Bright Water

Presentación de Tecnología BrightWater

Por Staff Técnico de Nalco

Agenda

• Historia.• ¿Qué es BrightWater?• ¿Qué no es?• ¿Para qué sirve BrightWater?• ¿Cómo trabaja BrightWater?• ¿Qué pasa en el reservorio y a nivel de poros?• ¿Cómo se inyecta BrightWater?• Aplicaciones en campo – Ejemplos.• Características selección buenos pozos candidatos.• Información necesaria para elaborar una propuesta.• ¿Cómo se diseña un tratamiento con BrightWater?• Test / Estudios a realizar para definir un tratamiento.• ¿Cómo se diseña la operación?• Controles.• Herrameintas para Optimización / Estimación.• Etapas del Ensayo / Cronograma Tiempos Ensayo.• Consideraciones recuperación petróleo.• Soporte disponible de NALCO.

Historia de la molecula

• BrightWater®, comenzó como un proyecto de BP en 1997.

• Fué considerado un proyecto de alto potencial y con una necesidad de inversión en R&D elevada, por lo que fué elevado a un consorcio de productoras conocido como “MoBPTeCh” para su desarrollo.

• Nalco fué seleccionado como el socio químico de el consorcio; como la Compañía capaz de desarrollar y fabricar la molecula, incluyendoselo en el consorcio como un socio igualitario.

1997 BP1998 Mobil, BP, Texaco, Chevron + NalcoHoy: BP, Chevron, Nalco

BrightWater® Historia

• BrightWater es una tecnología que mejora la eficiencia de barrido, la particula bloquea la zona ladrona dentro del reservorio forzando al agua de inyección a recorrer zonas que aún no han sido barridas mejorando de este modo el factor de recuperación de petróleo.

¿Qué es BrightWater®?


• BrightWater como producto es un sólido en suspensión disperso en un solvente orgánico.

• La media del tamaño de partícula varía entre 0,3-0,5 micrones.

• El activo de la dispersión es el orden de 30%.

• La partícula antes de activarse es inerte.

No incrementa la viscosidad del agua ni se adsorbe en la formación.

Son mas pequeñas que los poros de la formación en la que se inyecta.

• Las partículas activadas son taponantes.

Incrementan la viscosidad de la solución, lo que muestra que las partículas ahora interactúan entre sí.

Esta interacción entre las partículas, junto con la adsorción en la roca se conjugan para restringir el flujo de agua en el reservorio.

La restricción puede ser permanente.


Tiempo y temperatura

Inerte BrightWater(antes de la inyección) Activado

• BrightWater no viscosifica el agua, no es el clásico polímero viscoso.

• La viscosidad del producto durante la inyección es muy similar a la del agua de mar.

• No lo daña el esfuerzo cortante durante la inyección.

• Se activa luego de un tiempo sometido a una temperatura determinada, este tiempo puede seleccionarse y por ende seleccionar su posición en el reservorio. TIEMPO y TEMPERATURA son entonces las variables fundamentales para el diseño del tratamiento y selección del producto.

• No requiere equipo de dosificación especial, salvo para atender las condiciones de caudal y presión necesarias.

BrightWater® – ¿Qué no es?

Objetivos típicos del tratamiento

• Mejorar la conformación vertical desviando el agua de una capa ladrona.

• Mejorar el barrido vertical y horizontal desviando el agua de un canal.

• Disminuir la recirculación del agua

¿Para qué sirve BrightWater®?

Con la aplicación de la tecnología BrightWater® partículas de nivel sub-micronicas son inyectadas profundamente dentro del reservorio, donde se “activan” y taponan la formación. Estos bloqueos ocurren preferentemente en las capas de mas alta permeabilidad (“ladronas”) y mas barridas, la ocurrencia del bloqueo fuerza al agua a recorrer caminos alternativos y de esta forma barrer zonas que aún no han sido barridas, incrementando de esta forma la producción.

BrightWater antes de su activación

BrightWater luego de su activación

Tiempo y temperatura

¿Cómo trabaja BrightWater®?

• El material de BrightWater es hidrofílico y “quiere” adsorber agua.

• Esto no puede ocurrir cuando el material esta en su estado inactivo y sus enlaces internos aún son fuertes.

• Con el tiempo y la temperatura los enlaces comienzan a romperse.

• Cuando la cantidad de enlaces es baja, el proceso se acelera (no hay suficiente cantidad de enlaces para ofrecer resistencia).

• Cada partícula entonces se expende muy rapidamente y adsorbe agua.

¿Qué pasa en el reservorio?

