Introducción al Upstream (Parte 1)(restored).pdf

1 Rubn Caligari 13

IntroducciIntroduccin a lan a la

Industria delIndustria del

PetrPetrleo y Gasleo y Gas(Exploraci(Exploracin y Produccin y Produccin)n)

--20132013--

Ing. Rubn [email protected]

Escuela de PostgradoEspecializacin en Produccin de Petrleo y Gas

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Contenido

1. La Industria en Argentina y en el Mundo.

2. Geologa. Origen del Petrleo y Gas. Exploracin.

3. Reservorios y Fluidos. Reservas.

4. Perforacin de pozos. Tecnologa Offshore.

5. Perfilaje elctrico. Terminacin de pozos.

6. Produccin de petrleo. Instalaciones tipo.

7. Produccin de gas. Instalaciones tipo.

8. La Industria y el Medio Ambiente.

9. Legislacin aplicable en Argentina.

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Energa y Desarrollo

1. La Industria en Argentina y en el Mundo. 1/11

BP, World Statistical Review, Jun 2011

UNDP. Informe sobre Desarrollo Humano 2011IEA. Key World Energy Statistics 2011

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ONU ndice de Desarrollo Humano 2011

Energa y Desarrollo de la Sociedad

El consumo de energa por habitante es uno de los indicadores utilizados para medir el grado de desarrollo de una sociedad, y tambin sirve como indicador de la marcha de la economa en general.En el grfico se puede ver la relacin directa entre consumo de energa per cpita y grado de desarrollo de las sociedades, medido por el ndice de Desarrollo Humano de las Naciones Unidas. Este ndice es un indicador compuesto que mide los avances promedio de un pas en funcin de tres dimensiones bsicas del desarrollo humano: vida larga y saludable medida segn la esperanza de vida al nacer; educacin medida por la tasa de alfabetizacin de adultos y la tasa bruta combinada de matriculacin en enseanza primaria, secundaria y terciaria; y nivel de vida digno medido por el PIB per cpita (PPP en US$). El ndice se construye con indicadores que en la actualidad estn disponibles en todo el mundo y utiliza una metodologa simple y transparente, y los resultados se expresan por un nmero que va de 0,00 hasta 1,00 de menor a mayor grado de desarrollo. Para 2011 el valor ms alto corresponde a Noruega (0,943).Se observa que a medida que el grado de desarrollo es mayor, tambin lo son las necesidades de energa de la sociedad. Sin embargo, la relacin no es lineal, y en trminos de consumo de energa cuesta ms cuanto mayor es el grado alcanzado de desarrollo. El aumento de consumo energtico para un aumento unitario de Producto Bruto Interno expresa la eficiencia o intensidad energtica de esa regin y es mayor que 1,00 en regiones en desarrollo y menor para pases muy desarrollados. La eficiencia est considerada en este ndice, pero tambin influyen clima, pautas de consumo (sistemas de transporte pblico-privado, percepcin del confort), grado de desarrollo alcanzado, tercerizacin de la economa (servicios), etc.Como todos los indicadores, los relativos a consumo energtico no deben ser considerados en forma aislada sino en el contexto general del pas o regin en estudio.

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Demanda Global de Energa

BP, World Statistical Review, Jun 2011


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1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

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C y S Amrica

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Medio Orientefrica

Asia y Pacfico

Demanda Mundial de Energa

El consumo de Energa en el mundo aumenta en forma continua como puede observarse en el grfico de demanda global de energa, expresada en Millones de Toneladas de petrleo equivalente (es decir, sumando todas las formas de energa segn su rendimiento equivalente) para el perodo 1980-2010. Esto se debe tanto al aumento de poblacin mundial como al mayor grado de desarrollo al que acceden algunas regiones. En este perodo, el motor de la demanda global de energa ha sido sin duda el desarrollo experimentado por algunas naciones del SE de Asia, que a partir de 2003 superan en participacin a Norteamrica. China absorbe ms del 20% del total.Un efecto contrario presenta Eurasia, que experimenta un retraimiento econmico asociado a las fuertes transformaciones polticas de los 90s, que ya comienza a revertirse y tiene correlacin con su participacin en el mercado energtico. Los crecimientos de Amrica Latina y frica siguen apenas su demografa, mientras que el mundo desarrollado crece atenuando su demanda con aumento de eficiencia, entre otras causas. Para todas las regiones resulta evidente la retraccin en la demanda operada a partir de la crisis global de 2008, y la recuperacin en 2010, con un 5,6 % de aumento, el mayor incremento anual desde 1973.En Argentina, el aumento sostenido del consumo de energa ha ido por delante de la recuperacin econmica ocurrida desde 2003.

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Oferta de Energa [Pet % del total]

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Oil 34,7Gas 51,3Coal 1,3Hydr 4,6Nucl 3,0Otros 5,1

Argentina 2010 [ % ]Argentina 2010 [ % ]SEE. Bal. Energ. Nacional, 2010

BP, World Statistical Review, 2011

Oferta de Energa [Gas % del total] 2010

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RusiaMalasiaArgentinaUKItaliaUcraniaHolandaTailandiaUSAFranciaBrasilChina

