Diapositiva 1

Daniel Felipe RestrepoFabin Andrs TapiasWilson Jos Parodi Jimnez

Ing. Zuly CaldernIngeniera de YacimientosEscuela de Ingeniera de Petrleos.Universidad Industrial de Santander. 2013.

ARENAS BITUMINOSAS

AGENDAIntroduccinDefinicionesMtodos de explotacinArenas bituminosas en el mundoCaso Alberta, CanadConclusiones

Hidrocarburos viscosos y pesadosMerma de yacimientos convencionales Subida del precio del crudoArenas petrolferasExtraccin costosa

INTRODUCCIN

Las arenas bituminosas se podra decir que es una de las formas en las que se encuentran la reservas de crudo extrapesado los cuales de momento se han hecho ms atractivos por tres razones principales, la primera es que el tamao de estas reservas es muy grande, la segunda es que los yacimientos convencionales o de crudos livianos se estn agotando y la tercera es la subida del precio de petrleo que hace favorable su extraccin. 3

ARENAS BITUMINOSAS

QU SON LAS ARENAS PETROLIFERAS?Tomado de: Tomado de: http://www.visualcapitalist.com/portfolio/the-canadian-oil-boom-oil-sands-introArenas bituminosas: son una combinacin de, arena de slice, arcilla, agua, y bitumen (crudo), esta tiene una apariencia de una masa pastosa pegajosa. Los Yacimientos de Arenas Bituminosas son considerados yacimientos no convencionales por que es mas difcil extraer, refinar y procesar el hidrocarburo.

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ARENAS BITUMINOSASSINONIMOS

Sinnimos:Tar sands, aunque no hay alquitrn en ellas tar, se les llama as tambin.Oil sands, arenas petrolferas.Crudo extrapesado. Mezcla asfltica.

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ARENAS BITUMINOSASCOMPOSICIN DE LAS ARENAS Grfica 1, realizada para presentacin actual

- En promedio, las arenas contienen de 80 a 85% arcillas y arena, 10 a 12% de bitumen, y de 4 a 6 %. De agua.

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BITUMENAspectos de la mezcla:

Tomado de Wikipedia BitumenEl betn o bitumen es una mezcla de hidrocarburos pesados, es altamente viscosa, negra, pegajosa, completamente soluble en disulfuro de carbono.7

COMPOSICIN DEL BITUMENBITUMEN Grfica 2, realizada para presentacin actual

- En promedio, el bitumen contiene 83,2% de carbn, 10,4% de hidrgeno, 0,94% de oxgeno, 0,36% de nitrgeno y 4,8% de azufre.

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DISTINCIN ENTRE CRUDO EXTRA-PESADO Y BITUMEN

Tomado de: http://www.exxonmobil.com y www.oilflowsolutions.com

El bitumen es mucho mas viscoso que el crudo extrapesado debido a su composicin ya mencionada, y por lo que debe ser diluido con crudos mas livianos o debe ser qumicamente separado antes de poder ser transportado por tubera. El Bitumen no es ni aceite, ni brea. Es un forma degradada, semislida del petrleo que no fluye hacia los pozos de produccin bajo condiciones normales, haciendo su extraccin difcil y costosa.

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Aceite Voltil

Tomado de: Artculo Yacimientos de Petrleo pesado, Carl Curtis, Robert Kopper, PetrozuataDISTINCIN ENTRE CRUDO EXTRA-PESADO Y BITUMENalgunos autores refieren qu: segn la tasa de la fluidez del hidrocarburo si se tiene una viscosidad menor de 100000 centipoises se trata de crudo extra-pesado y mayor a esta es un bitumen.Otros autores acuerdan qu:1) La sustancia que fluye a la temperatura del subsuelo y se bombea a la superficie, como cualquier crudo, es un crudo pesado.

2) La sustancia que no fluye a la temperatura del subsuelo y que no puede ser bombeada a la superficie, es un bitumen.

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DISTINCIN ENTRE CRUDO EXTRA-PESADO Y BITUMENEs mas reconocido entre ingenieros qu, 1) La sustancia que fluye a la temperatura del subsuelo y se bombea a la superficie, como cualquier crudo pesado, es un crudo.

2) La sustancia que no fluye a la temperatura del subsuelo y que no puede ser bombeada a la superficie, es un bitumen.

