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Metodologa de productividad para el anlisis de pozos no convencionales en el Activo KMZ Bombeo de cavidades progresivas hbrido BCP_hbrido Diagnstico, anlisis y optimizacin de metodologa utilizada para la toma de informacin en los pozos del Activo Integral Cantarell Evolucin de los modelos de generacin del petrleo mediante experimentos de pirlisis Posicionamiento y navegacin, durante la adquisicin del estudio sismolgico tridimensional anegada Labay, en aguas del Golfo de Mxico

rgano de Divulgacin Tcnica, e Informacin de la Asociacin de Ingenieros Petroleros de Mxico, A.C. VOL L Nmero 8 Agosto de 2010

INGENIERA PETROLERA

La Asociacin de Ingenieros Petroleros de Mxico, A.C.

Invita a todos sus asociados a participar activamente con la elaboracin y enriquecimiento de la revista Ingeniera Petrolera, a fin de compartir conocimientos y nuevas experiencias. Los temas para participar pueden ser de inters general, anecdticos, histricos, chuscos, tcnicos de conocimiento en general. No pierdas la oportunidad, Participa con nosotros!

Fraternidad y Superacin!

COORDINACIN EDITORIAL Laura Hernndez Rosas [email protected] 5260-7458, 5260-2244, 5260-7310 Micro (811)20118

IndiceEditorial Seccin TcnicaResmenes de artculos tcnicos 04 03

Artculos

Metodologa de productividad para el anlisis de pozos no convencionales en el Activo KMZ Bombeo de cavidades progresivas hbrido BCP_hbrido Diagnstico, anlisis y optimizacin de metodologa utilizada para la toma de informacin en los pozos del Activo Integral Cantarell Evolucin de los modelos de generacin del petrleo mediante experimentos de pirlisis Posicionamiento y navegacin, durante la adquisicin del estudio sismolgico tridimensional anegada Labay, en aguas del Golfo de Mxico

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rgano de Divulgacin Tcnica e Informacin de la Asociacin de Ingenieros Petroleros de Mxico, A.C. Certificado de Licitud de Ttulo Nm. 8336 Certificado de Licitud de contenido Nm. 5866 Vol. L No. 8 Agosto 2010Ingeniera Petrolera.- Publicacin mensual de la Asociacin de Ingenieros Petroleros de Mxico, A.C., Av. Melchor Ocampo 193 Torre A piso 12 Col. Vernica Anzures C.P. 11300, Mxico D.F., Tels. 5260-2244 y 52607458. Solicitada la Autorizacin como Correspondencia de Segunda Clase de Administracin de Correos nm. 1 de Mxico D.F. Distribuido por la Asociacin de Ingenieros Petroleros de Mxico, A. C. Publicacin Editada e Impresa por Grfico Express S.A. de C.V. Andres Iduarte F. No. 213 Col. Jos Ma. Pino Suarez Tels.: 351-19-80, 351-19-38 C.P. 86168 Villahermosa, Tab. Edicin: 2000 Ejemplares. Certificado de licitud de ttulo en trmite nm. 8336 y Certificado de contenido nm. 5866 ante la Comisin Certificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas. Certificado de reserva de Derechos al Uso Exclusivo nm. 003322 ante la Direccin General del Derecho de Autor. Toda la correspondencia debe dirigirse a la Asociacin de Ingenieros Petroleros de Mxico, A.C. EL CONTENIDO DE LOS ARTCULOS TCNICOS ES RESPONSABILIDAD DEL AUTOR.

2Directiva NacionalMI. Jos Luis Fong Aguilar MI. Edmundo Rivera Ramrez Ing. Ricardo Rosales Lam Ing. Ing. Vctor Hugo Flores Iglesias Ing. Miguel Angel Maciel Torres Ing. Csar R. Lpez Crdenas lng. Nstor Prez Ramos Ing. Sergio Mariscal Bella lng. Edilberto Pea Sainz Ing.. Oscar Humberto Lizn Prez lng. Hctor S. Salgado Castro Ing. Rubn Lujn Salazar Dra. Alma Amrica Porres Luna Ing. Alfonso Amieva Zamora Ing. Jaime Torres Ruvalcaba Ing. Carlos Gustavo Cullar Angulo Dr. Francisco Garca Hernndez Lic. Roberto Vera Castro Ing. Florencio Saucedo Molina Presidente Vicepresidente Secretario Prosecretario Tesorero Protesorero Coordinador de Ayuda Mutua Subcoord. Inversiones Ayuda Mutua Coordinador de Fondo de Retiro Subcoordinador Inversion Fondo de Retiro Director Comisin de Estudios Subdirector de Estudios Directora Comisin Editorial Director Comisin Legislativa Subdirector de Comisin Legislativa Coordinador de Relaciones Pblicas Director Comisin de Membresia Coordinador de Apoyo Informtico Coordinador de Salud y Deporte

Consejo Nacional de Honor y JusticiaIng. Daniel Njera Paredes Ing. Jess Oscar Romero Lpez MI. Carlos Rasso Zamora Ing. Javier Chvez Morales

Delegacin Ciudad del CarmenIng. Jos Baltazar Domnguez Ing. Moiss Medelln Salgado Presidente Vicepresidente

Delegacin Poza RicaIng. Luis Octavio Alczar Cancino Ing. Plcido Gerardo Reyes Reza Presidente Vicepresidente

Delegacin CoatzacoalcosM I. Arturo Ramrez Rodrguez Presidente Ing. Javier Rubn Martnez Gutirrez Vicepresidente

Delegacin ReynosaIng. Miguel Angel Maciel Torres Presidente

Delegacin ComalcalcoIng. Martn Salazar Bustamante Ing. Sergio Vzquez Barrera Presidente Vicepresidente

Delegacin TampicoIng. Gregorio Olmos Cedillo Ing. Gaelo de la Fuente Garca Presidente Vicepresidente

Delegacin MxicoIng. Martn Galindo Garca Ing. Gustavo Salgado Nava Presidente Vicepresidente

Delegacin VeracruzIng. Miguel ngel Hernndez Garca Ing. Rubn A. Jimnez Guerrero Presidente Vicepresidente Presidente Vicepresidente

Delegacin MonterreyIng. Francisco Javier Garza Salazar Presidente Ing. Roberto Lozano Montemayor Vicepresidente

Delegacin VillahermosaIng. Lauro Jess Gonzlez Gonzlez Ing. Jorge Rodrguez Collado

Coordinacin EditorialLaura Hernndez Rosas [email protected]

Gerencia NacionalLic. Roberto Manuel Martnez Gmez [email protected] Tels: 5260-7458, 5260-2244, 5260-7310 Micro (811) 20118

www.aipmac.org.mx

3Al transcurrir la primera dcada del siglo XXI, el mundo entero se encuentra inmerso en una serie de situaciones que hacen cada vez ms difcil la existencia y el transitar del ser humano en este planeta. El calentamiento global, catstrofes ecolgicas, desprendimiento de glaciares en los polos, crisis financieras sin precedentes, desastres naturales ms severos, insuficiencia de alimentos, contaminacin ambiental, desigualdad econmica entre naciones e individuos y guerras por el control de los mercados de energticos, son pruebas inequvocas, de lo indispensable y prioritario que resulta para los jefes de iglesias y estados, titulares de bancos centrales, directores de empresas y en general todos los seres humanos, llevar a cabo un anlisis a conciencia sobre las acciones que se han de poner en prctica para enfrentar el futuro que nos est alcanzando. Dentro de este marco lleno de incertidumbre, los responsables de las tomas de decisiones, a todos niveles, tienen el reto de poner en prctica las que garanticen la sobrevivencia de las instituciones y el bienestar colectivo de los seres vivos, habitantes de este mundo. Es importante destacar que Petrleos Mexicanos, tiene plena conciencia de llevar a cabo una explotacin racional de los recursos energticos con que cuenta nuestro pas, cuidando en todo momento el adecuado equilibrio entre la consecucin del negocio y la preservacin del medio ambiente, razn por la cual, esta empresa se ha distinguido por ser pilar indiscutible de la economa nacional. La Asociacin de Ingenieros Petroleros de Mxico, en concordancia con la misin y visin de la empresa ms importante de nuestro pas, ha llevado a cabo, distintas actividades con el objeto de contribuir al fortalecimiento y desarrollo de la Industria Petrolera. Con ms de 50 aos de existencia, la AIPM ha organizado 49 Congresos Nacionales, en donde se han expuesto cerca de cinco mil trabajos tcnicos, y un sin nmero de conferencias relacionadas con el engrandecimiento del sector energtico. Durante la gestin que concluye, se organiz con un xito sin precedentes, el Congreso Mexicano del Petrleo 2009, contando por primera vez en la historia, con la presencia, en la Ceremonia de Inauguracin, de un Presidente de la Repblica, como resultado de una gran labor que se vio concretada gracias a la excelente labor del Comit Organizador, encabezado y dirigido excepcionalmente, por el MI. Jos Luis Fong Aguilar, Presidente Nacional de la Asociacin de Ingenieros Petroleros de Mxico y Coordinador General del evento. De la misma forma, es importante reconocer y agradecer la labor desarrollada por las personas que con su esfuerzo, talento y entusiasta participacin gremial, han contribuido a hacer de la AIPM, una de las asociaciones de profesionistas ms exitosas e importantes del pas. Por tal motivo, en marzo del 2010, se organiz el Primer Baile de Jubilados, el cual tuvo gran aceptacin dentro de este sector de la membresa, por lo que se pretende instituirlo como un evento permanente. Toda institucin requiere para logro de sus metas y objetivos, contar con finanzas sanas que permitan soportar los costos de operacin que implica conseguir los objetivos establecidos. En este orden de ideas, se organiz el Torneo AIPM, Golf Tour 2009 y 2010, actividad que contribuy al fortalecimiento de las tesoreras de la AIPM, tanto Nacional como Delegacionales. Inmersos en una dinmica de mejora continua, y atendiendo una de las carteras ms delicadas de nuestra querida Asociacin, en abril de 2010, se inici la implementacin de un sistema de gestin de calidad para el Fondo de Retiro, con miras a obtener la certificacin ISO-9001:2008, hecho que de consumarse nos llevara a ser la primera Asociacin de profesionistas que obtiene esta certificacin para alguno de sus procesos. Sin duda alguna, hemos avanzado en la adecuacin a las circunstancias actuales que nos demandan estar a la vanguardia en organizacin, competencias, tecnologa de comunicacin, implantacin de nuevos productos y servicios para nuestros agremiados; sin embargo, existen retos por cumplir, que exigen estar preparados para enfrentarlos Estamos seguros que al igual que a lo largo de ms 50 aos de existencia de la AIPM, las nuevas administraciones, contarn con el apoyo y participacin de asociados visionarios y de gran identidad gremial, que contribuirn a seguir consolidando a la AIPM, como una asociacin lder y referente dentro de la gran Industria Petrolera Nacional.