Participacin del Petrleo en la oferta mundial de Energa

El petrleo participa con una importante cuota en la oferta mundial de energa. Para el perodo mostrado oscila alrededor del 40%, aunque esta participacin ha ido disminuyendo. Cuando se habla de participacin de diferentes fuentes se considera la Energa Primaria, es decir no se incluye a las formas de energa que provienen de transformacin de otras preexistentes. Por ejemplo, si se usa gas para generar electricidad, se considera el gas que es en este caso la fuente primaria.Las regiones y pases muestran comportamientos diferentes: en varios hay una disminucin de la participacin del petrleo producto de polticas que procuran disminuir la dependencia externa desarrollando otras fuentes; en China, el desarrollo de su economa lleva aparejado un aumento del consumo de energa y una fuerte dependencia del carbn, su fuente energtica ms importante, con implicaciones en eficiencia y medio ambiente; en el mundo desarrollado hay un desplazamiento del petrleo por el gas natural, por esas razones, adems de tener ste una oferta menos condicionada.La energa nuclear tiene gran importancia en Francia (38% del total), Suecia (26%), Japn (13%), Alemania (10%) y EEUU (8%). (BP Stats Review 2011).El caso de Argentina es destacable en el mundo: Desde mitad del siglo XX ha habido una poltica de desarrollo del gas natural muy exitosa, a tal punto que hoy responde por ms del 50% de la demanda primaria de energa, valor relevante a nivel mundial, muy superior a EEUU o Brasil, por ejemplo. Este desarrollo con implicaciones de eficiencia, ambientales y de abastecimiento, ha requerido un gran esfuerzo en obras de infraestructura, que se siguen haciendo. El petrleo aporta en nuestro pas el 35% de la energa primaria mientras que casi 5% es hidroelectricidad y hay un aporte menor de energa nuclear. El resto es carbn y renovables.Por otro lado, la matriz energtica tan sesgada hacia el gas crea cierta dependencia, y de all la necesidad de diversificarla en razn de la cada de las reservas.

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La Energa en el Siglo XXI


IEA. Key World Energy Stats, New Policies Scenario based on announced policy commitments and plans, 2012.

http://www.iea.org/publications/freepublications/publication/name,31287,en.html

Renovables: biomasa & residuos urbanos

Otros: Geotrmica, solar, elica, mareas, etc.

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1973 2010 2035

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%

Oferta de Energa Total Primaria[ Mtoe ]

Proyecciones hacia el Siglo XXILa Agencia Internacional de la Energa, organismo formado por ms de 30 pases industrializados, proyecta un crecimiento de la demanda de energa de un 35% para 2035, o sea alrededor de 1.2% por ao, en gran medida por necesidades de los pases en desarrollo (aumentarn su demanda 91%, mientras el mundo desarrollado lo har en un 33%). En estas cifras se suman efectos de crecimiento de poblacin, eficiencia energtica de las diferentes economas y estados de desarrollo relativo.La participacin del petrleo ir disminuyendo a medida que se lo reemplaza por el gas natural y otras fuentes. El carbn mantiene su cuota, debido a su abundancia y bajo costo, pero con grandes limitaciones por sus efectos ambientales mientras la energa nuclear es la nica que podra reemplazar en un mediano plazo a los combustibles fsiles a gran escala, asumiendo su mayor costo, pero tiene severas limitaciones. La aplicacin prctica de la fusin nuclear, que produce energa sin residuos parece lejana, aunque es factible tericamente.Las energas renovables constituyen una desafiante frontera e incluyen tanto energas elica, solar, mareas y geotrmica, cuanto los biocombustibles. Deben considerarse como complementarias de las convencionales en aplicaciones especficas ms que como un reemplazo, con costos de produccin superiores. La energa elica es importante en algunos pases, como Dinamarca (14 % de su matriz de generacin), Espaa (9%) y Alemania (5%). Resulta muy atractiva la instalacin de parques elicos costafuera en Europa y EEUU, con un gran futuro en Argentina. El Hidrgeno se menciona como el combustible del futuro, pero, aunque se domina el ciclo tecnolgico y existen aplicaciones prcticas no debe olvidarse que la produccin de hidrgeno se realiza a partir de gas natural, lo que nos remite a producir gas como fuente de energa primaria y no elimina el tema de la emisin de gases a la atmsfera, o por descomposicin electroltica del agua, pero esto requiere mucha energa elctrica. El esquema elicaelctricahidrgenocombustin limpia, que se suele proponer, implica producir gigantescas cantidades de energa nuclear o elica, lo que todava no podemos hacer en forma prctica, aunque es una frontera prometedora.Los biocombustibles -etanol y biodiesel- han tenido un marcado crecimiento, ms de 5 veces en los ltimos 10 aos, liderados por Brasil y EEUU que suman el 69% del total mundial. Existen fuertes incentivos impositivos y legales que favorecen su cuota de mercado (sin ellos el nico que podra competir sera el etanol de caa de Brasil) y est en discusin el verdadero impacto ambiental, especialmente si son generados en una regin y consumidos en otra. Adems, destinar tierras de labranza a producir biocombustibles merece, para algunos, reparos ticos. Todo parece indicar que vamos hacia un futuro donde la dependencia que hoy el mundo tiene del petrleo debe disminuir, siendo reemplazado ste por el gas natural y, en forma complementaria, por fuentes menos contaminantes y renovables. No obstante, en valores absolutos la demanda de petrleo continuar subiendo, lo que nos enfrenta al interrogante sobre el posible agotamiento de las reservas. Seguramente el cambio ser gradual (hay que hacer grandes cambios en infraestructura) y pasaremos por diversas e ingeniosas formas hbridas que combinan dos o ms fuentes energticas. Un ejemplo lo constituyen los vehculos hbridos diesel-elctricos o con motores que funcionan con mezclas de gasolina e hidrgeno.

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EsquistosEsquistosEsquistosEsquistos

El futuro del Petrleo


PetrPetrPetrPetrleo conocidoleo conocidoleo conocidoleo conocido

PetrPetrPetrPetrleo Pesadoleo Pesadoleo Pesadoleo Pesado Nuevas fronterasNuevas fronterasNuevas fronterasNuevas fronteras

1978197819781978 2010 ?2010 ?2010 ?2010 ?