• Las propiedades cambian completamente : la partícula comienza a ocupar mucho espacio e incrementa la viscosidad del agua.

• Las partículas pueden ahora interactuar entre ellas y con la roca del reservorio, taponando las gargantas porales y restringiendo el flujo, de este modo obliga al agua a tomar otro camino.

• En el laboratorio se ha observado que si se aplica un gradiente de presión suficientemente grande, el bloque de BW activado se puede mover en un ensayo corona.

• Sin embargo, es muy poco probable que en el reservorio se den gradientes tan elevados.

• Por lo que el bloque es muy difícil de mover y es permanente.


• La partícula puede ser diseñada para que se hidrolize lentamente si el pozo candidato requiere que se expanda profundamente dentro del reservorio y la temperatura del mismo es elevada.

• Si se necesita tratar un reservorio mas frío o con tiempo de tránsito mas corto, se puede seleccionar un producto con velocidad de activación mayor.


Mecanismo a nivel de poro

Reversibles crosslinks

La partícula se expande a medida que los crosslinks reversibles se revierten, la presencia de crosslinks irreversibles previene la descomposición de la misma.

Diámetro 0.1 a 1 micrón

Representación de una partícula de 5 micrones en una garganta poral.

Permanentes crosslinks

Tiempo y Temperatura

Diámetro 1 10 micron

½” NPT fitting para Polímero

½” NPT fitting para dispersante

Boca de pozo

2” Línea

Dispersante

BWPolímero

¿Cómo se inyecta BrightWater®? Esquema de inyección

• El tamaño de partícula de el producto no activado es en promedio de 0,2 micrones de diámetro.

• El tamaño de garganta poral es mayor que este diámetro. (alrededor de 10 micrones para una arenisca de 500 mD).

• La densidad del producto BrightWater (partículas y solvente) es cercana al agua de mar.

• Las partículas del producto activado son mas densas que el agua de mar.

• Durante la inyección, el dispersante remueve la fase hidrocarburos y asegura que las partículas permanezcan separadas.

• Las partículas son tan pequeñas que el movimiento Browniano asegura que las mismas no precipiten.


Chevron Minas – Indonesia 2001 (1 pozo)Ensayo técnico exitoso(SPE Paper #84897)

BP Arbroath – North Sea 2002 (1 pozo)Aplicado exitosamente- El Yacimiento fué vendido a Talisman

BP Mine Point – Alaska 2004 (1 pozo)Resultados positivos (79,000 bbls petróleo incremental Mayo 07)

BP Prudhoe Bay – Alaska 2005 ( 3 pozos)Resultados positivos (410,000 bbls petróleo incremental Mayo 07)

Chevron Strathspey – North Sea 2006 (1 pozo)Resultados positivos

Pan American Energy – Argentina 2006 (6 pozos)Resultados positivos (reducción de la producción de agua en ~1200bpd)(SPE Paper # 107923)

BP Tangri – Pakistan 2006/2007 (3 pozos)Sin datos a la fecha.

Aplicaciones de campo - Ejemplos

Aplicación en Indonesia

Pozo Status Comentarios

1st BW Inyección en Septiembre 2006. Una capa

Se observa respuesta, pozo con problemas de integridad.

2nd BW Inyección entre diciembre 2006 y enero 2007. Dos capas.

Se identificaron cambios en el patrón de flujo. Hubo que cerrar un pozo de la malla por problemas de integridad.

3rd BW Inyección febrero-marzo 2007. Tres capas.

Se observa respuesta de producción, cambios en el caudal de flujo en inyectores cercanos.

4th BW Inyección entre agosto-septiembre 2007. Dos capas.

Sin respuesta aún.

5th BW Inyección diciembre 2007. Sin respuesta aún.

6th BW Inyección febrero 2008. Sin respuesta aún.

Aplicación en Sud América

Aplicación en Sud América

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Qo controles [m3/d] Fecha Tratamiento BW Fecha cierre Inyector EV-142

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Qo controles [m3/d] Fecha Tratamiento BW

Example Well-1

Historia de producción: Well-1 Historia de producción Well 2

Well 2

Pozo

Aplicación en Alaska

• Pozos productores muestran corte de agua relativamente a bajos-medios caudales inyectados.

• Se determinó un patrón de conectividad.

• 3 pozos tratados.

• Respuesta de petróleo predicha para fines de 2005 y observada.

• Otros tratamientos planificados para 2007 – 2008

• Temperatura de agua de inyección entre 50°C-65°C.