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MTODOS DE PRODUCCIN DE ARENASBITUMINOSAS

Tomado de: http://archive.jirirezac.com/ http://www.japex.co.jp/english/business/oversea/sadg.html

12Tomado de: Tesis CARACTERIZACIN DE LA CADENA ESTRATGICA DE VALOR PARA LA EXPLOTACIN DE ARENAS BITUMINOSAS EN COLOMBIA COMO FUENTE NO CONVENCIONAL DE PETRLEO DIANA CAROLINA ALMANZA ORTIZ - MARIA ANGLICA PULIDO BRICEO 2009

PRODUCCIN DE ARENAS BITUMINOSAS MINERA A CIELO ABIERTO

Remocin de estriles y vegetacin Extraccin de las Arenas Bituminosas

Para utilizar este mtodo se requiere: Arenas bituminosas cercanas a la superficieAdecuacin del terrenoMaquinaria pesada: pala mecnica y volquetas como fase inicial para su transporte

13Tomado de: Tesis CARACTERIZACIN DE LA CADENA ESTRATGICA DE VALOR PARA LA EXPLOTACIN DE ARENAS BITUMINOSAS EN COLOMBIA COMO FUENTE NO CONVENCIONAL DE PETRLEO DIANA CAROLINA ALMANZA ORTIZ - MARIA ANGLICA PULIDO BRICEO 2009

PRODUCCIN DE ARENAS BITUMINOSAS MINERA A CIELO ABIERTO

Para utilizar este mtodo se requiere: Arenas bituminosas cercanas a la superficieAdecuacin del terrenoMaquinaria pesada: pala mecanica y volquetas como fase inicial para su transporte

14Tomado de: Presentacin ARENAS BITUMINOSAS Gustavo Alfonso Sousa Ramrez

PRODUCCIN DE ARENAS BITUMINOSAS MINERA A CIELO ABIERTO

Para utilizar este mtodo se requiere: Arenas bituminosas cercanas a la superficieAdecuacin del terrenoMaquinaria pesada: pala mecanica y volquetas como fase inicial para su transporte

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PRODUCCIN DE ARENAS BITUMINOSAS MINERA A CIELO ABIERTO

Tomado de: www.greenpeace.org Megaestruturas Megaminera Natgeo.

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PRODUCCIN DE ARENAS BITUMINOSAS MINERA A CIELO ABIERTO

Tomado de www.greenpeace.org Megaestruturas Megaminera Natgeo.

REFINACIN

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PRODUCCIN DE ARENAS BITUMINOSAS MINERA A CIELO ABIERTO VIDEO

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PRODUCCIN DE ARENAS BITUMINOSAS MINERA A CIELO ABIERTO

Separacin del bitumen Nuevo mtodo lquidos inicos consigue la separacin del bitumen.Pablo Painter, profesor de ciencia de polmeros en el Departamento de Ciencia de Materiales e Ingeniera, y su equipo, pasaron los ltimos 18 meses desarrollando este nuevo mtodo utilizando lquidos inicos (sal en estado lquido) para facilitar la separacin. No se generan aguas residuales durante el proceso y la separacin se lleva a cabo a temperatura ambiente.

El asfalto, disolventes y la mezcla de arena/arcilla se separan en tres partes bien diferenciadas. Se pueden eliminar por separado y los disolventes pueden ser reutilizados.

"Esencialmente, todo el asfalto se recupera en una forma muy limpia, sin desechos minerales detectables, interacciona preferentemente con el lquido inico, y evita la contaminacin de los lquidos inicos", explica Painter en el sitio web de su departamento.

Este mtodo tambin se puede utilizar para extraer el petrleo de arena de la playa despus de derrames de petrleo como el del Deepwater Horizon, en el Golfo de Mxico, y la catstrofe del Exxon Valdez. Usando arena contaminada por el derrame de petrleo de BP en un experimento, el equipo fue capaz de separar los hidrocarburos de la arena en cuestin de segundos. Despus de utilizar una pequea cantidad de agua para limpiar el resto de los lquidos inicos, la arena estaba tan limpia que poda ser devuelta a la playa, en lugar de a los vertederos.Los investigadores que trabajan con lquidos inicos se basan en cationes 1-alquil-3-methylimidazolium, un material cargado positivamente con alta estabilidad qumica y trmica, un bajo grado de inflamabilidad y una presin de vapor casi insignificante, lo que hace que recuperar el lquido inico sea relativamente fcil.19

PRODUCCIN DE ARENAS BITUMINOSAS IN SITU

Generalmente ms de 400 metrosNo se pueden minarOtras tcnicas de recobro

Se estima que el 80% de las arenas bituminosasde Athabasca y la mayora de las arenasvenezolanas, se encuentran en el subsuelo. 20

TCNICAS DE EXTRACCIN IN SITU 21Tomado de:http://www.npsdover.com/File%20Library/PressKits/NPS-Oil-Lift-PCP-image

Flujo fro Bombas de cavidades Progresivas (PCP).