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Modelo de Modelo de Modelo de Modelo de HubbertHubbertHubbertHubbert

A medida que se agotan los recursos, nuevas fronteras tecnolgicas y geogrficas se hacen viables, con precios muy probablemente crecientes

La curva de HubbertComo recurso no renovable, las reservas de petrleo son finitas. Sin embargo, no es simple definir la cuanta de las reservas, cuando se alcanzar el previsible agotamiento o donde se van a hallar los volmenes necesarios para reemplazar lo ya producido. Un modelo conocido y que ha recibido atencin es el propuesto por Hubbert en 1956 para explicar el agotamiento de un recurso no renovable. Este modelo asume que hay una cantidad finita del recurso a ser producido durante un perodo que depende de la magnitud de las acumulaciones. La produccin aumenta durante un tiempo hasta alcanzar un mximo que corresponde a una produccin acumulada igual a la mitad de las reservas y desde ese punto la produccin solo puede disminuir siguiendo una curva simtrica, que se aproxima por analoga a una curva de distribucin normal.Este modelo tuvo xito al predecir el pico de produccin de EEUU continental que ocurri en 1978, o el agotamiento de otros recursos como el carbn en ciertas cuencas, y a partir de all se lo extrapola al resto del mundo. Sin embargo, el comportamiento de la oferta no es tan predecible, y otras fuerzas intervienen:Primero hay que considerar que al disminuir las reservas de un producto, en este caso petrleo, el precio sube y eso aumenta la oferta al hacer accesibles recursos que no eran comerciales hasta el momento, a la vez que se hacen viables fuentes alternativas. Esto pas cuando el carbn fue desplazado por el petrleo a comienzos del Siglo XX.Adems, la introduccin de nuevas tecnologas hace que se produzca ms desde los mismos reservorios, o que hidrocarburos no convencionales, como los petrleos extrapesados o el shale gas y shale oil (producidos de rocas llamadas esquistos) se hagan econmicos. Tambin a partir de avances tecnolgicos se abren a la explotacin zonas antes inaccesibles, como el mar profundo o el rtico.En resumen, se acaba el petrleo fcil y barato . . .

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Reservas y Produccin de Petrleo y Gas Natural


BP. Statistical Review of World Energy, 2011

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N Am SA&C E&FSU M East Afr A&Pac

Gas Natural[ % ]

Reservas Probadas 10: 187.1 Tm3 (59 a)Produccin 2010: 3193 Bm3 (+ 7,3 %)

Reservas Probadas 10 1383 MMMb (46,2 a)Produccin 2010: 82,1 MMb/d (+ 2.2 %)

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Reservas Probadas y Produccin de Petrleo en el Mundo

Gran parte de las reservas mundiales de petrleo estn localizadas en Medio Oriente, una regin de inestabilidad poltica. Por otra parte, hay un evidente desequilibrio entre reservas, produccin y consumo entre regiones, ya que las zonas con alta demanda de petrleo, Norte Amrica y Europa, estn agotando rpidamente sus reservas y la situacin tiende a agudizarse con el tiempo. Ambos factores influyen sobre la volatilidad de los precios internacionalesPara visualizar el balance entre reservas y produccin actual se usa el ndice Reservas/Produccin anual, que da una idea de la sustentabilidad en aos del actual rgimen de produccin. Se puede ver que este ndice es de alrededor de 80 aos para Medio Oriente, mientras que en Norte Amrica es de slo 15 aos. Un equilibrio razonable se encuentra entre 12 y 15 aos, lo que da un margen para implementar proyectos de desarrollo de recursos. Las reservas probadas actuales de petrleo tomadas globalmente alcanzaran para satisfacer una demanda constante como la actual por 46 aos.Para el gas la situacin global no es tan desequilibrada ya que existen importantes reservas en Medio Oriente (40% del total global) pero tambin en Europa y ex URSS (34%) y hay importantes recursos en las otras regiones. Por otra parte las reservas de gas estn relacionadas con los mercados, y se desarrollan simultneamente con stos, como se ve en el caso de Bolivia luego de la construccin del gasoducto a Brasil y los contratos con ese pas o con los proyectos de LNG en Per, luego del desarrollo del yacimiento de gas de Camisea.

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Flujos de Petrleo


Comercio global de Petrleo

Los mayores flujos comerciales de petrleo van desde Medio Oriente hacia Europa, Asia-Pacfico y Estados Unidos, que tambin importa de frica y del Mar del Norte. Tambin es importante el suministro de Venezuela y, en menor medida, de Mxico a su vecino del norte. Rusia es el ms importante abastecedor de Europa Occidental. Ms de 40 MM b/d de petrleo son comercializados, la mayor parte de los cuales viaja en buques especiales llamados tankers, que suman eficiencia, flexibilidad y bajos costos.La idea de transportar petrleo y kerosene en buques tanque se debe a Nobel, pionero en la operacin de Bak, Mar Caspio (1878). De all toman la idea los hermanos Samuel, comerciantes ingleses con intereses en Oriente, que logran permiso para operar a travs del Canal de Suez y en 1892 envan el Murex con el primer embarque de kerosene a Indochina dando origen al comercio intercontinental de petrleo y derivados y fundando lo que sera Shell.El transporte de petrleo sigue determinadas rutas, que a su vez atraviesan sectores que actan como verdaderos puntos crticos: El Estrecho de Hormuz (Golfo Prsico), el Pasaje de Bab el Mandab (ingreso al Mar Rojo), el Canal de Panam, el Canal de Suez y el Estrecho del Bsforo. Para cada ruta hay un tamao de buque que hace ptimo el balance entre carga y tiempo, ascomo cada pasaje tiene un tamao mximo admisible.Los modernos buques tanque se clasifican en categoras segn su capacidad en toneladas (DWT, incluye la carga, combustible y suministros): Panamax, 70000 ton; Aframax, entre 70000 y 120000 DWT (calculan el flete segn el mtodo Average Freight Rate Assessment); Suezmax, 120000 a 200000 DWT y VLCC (Very Large Crude Carrier) de hasta 325000 DWT, equivalente a ms de 2 MM b de crudo y con longitudes de hasta 340 m. Las caractersticas de seguridad y proteccin ambiental de los modernos buques incluyen doble casco, balasto (agua de contrapeso) segregado, sistemas de inertizacin de tanques, posicionamiento satelital, sistema de combustible dual, etc. Las regulaciones de la industria son dictadas por la International Maritime Organization (IMO), organismo dependiente de las Naciones Unidas. Adicionalmente hay regulaciones nacionales y locales de los pases que establecen por ejemplo la distancia del puerto para disminuir la velocidad, cambiar de combustible y tomar a bordo al prctico y normas de seguridad de carga-descarga.