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Jun-03 Jan-04 Aug-04 Feb-05 Sep-05 Mar-06 Oct-06 Apr-07

Date

Oil p

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d)

Treatments applied

Actual Production rates

Base Production rates

Production restrictions



• Se trató primero un par inyector-productor. Luego 3 pozos más.

• 10 ft espesor, 800 mD, 23% porosidad causaron irrupción de agua en 170 días.

• Propiedades de reservorio : promedio100 mD, 18 - 23% porosidad

• Temperatura de reservorio 175°F, agua de inyección a 120 °F

• ´Se utilizó EC9368A Bright Water (activación 167 – 175 °F) y EC9360A como dispersante

• 60.8 tons Bright WaterTM con 30.4 tons de dispersante fueron utilizados sin cambio en la inyectividad.

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23/04/2004 23/04/2005 23/04/2006

Date

Oil

rate

(bopd)

Total oil rate (bopd) from Well with Bright Water trial.


Aplicación en el Mar del Norte

• Producción de petróleo y gas del grupo Brent.• Profundidad promedio: 9250 ft TVD SS• Espesor promedio: 78 ft• Porosidad promedio: 22%• Permeabilidad promedio: 500 to 3500 mD• Gravedad del crudo: API 39.0• Temperatura de reservorio: 212 F• Se bombearon 1000 bbls de polímero mas dispersante

en una línea de 20 kms bajo el mar.• En los primeros 12 meses se recuperaron 127,000

bbls extras de crudo.

1. Reservorios areniscas.

2. Composición geológica tal como canales fluviales o multicapas con contrastes de permeabilidades.

3. Mallas o zonas con alto corte de agua con bajos volumenes porales inyectados (irrupción de agua de inyección)

4. Mallas con petróleo remanente y sin barrer (bypass) debido a variaciones en la permeabilidad.

5. Petróleo remanente OOIP por lo menos10% para el repago del proyecto.

6. Tiempos de tránsito entre los inyectores y productores de al menos 30 días o superiores.

7. Gradiente de permeabilidad entre el agua de inyección y la temperatura de reservorio es deseable. (10°C sería un muy buen valor)

8. Permeabilidad de la capa ladrona entre 100mD a 500 mD (se ha trabajado hasta 2 D).

Características para la selección de buenos pozos candidatos…

Primera etapa: “Selección pozos candidatos”

1. Mapa del sector, mostrando todos los productores e inyectores de la malla.

2. Historia de inyección y producción (agua y petróleo). Presiones de inyección y producción (fondo de pozo si fuese posible)

3. Perfiles de inyección e información de trazadores.4. Indicación del problema sospechado : Capa ladrona o

canalización.5. Factor de recuperación actual. 6. Presión de reservorio actual.

Información necesaria

Reservorio1. Ubicación y conectivades de los pozos de la malla.2. Posición /Existencia de fronteras para el flujo. Fallas,

fallas conductivas, etc.3. Soporte de acuifero si existe. Ubicación del mismo.4. Mapas de permeabilidad vs. profundidad si existen.5. Capas del reservorio productivas.6. Espesores de capas.7. Mapa de porosidad.8. Relación de permeabilidades horizontal/vertical para cada

capa. Pozos 1. Información de completación del pozo.2. Información de capas presentes en cada pozo.3. Diámetro interno de pozos en zonas completadas.4. Existencia de fracturas, pérdida de lodos al perforar,

produccón de arena o daño de la formación.


Propiedades Iniciales1. Presión inicial a una profundidad determinada.2. Temperatura inicial.3. Sauración de petróleo inicial en cada capa.4. Presencia y ubicación de gas en cada capa.Fluidos1. Viscosidad del petróleo a la temperatura del reservorio2. Densidad del petróleo a la temperatura del reservorio.3. Compresibilidad del petróleo- Capacidad calorífica y

conductividad si se dispone.4. Salinidad del agua de formación.5. Salinidad del agua de inyección (actual y pasada si fue

variando)6. Curvas de permeabilidad relativa.7. Presión capilar si se dispone.8. Temperatura del agua de inyección (actual y pasada si fue

variando)Límites de operación1. Presión máxima de inyección en boca de pozo2. Presión mínima de flujo de fondo de pozo.


• El tiempo antes de la activación puede ser seleccionado.

• La fuerza del bloqueo puede ser seleccionado.

• Un bloqueo completo de la capa ladrona no siempre es necesario.

¿Cómo se diseña un tratamiento con BrightWater®?

1) ¿Qué usar?

• Depende del tiempo y la temperatura. • Las caracteristicas del agua también influyen.

