamiento de Gas y Petróleo
Aminas Elimina el agua
Petróleo
Gas
Plantas
Gasoducto a Brasil y Argentina
MAPA DE GASODUCTOS Y OLEDUCTOS
GASODUCTO SANTA CRUZ – LA PAZ
Zonas Morfoestructurales de Bolivia
1
3
2
64 5
7
1 Craton Guapore, 2 Llanura Chaco-Beniana, 3 Faja Subandina, 4 Cordillera Oriental, 5 Llanura Chiquitana, 6 Altiplano, 7 Cordillera Occidental
Principales Campos de Gas de Bolivia
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Figura 1 Campos productores de la Formación Iquiri, Subandino Sur, Llanuradel Chaco
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Figura 1 Campos productores de la Formación Iquiri, Subandino Sur, Llanuradel Chaco
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Campos
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5.86
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Reservas de Bolivia 2004 - Probadas
Gas Total 26.7 TCF
Reservas de Bolivia 2004 - Probadas
Petróleo + Condensado Total 316.8 MM de barriles
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Campos
Practico 1
Identificar los campos petroleros y Gasíferos en el mapa de Bolivia
• Utilizar la columna de Subandino Sur No. 1
• Gas
• Petróleo
• Petróleo y gas
Adquisición de datos de Geología
Obtención de Muestras: Geoquimica, Petrofisica, Hidrocarburos Laboratorio
Medición de columnas estratigráficas
Mapeo Geológico
Medición de columnas estratigráficas
Figura 6-9 Columna esquemática en el norte de Orcauen el Pallars de Jussá (modificado de Rosell, 1991)Figura 6-9 Columna esquemática en el norte de Orcauen el Pallars de Jussá (modificado de Rosell, 1991)
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Columna Estratigráfica Generalizada Subandino Centro
Cajones
Yantata
Cajones
Yantata
Medición de columnas estratigráficas
Sistema Petrolero
Roca Generadora : Lutitas negras
Roca Reservorio: Areniscas, calizas porosas
Roca sello: Lutitas, arcilitas impermeables
Trampa: Estructural como Anticlinal y Estratigráfica
Migración: El hidrocarburo debe moverse de la roca madre a la trampa
Sistema Petrolero
Trampas y Sellos
Definición prácticaDefinición práctica
•Roca sedimentaria de grano fino, con un alto contenido de materia orgánica, capaz de generar hidrocarburos. Típica: arcillas. También carbonatos.
Factores determinantesFactores determinantes
•Contenido de materia orgánica.
•Composición litológica.
•Ambiente de sedimentación.SINONIMOS:SINONIMOS:
ROCA MADREROCA MADREROCA FUENTEROCA FUENTE
ROCA GENERADORAROCA GENERADORA
Roca madreRoca madreRoca madreRoca madre
Roca Generadora
• Las rocas madre que contienen COT < 0.5% se Las rocas madre que contienen COT < 0.5% se consideran rocas madre pobres.consideran rocas madre pobres.
• Estadísticamente las mayores acumulaciones de Estadísticamente las mayores acumulaciones de petróleo en el mundo se asocian a valores de petróleo en el mundo se asocian a valores de COT>2.5% y con frecuencia hasta 10%.COT>2.5% y con frecuencia hasta 10%.
Carbono Orgánico TotalCarbono Orgánico TotalCarbono Orgánico TotalCarbono Orgánico Total
COT, % Riqueza de la roca
0.1 – 0.5 Pobre
0.5 – 1.0 Buena
1.0 – 2.0 Muy buena
2.0 – 10 Rica
Riqueza de la roca madre inmadura de acuerdo al Riqueza de la roca madre inmadura de acuerdo al contenido de Carbono Orgánico Totalcontenido de Carbono Orgánico Total
Según Peters K.E. y Moldowan J.M., 1993, Pág. 133. Según Peters K.E. y Moldowan J.M., 1993, Pág. 133.
Riqueza de la roca madre inmadura de acuerdo al Riqueza de la roca madre inmadura de acuerdo al contenido de Carbono Orgánico Totalcontenido de Carbono Orgánico Total
Según Peters K.E. y Moldowan J.M., 1993, Pág. 133. Según Peters K.E. y Moldowan J.M., 1993, Pág. 133.