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ResmenesMetodologa de productividad para el anlisis de pozos no convencionales en el Activo KMZ Rolando Lpez Rivas Eduardo Poblano Romero S. Snchez Urdaneta E. Milln Len Delegacin Ciudad del Carmen El Activo Ku-Maloob-Zaap (AIKMZ), es el segundo activo en produccin en Mexico, con 750 MBNPD. Actualmente, para el crecimiento en produccin del activo, los pozos a perforar o nuevos y los pozos a someter a reparacion mayor, son analizados a traves de la metodologa VCD (Visualizacin, Conceptualizacin y Definicin), una de las ltimas etapas de la cadena de valor es la definicin de la terminacion del pozo, incluyendo el aparejo de produccin y el sistema de levantamiento artificial. Una de las alternativas para incrementar la productividad de un pozo, es la construccin de ste, altamente desviado o inclinado y horizontal. Este documento, presenta una metodologa para el anlisis desde el punto de vista de productividad, de las diferentes trayectorias que se presentan como alternativas viables para la construccin del pozo, durante las etapas de visualizacin y conceptuaizacion del mismo. Actualmente se han analizado a travs de esta metodologa, 17 pozos no convencionales, los cuales involucran un total de 120.000 bnpd. Bombeo de cavidades progresivas hbrido BCP_hbrido Ing. Edgar Cruz Osornio Delegacin Coatzacoalcos En la industria petrolera se realizan esfuerzos por mantener la produccin de los pozos que operan con los sistemas artificiales de produccin BMC o BCP, buscando mtodos para incrementar sin riesgo la produccin. Se ha encontrado, que una forma segura para incrementar la produccin y la operacin continua de pozos productores con BMC o BCP, es aliviar la contrapresin ejercida por el gas libre en el espacio anular sobre la formacin. Este fenmeno se debe al gas que aporta la formacin y el que se libera del aceite, acumulndose en el espacio anular, empujando el nivel dinmico sobre la formacin, restringiendo la capacidad de produccin de aceite y disminuyendo la sumergencia en bomba subsuperficial, provocando el efecto pistn. Diagnstico, anlisis y optimizacin de metodologa utilizada para la toma de informacin en los pozos del Activo Integral Cantarell Ing. Alfonso Urriza Vergara Ing. Mario Poveda T. Delegacin Ciudad Carmen Cada una de las fases de la toma de informacin, representa una fuente indispensable de datos con los cuales se elaboran multiplicidad de estudios indispensables durante el proceso de caracterizacin de un yacimiento determinado. Al dividir la toma de informacin por etapas, el registro esttico permite definir el nivel de fluido, establecer el tipo de fluido en funcin a la profundidad y el valor de presintemperatura al nivel de referencia. Las curvas de decremento suministran la informacin requerida en la evaluacin de produccin bajo ciertas condiciones y en conjunto con el registro de produccin (PLT), proporcionan los gastos de produccin y calidad de fluido producido en cada zona del intervalo disparado. El registro de produccin puede ser utilizado igualmente en la verificacin de hermeticidad del aparejo de produccin y de la tubera de revestimiento. Entre tanto, las curvas de incremento o pruebas de restauracin de presin, arrojan informacin

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5importante de parmetros de yacimiento, como son la presin, la permeabilidad, el dao de formacin; y en la identificacin del modelo de yacimiento, lmites o anomalas, etc. La calidad de la informacin que se obtenga durante la curva de incremento debe ser evaluada cuidadosamente con el fin de mitigar cualquier efecto externo que se pueda asociar a una respuesta del yacimiento, y por consiguiente, pueda conducirnos a interpretaciones errneas. La metodologa de diagnstico utilizada en el presente trabajo, emple la informacin obtenida en ms de 40 pruebas efectuadas en pozos del Activo Integral Cantarell, evaluando el origen de los disturbios de presin observados como respuesta a factores externos del yacimiento. Dentro de las pruebas analizadas se incluyeron pruebas de disipacin de presin (fall-off), en pozos productores e inyectores, pozos que producen en flujo natural y con equipo de bombeo electro centrfugo. Como resultado del diagnstico de las curvas de incremento, realizadas en los pozos del Activo Integral Cantarell, se han identificado varios factores cuyos efectos deben minimizarse para optimizar la calidad de las pruebas, entre los cuales se reconoce la dinmica del pozo por redistribucin de fases y efectos de afluencia y efluencia, el procedimiento operativo de cierre y la condicin del equipo en superficie y fondo. Como complemento para mejorar la calidad de la toma de informacin, se defini un patrn para elaborar una adecuada programacin, adelantar un ptimo seguimiento operativo y efectuar la validacin, anlisis y reporte de resultados que servirn para la evaluacin y caracterizacin de la zona donde el pozo se encuentra produciendo. Dentro de las recomendaciones puestas en prctica, est la elaboracin de un programa de toma de informacin para pozos con rbol submarino, dadas las limitantes operativas. Evolucin de los modelos de generacin del petrleo mediante experimentos de pirlisis. Demetrio Marcos Santamara-Orozco Teresita de Jess Carrillo-Hernndez Myriam Adela Amezcua-Allieri El entendimiento del proceso de generacin de hidrocarburos es fundamental en la etapa de exploracin de un campo petrolero. Los modelos de generacin del petrleo han ido cambiando sus enfoques, aunque desde sus inicios se ha supuesto que el petrleo proviene de la transformacin de la materia orgnica que se encuentra atrapada en las rocas generadoras (kergeno), y para simular las reacciones fsico-qumicas de la formacin del petrleo en laboratorio, se han realizado diversos experimentos de pirlisis con distintas modalidades. Las tcnicas de pirlisis simulan artificialmente como ocurre la generacin del petrleo. Las variaciones en su composicin dependen bsicamente, tanto del tipo de kergeno, como del grado de madurez alcanzado, donde intervienen procesos de poli-condensacin y aromatizacin. Los datos que aporta la pirlisis sirven para determinan los modelos cinticos, los cuales a su vez, apoyan a los modelos matemticos de generacin, migracin y entrampamiento del petrleo. Los primeros modelos de generacin, ya consideraban que, conforme se incrementa la temperatura, el kergeno genera bitumen y ste a su vez genera aceite y gas. Con el incremento de la temperatura se craquean los compuestos ms complejos de petrleo y ocurren una serie de reacciones paralelas de primer orden con distintas constantes de velocidad. Ms tarde, se descubri que no solamente se generan hidrocarburos lquidos y gaseosos, sino tambin pre-coke y coke. La temperatura es la principal propiedad fsica que interviene en la variacin de la composicin del petrleo. Los parmetros cinticos se obtienen a travs de la distribucin de todas las energas de activacin con un solo factor de frecuencia. No obstante, experimentalmente las temperaturas son siempre diferentes a las que ocurren en la naturaleza y por ende, es necesario hacer los ajustes o calibraciones para estimar las temperaturas reales a las que ocurri algn evento geolgico. AGOSTO/2010

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Seccin TcnicaActualmente, los modelos de generacin consideran a las diferentes fracciones del petrleo, y cada vez son ms precisos. Los ms recientes contienen fracciones de saturados y aromticos, as como de resinas y asfaltenos, tales modelos incluyen a los iso y ciclo alcanos, as como a los alquil aromticos. Por esta razn, un software actual considera ya a la cintica multicomponente en sus modelados 1D, 2D y 3D y coloca hasta 14 clases qumicas de hidrocarburos. Se espera que cada vez sean ms las clases qumicas que abarquen estos modelos y que sirvan para predecir la calidad y cantidad de hidrocarburos, antes de perforar un pozo en zonas poco exploradas. Posicionamiento y navegacin, durante la adquisicin del estudio sismolgico tridimensional anegada Labay, en aguas del Golfo de Mxico Ing. Jos Gerardo Beltrn Vzquez Pemex, cuyo principal objetivo es descubrir e incorporar reservas de hidrocarburos, realiza trabajos de exploracin en las reas que por sus caractersticas geolgicas presentan un panorama interesante, se realizan estudios regionales y de detalle, hoy en da despus de haber realizado innumerables trabajos ssmicos en tierra y en aguas someras, se retoma la estrategia de incursionar en las aguas profundas del Golfo de Mxico. Los estudios Sismolgicos Marinos en base a los tirantes de agua, se clasifican en someros y profundos, los primeros se desarrollan en lo que llamamos Plataforma Continental y hasta un tirante de 500m, mientras que los profundos se consideran a partir de que los valores de la isobata de 501 en adelante, logrando llegar en ocasiones a ms de 3600m. Grandes e importantes yacimientos de gas y crudo se han descubierto a lo largo de los 70 aos de PEMEX, estos han soportado en gran parte la economa del Pas, las estrategias han cambiado, hoy tenemos dos importantes proyectos que son Chicontepec y Aguas Profundas, Pemex ha realizado ya varios Estudios Sismolgicos Marinos en Aguas Profundas con excelentes resultados. No olvidemos que pases como Brasil, Noruega, India y USA, por mencionar algunos, ya estn muy avanzados e incluso ya cuentan no solo con exploracin, sino con produccin de hidrocarburos, tal es el caso de USA, que en el mismo Golfo de Mxico tiene importantes descubrimientos y a la par estn trabajando en la infraestructura para transportar los productos a tierra. Para la realizacin de estos estudios, que por su naturaleza requieren de una tecnologa y equipo especial, Pemex, no cuenta con el equipo necesario, ya que es muy costoso y su operacin requiere de programas de mantenimiento exhaustivos; por otro lado el incesante cambio en la tecnologa, requiere de constantes actualizaciones. Como empresa de Gobierno, Pemex se encuentra limitado en sus gestiones operativas, pero al igual en el mantenimiento de las nuevas tecnologas, estas acciones requieren de rapidez y recursos econmicos de manera expedita. Bajo este esquema, Pemex se ve obligado a la contratacin de empresas transnacionales, que cuentan con la experiencia y tecnologa de punta, pues se encuentran en constante actividad y competitividad alrededor del mundo. La mayora de estas compaas ha desarrollado tecnologas propias para la realizacin de estos trabajos, las cuales son evaluadas en los procesos de licitacin por Pemex. Mxico requiere de incrementar el conocimiento de las estructuras geolgicas en aguas profundas del Golfo de Mxico, que nos muestren la presencia de hidrocarburos, lo que es una realidad es que los resultados de estos estudios son a largo plazo.

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7Metodologa de productividad para el anlisis de pozos no convencionales en el Activo KMZRolando Lopez Rivas Eduardo Poblano Romero S. Snchez Urdaneta E. Milln Len Delegacin Ciudad del Carmen

Introduccin El Activo Integral Ku Maloob Zaap (AIKMZ), cuenta actualmente con 118 pozos productores, produciendo 750.000 bnpd, de los cuales el 90% producen por sistema de levantamiento con bombeo neumtico. Los ltimos pozos perforados y puestos en produccin, son en la mayora pozos no convencionales, explotando el aceite de 13 grados para las reas de Zaap y Maloob y 21API en el rea de Ku de las formaciones Brecha, Cretcico Medio (KM) y Cretcico Inferior (KI). El proceso utilizado para el diseo y construccin de un pozo no convencional se llama VCDe, el cual consta de tres fases o etapas que son: 1) Visualizacin: Donde principalmente se enfoca el anlisis de caracterizacin de yacimiento, analizando diferentes trayectorias que podra tener el pozo, factibles para su contruccion y con el apoyo de Ingeniera de Yacimientos, Perforacin y Productividad del pozo, gerenciando el riesgo e incertidumbre. 2) Conceptualizacin: Donde se realiza un anlisis de productividad de las diferentes trayectorias planteadas, con la prediccion de movimientos de fluidos en el tiempo, estudio de geomecnica, etc. 3)Definicin: Programacin definitiva de la perforacin y terminacin del pozo con su correspondiente anlisis econmico, Figura 2.