2) ¿Cuánto usar?

• Análisis económico básico.

• La simulación nos entrega cuanto vamos a recuperar en función de la fuerza del bloqueo.

• Generalmente se trata 3 a 30% del volumen poral de la zona ladrona.

¿Cómo se diseña un tratamiento con BrightWater®?

¿Qué test/estudios debemos realizar para definir el tratamiento?

• Definir el tiempo de tránsito : ¿Trazadores?

• Definir donde se encuentra el frente de temperatura : ¿Simulación?

• Simulación y modelado para un diseño detallado del tratamiento, incluyendo sensibilidad.

• Test de laboratorio para determinar la capacidad de bloqueo del producto en las condiciones dadas.

Sandpack test (tiempo de activación, factor de resistencia) Ensayo corona (inyectividad, factor de resistencia) Ensayo de botella (curva de viscosidad, tiempo de activación)

¿Cómo se diseña la operación?

1) Minimizar costos

• Material volumen/costo.• Logística.• Tamaño de bomba.• Tiempo de bombeo.

2) Maximizar la recuperación de petróleo

• Distancia óptima del bloque al inyector.• Fuerza del bloqueo (concentración de producto).• Respuesta rápida.

1) Definir producto BrightWater

• Tiempo entre la inyección y la activación (depende de la temperatura, salinidad y pH del agua)

2) Concentration BrightWater

• Fuerza del bloqueo

Controles

1) Simulación numérica

2) Planillas para cálculo de la concentración adecuada.

Aproximaciones basadas en simulaciones previas.

3) Analogías

Respuesta a trabajos previos.

Herramientas para optimización/estimación

RELEVAMIENTO SELECCION DEFINIR EJECUCION OPERACION Gate Gate Gate Gate Gate

Inyección de producto

Orden de compra productos. Recolección de datos

Lecciones aprendidas

Propuesta técnica (soporte de deci<ión)

Preparar el punto de inyección y skid

Completar cuestionario BW

Foco en los pozos target.

Selección del producto

Test de laboratorio (si se requiere).

Cálculo de tratamiento : Tamaño del batch y Tiempo de bombeo.

Evaluación preliminar de costos/beneficios

Simulación para confirmar los parámetros del tratamiento y beneficios del mismo

Confección de AFE

Realizar test de trazadores si se requiere

Resultados de trazadores

Test de presión

Aprobación del proyecto

Análisis de riesgo (compatibilidad química, etc)

¿Trazadores post tratamiento?

Etapas del Ensayo…

Cronograma tiempos ensayo…

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DECSelección candidato

Simulación

Laboratorios

Validar simulación

Definir tratamiento

Manufactura del producto

Skid de inyección

Tracer / Logging

Entrega del producto

Bombeo del tratamiento

Análisis del resultado

• El factor de recuperación por secundaria ya es alto.

• La irrupción de agua fue lenta (encima de 0.2 PV inyectados en el área local)

• La viscosidad de petróleo es muy baja (el agua no recupera)

• Hubo campaña exitosa y extensa de in-fill drilling

• La temperatura de reservorio y del agua de inyección no tienen diferencias.

• No existe estructura vertical en el reservorio.

De acuerdo a estudios previos, la recuperación de petróleo será menor (y estará en el extremo inferior) si …….

• El factor de recuperación por secundaria es bajo luego de inyectado un caudal significativo de agua (<15% OOIP a 1.5PV).

• La irrupción de agua fué rápida (antes de 0.1 PV inyectados).

• La viscosidad del crudo es media-baja (4-15 veces la del agua a condiciones de reservorio).

• No hubo campaña de perforación in-fill.

• Existe un amplio gradiente de temperatura entre el agua de inyección y el reservorio.

• Existe conectividad.

• Los perfiles de inyección muestran que la mayor parte del agua ingresa a una zona “ladrona”.

• Los datos de irrupción de agua, trazadores o test de pulsos de presión muestran que existe conección desigual entre el inyector y los productores que lo rodean.

La recuperación de petróleo será mayor si ….

BrightWater es un unidad de negocio aparte de NALCO Energy Services

Cuenta con :

• Contacto desarrollo de aplicaciones.

• Laboratoristas para desarrollo de productos y ensayos de

laboratorio (compatibilidad, selección de producto).

• Laboratorios de terceros para estudios especiales

(sandpack test, ensayo corona).

• Reservoristas para simulaciones y modelados.

• Servicio de aplicación propio.

• Sinergía con personal de OFC.

Recursos disponibles de Nalco

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