Es comnmente utilizado en Venezuela.

Bajo precio Vs. Bajo FR

La produccion de petroleo pesado en frio con arena (CHOPS) es otro metodo de produccion primaria de aplicabilidad en numerosos yaci- mientos de petroleo pesado. En cientos de campos petroleros de Canada, se produce arenahasta un 10% de corte de arena en volumenjunto con el petroleo (abajo). El gas que se libera del petroleo despresurizado ayuda a desestabilizar y mover los granos de arena. El movimiento de la arena incrementa la movilidad del fluido y forma canales, denominados aguje- ros de gusanos, que crean una zona de alta permeabilidad creciente alrededor del pozo. El peso de la sobrecubierta ayuda a extrudir la arena y los liquidos. La arena y el petroleo se separan por accion de la gravedad en la su- perficie y la arena se elimina en los estratos permeables. El metodo requiere sistemas de bombeo multifasico que pueden manipular la arena, el petroleo, el agua y el gas, y ha sido apli- cado en yacimientos con viscosidades de petroleo oscilantes entre 50 y 15,000 cP [0.05 y 15 Pa.s].10 En Canada, la produccion anual de petroleo pesado por el metodo CHOPS fue de 700,000 bbl/d [111,230 m3] en el ano 2003. Esto solo funciona en sitios donde el bitumen esta lo suficientemente fluido como para ser succionado.Es comnmente utilizado en Venezuela ya que all se encuentra el bitumen a 120 F

Ventaja: Costo por barril US$ 12.40Desventaja: factor de recobro de 5-6 % Ventaja: Costo por barril US$ 12.40Desventaja: factor de recobro de 5-6 %

Es comnmente utilizado en Venezuela ya que all se encuentra el bitumen a 120 F.

. 22 Tomado de: Artculo La importancia del petrleo pesado, Hussein Alboudwarej, Joao (John) Felix, Shawn Taylor, Alberta, Canada

CYCLIC STEAM STIMULATION (CSS)

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CYCLIC STEAM STIMULATION (CSS)ESTIMULACION CCLICA CON VAPOR La estimulacion ciclica por vapor de agua (CSS), tambien conocida como impregnacion con vapor o inyeccion intermitente de vapor, es un metodo consistente en un solo pozo que se aplica en etapas (proxima pagina, arriba). Primero, se inyecta vapor. Luego, durante el periodo de impregnacion o espera, el petroleo se calienta. Por ultimo, se producen y separan el petroleo y el agua calentados y el proceso se reitera. El metodo permite obtener factores de recupe- racion de hasta 30%, posee regimenes de produccion iniciales altos y funciona bien en yacimientos apilados o estratificados. El Campo Cold Lake, situado en Alberta, Canada, es un ejemplo de aplicacion del metodo CSS.

24Tomado de: http://vapextechnologies.com/References/Ref.5.pdf

VAPOR ASSISTED PETROLEUM EXTRACTION - VAPEX

Consiste en el mismo sistema del SAGD pero la diferencia radica en la sustancia que se inyecta, en VAPEX se inyectan solventes hidrocarburos en estado gaseoso. Dicho solvente al ir mezclado con vapor tendr una buena dilucin del crudo disminuyendo as su viscosidad, adems al ser continua dicha fase gaseosa genera un empuje sobre los bancos de crudo

25Tomado de: Artculo La importancia del petrleo pesado, Hussein Alboudwarej, Joao (John) Felix, Shawn Taylor, Alberta, Canada

STEAM ASSITED GRAVITY DRAINAGE (SAGD)(drenaje gravitacional asistido por vapor)

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STEAM ASSITED GRAVITY DRAINAGE (SAGD)(drenaje gravitacional asistido por vapor) Requerimientos:

Pozos direccionalesInyeccin de vapor en el pozo someroCalentamientoProduccin en el pozo profundo

El metodo de drenaje gravitacional asistido por vapor (SAGD) funciona para los petroleos extrapesados. Se perfora un par de pozos horizon- tales paralelos, situandose un pozo unos 5 a 7 m [16 a 23 pies] por encima del otro (proxima pagina, abajo). El vapor inyectado en el pozo superior calienta el petroleo pesado, reduciendo su viscosidad. La gravedad hace que el petroleo movilizado fluya en sentido descendente, hacia el productor horizontal inferior. La comunica- cion inicial se establece entre el inyector y el productor mediante inyeccion de vapor, vapor ciclico o inyeccion de solvente. El factor de recu- peracion estimado para este metodo oscila entre 50 y 70%.12 No obstante, la estratificacion de la formacion puede incidir significativamente en la recuperacion SAGD.13 El metodo SAGD se utiliza en muchos campos de Canada, incluyendo los campos Christina Lake y MacKay River.

27Tomado de: Artculo SPE/PS/CHOA 117689 / PS2008-348 / Horizontal Alternating Steam Drive Process for the Orinoco Heavy Oil Belt in Eastern Venezuela

HASD

28 Tomado de: http://www.netl.doe.gov/technologies/oil-gas/publications/eordrawings/BW/bwinsitu_comb.PDFCOMBUSTIN IN SITU

. La combustin en sitio, tambin conocida en ingls como fireflooding, es un metodo de movi- lizacion de los petrleos de alta viscosidad. Se trata de un proceso de pozos multiples en el que un frente de combustion iniciado en un pozo de inyeccion de aire se propaga hasta un pozo de produccion. La combustion en sitio quema parte del petroleo y el calor reduce suficientemente la viscosidad del resto como para posibilitar la pro- duccion. El petroleo quemado, o residuo de la combustion, se deja atras. La combustion mejora el petroleo crudo mediante el craqueo, o separa- cion, de las moleculas pequenas respecto de las grandes. En la mayor parte de los intentos de aplicacion en el campo, se observo que el pro- ceso era inestable. No obstante, en Rumania, la operacion de combustion en sitio de gran escala llevada a cabo en el Campo Suplacu de Barca u, funciona desde el ano 1964.

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Tomado de: http://www.oilsandsdevelopers.ca/wp-content/ uploads/2009/12/thai-petrobank-big.jpg

TOE-TO-HEEL AIR INJECTIONTHAI CAPRI es simplemente THAI ms un catalizador que se agrega al relleno de grava alrededor del pozo de produccin. La idea que sustenta a Thai/Capri consiste en iniciar un fuego subterrneo y hacer fluir el bitumen o el crudo pesado y, al mismo tiempo, mejorar el crudo antes de que salga del suelo.

en realidad combina una configuracin especial de pozo vertical y horizontal con combustin in situ. . de laboratorio demuestran que solo usando THAI se transforma crudo de 11 API en crudo de 19 API. Al agregar CAPRI se puede disparar este valor hasta 26 API.

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Tomado de: Artculo La importancia del petrleo pesado, Hussein Alboudwarej, Joao (John) Felix, Shawn Taylor, Alberta, Canada

CRITERIOS DE SELECCIN SEGN ESPESOR 31

ARENAS BITUMINOSAS EN EL MUNDOVAPEX:

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ARENAS BITUMINOSAS EN COLOMBIAAlto potencial de hidrocarburos en Los Llanos y Amazona.33

ARENAS BITUMINOSAS ALBERTA - CANADAEstn localizadas en tres cuencas principales:

AthabascaCold LakePeace River

Fort McMurray

Edmonton

Calgary

Tomado de SPE 94986, Recent In-Situ Oil Recovery-Technologies for Heavy- and Extraheavy-Oil Reserves

GEOLOGIA - PRODUCCINDepsitos de arenas del cretcico inferior.

Tomado de SPE 94986, Recent In-Situ Oil Recovery-Technologies for Heavy- and Extraheavy-Oil Reserves

GEOLOGIA - PRODUCCINAREA DE ATHABASCASe producen 650 Mbpd de Bitumen (72%):

552 Mbpd (85%).

63 Mbpd (10%).

Los restantes 35 Mbpd (5%).