Figura 2. Proceso VCDe Metodologa de productividad La metodologa utilizada para el anlisis de pozos no convencionales, tiene como herramienta un software de anlisis nodal, en este caso especfico PIPESIM WELL o PROSPER. La metodologa de productividad utilizada es la siguiente: 1) Seleccin del pozo, correlacin en funcin de la siguiente informacin: a) Comportamiento de presin y temperatura del yacimiento. b) Mapas de iso-permeabilidad, iso-espesor neto, etc. c) Comportamiento de los fluidos del yacimiento. d) Estado mecnico. AGOSTO/2010

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Seccin Tcnicae ) Geometra del pozo. f ) Pruebas de flujo (mediciones de aceite y gas). g ) Registros de presin-temperatura estticos y dinmicos. h ) Comportamiento de las condiciones operativas de los pozos (presin de cabeza, presin de inyeccin, estrangulador, temperatura fluyente, volumen de gas inyectado, presin de separacin, presin de salida, volumen de aceite y gas medido en plataforma, etc.). 2) Ajuste del pozo correlacin con los ltimos datos de aforos, registros de presin, etc. con el modelo de Vogel o IP en el mdulo de yacimiento del software, Figura 3.

Figura 3. Modelo de produccin cotejado 3) Calcular la IPR futura del pozo correlacin a la fecha programada de entrada a produccin del pozo a analizar, Figura 4.

Figura 4. Estimados de presiones de yacimiento (IPR Futura) por objetivos. AGOSTO/2010

94) Realizar el anlisis nodal con la IPR futura en el modelo del pozo correlacin, evaluando gasto y presin de fondo fluyente, con el nodo en el fondo (NMDP), Figura 5.

Figura 5. Datos de entrada: estado mecnico, giroscpico y gradiente geotrmico. 5) Introducir registro de desviacin planeada convencional y gradiente geotrmico estimado para el pozo a analizar en el modelo de produccin con IPR futura de acuerdo al objetivo principal, Figura 6.

Figura 6. Modelo Darcy con submodelos de dao geomtrico/mecnico y de penetracin parcial/desviacin AGOSTO/2010

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Seccin TcnicaRenombrar el archivo del modelo de produccin con el nombre del pozo a analizar. Se cambia el modelo de yacimiento al modelo de Darcy, adicionando los modelos para estimar dao mecnico / geomtrico y dao por penetracin parcial /desviacin, Figura 7. 8) Calibracin del modelo del pozo sensibilizando permeabilidad y espesor neto del rea de drenaje con error del 1%. Se introduce el registro de desviacin, profundidad (NMDP), temperatura, GOR, presin de yacimiento (NMDP), para el tipo de pozo no convencional a analizar.

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Figura 7. Seleccin ptima de aparejo y tramo horizontal en pozo horizontal

10) Si el pozo es altamente inclinado se introduce en el modelo de penetracin parcial y penetracin el angulo de desviacin a nivel del intervalo disparado, Figura 8. AGOSTO/2010

11) Si el pozo es horizontal se cambia el modelo de flujo de yacimiento a pozo horizontal, y se define el taln menor de 50 grados de desviacin y se determina la seccin ptima horizontal, Figura 9.

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Figura 8. Modelo de pozo multilateral.

Figura 9. Ejemplo de diseo de bombeo neumtico AGOSTO/2010

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Seccin Tcnica12) Si el pozo es multilateral, se genera la configuracin de ste para el pozo, y se define la profundidad de la junta, menor de 50 grados de desviacin. Se introducen los registros de desviacin y las caractersticas del fludo hasta la junta y para cada brazo o ramal en el modulo de pozo multilateral, Figura 10.

Figura 10. Ejemplo de analisis nodal de la trayectoria analizada. 13) Disear el aparejo integral o combinado con bombeo neumtico basado en las condiciones de yacimiento y de las plataformas actuales y futuras. 14) 15) Determinar el punto de inyeccin, Figura 11. Realizar anlisis nodal para determinar el gasto esperado.

Figura 11. Ejemplo de resumen de trayectorias analizadas AGOSTO/2010

1316) 17) 18) Realizar anlisis ecnomico, Tabla 1. Construir la tabla comparativa para las trayectorias planteadas en los objetivos productores primarios y secundarios a atravesar por el pozo, Tabla 2. Seleccionar el tipo de pozo a perforar.

Tabla 1. Ejemplo de anlisis econmico de trayectorias analizadas.

Tabla 2. Ejemplo de resumen de trayectorias analizadas. AGOSTO/2010

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Seccin TcnicaLa Figura 1, muestra el flujorama de la metodologa para el diseo de pozos no convencionales, en funcin de la trayectoria.

Figura 1. Flujograma de la metodologa de productividad para pozos no convencionales en KMZ. AGOSTO/2010

15Resultados De los 33 pozos analizados, se han perforado y puesto en produccin cuatro pozos horizontales, con una produccin total de ms de 21000 bpd y 7 pozos altamente inclinados con mas de 60 grados de inclinacin con una produccin asociada de mas de 43000 bpd. Los resultados de los diseos y datos reales se muestran en la Tabla 3.

Tabla 3. Resultados de los pozos no-convencionales 2007-2008 Conclusiones La Metodologa de Productividad es aplicada en la fase de visualizacin y conceptualizacin del proceso VCDe. La metodologa se aplica tantas veces como el nmero y tipos de trayectorias a analizar. Es muy til para la toma de decisiones en la seleccin de la trayectoria a perforar en un pozo desde el punto de vista de productividad. Es aplicable a cualquier tipo de pozo no convencional (altamente inclinados, horizontales multilaterales etc) Pt: TR: PLT: BUP: BNPD: MMPCD: VCD: GOR: Qiny.: NMDP: IPR: KM: KI: API: AA: Tubera de produccin. Tubera de revestimiento. Registro de presin y produccin. Registro de incremento de presin. Barriles netos por da. Millones de pies cbicos diarios. Visualizacin, conceptualizacion y definicin Relacin gas-aceite Gasto de inyeccin de gas de BN (MMpcd) Nivel medio de las perforaciones (mts.) Inflow Performance Response Cretcico Medio Cretcico Inferior Grados API Altamente inclinado

Nomenclatura Ptp: BN: Ptr: Pbn: Presin de tubera (kg/cm2). Gas de bombeo neumtico (MMPCD). Presin de revestimiento (kg/cm2). Presin de la red de gas BN (kg/cm2).

Referencias Schlumberger, 2005. PIPESIM User Guide. Schlumberger, 2005. GOAL User Guide. Schlumberger, 2007. DECIDE! User Guide. PTE, 2008 Prosper User Guide AGOSTO/2010

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Seccin Tcnica

Bombeo de cavidades progresivas hbrido BCP_hbridoIng. Edgar Cruz Osornio Delegacin Coatzacoalcos

Objetivo El objetivo de este trabajo, es mostrar la aplicacin y resultados del Sistema de Bombeo de Cavidades Progresivas Hbrido (BCP_Hbrido), disminuyendo el efecto pistn.

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Seccin Tcnica* El diseo convencional del BCP se utiliz en los siguientes pozos: Snchez Magallanes 50-D y 61 (aceite viscoso y someros), (800 cP, menos de 800m), y en el Snchez Magallanes 272-D (aceite no viscoso y profundo), (60 cP, 1400m), presentando este ltimo el efecto pistn operaba 12 hrs de manera continua hasta que el gas libre en el espacio anular ejerca el efecto pistn; el cual, dejaba sin sumergencia la bomba, oper de manera continua mes y medio y se cerr por baja recuperacin, condenando al sistema en algunos casos y sin resolver el problema de raz. * Con los antecedentes del pozo Snchez Magallanes 272-D, el cual present el efecto pistn, se consider para el diseo del pozo Snchez Magallanes 237 (pozo profundo y aceite no viscoso), la implementacin del BCP_Hbrido, el cual considera disminuir el efecto pistn. Para la Ingeniera y Diseo del BCP_Hbrido en el pozo S. Mag. 237, se consider lo siguiente: Yacimiento: Pws, Ty, PMI, Pwf, etc. Pozo: Estado mecnico del pozo, tr, tp, PMI, etc. Anlisis de laboratorio: (o, o, etc.) ltimo aforo: (Qb, Qn, RGA, %H2O) Equipo disponible en el Activo Datos Pws=214 kg/cm2 Pwf=184 kg/cm2 Qb= 60 bpd

Para determinar la profundidad de colocacin de la bomba, se utilizaron las siguientes ecuaciones: Nivel Esttico Nivel Dinmico Nivel de Sumergencia

Profundidad de la Colocacin de la Bomba

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19 Para el diseo de la vlvula de Bombeo Neumtico a instalar en el pozo Snchez Magallanes 237, se utiliz la siguiente ecuacin: Para la presin de calibracin de la vlvula de BN se utiliz la ecuacin; Pop= Dv*Gf+? P, con un ?P=1 kg/cm2. La presin en la TP @ la profundidad de la vlvula de BN; Ptp= Dv*Gf Pop>Ptp; presin de operacin de la vlvula de BN, mayor a la presin en la TP

Se utiliz una bomba BCP propiedad de PEP, con un desplazamiento nominal de 173 bpd por cada 100 rpm, Top= 120 C, para manejar aceite de 30API.

IPR de Vogel con BCP_Hbrido con 60 rpm y 80% de eficiencia AGOSTO/2010

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Seccin Tcnica

Se realiz la RME con equipo del 31 de diciembre de 2007 al 8 de enero de 2008, pas operando el 19 de enero del mismo ao.

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21Resultados del BCP_Hbrido

Nivel Dinmico a 1314m con BCP_Hbrido operando @ 60 rpm Tomado el 15 de Marzo de 2008.