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Petr. Crudo Spot

Petr. Crudo Futuro

Costo del Crudo en Refinera

Refinados Spot Refinados Futuro

Ventas Spot y Contratos

PRODUCTOS

PETRLEO CRUDO

Precio de Terminal

Refinera

El mercado del petrleo crudo

Dos factores controlan el valor relativo de un crudo:

Locacin (respecto del mercado)

Calidad (rendimiento en refinera)

Contratos de venta:

A trmino

Spot (one-off)


El mercado de petrleo CrudoEl petrleo crudo es un commodity, es decir un producto de calidad indiferenciada que se comercia libremente y cuyos precios se fijan libremente segn oferta y demanda en un mercado global. Se dice que es un producto fungible, donde una unidad puede ser reemplazado fcilmente por otra unidad. La produccin actual mundial es de alrededor de 82 MM b/d y su aplicacin es alimentar a las refineras de donde salen los productos utilizables por los consumidores finales. Las compaas integradas refinan su propio crudo y alimentan sus redes de distribucin. Sin embargo, la mayor parte de la produccin no corresponde a compaas integradas y debe ser comercializada en el mercado. Distintos tipos de contratos son posibles:Contratos a trmino: Esta modalidad consiste en transferir una cierta cantidad, con tolerancias especificadas, por un perodo definido. Entre el 90 y 95 % de las transacciones son a trmino, con un sistema de fijacin de precios basado en markers, como se explica ms adelante.Contratos spot: El resto del mercado se mueve segn esta modalidad, que consiste en un acuerdo de nica vez (one-off) para comprar-vender una cierta cantidad fsica. Por su carcter de transaccin nica representa el precio marginal del mercado, y son normalmente cantidades que no han podido ser colocadas en contratos a trmino, excedentes o necesidades inesperadas.Mercados de Futuro: La produccin declinante de los crudos de referencia as como la poca representatividad del mercado spot donde se basan las cotizaciones hacen que los actores busquen un mercado alternativo a partir del cual definir los valores. Tambin se debe tomar en cuenta la poca flexibilidad de las refineras respecto de crudo a procesar, que hacen que los contratos spot sean cada vez menos, as como la efectiva liquidez y volumen de transacciones de los mercados a futuro. Los ms destacados futuros son el NYMEX Futures y el Intercontinental Exchange (ICE). El valor futuro representa el valor pactado para los contratos de compra-venta de 1000 b de crudo liviano, generalmente WTI, en una cierta fecha. Debe destacarse que rara vez los contratos de futuro se ejecutan como una transaccin fsica, pero constituyen una importante referencia en USA y global. Existen diferentes instrumentos financieros para manejar riesgos de precios en estos contratos:Forwards: Mercados cash donde una parte se obliga a vender y la otra a comprar un volumen dado a un precio acordado previamente. Este es diferente de un mercado futuro porque existe una efectiva transferencia fsica. Opciones: Son derechos a comprar o vender en determinadas condiciones. Un put es el derecho pero no la obligacin de vender y un call lo contrario. Swaps: No involucran intercambios fsicos, sino solo instrumentos financieros, que se pactan en operaciones concretas o en bolsas pblicas. Un operador vende un volumen a un cierto precio y pacta comprarlo en un cierto plazo al precio de mercado.Las condiciones de liquidez en los mercados financieros globales de los ltimos aos tuvieron un alto impacto sobre las cotizaciones de los futuros de petrleo, como se comprob al desplomarse las cotizaciones tras la cada de los mercados financieros en 2008.

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Precios del Petrleo [US$/b 2010, prom. mensual]

Precios del Petrleo


Precios Spot

Mercados Financieros

Inventarios (Stocks)