GEOLOGIA - PRODUCCINAREA DE COLD LAKEProduce 235 Mbpd de Bitumen (26%):

160 Mbpd (68%).

75 Mbpd (32%).

GEOLOGIA - PRODUCCINAREA DE PEACE RIVERProduce 14 Mbpd de bitumen (2%): 9 Mbpd (64%).

5 Mbpd (36%).

PRODUCCIN

Tomado de SPE 94986, Recent In-Situ Oil Recovery-Technologies for Heavy- and Extraheavy-Oil Reserves

PRODUCCINProduccin de 2005m/diabbl/diaMina Suncor31.000195.000Mina Syncrude41.700262.000Mina Shell Canada26.800169.000Proyectos in situ21.300134.000TOTAL120.800760.000

Tomado de: http://www.syncrude.caSegn el Alberta Energy and Utilities Board, la produccin de 2005 de bitumen crudo en las arenas petrolferas de Athabasca fue la siguiente:

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ESQUEMA DE PRODUCCIN TIPICOEl objetivo de la produccin es viscosidades de 10.000 a 50.000 Cp.

Sistemas de bombeo alta viscosidad y el contenido de arenas.

Bombas de cavidades progresivas < Eficiencia

CONCLUSIONESLas diferentes tcnicas de extraccin de las arenas bituminosas son una importante fuente de demanda de profesionales en un corto plazo, en un mercado que crece con velocidad en la regin y en el mundo.

A pesar que los precios del crudo suben, tambin con ellos los precios de extraccin y tratado y aunque suba el margen de ganancia no lo hace muy significativamente.

Ya estos yacimientos no deben mirarse como no convencionales por que las tcnicas para su produccin y comercializacin se hacen cada vez menos costosas en relacin con el precio del barril

BIBLIOGRAFA SPE 94986 - Recent In-Situ Oil Recovery-Technologies for Heavy- and Extraheavy-Oil ReservesL.B. Cunha, SPE, U. of Alberta

SPE/PS/CHOA 117689PS2008-348 - / - Horizontal Alternating Steam Drive Process for the Orinoco Heavy Oil Belt in Eastern VenezuelaEdgar A. Fernandez R. and Jos Luis Bashbush, Schlumberger.

SPE 150639Design Approach and Early Field Performance for a Solvent-Assisted SAGD Pilot at Cold Lake, Canada Jasper L. Dickson, SPE, Scott Clingman, SPE, ExxonMobil Upstream Research Company, Larry M. Dittaro, SPE, Ali E. Jaafar, SPE, Jeffrey A Yerian, SPE, and Darrel L. Perlau, Imperial Oil Resources.

SPE 150283 Steam Injection Experiences in Heavy and Extra Heavy Oil Fields, Venezuela. - Gina Vega riveros; SPE, Reservoir Consultan and Hugo Barrios, SPE, rservoir Consultant.

La ruta de las arenas bituminosas y la situacin internacional. - Por Ing. Nicols Verini. Petrotecnia agosto, 2011 (Artculo)Fuego bajo el crudo pesado. Por Carol Marzuola (Artculo).La fiebre de las arenas alquitranadas Por dan woynillowicz. (Artculo)

Se estima que el 80% de las arenas bituminosasde Athabasca y la mayora de las arenasvenezolanas, se encuentran en el subsuelo. 43

BIBLIOGRAFA La importancia del petrleo pesado Hussein Alboudwarej - Joao (John) Felix / Shawn Taylor, Edmonton, Alberta, Canad. - Rob Badry / Chad Bremner / Brent Brough / Craig Skeates, Calgary, Alberta PDF.

Yacimientos de petrleo pesado. Carl Curtis / Robert Kopper. Petrozuata, Puero La Cruz Venezuela PDF.

http://www.theoildrum.com/node/3839

http://www.energy.alberta.ca/Org/Publications/AR2013.pdf

http://www.visualcapitalist.com/portfolio/the-canadian-oil-boom-oil-sands-introhttp://profesores.fi-z.unam.mx/l3prof/Carpeta%20energ%EDa%20y%20ambiente/ArenasBituminosas.pdfhttp://www.petroleoyv.com/website/site/p_detalle.php?id=2074&tipo=4Se estima que el 80% de las arenas bituminosasde Athabasca y la mayora de las arenasvenezolanas, se encuentran en el subsuelo. 44

GRACIAS