Comportamiento de la vlvula de BN monitoreado con mangrafo el 2 de abril de 2008 Conclusiones F Con la Implementacin del sistema BCP_Hbrido en el pozo S. Mag. 237, se mantuvo la produccin y el nivel dinmico en el pozo. F Se monitore la operacin del BCP_Hbrido con los registros ecmetro y mangrafo. AGOSTO/2010

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Seccin Tcnica

Nivel Dinmico @ 456m BCP_Hbrido operando a 60 rpm Tomado el 27 de mayo de 2008

F la operacin de la vlvula de BN con el Se verific mangrafo. F el mantenimiento del Nivel Dinmico Se verific con el Ecmetro. F Disminuyendo el efecto pistn, se puede aumentar la capacidad de produccin de la formacin, ya que mantiene sumergencia la bomba. F Manteniendo sumergencia en la bomba, se puede optimizar el sistema BCP_Hbrido y aumentar la produccin de hidrocarburos. Recomendaciones F BCP_Hbrido, se debe utilizar en pozos El sistema que estn en un rango de RGA de 100 a 500 m3/m3 y presin en la LDD mayor o igual a 5 kg/cm2. F hbrido se puede utilizar en pozos que El sistema operarn con BMC, que estn en un rango de RGA de 100 a 200 m3/m3 y presin en la LDD mayor o igual a 5 kg/cm2. F Existen otros BCP_Hbridos. Ventajas No utiliza sarta de varillas. Las cadas de presin por friccin disminuyen.

rea de flujo mayor en la TP. Mayores producciones.(500 a 1500 bpd). Mayores profundidades 2500 m. Mas barato que el BEC. Puede llevar sensor de fondo. Utiliza corriente elctrica o moto generador elctrico. Ms caro que el BCP Lo fabrica Watherford

Desventajas

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23Diagnstico, anlisis y optimizacin de metodologa utilizada para la toma de informacin en los pozos del Activo Integral CantarellIng. Alfonso Urriza Vergara Ing. Mario Poveda T. Delegacin Ciudad del Carmen Objetivos Describir, basados en las experiencias adquiridas de las pruebas de presinproduccin efectuadas en los pozos del Activo Cantarell el patrn de programacin, seguimiento y anlisis de calidad de informacin registrada para pozos con bombeo neumtico, y electro centrifugo, con el cual logremos garantizar la validez y representatividad de los resultados obtenidos. Asimismo, se describen los parmetros de evaluacin y anlisis de las pruebas de disipacin de presin (falloff) realizadas en los pozos productores y de presinproduccin en pozos con bombeo electrocentrfugo. Figura 1. Metodologa de diagnstico Desarrollo del tema Se realiz la revisin de un nmero importante de pruebas (ms de 40), con el cual se determinaron los factores que ms han impactado en la calidad de la informacin registrada durante las diferentes fases de la toma de informacin. La metodologa de diagnstico y anlisis, involucr la informacin obtenida de otras herramientas de registro, como presin y temperatura en cabeza de pozo, el gradiomanmetro y el molinete. Diagnstico El diagnstico se define como el resultado de una evaluacin o estudio destinado a la identificacin de errores que pueden existir en un procedimiento. En trminos de toma de informacin, se identifican los factores que inciden en la calidad de los datos registrados. Para el establecimiento del diagnstico asociado a la toma de informacin que se realiza en los pozos del Activo Cantarell, se aplic la siguiente metodologa. Adicional de las grficas de correlacin de comportamiento de las variables, se utiliza la teora de la primera derivada de presin enunciada por Louis Mattar, del cual se menciona su alcance en varios artculos de la SPE y que confirma la influencia de un factor externo del yacimiento en la prueba. AGOSTO/2010

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Seccin TcnicaSoluciones alternativas y optimizacin de programacin, monitoreo y anlisis Posteriormente, basados en la evaluacin realizada se plantearon alternativas y un patrn de programacin, seguimiento y anlisis de informacin, con las cuales se busca obtener resultados representativos, no solamente en los pozos con bombeo neumtico, tambin en pozos con bombeo electrocentrfugo. Asimismo, se generaron recomendaciones de tipo operativo para pozos con instalacin de medio rbol, en fondo marino que permiten evaluar el desempeo del pozo bajo las limitantes encontradas. Definicin del problema Las pruebas de presin produccin, representan una de las principales fuentes de informacin que son utilizadas en la caracterizacin y en el diseo de pozos, por lo cual, su exitosa programacin y ejecucin acorde a los lineamientos de ingeniera y geologa, ser un argumento vlido en la evaluacin de representatividad de resultados. En los pozos del Activo Integral Cantarell se llevan a cabo innumerables tipos de toma de informacin, que han dado en muchas ocasiones el procedimiento recomendable para su ejecucin y en otras el nivel avanzado de explotacin, el surgimiento de nuevas alternativas en cuanto a herramientas deTipo de Herramienta de Registro Equipo de Registro

registro y transporte de ltima tecnologa y a la optimizacin de la metodologa de programacin, monitoreo y anlisis de resultados. Para tal fin, se describirn a continuacin las principales caractersticas y usos especficos de las herramientas de registro empleadas. Tipos de herramientas de registro Existen diferentes herramientas y medios de transporte para obtener informacin en funcin a los objetivos, al fluido presente en el pozo y a la geometra del mismo, que se mencionan a continuacin en la Tabla 1. Tipos de toma de informacin Los tipos de toma de informacin realizada en los pozos del Activo Integral Cantarell, se resumen as: Registro esttico Registro esttico y periodo de flujo Prueba de presin-produccin Pruebas de verificacin de aparejo Pruebas de inyeccin y disipacin de presin (fall-off) Registros para identificacin de contactos Los diferentes tipos de informacin incluyen algunas etapas de carcter operativo y de evaluacin como se aprecia en las Figuras 2, 3 y 4.Caracteristicas y Aplicabilidad

Linea de Acero Sensores de memoria Tuberia Flexible convencional

La informacin registrada es almacenada en sensores, que pueden ser de presin-temperatura, Localizador de cuellos de tuberia (CCL), Gamma Ray, molinete. Se aplica en pozos verticales y en pozos desviados donde la inclinacin no supera los 50. Es aplicable en pozos con alta desviacin y con un fluido pesado y viscoso que impediran el libre paso de las herramientas bajadas con lnea de acero hasta el intervalo disparado.

Se compone de sensores de presin-temperatura, gradiomanmetro, molinete, Gamma Ray, CCL y sensores para deteccion de contactos que envan a travs del sistema de telemetra provisto, la informacin registrada en tiempo real. Su aplicabilidad permite obtener un anlisis de las condiciones estticas y Cable de registro dinmicas de la formacin productora en pruebas de presin-produccin. Al tratarse de cable de registro, su utilidad al igual que la lnea de acero, se restringe en pozos altamente desviados, para lo cual, las herramientas de registro pueden ser bajadas con: 1) Tubera Flexible con Cable 2) Tractor. Sensores en tiempo real El uso de herramientas de registro centralizados con molinetes nicos elimina la posibilidad de identificar y cuantificar eficazmente volmenes de fluidos que se trasladan en el aparejo hasta superficie en la parte baja, media o alta en funcin al tipo de rgimen de flujo existente. La tecnologa disponible permite evaluar en dichas zonas, la presencia de agua, aceite o gas, respectivamente, en virtud a la respuesta dada por pequeos molinetes que cuantifican el gasto asociado al tipo de fluido identificado por pequeos sensores. Es una herramienta de registro de gran utilidad ya que proporciona informacin de presin-temperatura en tiempo real y se puede emplear durante y posterior a las actividades de induccin y limpieza del pozo, por lo cual no se requiere movilizar equipo de registros para toma de informacin. No tiene limitacin en pozos altamente desviados ni en pozos con fluidos densos y/o viscosos.

Tuberia Flexible con cable o Tractor

Tuberia Flexible con Fibra Optica

Tabla 1. Resumen de tipos de herramientas de registro. AGOSTO/2010

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Figura 2. Diagrama de flujo de procedimiento de toma de informacin esttico y pruebas de presin produccin. AGOSTO/2010

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Figura 3. Diagrama de flujo de procedimiento de toma de informacin esttico y registros para deteccin de contactos.

Figura 4. Diagrama de flujo de procedimiento de toma de informacin prueba de disipacin de presin. AGOSTO/2010

27Trminos asociados Desfogue: Proceso de liberacin de presin acumulada en el pozo a travs del conjunto de vlvulas que integran el medio rbol de produccin. Puede ser en cabeza de pozo (Aparejo de Produccin) o en espacio anular (Tubera de RevestimientoAparejo de Produccin). Registro esttico: Perfil que representa el comportamiento de presin y temperatura del yacimiento (medido en un sistema en equilibrio a condiciones estticas dentro del pozo), realizado a diferentes profundidades, establecidas en el programa de acuerdo a premisas especficas que dependen de la configuracin mecnica del pozo, desviacin y del objetivo de la toma de informacin. Estabilizacin: Periodo de tiempo establecido para evaluar el comportamiento de la presin y del molinete y que resulta clave para definir la continuidad del programa. En trminos de presin para curvas de incremento, el diferencial por hora no debe ser superior de 0.5 psi. Para curvas de decremento, se puede aplicar el mismo valor o el 10% del DP (presin esttica presin de fondo fluyente) Calibracin de molinete: Es el procedimiento utilizado para la obtencin de parmetros del perfil de velocidad y factores de correccin basado en la respuesta del molinete al subir y bajar la herramienta a diferentes velocidades en condiciones preferentemente estticas de flujo. Curvas de decremento: Es el periodo de registro de parmetros de fondo y superficie en condiciones de flujo. Las curvas de decremento se deben planear de menor a mayor gasto de produccin, y es el rea de productividad quien define las condiciones de inyeccin de gas de BN y presiones requeridas en cabeza de pozo, para efectuar las curvas. Antes de iniciar el periodo de flujo, es necesario empacar el espacio anular con gas de BN y manipular el estrangulador para alcanzar las condiciones requeridas. En pozos con equipo BEC, la seleccin de condiciones para las curvas de decremento est referenciada a las condiciones operativas del equipo BEC evaluadas durante el periodo de induccin y limpieza, y deben tener en cuenta la curva de desempeo de la bomba. Curva de incremento: Es el periodo de la prueba posterior a las curvas de decremento, en la cual el pozo es cerrado (en superficie o en fondo) y los sensores estn registrando restauracin de presin (buildup). En los pozos con bombeo neumtico, la curva de incremento al ser precedida por periodos de flujo con inyeccin continua de gas de BN, requiere que se desfoguen las presiones tanto en tubera de produccin (TP), como en espacio anular (PTR). Al alcanzarse la presin equivalente a la presin de fondo fluyente observada antes del desfogue, el pozo es cerrado e inicia la curva de incremento, como se ilustra en la Figura 5.