Consumo

No OECD47,5%

Consumo

OECD52,5%

Produccin

No OPEC58,5%

Produccin

OPEC41,5%

EIA/DOE

El Sistema de Precios:Hasta los 70s, el precio del petrleo estaba controlado por las grandes operadoras que acordaban un valor para liquidar regalas e impuestos. Luego de las nacionalizaciones, este precio administrado pas a ser un verdadero precio de mercado entre vendedores y compradores. Todo el sistema colaps al enfrentar la OPEC la competencia de las exportaciones no-OPEC, y luego competencia intra-organizacin para mantener las cuotas. Se adopt un sistema netback, que reemplazara a los precios administrados en 1986. El netback es el precio mximo que una refinera podra pagar por un crudo dado en una cierta locacin, considerando su ubicacin y equipamiento. El netback ms el margen de refinera dara el precio de venta de los productos en la terminal.El sistema prob ser pasible de arbitrariedades y rpidamente, empezando por las exportaciones de Mxico, se introdujo la frmula de los precios de referencia, que se consider ms transparente.Este sistema se basa en relacionar el precio de un crudo determinado con el precio de un crudo de referencia o marker, que es un tipo definido de petrleo representativo de las transacciones que ocurren en un mercado regional. El precio de mercado se calcula a partir de transacciones fsicas spot, registradas por agencias reconocidas, como Platts o Argus, que usan como benchmarks a los crudos WTI, Brent y Fateh. En el mundo se comercializan unos 160 petrleos, con diferentes caractersticas y penetracin, en general con un sistema de precios flotante, es decir atados a instrumentos que reflejan las condiciones del mercado en el momento de la transferencia fsica. Esto es entendible si se considera que el tiempo en que una carga de petrleo estnavegando entre el campo productor y la refinera se puede medir en semanas. Las propiedades de un crudo de referencia son:-Cantidad y Calidad: deben ser representativas de los crudos que se comercian en la regin, con volmenes fsicos significativos comerciados permanentemente.-Propiedad: no ser producidos monoplicamente, por la misma razn anterior. La canasta OPEC no podra ser considerada como referencia ya que la mayora de los pases son productores monoplicos.-Facilidad de acceso al mercado: no depender de instalaciones fcilmente controlables por un productor.Cotizaciones histricas y actualizadas se pueden consultar en sitios como Bloomberg o Energy InformationAdministration (DOE): http://www.eia.doe.gov/emeu/international/oilprice.htmlEl Brent es el crudo de referencia respecto del cual se comercian la mayora de los contratos en el mundo. Es un corte de 15 tipos de petrleo producidos en el Mar del Norte, liviano (38.3 API) y dulce (0.37% de azufre). Histricamente ha tenido un premium de 4 $/b respecto de la canasta OPEC y un descuento de 1-2 $/b respecto del WTI, aunque esto se ha revertido desde 2011. En efecto, el Brent tiene ahora un diferencial sobre el WTI de unos 10 US$ por sobreoferta en la terminal de Cushing, OK, donde se comercializa, debido a las importaciones desde Canad.

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Mercado del Gas Natural


IEA, Key World Energy Stats, 2012

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Nat. Gas. Pases importadores [MMm3]Total (2010) = 1025 MMm3*

* Incluye LNG

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Rusia

Qatar

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Holan

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Indon

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Nat. Gas. Pases exportadores [MMm3]Total (2010) = 1025 MMm3*

* Incluye LNG

El WTI (West Texas Intermediate) es un crudo liviano, dulce, de alta calidad para refinacin (39.6 API, 0.24 % S). Aunque su produccin es muy baja actualmente (300000 b/d) sigue siendo una referencia importante para contratos en Amrica. Para transacciones entre los pases rabes y la regin Asia-Pacfico se usa como crudo de referencia el Dubais Fateh.Sin embargo, a medida que la produccin de los campos declina y el mercado dependa ms de aportes de otras cuencas, en general ms pesados y cidos, la representatividad de los markers se est cuestionando, porque, adems, slo una pequea fraccin de las transacciones ocurre realmente en el mercado spot, mientras que la mayor parte se pacta en contratos a trmino, entre empresas o gobiernos. Aparecen as en el mercado otros markers como el Urals, representativo de las exportaciones de la Confederacin Rusa y el Mars Blend, ms abundante que el WTI para el Golfo de Mxico.Otra referencia importante para el mercado es el IRAC (Imported Refined Acquisition Cost), el promedio ponderado de las importaciones de USA, que siendo el mayor consumidor asume la representatividad de ser el verdadero costo del petrleo en el mundo para el perodo. Cotiza generalmente alrededor del valor de la OPEC basket, unos 6-8 $/b menos que el WTI.Los precios WTI han estado histricamente por encima del Brent, alrededor de 2 $/b, pero esta tendencia se invirtien 2010 y est hoy en un mximo en el sentido opuesto. Las razones se asocian a una menor demanda en USA frente al incremento en los emergentes, las restricciones de comercializacin del mercado domstico (Cushing, Ok, donde se comercializa es una localidad aislada con sobreoferta desde Canad). Hay tambin una tendencia de largo plazo de progresivo reemplazo del WTI como referencia.Mercado del Gas NaturalEl gas no puede ser considerado un commoditie, porque las posibilidades de transporte son limitadas y los precios de referencia se establecen a nivel regional, dependiendo de las facilidades de interconexin. As, existen el mercado norteamericano (EEUU, Canad y Mxico) o europeo (incluye norfrica y ex URSS). El cono sur de Sudamrica estdesde este punto de vista muy interconectado: Argentina, Bolivia, Brasil y Chile constituyen un nico gran mercado del gas, con grandes reservas probadas y moderna infraestructura, al que podra sumarse Per en un futuro, donde recientes descubrimientos en la selva soportan proyectos de exportacin de gas, actualmente en etapa de anlisis conceptual. Adems de los mencionados, son tambin pases productores Indonesia, Malasia y Estados Unidos. Entre los importadores tambin se cuentan Espaa, Corea y Reino Unido. Hay un mercado de transporte de gas natural licuado (LNG) que ha crecido rpidamente y supera ya el 30 % del total del mercado mundial. Se estima va a seguir con esta tendencia en el futuro para abastecer mercados con poca oferta, como el norteamericano y el de extremo oriente, o aislados de los centros productores, como Centroamrica. Con esta tecnologa el gas natural se ir acercando al concepto de commodity. Importantes importadores regionales de GNL son Argentina y Chile, y tambin Brasil que tiene dos terminales.