Riqueza de la Roca
Gas Bioquímico
Gas Natural
Grafito
Diagénesis
Cat
agén
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Metagénesis
TemperaturaoC
Proceso
Superficie
Profundidad
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25
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60
160
160
225225
Ventana de
Petróleo
Ventana de Gas
Procesos de Transformación Catagenética y Productos Obtenidos
Distribución de Fluidos en el Reservorio
Petróleo del reservorio
Propiedades Químicas del petróleo
Elemento Petróleo crudo Asfalto Gas natural% por peso % por peso % por peso
Carbono 82,2 - 87,1 80 - 85 65 - 80
Hidrogeno 11,7 - 14,7 8,5 - 11 1 - 25
Azufre 0,1 - 5,5 2 - 8 rastros - 0,2
Nitrógeno 0,1 - 1,5 0 - 2 1 -15
Oxígeno 0,1 - 4,5 - -
Composición química de petróleos típicos
Clasificación de Hidrocarburos
5,1315,141
ºº60
API
Hidrocarburo
RGP (GOR) º API Composición Típica
SCF/STB C1 C2 C3 C4 C5 C6 +
Gas Seco Infinito - 0,9 0,05 0,03 0,01 0,01 -
Gas Condensado 10000+ 50 - 75 0,8 0,06 0,04 0,03 0,02 0,05
Petróleo Volátil 3000 - 6000 45 - 50 0,6 0,08 0,05 0,04 0,03 0,2
Petróleo Negro 100 - 3000 25 - 45 0,44 0,04 0,04 0,03 0,02 0,43
Petróleo Pesado 0 20 - 25 0,2 0,03 0,02 0,02 0,02 0,71
Relación de componentes Gas Seco vs Petróleo Negro
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1 2 3 4 5 6
Gas Seco
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
1 2 3 4 5 6
Petróleo Negro
SCF Standard cubic feet = Pies cúbicos estandarSTB Stock tank barrel = Barril almacenado en tanqueGOR Gas oil ratio = RGP Relación gas petróleo
SCF en sistema Inglés 60º F y 1 atmósfera, vol., barriles bblSCF en sistema Internacional 15º C y 1 bar, volumen de liquido y gas se mide en m3
Gas del reservorio
Gas NaturalGas asociado (al petróleo)
Gas no asociado
Reservorio petrolífero
Gas libreGas disuelto en petróleo
Gas disuelto en agua
Gas líquido (alta T y P mayor a 6000 psi)
Yac. Saturados (casquete)
Yac. Subsaturados
Agua del reservorio
Clasificación de aguas por su origen: meteóricas, fósiles y mixtas
Clasificación de aguas por su forma de aparición: Agua intersticial y agua libre
Salinidad de las aguas de formación:
Interpretación de análisis químicoAgua de formación?
Agua de inyección?
Salinidad de aguas en Bolivia esta entre 3000 a 30000 ppm NaCl
Mapeo Geológico
Proyecto Petrolero con Geología
Corte Estructural Interpretado
CERRADO POR INVASION DE AGUA
CERRADO-TEMPORALMENTE ABANDONADO
CERRADO POR ARENA
CERRADO EN RESERVA
PRODUCTOR DE GAS Y CONDENSADO
POZO PROPUESTO
ABANDONADO
CON ZONA ABANDONADA
INYECTOR DE GAS
ESTADO DE LOS POZOS
POZO PRODUCTOR DE PETROLEO
NO ALCANZO
Mapa Estructural
Sísmica
Objetivo de la adquisición sísmica:
Obtener información de las estructuras del subsuelo con el fin de configurar la
trampa hidrocarburífera
Adquisición de Líneas Sísmicas
Líneas sísmicas, puntos de explosión y arreglo de geófonos
Adquisición sísmica
Tendido de cables, geófonos y camión vibrador
Adquisición Sísmica
Registro de una Línea Sísmica
Línea Sísmica Procesada
Línea Sísmica Interpretada
Aplicación de Geología y Sísmica a Prospección
Proyecto Petrolero
Geología Sísmica
Ambos
Propuesta Geológica de Perforación
• Ubicación del pozo: coordenadas, geográfica y geológica
•Profundidad del pozo programada
• Justificación de la Propuesta (Respaldado por análisis geológico e interpretación sísmica, líneas, mapas, cortes)
• Objetivos petrolíferos o gasíferos (Pronóstico de profundidad)
• Pronóstico de la secuencia estratigráfica
• Programa de muestras: Recortes, testigos, geoquímica, palinología
Propuesta Geológica de Perforación
• Programa para detección de hidrocarburos: gas y petróleo
•Programa de registros y pruebas
• Programa de Perforación: Programa de cañerías
• Estimación de reservas
• Evaluación económica: Costos perforación, terminación, caminos, planchadas. Pronóstico de producción, precio del hidrocarburo, retorno de la inversión.