Figura 5. Proceso de desfogue de presiones y curva de incremento para un pozo con bombeo neumtico. AGOSTO/2010

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Seccin TcnicaEn los pozos con equipo BEC, la suspensin de la operacin y el cierre del pozo son suficientes para iniciar la curva de restauracin de presin. Perfil base: Registro de presin temperatura, molinete y densidad que se realiza para verificar condicin operativa de vlvulas de orificio para inyeccin de gas de BN, del aparejo de produccin o de la tubera de revestimiento. Perfil dinmico por estaciones: Registro de presintemperatura, molinete y densidad que se efecta subiendo el conjunto de herramientas, tomado (con pozo fluyendo) al frente del intervalo disparado, en una seccin o a lo largo de toda la trayectoria del pozo con la finalidad de medir condiciones de flujo que permitan optimizar y ajustar el modelo pozo utilizado en el diseo del aparejo de produccin. Se puede tomar un perfil dinmico por estaciones para verificar condicin operativa del aparejo de produccin o cuando no se dispone de suficiente espacio en la zona disparada para el perfil de aportacin. En este caso, el perfil se debe programar cada 5 metros en el intervalo disparado, haciendo estaciones por debajo y arriba. Perfil de aportacin: Registro continuo que reporta, mediante las lecturas de cada uno de los dispositivos que integra la sarta PLT (molinete, presin, temperatura y gradiomanmetro) la entrada, el tipo de fluido y los volmenes que aporta la formacin en franca comunicacin con el pozo a travs de los disparos. Se perfila subiendo y bajando a tres velocidades distintas, lo que permite la comparacin de las lecturas medidas en el perfil. En caso de no poder tomarse por espacio reducido, se puede efectuar un gradiente dinmico por estaciones frente al intervalo productor. Registro de deteccin de contactos: La fsica de medicin se basa en la emisin de neutrones por una fuente de alta energa del equipo de registro, que interactan con el agujero y la formacin. En funcin de la interaccin hecha con el medio se han identificado dos tipos de fenmenos, el primero son las colisiones inelsticas, donde la energa del neutrn incidente se transmite parcialmente al ncleo de la formacin, sin conservacin de la energa cintica en el sistema, dando lugar a la emisin simultnea de rayos gamma; y el segundo, denominado captura del neutrn, las partculas despus de haber sido sometidas a varias colisiones llegan al nivel de energa trmica que les permite ser capturadas por un ncleo. El ncleo pasa entonces a un nivel excitado y emite fotones de rayos gamma al retornar a su estado estable. La herramienta de registro permite un anlisis de espectros de rayos gamma emitidos por los fenmenos anteriormente mencionados en forma secuencial. Los espectros de energa son caractersticos de los elementos que constituyen la formacin. Mediante la combinacin de espectros elementales, se logra determinar la concentracin de cada elemento, distinguindose las siguientes contribuciones: Modo de captura: hidrogeno, cloro, silicio, hierro y azufre. Modo inelstico: carbono, oxgeno, silicio y azufre. Dinmica de pozo. Representa un factor fuertemente incidente en pruebas de presin, y se manifiesta principalmente con redistribucin de fases, afluencia de lquido, efectos de limpieza de pozo y cerca a cara de formacin, geomarea, ssmica y efectos no determinados. Procedimiento de trabajo Empleando la metodologa de trabajo mencionada, se analiz la informacin registrada de ms de 40 pruebas de presin produccin, obteniendo los siguientes resultados en tres ejemplos prcticos. Ejemplo 1 Se analiz la prueba de restauracin de presin, realizada en un pozo del Activo Integral Cantarell, denominado E-18, que produce con el sistema de bombeo neumtico. Acorde a la metodologa de trabajo mencionada, se analiz la informacin registrada. Diagnstico Prueba afectada por la condicin fsica del equipo de superficie fondo y por dinmica de pozo.

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29Ejemplo 2 Se analiz la prueba de restauracin de presin realizada en un pozo del Activo Integral Cantarell, denominado E-40, que produce con el sistema de bombeo electro centrifugo. Acorde a la metodologa de trabajo mencionada, se analiz la informacin registrada. Diagnstico La prueba fue exitosa. No se presentaron efectos de dinmica de pozos ni asociados a condicin fsica de equipo en superficie y fondo. Ejemplo 3 Se analiz la prueba de disipacin de presin realizada en un pozo del Activo Integral Cantarell, denominado E-8, que es inyector. Acorde a la metodologa de trabajo mencionada, se analiz la informacin registrada. Diagnstico La prueba fue exitosa. No se presentaron efectos de dinmica de pozos ni asociados a condicin fsica de equipo en superficie y fondo.

Discusin e interpretacin de resultados En la Tabla 2, se presentan los resultados obtenidos con el diagnstico de calidad de la informacin registrada. En resumen, se identifica una alta incidencia de dinmica de pozos en pozos productores con bombeo neumtico, seguida por la condicin fsica del equipo en superficie y fondo, que puede ser atribuida a efectos de corrosin severa. Por otro lado, el procedimiento de cierre de pozo contina siendo un tema de constante capacitacin al personal operativo, siempre bajo el monitoreo por parte de personal calificado en pozo. En ms de 40 pruebas analizadas, en 37 se observaron efectos de dinmica de pozo, de los cuales, 37 pozos producen con equipo de bombeo neumtico. La prueba analizada en un pozo con bombeo electro centrfugo, no se apreciaron fallas de ninguna ndole, sin embargo, es muy posible que si los pozos producen con un porcentaje considerable de agua, se va a presentar redistribucin de fases, una vez el pozo es cerrado y por segregacin gravitacional, el agua presente en el pozo descienda. Tabla 2. Resultados de diagnstico de fallas en pruebas de presin AGOSTO/2010

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Seccin TcnicaAsimismo, la prueba de disipacin de presin es otro tipo de toma de informacin similar en resultados obtenidos a la prueba de restauracin de presin, en la cual no se aprecia dinmica de pozos. Identificacin de posibles soluciones Basados en el diagnstico de calidad de las pruebas realizadas y evaluadas, se establecieron una serie de recomendaciones de tipo operativo y de labor de ingeniera, que deben ser llevadas a cabo para optimizar la calidad de resultados. El primer paso consiste en implementar el uso de vlvulas de cierre en fondo, para la cual se requiere que el diseo del aparejo de produccin incluya niples para su asentamiento. Adicionalmente, se requiere que la optimizacin abarque la programacin, el monitoreo y el anlisis de las pruebas. Optimizacin de programacin, monitoreo y anlisis El primer paso en la optimizacin de la programacin es quizs uno de los ms importantes, la definicin de objetivos y de seleccin de herramientas de registro apropiadas en funcin al tipo de pozo a ser probado (productor o inyector), nivel de desviacin (vertical, desviado, horizontal, multilateral), fluidos producidos (calidad API, gastos esperados), condiciones de Donde: 1 2 3 4 5 6 7 Generalmente, los objetivos definidos para la toma de informacin en los pozos del Activo Cantarell se resumen en: *Determinar las caractersticas de la formacin y evaluar el comportamiento esttico y dinmico del pozo. *Determinar la condicin esttica de la formacin y establecer la profundidad del contacto gas-aceite o agua-aceite. 8 9 Pozo en condiciones de flujo durante limpieza Suspensin de inyeccin de gas de BN. Cierre de pozo y desfogue de PTP/PTR Cierre de pozo y desfogue (ejemplo caso) Registro esttico Calibracin de molinete Tiempo de estabilizacin y empacamiento de pozo Curva de decremento 1 Curva de decremento 2 Desfogue de pozo * Recuperacin de muestras para anlisis PVT. * Evaluar la eficiencia de trabajos de inyeccin de fluidos para la reduccin en la produccin de gas/agua. * Determinar el origen de fluidos producidos. * Determinar la condicin de hermeticidad del aparejo de produccin. Para la programacin consecutiva y consistente de etapas de toma de informacin, se recomienda elaborar un diagrama descriptivo, como el presentado a continuacin.

10 Curva de Incremento 11 Empacamiento de pozo 12 Curva de decremento 3 13 Perfil de aportacin 14 Recuperacin de herramientas de registro a superficie.

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31En la Tabla 3, se describen las principales recomendaciones a ser adoptadas en el proceso de programacin, monitoreo y anlisis.

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Tipo de pozo a probar

Tabla 3. Recomendaciones de programacin y anlisis AGOSTO/2010

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Seccin TcnicaConclusiones La toma de informacin es una actividad de gran importancia, ya que de ella depende la representatividad de muchos estudios, incluyendo la simulacin, y de los cuales se basan en gran escala las estrategias de explotacin de un campo determinado. Por tal razn, se constituye en una actividad cuya programacin, ejecucin, monitoreo y anlisis, deben ser concienzudamente asumidos por personal calificado, con el fin de avalar la validez de los datos obtenidos. La metodologa de anlisis utilizada para el diagnstico de la toma de informacin, utiliz la informacin registrada por todos los sensores en superficie y fondo, y su anlisis en conjunto permiti identificar varios factores que inciden en la calidad de las pruebas, como es la dinmica de pozo en los pozos productores con bombeo neumtico (100%), lo cual impide en la mayora de los casos, que las pruebas sean interpretables. Este punto es muy importante, ya que la interpretacin debe seguir posterior a un proceso de evaluacin de calidad, con el fin de no asociar a respuesta del yacimiento, comportamiento de presin en relacin directa con efectos de pozo. Para ratificar la incidencia de factores externos, se utiliz el concepto de la primera derivada de presin enunciada por Louis Mattar. Para aislar cualquier efecto asociado al pozo, se debe implementar el uso de vlvulas de cierre en fondo. En las otras pruebas analizadas, las pruebas que resultaron exitosas, son aquellas que son realizadas en pozos productores con bombeo electro centrfugo, y las pruebas de disipacin de presin en pozos productores o inyectores. En los pozos con bombeo electro centrifugo, los sensores del equipo, a pesar de ser manufacturados con una resolucin limitada y su uso enfocado al monitoreo de parmetros de bombeo, se obtuvieron excelentes resultados que al ser de tiempo real, se puede determinar con cierto grado de certidumbre la terminacin de la prueba. Actualmente, se est diversificando la modalidad de toma de informacin en funcin a la tecnologa disponible por las compaas de servicio y por la aplicabilidad de la misma en pozos horizontales, altamente desviados o multilaterales donde la tecnologa convencional no aplica, dadas las fases de fluido producido. Para optimizar la calidad de la informacin registrada acorde a los objetivos de la prueba, este documento permite al lector identificar las principales recomendaciones que se deben tener en cuenta para la programacin, ejecucin, monitoreo y anlisis, incluyendo pozos con medio rbol de produccin en fondo marino. Referencias Bourdet Dominique, Well Test Analysis: The use of Advanced Interpretation Model. Elsevier, 2002. Mattar, L. Zoaral, F. The primary pressure derivative: a new diagnostic tool in well test interpretation. Abril 1992. Mattar, L. Wellbore dynamics in well testing. SPE 101464. 2002 Veneruso, A.F. Erlig-Economides, C. Pressure gauge specification considerations in practical well testing. SPE 22752. 1991 Mattar, L. Critical evaluation and processing of data before pressure transient analysis. SPE 24729. 1996 Agradecimientos Para la realizacin del presente trabajo, fue indispensable el apoyo de los Ingenieros Miguel Angel Lozada y Daniel Barrera Morales. Asimismo, se reconocen las excelentes contribuciones tcnicas dadas por los Ingenieros del rea de Yacimientos de Cantarell, Enrique Urzua P., Guadalupe Luna, Francisco Gutirrez S., Norma Morales L., Mara Morffe S. y Abdenago Zambrano.