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Cuencas Sedimentarias Argentinas


26.46,0Austral12,045.9G San Jorge53,240,8Neuquina0,15,5Cuyana8.31,8Noroeste

Gas [%]Pet [%]

Produccin 2012

Pet 90405 m3/d

Gas 120885 Mm3/d

Cuenca del Noroeste

Cuenca Cuyana

Cuenca Neuquina

Cuenca del G San Jorge

Cuenca Austral

IAPG, Suplemento Estadstico, Mar 2013

Cuencas Sedimentarias Argentinas

Sabemos que la bsqueda y produccin de petrleo y gas se concentra en ciertas regiones que tienen caractersticas geolgicas determinadas. A estas zonas se las denomina tcnicamente Cuencas Sedimentarias. El tamao de las cuencas sedimentarias es muy variable, desde algunas decenas de km2, como la cuenca del irihuau, en el lmite entre Ro Negro y Chubut o ocupando la extensin de varias provincias, como la cuenca Chaco Paranense. Slo algunas cuencas son productivas de petrleo o gas, mientras que otras tienen el potencial pero deben profundizarse los estudios para comprobar la existencia de fluidos explotables. De las ms de 20 cuencas argentinas, en mar y tierra, slo 5 son productivas: Noroeste, Cuyana, Neuquina, Golfo San Jorge y Austral. Esta ltima se comparte con Chile y es productiva de gas y petrleo en tierra y en el mar. A partir de 2007 se han comenzado trabajos de exploracin offshore en dos bloques de la Cuenca Colorado Marina y Malvinas y hay otros proyectos de exploracin offshore en la Cuenca del Golfo San Jorge, aunque no ha habido continuidad de esfuerzos.La produccin de hidrocarburos se concentra en pocas regiones, alejadas de los grandes centros de consumo. Histricamente, la cuenca ms importante por su mayor produccin de petrleo acumulada es la Cuenca del Golfo San Jorge, que es la de mayor produccin actual de petrleo, mientras que la Cuenca Neuquina es la que tiene ms reservas y es la de mayor produccin de gas. Por razones econmicas dado que la probabilidad de encontrar yacimientos es mayor, la actividad de exploracin se concentra en estas 5 cuencas productivas, pero por ser las ms conocidas los grandes yacimientos ya se han encontrado y los que se encuentren en el futuro tienen probabilidad de ser cada vez menores. El mayor potencial de encontrar yacimientos gigantes se da sin duda en las cuencas marinas, pero la exploracin es all incipiente y los riesgos de fracaso son muy grandes. Por otro lado, los costos asociados a las actividades offshore son mucho mayores que en tierra, lo que complica las decisiones de avanzar en esa frontera.Una frontera de altsimo potencial productivo, aunque de difcil desarrollo, lo constituyen los reservorios no convencionales, especialmente las acumulaciones en Cuenca Neuquina.

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Composicin del Petrleo y el Gas Natural

2. Nociones de Geologa. 1/13

Composicin y propiedades del Petrleo y el GasEl petrleo crudo y el gas natural son mezclas de sustancias qumicas conocidas como hidrocarburos (compuestos de Carbono e Hidrgeno), con presencia de impurezas como Dixido de Carbono (CO2), Nitrgeno, Azufre y metales pesados como Mercurio y otros. Se encuentran en la naturaleza en acumulaciones subterrneas y en algunos casos tambin en la superficie. La distincin entre petrleo y gas se refiere a la forma fsica en que se presentan cuando se extraen, ya que su composicin qumica bsica es la misma: una mezcla compleja de molculas de hidrocarburos. Segn la composicin la mezcla resultante ser un gas o un lquido ms o menos espeso, y que en algunos casos es prcticamente slido.El tipo de fluido que se encuentra en subsuelo se define primero por su estado fsico al extraerlo a superficie, que puede ser gaseoso (gas natural) o lquido (petrleo crudo). En el caso de los lquidos se los clasifica segn su densidad, que se expresa en g/cm3 o ms comnmente, en grados API, una medida especfica para el petrleo y que se calcula a partir de la densidad, siendo mayor cuanto menor es sta.Una clasificacin simple de los fluidos (hidrocarburos) del subsuelo es la siguiente:Gas natural: mezcla de hidrocarburos gaseosos acompaada o no por fracciones licuables en superficie (gas hmedo o gas seco). Est compuesto principalmente por Metano (CH4) que es el hidrocarburo ms simple y es el que se vende comercialmente por redes.Petrleo liviano: Lquido con densidad de ms de 30 API. Su color vara, pero es generalmente marrn ms o menos oscuro y su consistencia (viscosidad) es baja, similar a un kerosene comercial.Petrleo mediano: Lquido con densidad de entre 30 y 20 API, con color tendiendo a negro y viscosidad similar a gas oil o ms consistencia an.Petrleo pesado: Lquido de menos de 20 API en condiciones de superficie, con consistencia similar a los asfaltos, hasta ser prcticamente un slido.Un caso especial son los petrleos ultrapesados, arenas y esquistos bituminosos que tienen menos de 10 API, se comporta como slidos y su explotacin requiere tcnicas especiales.Cada acumulacin tiene su propia composicin y caractersticas y el fluido que produce tendr presencia de una fase gaseosa y una lquida en proporciones variables que van desde yacimientos de gas seco (siempre ser posible separar una pequea fraccin lquida), hasta yacimientos de petrleo casi sin gas (aunque aqu se podr separar alguna cantidad de gas). Generalmente los petrleos ms pesados tienen menor contenido de gas asociado, mientras que los livianos son ms ricos en gas.Otro fluido que siempre se encuentra en las acumulaciones de hidrocarburos del subsuelo es el Agua, generalmente salada, y que usualmente acompaa al petrleo o gas al producirlos.