Cálculo de Volumen Original de Hidrocarburos
Volumen de Hc = Area * porosidad* (1- Sw)*espesor neto productor
Porosidad Registro neutrónico, Sónico, CMR, Densidad
Sw Rt (registros de resistividad), Rw (registro de potencial espontaneo), F (porosidad, m,n,a)
Espesor neto productor esta controlado por los cut offs de Sw, porosidad y arcillocidad (Registros GR, SP)
Practico 2 Cálculo de Volumen Original de Hidrocarburos
Volumen de Hc = Area * porosidad* (1- Sw)*espesor neto productor
Calcular el VOIS de petróleo de una estructura con los siguientes datos:
Área = 60 km2 Espesor neto productor = 55 m Porosidad = 18 % Saturación de agua = 35%Volumen de petróleo en barriles bbl
Desarrollo del Practico 2
Área(m2) *espesor neto productor (m) = Volumen de roca (m3)
Volumen de roca (m3) * porosidad = Volumen poroso (m3)
Volumen de poroso (m3) * (1 – Sw) = Volumen de petróleo (m3)
Volumen de petróleo (m3) * 6,28 bbl/ (m3) = Vol Pet en bbl
Desarrollo del Practico 2
60 000 000 (m2) *55 (m) = 3300 106 (m3) Volumen de roca
3300 106(m3) * 0,18 = 594 106 (m3) Volumen poroso
594 106 (m3) Vol. poroso * (1 – 0,35) = 386100000 (m3) de petróleo
386100000 (m3) de petróleo * 6,28 bbl/(m3) =
2 424 708 000 bbl In situ
Desarrollo del Practico 2
Para salir a superficie se debe dividir por Bo (1,5 Factor volumétrico
2 424 708 000 bbl In situ/1,5
1616472000 bbl en superficie
Pero solo se recupera un porcentaje (30%)
1616472000 bbl*0,30 = 485 106 bbl
UNIDADES BÁSICAS UTILIZADAS EN LA INDUSTRIA PETROLERA
• Volumen: Masa:• • 1 Bbl (barril de petróleo) = 42 gal 1 kg = 2.2046 lb• 1Bbl = 159 lt 1 kg = 1000 g• 1 Bbl = 5.61446 ft3 1 lb = 454 g• 1 gal = 0.1337 ft3
• 1 ft3 = 7.4805 gal• 1 m3 = 1000 lt• 1 m3 = 6.28 Bbl• 1 m3 = 35.31 ft3
• Longitud:• • 1 ft = 12 pulg• 1 m = 3.281 ft • 1 yarda = 3 ft• 1 m = 39.37 pulg
Partes de Una Torre de Perforación
Relación de porosidad, permeabilidad y litología
Trepano Porta mecha Estabilizador Barra pesada TuberiaTrepano Porta mecha Estabilizador Barra pesada Tuberia
Perforación del Pozo
Bombas
Succión
Zaranda Geología
• Litología• Detección de Gas• Petróleo• Volumen de lodo• Registro del pozo
Geología de Subsuelo
Penetración en min/m
Litología
Gas total
Cromatografía de los gases
Registro litológico
Registros de Evaluación de Pozos
Registro de Pozo Compuesto
Revestimiento de Pozo con Cañerías
30”
13 3/8”
9 5/8”
7” Liner
PF 4443 m
20”
Perforación Pozo Horizontal
Terminación de pozosCondición: El pozo debe estar revestido con cañería de producción 7”, 5”
• Se corre registros de evaluación de cemento: CBL, VDL
• Se cambia fluido de perforación por fluido de terminación (salmueras)
•Se balea el nivel de interés con cañones recuperables, descartables
•Se procede a la prueba de producción
•Si positiva baja arreglo final
•Si negativa prueba otro nivel y/o abandona pozo
Registros de Evaluación de Cemento y Baleos
Pruebas de Producción
YPFB
Pruebas de Producción
Equipos subsuperficiales
Arreglo Simple Convencional
Arreglo Simple Selectivo
Arreglo Doble Convencional
Arreglo Doble Selectivo
Arreglo Subsuperficial Doble con Empaque de Grava
Estado Subsuperficial
Arbolito de Producción
Árbol de ProducciónVálvula de maniobra
1 Pozo 8 Separador2 Válvula de seguridad 9 Tanque para petróleo3 Cierre de emergencia 10 Bomba de transferencia4 Filtro de arena 11 Manifold de petróleo5 Choque manifold 12 Manifold de gas6 Intercambiador de vapor 13 Conducto al quemador7 Generador de vapor 14 Quemador de alivio
Disposición de los Equipos
Pet y/o Cond
Agua
PlantaProcesadora de Gas
Sist. De Separación
Piscina
De Pozos
GLP
MercInt Ext
MercInt ExtGasol
Nat
Almacenamiento
Ventas
Inyec
Comb
Quema
Medidor de petróleo y condensado
Medidor de gas
Medidor de agua
Esquema Básico de Producción
Introducción a Procesos de Tratamiento de Gas y Petróleo
Aminas Elimina el agua
Petróleo
Gas
Plantas
Gasoducto a Brasil y Argentina
MAPA DE GASODUCTOS Y OLEDUCTOS
Modelo estructural de un campo con hidrocarburo
GASODUCTO SANTA CRUZ – LA PAZ
Y colorín colorado este cuento se ha acabado
Gracias!
CÁLCULO DE VOLUMEN ORIGINAL DE HIDROCARBUROS
Volumen de Hc = Area * porosidad* (1- Sw)*espesor neto productor
Porosidad Registro neutrónico, Sónico, CMR, Densidad
Sw Rt (registros de resistividad), Rw (registro de potencial espontaneo), F (porosidad, m,n,a)