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Currculum vitae Ing. Alfonso Urriza Vergara

Ingeniero Petrolero egresado de la Facultad de Ingeniera de la Universidad Nacional Autnoma de Mxico. En 1996 colabor con la compaa RIMALI INGENIERIA, S.A. de C.V., como Ingeniero de Yacimientos, proporcionando soporte tcnico al Departamento de Yacimientos del Ex Activo de Explotacin Ek-Balam. En 1997 ingres a Petrleos Mexicanos, al departamento de Ingeniera de Yacimientos en el Ex Activo de Explotacin Ek-Balam, donde labor como ingeniero de yacimientos hasta julio de 1997. De 1997 a 2007, labor en la Superintendencia de Administracin de Yacimientos del ahora Activo Integral Cantarell de la RMNE en Cd. del Carmen, Campeche, en donde desempe el puesto de Ingeniero de Yacimientos. Durante el ao 2008, labor en la Superintendencia de Laboratorio de Yacimientos del Activo Integral Cantarell de la RMNE, en Ciudad del Carmen, Campeche, en donde desempe el puesto de Ingeniero de Yacimientos, encargado de la programacin, seguimiento, anlisis de informacin cromatogrfica y control de nitrgeno en el Campo Cantarell. Actualmente se encuentra adscrito en la Superintendencia de Administracin de yacimientos de la Coordinacin de Diseo de Proyectos del Activo Integral Cantarell, desempeando funciones de seguimiento y control de nitrgeno, as como la programacin, seguimiento e interpretacin de toma de informacin de los campos que administra el AIC. Durante los aos 2000 y 2001, realiz la Especializacin en Recuperacin Secundaria y Mejorada de Hidrocarburos en la Facultad de Ingeniera de la Universidad Nacional Autnoma de Mxico, obteniendo el grado de: Especialista de RSM, el tema de tesis tambin fue presentado en el XL Congreso Nacional de la AIPM en abril de 2002: Inyeccin de nitrgeno al Campo Nohoch; una alternativa de explotacin bajo el concepto de recuperacin secundaria y mejorada de hidrocarburos, trabajo que sirvi de base para el estudio de simulacin sobre doble desplazamiento que se realiz en los campos Nohoch y Chac, en el AIC. En el ao 2004, public en la SPE el trabajo con el tema: Methodology to Detect Nitrogen Concentration at Surface Facilities and in the Reservoir Gas Cap in the Akal Field during Nitrogen Injection. El Ing. Urriza, Pertenece a la Red de Especialista de Recuperacin Secundaria y mejorada, es miembro activo desde 1997 a la Asociacin de Ingenieros Petroleros de Mxico y del Colegio de Ingenieros Petroleros de Mxico.

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Evolucin de los modelos de generacin del petrleo mediante experimentos de pirlisisDemetrio Marcos Santamara-Orozco Teresita de Jess Carrillo-Hernndez Myriam Adela Amezcua-Allieri Introduccin El proceso de generacin de hidrocarburos, es un tema complejo que involucra diversos aspectos geolgico-geoqumicos (Tissot y Welte, 1984; Hunt, 1995; Welte et al., 1997). Debido a que casi todo el petrleo del mundo se origina principalmente en las cuencas sedimentarias; la historia de su formacin comienza en las pasadas eras geolgicas, desde que sedimentos de grano muy fino y abundantes cantidades de materia orgnica se depositan y forman una mezcla, especialmente aquellos organismos que coexisten cerca o dentro de ambientes sub-acuticos clidos y anxicos. La mayora de los organismos que vivieron en la tierra y en el mar en esas pocas fueron destruidos, por procesos de oxidacin y transformados en nutrientes para otros organismos. Sin embargo, algunos de estos organismos lograron acumularse en grandes cantidades, sobre todo, aquellos que se acumularon en ambientes tectnicos de mrgenes pasivas, donde las condiciones reductoras, de ciertas eras geolgicas, fueron ms propicias para favorecer su preservacin (Kleme y Ulmishek, 1991). Cabe destacar que la principal fuente de materia orgnica que se encuentra atrapada junto con lodos, son los microorganismos, tales como: fito y zooplancton, as como hongos y protozoos, y no los organismos ms complejos como plantas y animales mayores. Durante la acumulacin de la materia orgnica, millones de bacterias degradan a las plantas y animales que mueren. Al mismo tiempo, esta materia orgnica es depositada y concentrada principalmente en el centro de las cuencas sedimentarias, de igual manera los microorganismos muertos son depositados tambin en la interfase agua-sedimento. Una vez acumulado y preservado este material orgnico, junto con sedimentos siliciclsticos o carbonatados, estos sedimentos se integran a las columnas sedimentarias. La predominancia de AGOSTO/2010 ambientes terrgenos o carbonatados es una funcin de la fuente de aporte y del tipo de medio ambiente sedimentario. Conforme aumenta el sepultamiento de tales sedimentos, ocurren ciertos cambios, por ejemplo: se incrementan la presin y la temperatura, mientras disminuye la permeabilidad y mucha del agua contenida en ellos es expulsada. As, poco a poco, el material orgnico se consolida y convierte en kergeno. Si el sepultamiento sigue en aumento, la compactacin hace que los sedimentos dejen de serlo, para convertirse en rocas poco consolidadas. Al aumentar la temperatura, a travs de grades periodos de tiempo, sta puede alcanzar valores de entre 70 y 90C, lo que ocasiona que el kergeno comience a transformarse gradualmente en petrleo. Desde el inicio hasta este punto, se conoce a esta etapa como diagnesis. Durante la generacin natural del petrleo ocurren ms cambios fsico-qumicos, tanto en la materia mineral, como en el material orgnico. Sin embargo, en la materia orgnica, la variacin en su composicin depende del tipo de kergeno acumulado, ya sea tipo I, II o III. Por ejemplo, para el caso de un kergeno tipo II-S, tpico del sur del Golfo de Mxico, su composicin vara acorde al grado de maduracin que alcanz. Los cambios se produjeron por reacciones qumicas endotrmicas: primero se produjeron petrleos pesados ricos en ceras y azufre, iniciando probablemente en temperaturas entre 72 y 76 C, la generacin del aceite continu (C6+), hasta que la temperatura lleg a alcanzar valores entre 160 y 180C. Durante este rango de temperaturas, los aceites comenzaron a hacerse cada vez ms ligeros y los compuestos de azufre a disminuir. Las proporciones de gas tambin se modificaron, primero

37fueron pocos los gases formados, menos del 10% del total de los compuestos generados, ya sean hidrocarburos C1-C5 o bien, otros compuestos gases como (H2S, CO2, N2, etc.), para despus alcanzar valores mayores de 40%, predominando al final mucho metano y escaso cido sulfhdrico. En las etapas iniciales de generacin, cuando la roca se satura de fluidos y gases, comienza a expulsar los hidrocarburos, al igual que agua y otros gases fuera de ella, as se produce el movimiento de fluidos por migracin primaria. Incluso cuando toda la formacin productora se satura de petrleo, ste abandona a las rocas generadoras y es cuando se producen grandes movimientos por migracin secundaria. En ambas migraciones ocurren en pulsaciones y no de forma continua. Todos estos procesos estn incluidos en el elemento generador del sistema petrolero. A esta etapa se le conoce como catagnesis. Para el caso de un kergeno tipo I, una caracterstica muy particular es la cantidad de aceite, la cual siempre es mucho mayor a la de gases, adems de su abundancia en parafinas. Mientras que para un kergeno tipo III la generacin de gas y capas de carbn siempre es mayor que el aceite. Una vez generados lo hidrocarburos, ocurren muchos movimientos por distintas vas, ya sea a travs de fallas, fracturas, zonas porosas, contactos entre capas, etc., hasta que llegan a almacenarse en reservorios, o bien, perderse en la superficie. Algunos de los petrleos que se acumulan en yacimientos sufren ms cambios, ya sea por procesos de biodegradacin o por lavado con agua. Estos procesos son parte del elemento almacn del sistema petrolero. En este trabajo, nos enfocaremos a la etapa diagentica por la que atraviesa la materia orgnica, a la que algunos gelogos llaman tambin ventana de generacin de aceite. Antecedentes Las teoras sobre la formacin de petrleo han ido evolucionando a travs del tiempo, la sencillez de los primeros modelos de generacin se observa claramente en las primeras aproximaciones de la dcada de los setentas, los cuales se basaban, ya sea en la ecuacin de Arrhenius (con craqueos primarios simples) o en el ndice tiempo - temperatura (que fue obtenido en forma emprica). Con el transcurrir de los aos y la evolucin de ideas, los conceptos fueron cambiando, por ejemplo, se introdujeron los conceptos de balance de masas, modelos algebraicos, reconstruccin de la peleo-temperatura y otros ms. Los anlisis geoqumicos se hicieron cada vez ms sofisticados y se sintetizaron nuevos compuestos, adems, se determinaron varios parmetros cinticos. Con esos nuevos elementos se integraron los recientes modelos de generacin al modelado de cuencas y, no fue sino hasta los primeros aos del siglo XXI, cuando se desarrollaron complejos programas de cmputo, que toman en consideracin una infinidad de parmetros, tales como: parmetros cinticos (energas de activacin, factores de frecuencia), parmetros de madurez (reflectancia de la vitrinita, Tmax, etc.), contenido de carbono orgnico, contenido de azufre, litologa, relacin gas/aceite, etc. As, el modelado de cuencas integra a los modelos de generacin, migracin y llenado de trampas. Sin embargo, la esencia de estos modelos no se basa nicamente en los algoritmos matemticos, o en la evolucin de la tecnologa y en los programas de cmputo, sino tambin, en el tipo de muestras de roca o aceite, o bien, en las que, series naturales estudiadas son la clave del xito, ya que para simular la generacin de petrleo, es necesario contar con una secuencia ideal, para que los resultados del laboratorio sean comparables con los de la naturaleza. Esto significa, que las facies orgnicas no deben tener marcadas variaciones, sino que deben permanecer casi idnticas en una gran extensin geogrfica, y el rango de maduracin debe ser abarcado en su totalidad. Adems, los especialistas basados en su experiencia, deben ubicar cual es el contexto geolgico ms apropiado. Por lo tanto, los precursores orgnicos y la temperatura definen la cintica y composicin primaria del petrleo. Los grupos de exploradores, especialistas en geoqumica orgnica de PEMEX y del IMP, recientemente se han dado a la tarea de establecer nuevos modelos de generacin del petrleo; que se ajusten a los modelos geolgico-geofsicos de los campos productores de varias regiones del pas. Objetivo El objetivo de este trabajo es mostrar los adelantos en los modelos de generacin de hidrocarburos a lo AGOSTO/2010