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Qumica del Petrleo

Petrleo (o crudo): Mezcla compleja de hidrocarburos

Parafinas (alcanos e isoalcanos): CnH2n+2 Naftenos (cicloalcanos): CnH2n (un ciclo) Aromticos (cclicos poliinsaturados, alquilaromticos, poliaromticos)

Usualmente acompaados por O2, N2, S y trazas de compuestos metlicos

Composicin elemental tipo (% en peso):C = 84 - 87H = 11 - 14S = 0 - 6N = 0 - 1O = 0 - 2

A mayor N de tomos de carbono:

Mayor viscosidad Menor volatilidad


Composicin qumica del petrleo y el gas natural

Como vimos, el petrleo crudo y el gas natural son mezclas naturales de hidrocarburos (compuestos de Carbono e Hidrgeno), con presencia de cantidades mnimas de otras sustancias como Dixido de Carbono (CO2), Nitrgeno (N), Azufre (S) y metales pesados. Si bien las composiciones y propiedades de los diferentes tipos de petrleo y gas natural que pueden encontrarse en los yacimientos sersiempre diferente, un anlisis qumico de los mismos arroja composiciones elementales muy similares, con un 84 a 87 % de Carbono y cerca del 11 a 14 % de Hidrgeno. Por ello, especialmente para los petrleos, no se especifican normalmente los componentes elementales sino las familias qumicas o bases a los que pertenecen, porque stas tienen una relacin directa con las propiedades fsicas: temperatura de ebullicin, densidad, viscosidad, etc. Esas familias o bases se denominan Parafinas (Alcanos, o saturados), Naftenos (cicloalcanos, saturados) y Aromticos (insaturados, cclicos con cadenas laterales). Para el gas natural, el sistema es ms simple ya que se trata de una mezcla donde el compuesto predominante es el Metano (CH4), el hidrocarburo ms simple de la familia de las parafinas, acompaado por otros hidrocarburos como Etano, Propano y Butano en cantidades variables y con la posible presencia de contaminantes como CO2, N, S y a veces compuestos de Mercurio. Cuanto mayor el porcentaje de Metano en el gas natural se dice que el gas es ms seco, aludiendo a la caracterstica de fcilmente licuables que tienen los otros hidrocarburos. En cualquier caso, siempre habr una fraccin licuable en el gas natural, que puede ser separada y comercializada por separado por razones tcnicas tanto como econmicas.

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100 % Aromticos

100 % Naftnicos

100 % Parafnicos

AnLa clasificacin segn la base es indicativa

Hay categoras intermedias

Maltenos

Asfaltenos

Crudo

ResinasAromticosSaturados

N-Hexano

Precipitado

Clasificacin de los Petrleos


Clasificacin de los petrleos segn su base

Una forma de clasificar a los petrleos es segn su solubilidad en solventes especficos. As, segn la solubilidad en hexano se define la clase SARA, por predominar los hidrocarburos Saturados (parafinas), Aromticos, Resinas (cclicos y alifticos de alto peso) y Asfaltenos.

La clasificacin ms usada tiene en cuenta la base a la que pertenece la fraccin predominante. Se denomina Clasificacin Ternaria, y se basa en determinar los porcentajes de hidrocarburos de base Parafnica, Naftnica o Aromtica y categoras intermedias:

Crudos Parafnicos Parafinas > 40 % Parafinas > Naftenos Parafinas + Naftenos > 50 %

Crudos Naftnicos Naftenos > 40 % Naftenos > Parafinas Parafinas + Naftenos > 50 %

Crudos Aromticos Intermedios Aromticos > 50 % Parafinas > 10 %

Crudos Aromticos Asflticos Naftenos > 25 % Parafinas < 10 %

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Origen del Petrleo y el Gas



Las acumulaciones de petrleo y gas se deben a una serie de eventos geolgicos que han ocurrido en el interior de la corteza terrestre a lo largo de decenas de millones de aos. Estos eventos son idnticos para uno u otro fluido, y el hecho de que producto final sea gas o petrleo (en sus diferentes calidades) con ms o menos contaminantes depende de varios factores.La Tierra tiene forma aproximadamente esfrica con un radio de unos 6000 km. Su composicin y sus propiedades fsicas no son constantes sino que varan en una serie de capas sucesivas, que desde la ms interna se denominan Ncleo, Manto y Corteza. Sabemos adems que el Ncleo de la Tierra se compone de metales (Nquel y Hierro) que estn a muy alta temperatura, y por lo tanto en estado semi-slido. La capa siguiente es el Manto, formada por rocas en cuya composicin intervienen otros elementos (Silicio, Aluminio) combinados en minerales y que tambin estn sometidos a alta temperatura y por lo tanto en estado semi-slido o sea como una pasta (que cuando fluye a superficie se llama magma). Por ltimo se encuentra la Corteza terrestre, una capa slida con un espesor de unos 10 a 90 km y que en sus partes ms bajas est cubierta por agua de lagos y mares. Las rocas de la corteza estn en contacto con la atmsfera y por accin de los agentes atmosfricos y el tiempo estn sometidas a un permanente desgaste llamado erosin. Otras fuerzas, en este caso de origen interno sacuden y alteran a las rocas, como los desplazamientos, elevaciones, etc, producto de los procesos tectnicos (terremotos, maremotos).La rocas que componen la Corteza son de distintos tipos, segn su origen:

Rocas gneas: se originan a partir del magma que asciende desde el manto, donde est en estado fluido, a travs de fisuras o zonas de debilidad. Al ascender se enfra y solidifica, pudiendo llegar a la superficie como lava, lo que constituye un volcn.Rocas sedimentarias: Se forman a partir de fragmentos de rocas preexistentes que son erosionados (desgastados), transportados y acumulados por accin de agentes atmosfricos. Estos fragmentos, llamados sedimentos, al acumularse en las zonas bajas de la Corteza, generalmente cubiertos por agua, se compactan por accin de su propio peso y se van hundiendo, y por ello son sometidos a temperaturas cada vez mayores. Las zonas de acumulacin de sedimentos se denominan Cuencas Sedimentarias. El proceso puede durar muchos millones de aos, y el espesor de sedimentos alcanzar varios kilmetros. Por ejemplo, en la Cuenca Chaco Paranense el espesor de sedimentos supera los 10 km. En el curso de este tiempo, por accin sumada de la compresin del peso de sedimentos y la temperatura producto de la profundidad el material se va solidificando y transformando en roca sedimentaria. Los fragmentos o granos estn soldados firmemente, e incluso ocurren reacciones qumicas entre los minerales que generan nuevos minerales y cambian las propiedades de las rocas formadas.