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Seccin Tcnicalargo de cuatro dcadas de investigacin, mediante la maduracin artificial y la simulacin composicional (cintica multicomponente), para entender ms los procesos de transformacin que ocurren en la materia orgnica al generar petrleo y gas. Desarrollo del tema Las primeras investigaciones formales sobre un modelo de craqueo primario fueron las de Hanbaba et al. (1969), quienes hacen experimentos de pirlisis en carbones bajo diferentes tasas de calentamiento y miden la cantidad de gases producidos. Tissot y Espitali (1975), son pioneros en hacer una simulacin matemtica que toma en cuenta el incremento trmico de la materia orgnica contenida en las rocas generadoras, adems, toman como referencia la evolucin de la vitrinita y de la Tmx de la pirlisis Rock Eval. Kergeno Bitumen AceiteGasCoke Dos aos ms tarde, Lopatin (1977), plantea el modelando de la historia trmica de una cuenca, a partir de un ndice de tiempo geolgico y temperatura (ITT). Waples (1980), integra el ITT de Lopatin a un modelo geolgico-geoqumico y determina que el inicio de la generacin de petrleo comienza a partir del valor de 15, la generacin mxima ocurre a 75 y el fin termina en un valor cercano a 160. Pelet (1985), por su parte, puso a prueba la confiabilidad de los modelos cinticos, comparando las predicciones obtenidas con las propiedades de generacin de las muestras maduras. La condicin que estableci fue que no existan diferencias significativas en las organofacies, a lo largo de una serie, mencion adems que eso se podra lograr con un balance de masas. En el transcurso de la evolucin natural de la descomposicin del kergeno, ste se transforma en lquidos y gases, los cuales son continuamente removidos de la roca generadora por fenmenos de expulsin. Sin embargo, la transformacin natural del kergeno a aceite y gas no se puede medir directamente por las prdidas naturales de peso y, por lo tanto, el contenido de carbono orgnico se desconoce. Adems, hace una innovacin y expone un modelo matemtico sobre transformacin de la materia orgnica, introduciendo la relacin de transformacin (TR), empleando la siguiente ecuacin:

( HIo HId ) TR = 1200 ; HIo(1200 HId )Donde: TR = Radio de transformacin HIo = ndice de hidrgeno de la muestra de referencia inmadura HId = ndice de hidrgeno (mg HC/g COT) de una muestra madura Varios esquemas algebraicos han sido propuestos para el desempeo de un balance de masas (Cooles et al., 1986; Quigley et al., 1987; Pepper, 1991), todos se han enfocado a la cuantificacin de tres grandes procesos: generacin, migracin y acumulacin del petrleo a partir de la caracterizacin de la materia orgnica de las rocas generadoras. Cooles et al. (1986), elaboran un modelo claro y sencillo basado en un cambio continuo de la composicin del kergeno. Su sistema algebraico lo utilizan para calcular la masa del petrleo maduro formado en rocas generadoras. El modelo aprovecha las mediciones geoqumicas de rutina y una comprensin bsica de la conducta de la materia orgnica sedimentaria a temperaturas elevadas y bajo condiciones de laboratorio y de subsuelo. En su modelo algebraico calculan el petrleo generado y el expulsado. Los modelos composicionales simples a partir del craqueo primario del kergeno, fueron diseados por Espitali et al. (1987), quienes hacen la experimentacin y modelado de varias clases de hidrocarburos formados C1, C2-C5, C6-C14, C15+.

Los modelos cinticos de formacin de aceite y gas se basan en la ecuacin de Arrhenius y se calibran numricamente los experimentos de laboratorio con una extrapolacin hacia la cuenca sedimentaria (Ungerer y Pelet, 1987 Ea k(T)= RT A-e Donde: k(T): constante cintica (dependiente de la temperatura)

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39A: factor pre-exponencial (min-1) Ea: energa de activacin (cal/mol) R: constante universal de los gases (cal/ K mol) T: temperatura absoluta (K) A puede estar multiplicada por M: Potencial de hidrocarburos asignados a cada reaccin (mg/g) y dividida por r tasa de calentamiento (K/min). Tissot et al. (1987), realizan un estudio sobre la historia trmica de las cuencas sedimentarias, apoyndose en algunos ndices de maduracin y analizan las cinticas de la generacin del aceite y el gas, adems, componen modelos geodinmicos con historias trmicas y estructurales conectadas. Behar y Vandenbroucke (1988), encuentran que los modelos de dos fases y emplean la Ley de Darcy. Ungerer et al. (1988), establecen un modelado matemtico de las interacciones entre el craqueo trmico y la migracin en la formacin de aceite y gas. Horsfield et al., (1989), realizan una simulacin de la maduracin del kergeno en un sistema cerrado, denominado vaso sellado a micro escala (MSSV por su siglas en ingls) y muestra algunas de sus aplicaciones. Braun y Burnham (1990), incluyen ecuaciones del equilibrio vapor/lquido y comportamiento de fase presin-volumen-temperatura (PVT), en un modelo matemtico sobre la formacin, destruccin y expulsin del petrleo. Estos mismos autores comparan los modelos termodinmicos detallados de formacin, destruccin y expulsin entre rocas marinas y lacustres. Dueppenbecker y Horsfield (1990), son los primeros en hacer la prediccin del tipo de aceite, utilizando un modelo cintico basado en la informacin de la composicin del petrleo. Ungerer (1990), hace una revisin de los avances en modelos y crea un modelo cintico de la formacin y expulsin de petrleo, que involucran una serie o una distribucin continua de reacciones paralelas. Estos autores complementan los modelos con un modelado integrado 2D usando: transferencia de calor, flujo de fluidos, as como conceptos de generacin y migracin de hidrocarburos. Hunt et al. (1991), realizan un modelado de generacin de aceite y utilizan el ITT, acoplando a las bases de la ecuacin de Arrhenius. Ellos hacen experimentos de hidropirlisis en un kergeno tipo II, y establecen que el contenido de azufre en este tipo de kergenos, es fundamental en las variaciones de los parmetros cinticos. Behar et al. (1992), presentan un modelo cintico del kergeno y aceite a travs de simulacin experimental en sistema cerrado. Horsfield et al. (1992), constituyen un modelo cintico composicional, usando pirlisis en sistema cerrado a temperatura programada y la conversin del aceite a gas en el yacimiento. Pepper y Corvi (1995), revisan los modelos cinticos simples de generacin total del petrleo usados para predecir la sincrona y la tasa de generacin y modifican el modelo de Cooles et al. (1986), proponiendo que el kergeno puede ser reactivo o inerte, adems, el primero puede ser lbil o refractario. Similarmente, las cinticas globales de Pepper y Corvi (1995), estn basadas tanto en el campo como en datos del laboratorio para secuencias de rocas generadoras que representan cinco organofacies genricas con distintos ambientes de depsito y edades estratigrficas. Burnham et al. (1995), expresan que el modelado de reacciones paralelas asume un slo factor de frecuencia para todas las energas de activacin en experimentos de hidropirlisis. Un diagrama de temperatura vs presin donde se ubican los valores generales de las distintas modalidades de los anlisis de pirlisis, es mostrado en la Figura 1.

Figura 1. Diagrama de presin vs temperatura mostrando el campo de operacin de las distintas tcnicas de pirlisis para generar petrleo. El tiempo requerido para generar aceite es referido como t. (Modificado de Ruble et al., 2003). AGOSTO/2010

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Seccin TcnicaSchenk et al. (1997), revelan los lmites espaciales y temporales de la generacin del petrleo en una cuenca sedimentaria y los asocian con el modelado de cuencas. Mientras que Behar et al. (1997), comparan la maduracin artificial de varios kergenos representativos de los principales tipos de materia orgnica (tipo I, II, II-S y III) a partir de experimentos de anhidro-pirlisis en sistemas abierto y cerrado. Los compuestos generados fueron fraccionados de acuerdo a su estabilidad trmica en seis clases de compuestos qumicos: C1, C2-C5, C6-C14, C15+ saturados, C15+, aromticos y resinas y asfaltenos o compuestos NSO, estos ltimos incluyen resinas y asfaltenos. Por su parte, Horsfield et al. (1998), revelan los modelos cinticos composicionales y realizan en ellos simulaciones de presin, volumen y temperatura (PVT). Schenk y Horsfield (1998), detallan modelos cinticos composicionales y simuladores PVT y hacen la unin entre experimentos en sistema cerrado y modelado cintico no-isotrmico, donde coinciden las fases de reaccin del laboratorio con las de la naturaleza, al comparar los resultados de laboratorio con series naturalmente maduradas. Burnham y Braun (1999), describen modelos de reactividad distribuida ms verstiles los cuales tienen una distribucin de energa de activacin discreta y proponen un modelo que provee mayor exactitud para las etapas inicial y final de la reaccin. Vandenbroucke et al. (1999), detallan los modelos cinticos basados en compuestos de clases qumicas, usando modelos de varios compuestos, que incluyan estudios especficos de compuestos NSOs de diferentes tipos de roca generadora y un nuevo esquema de craqueo secundario y cintica multicomponente, las implicaciones cuando se usan altas presiones y temperaturas. Santamara (2000), desarrolla un modelo de balance de masas composicional que utiliza datos de pirlisis con cromatografa de gases (PyGC) de una serie naturalmente madurada y de experimentos de madurez artificial MSSV de la muestra menos madura. Dieckmann et al. (2000), introducen modelos cinticos de reaccin paralela, los cuales dependen de las tasas de calentamiento, que pueden ser aplicados para la formacin de hidrocarburos totales y la formacin de rangos de ebullicin, tambin en la prediccin de la relacin aceite gas. Di Primio et al. (2000), plantean un modelado cintico de la generacin de hidrocarburos totales a partir de la cintica de los asfaltenos y para verificar su hiptesis, compara los resultados con los obtenidos por Santamara (2000), quien obtiene la cintica a partir de kergenos. Horsfield et al. (2001), desarrollan un modelo de balance de masa composicional para la prediccin de la composicin del petrleo, usando MSSV acoplada a modelos cinticos y de presin, volumen y temperatura (PVT). Killops et al. (2002), demuestra que en el modelado de generacin a partir de carbn, los re-arreglos estructurales tienen implicaciones importantes para la cintica. Santamara y Horsfield (2003), detallan el modelo basado en el balance de masa y comparan resultados de la relacin aceite gas entre los experimentos de pirlisis en el MSSV, que proporciona el acumulativo y los datos de boca de pozo, utilizando la relacin de transformacin. Schenk y Dieckmann (2004), muestran un desplazamiento de las Tmax en su modelo de generacin y proponen que disminuyen sistemticamente con el incremento de la velocidad de calentamiento. Di Primio y Skeie (2004), desarrollan un modelo cintico composicional para predecir la evolucin de la generacin de hidrocarburos a travs del proceso de generacin primaria y craqueo secundario, el comportamiento PVT y la cintica multicomponente. Dieckmann (2005), desarrolla el modelado de formacin de petrleo, a partir de rocas generadoras heterogneas: mostrando la influencia de los factores de frecuencia sobre la distribucin de las energas de activacin y la prediccin geolgica. Di Primio y Horsfield (2006), plantean modelos cinticos de generacin del petrleo total, desarrollados a partir de esquemas de cintica composicional capaces de predecir el comportamiento de fase del petrleo natural para diferentes tipos de organofacies. Peters et al. (2006), hacen una revisin de los modelos numricos de la generacin del petrleo y evalan la incertidumbre cintica. Finalmente, Behar et al. (2008), presentan modelos de generacin con nuevos esquemas cinticos composicionales de los mecanismos de craqueo del aceite. Las investigaciones fueron enfocadas sobre la estabilidad de las clases qumicas pesadas, tales como: saturados C14+, aromticos C14+, y las fracciones polares (resinas + asfaltenos). Un diagrama generalizado de los principales autores y conceptos de los modelos de generacin del petrleo, y como ha sido la evolucin de ideas, es mostrado en la Figura 2.

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Figura 2. Diagrama simplificado de la evolucin de los modelos de generacin de petrleo. Definicin del problema 1. Los problemas que se presentan cuando se hace la simulacin de la generacin del petrleo, al utilizar datos de laboratorio obtenidos por las tcnicas de prirlisis en sistema abierto, se pueden enumerar en los siguientes: 2. La cintica composicional utilizada es un mtodo inapropiado 3. Los modelos matemticos tampoco utilizan las ecuaciones o algoritmos correctos 4. Es poco preciso el mtodo para obtener los parmetros cinticos 5. Los modelos de movimiento de fluidos a travs de la migracin primaria son inadecuados y su ajuste es limitado con respecto a la generacin del petrleo, porque no se conoce con exactitud la movilidad de los compuestos ms pesados de SARA 6. Son pocos o insuficientes los trabajos experimentales 7. Son escasos los datos naturales del subsuelo Estos problemas se ven reflejados en las falsas extrapolaciones a las condiciones geolgicas naturales Stainforth, 2009, ya que las energas de activacin y los factores de frecuencia, generalmente no ajustan con los reales. Las reacciones sintticas y la cantidad de HCs formados por gramo de material orgnico en la roca, no necesariamente coinciden con los datos de la naturaleza. Adems, el calibrado trmico y el modelado del llenado de la trampa es simulado en los softwares y en el laboratorio, pero no consideran muchos aspectos, como por ejemplo, los efectos de lenta difusin, el fraccionamiento, la segregacin, los radicales libres, el flujo no laminar durante su transporte, y muchos otros ms. Por estas razones, es necesario probar los modelos constantemente y compararlos con las condiciones naturales geolgicas, historia de sepultamiento, historia trmica de la cuenca, estimado de la proporcin de transformacin del kergeno, la prediccin de la composicin qumica para una condicin determinada, la posible relacin gas aceite, y las propiedades fsico-qumicas de los AGOSTO/2010

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Seccin Tcnicaaceites y gases. Un esquema de cmo se comporta la generacin del petrleo y gas, a partir de la transformacin continua del kergeno, es mostrado en la Figura 3.

Figura 3. Modelo de generacin de petrleo en un kergeno Tipo II marino, con H/Ci = 1.15, Eref = 210 k/mol, analizado por pirlisis en sistema cerrado usando un tubo de oro 20 K/hr y 24MPa. (Modificado de Stainforth, 2009) Solucin y procesos La mayora de los modelos matemticos que describen la conversin de kergeno a petrleo, estn basados en las formulaciones de cintica de primer-orden. Aunque la aplicacin de tales modelos requiere del conocimiento de los parmetros cinticos del kergeno, como las energas de activacin y factor de frecuencia, la prctica comn en los estudios de modelado de cuenca es usar datos cinticos estndar de kergenos normales tipo (I, II o III) cuando los datos no estn disponibles. En muchas ocasiones, cuando se obtienen los parmetros cinticos en laboratorio, revelan una variabilidad significante que parece no estar relacionada con la clasificacin del tipo de kergeno, basada por lo general en los ndices de hidrgeno y oxgeno. Asi, cuando se corre algn ejercicio de modelados de cuencas bajo una proporcin calorfica constante (por ejemplo de 0.5 a 1.5C/M.a.), usando los datos cinticos moderados, indica que esa conversin de la facies orgnica del kergeno con distintos parmetros cinticos, puede estar fuera de la extrapolacin de la edad geolgica. Por consiguiente, la generacin de petrleo e historia de la expulsin, podran ser ms o menos prolongados y ms complejos que el comportamiento cintico de estas rocas, si fueran consideradas de una facie homognea. Estas diferencias son trascendentes cuando se establece la temporalidad entre la AGOSTO/2010 generacin de petrleo y la formacin o destruccin de la trampa, particularmente para el caso de las cuencas sedimentarias con una evolucin tectnica muy compleja. Un ejemplo de los parmetros cinticos como energas de activacin y factores de frecuencia, son mostrados en la Figura 4, donde adems se muestra la cintica multi-componente de una muestra de kergeno del Tithoniano de la regin sur del Golfo de Mxico. Discusin Los precursores orgnicos definen la cintica y composicin primaria del petrleo. Por ejemplo, el kergeno tipo I se origina a partir de material orgnico tipo algceo, depositado en ambientes lagunares continentales; est constituido esencialmente por alginitas, leptinitas y exinitas y produce hidrocarburos ricos en ceras y compuestos saturados. Ejemplo de estos kergenos son los derivados de la Formacin Green River en EUA, as como los kergenos de la Formacin Honyanchi de la Cuenca Junggar en China, entre otros. El kergeno tipo II se caracteriza por que sus organismos son de origen marino y textura saproplica, con escasos aportes de material terrestre, depositados en su mayora en ambientes de plataforma continental, ya sea somera o profunda y constituido por alginitas,

43Figura 4. A) Distribucin de las energas de activacin y factor de frecuencia de una muestra inmadura de kergeno del Tithoniano del Sur del Golfo de Mxico. B) Distribucin de la cintica multicomponente de la misma muestra. C) Evolucin de la transformacin del kergeno mostrado en un diagrama de la Relacin de Transformacin vs. Energas de Activacin expresada en cinco fracciones.

esporinitas, cutinitas, polen y exinitas. En etapas tempranas de madurez comienza a generar aceites parafnicos pobres en ceras y ricos en naftenos, mientras que en etapas avanzadas de madurez genera aceites ricos en aromticos y mayores cantidades de gases, ejemplos de este tipo de kergeno son las lutitas lisicas de la Cuenca de Pars, del norte de Francia, las rocas de la Formacin Duvernay de la Cuenca de Alberta, del oeste de Canad, las lutitas del Toarciano del sinclinal Hils de la Cuenca de Sajonia del Sur, del norte de Alemania, las rocas del Jursico Superior de la Formacin Draupne del Graben del Vikingo del Mar del Norte, las rocas del Tithoniano de la Sonda de Campeche, del sur del Golfo de Mxico y muchas otras ms. El kergeno tipo III, est representado por material orgnico hmico de origen primordialmente continental y costero, constituido por plantas mayores, con altos contenidos de celulosas, lignitos, huminitas, vitrinitas y todo tipo de maderas, los ambientes de depsito son bsicamente deltas, lagunas, esteros, etc. En las primeras etapas de madurez se forma mayor cantidad de gas que aceite, y ste ltimo es predominantemente parafnico, naftnico, aromtico, y puede ser rico o pobre en ceras, puede adems formar verdaderas capas de carbn. Ejemplos de este tipo de kergenos son: las rocas tirolesas de los Alpes, Austriacos, las rocas de la Formacin Mannville de Alberta, Canad, los carbones del Mioceno del delta de Mahakam de Indonesia, las rocas del Cretcico

Superior de la Cuenca de Douala, Camern y la mayora de las capas de carbn de todo el mundo. Hay otro tipo de kergeno es denominado tipo IV, el cual generalmente es inerte, formado bsicamente por material leoso con altos contenidos de fusinitas e inertinitas. Los principales compuestos del petrleo son los compuestos que contienen nicamente H y C, y estos varan de 50 a 98 % en relacin a la composicin total. El carbono del 80 al 87% y el hidrgeno del 10 al 15%. El azufre es un elemento que juega un papel muy importante en el tipo de aceite a producir, ya que los enlace S-C son mucho menos estables que los C-C, y puede estar en concentraciones de 0 a 10%. Las cantidades de H2S son muy altas y los compuestos tiociclohexano, alquil-tiofenos y alquildibenzothiofenos son abundantes. Otro elemento que interviene en la reactividad del kergeno es el oxgeno y dependiendo de sus concentraciones (de 0 a 5%), ser la abundancia o escasez de los compuestos derivados como: aquil-fenoles, fluorenona, cetonas, cidos carboxlicos, furanos, aquil-dibenzofuranos, esteres y teres, asimismo, el otro elemento que tambin tiene una relativa abundancia es el nitrgeno e interviene tambin en la composicin original del petrleo, las concentraciones varan de 0 a 1% y puede estar presente como: piridinas, quinoleinas, pirroles, alquil-carbazoles, y alquil-benzocarbazoles. Junto con todos estos, tambin se han reportado otros AGOSTO/2010

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Seccin Tcnicametales como el Vanadio, Nquel, Hierro, Aluminio y Cobre, aunque las concentraciones son siempre menores al 0.1%. Los parmetros cinticos como energas de activacin y factores de frecuencia son de gran ayuda para construir los modelos de generacin y determinar la composicin qumica de los aceites formados, as como de la proporcin de kergeno transformado en petrleo, siempre y cuando las facies orgnicas sean homogneas o varen poco. La expulsin del petrleo aparentemente se hace por pulsaciones y no de manera continua como es el caso del proceso de generacin, donde el incremento de temperatura es constante y por ende, la maduracin no es reversible. Cuando una roca generadora se llega a saturar de fluidos, la fuerza ejercida en el medio poroso, hace que llegue un momento en que se tenga que expulsar cierta cantidad del mismo, hasta que se vuelve a cargar y as siguiendo. El modelo de generacin debe tomar en consideracin ste y varios aspectos ms, Figura 5.

Figura 5. Esquema de generacin y expulsin de petrleo por craqueo primario y secundario (Modificado de Tissot, 2003) Conclusiones Los fluidos de petrleo son una mezcla muy compleja de compuestos de hidrocarburos y otros elementos como S, O y N, as como pequeas cantidades de algunos metales como V y Ni, y por consiguiente, todava son poco entendidos los procesos de formacin para poder determinar todos los parmetros cinticos y describir las reacciones del craqueo trmico cuando se hace una reaccin sinttica. Para determinar estos parmetros, se ha usado la cintica de la qumica clsica en la que, el grado de conversin se mide en funcin de la temperatura y del tiempo, mediante una serie de experimentos a diferentes temperaturas, pero constantes. Lamentablemente, los modelos de generacin de hidrocarburos en laboratorio son hasta ahora muy limitados, cuando se AGOSTO/2010 aplican a una mezcla compleja, debido a la ocurrencia de un sinnmero de reacciones qumicas paralelas, tanto a la temperatura de reaccin deseada, como durante el tiempo en que la muestra es llevada a dicha temperatura. El resultado que se observa, a cada medicin de temperatura, es la superposicin de tales reacciones. Sin embargo, en trminos generales, es una buena herramienta para predecir a groso modo la composicin original in situ del petrleo derivado de precursores orgnicos, porque las aproximaciones de sus propiedades fsico-qumicas son cada da ms certeras y con stas se apoya el modelado de cuencas o del sistema petrolero. Por lo tanto, los modelos de generacin de hidrocarburos que estn basados en estos datos y conceptos, cada vez ms sern las clases qumicas que se involucren en los modelos cinticos y la prediccin de la calidad de los petrleos.

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