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En algunas pocas remotas la vida sobre la tierra fue abundante, de modo que los sedimentos acumulados contienen abundante materia orgnica que queda depositada y sometida a los mismos procesos que stos. La materia orgnica a que nos referimos no son grandes plantas y menos animales, sino microorganismos capaces de ser arrastrados y enterrados junto a la arena, limo, o barro arrastrado por el agua o el viento. Si las condiciones en que se depositan son adecuadas, con el transcurso de tiempos geolgicos la descomposicin de los mismos en ausencia de Oxgeno producir gas y petrleo. A estas rocas sedimentarias capaces de generar hidrocarburos las llamamos Rocas Madre, y se caracterizan por su alto contenido de materia orgnica y por haber sido depositadas durante tiempos geolgicos a gran profundidad.Petrleo y gas son entonces los productos de descomposicin de materia orgnica microscpica contenida en los sedimentos, en un proceso de millones de aos, sometida a altas presiones y temperaturas.Si el proceso es el mismo, por qu los resultados son diferentes, o sea, porqu hay gas, petrleos livianos, pesados, etc.?El resultado de la generacin depende bsicamente de: Tipo y contenido de materia orgnica (rocas muy ricas tienen ms de 10%) y tiempo y temperatura a que estuvieron sometidos. A mayor profundidad de generacin (ms presin y temperatura) y a mayor tiempo, la transformacin de la materia orgnica origina primero petrleo pesado, luego ste se degrada a petrleo mediano y liviano y, si el proceso contina, terminar en gas seco. Cmo dijimos la Corteza es dinmica y el proceso se puede interrumpir por efecto de un levantamiento de las rocas (y podra continuar luego de algunos millones de aos si se vuelven a hundir por otro movimiento).Hay tambin otro mecanismo de generacin de gas metano a partir de la descomposicin bacteriana de materia orgnica en pantanos, pero ste se pierde en la atmsfera y no es explotado en gran escala.

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Yacimientos de Petrleo y Gas


Yacimientos de Petrleo y Gas

Simultneamente con la generacin, la compresin de las rocas generadoras por efecto del peso de sedimentos superiores expulsa los fluidos en un proceso que se denomina migracin, desde la roca madre hacia otras rocas capaces de contener fluidos porque tienen espacios entre los granos que las forman. Estos espacios entre granos de las rocas sedimentarias los llamamos poros- tienen dimensiones microscpicas, del orden de dcimas o centsimas de mm. En otros tipos de rocas los espacios disponibles no son poros entre los granos sino fisuras (minsculas grietas), pero siempre tendrn capacidad de alojar fluidos. Este tipo de rocas sedimentarias que contienen fluidos se llaman Rocas Reservorio, y son el mbito de estudio central de la Geologa del Petrleo.Una importante aclaracin debe ser hecha en este punto. Las rocas sedimentarias se han formado a partir de acumulacin de sedimentos en zonas bajas, y por lo tanto, cubiertas por agua de lagos o mares. Esa agua no desaparece en el proceso, sino que queda entre los granos y al migrar el petrleo debe desplazarla para ocupar su lugar. Este desplazamiento nunca es total, y dependiendo del tipo de roca una fraccin del agua inicial permanece adherida a los granos. Por eso, el agua siempre acompaa en mayor o menor medida a la produccin de gas o petrleo.Las fuerzas que hacen que el petrleo desplace al agua de las rocas son de dos tipos: 1) la fuerza de gravedad, ya que al ser ms liviano tiende a flotar en el agua, y con ms razn el gas; 2) la capilaridad, una fuerza que hace que los lquidos suban por los espacios muy finos, como los poros, en aparente contradiccin con la gravedad. Como agua, petrleo y gas tienen distinto comportamiento capilar, ocupan en equilibrio diferentes zonas de los reservorios.El proceso de migracin continua a travs de las rocas hasta que los fluidos quedan detenidos en estructuras del subsuelo denominadas trampas. Si continuara el proceso porque la roca madre sigue generando, simplemente pasan por la trampa hasta alojarse en otra, o eventualmente salen a superficie conformando un derrame natural de los que se conocen muchos en diversos lugares. (Estos eran conocidos en la antigedad y tuvieron diversos usos).En el esquema se muestra una de las trampas ms simples que se denomina anticlinal.

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Trampas y Yacimientos


Trampas y Yacimientos

El esquema muestra otro tipo de trampa que puede contener hidrocarburos. En este caso, por efecto de las fuerzas que modifican la corteza, las rocas terminan rompindose y se produce una fractura o falla, que al poner en contacto una capa de roca con poros capaz de permitir la migracin del fluido con otra impermeable, interrumpe la migracin quedando el petrleo o gas entrampado.Existen muchos diferentes tipos de trampas, aunque en todos los casos el concepto es que por causa de la forma de las capas del subsuelo los fluidos que migran quedan detenidos.Una acumulacin de petrleo y/o gas en una trampa, con dimensiones que justifiquen su explotacin comercial, se denomina yacimiento. Como no hay (o hay estudios slo preliminares) manera de detectar la existencia de hidrocarburos desde superficie directamente, la bsqueda se orienta a detectar y delimitar las trampas, y luego comprobar si tienen o no petrleo mediante la perforacin de pozos.

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Rocas reservorio


Rocas reservorio

Mencionamos que el estudio de las rocas reservorio constituye un aspecto central de la Geologa e Ingeniera de Petrleos. Las rocas reservorio se distinguen porque poseen espacios de tamao microscpico entre los granos que las forman los poros- y donde pueden alojar fluidos, agua (que siempre estar presente), petrleo y gas. Tambin dijimos que el tamao de los poros est en el orden de las centsimas de mm, y slo en casos excepcionales, puede ser mayor. En otros tipos de rocas reservorio los espacios los constituyen fisuras o grietas, de dimensiones tambin microscpicas, donde se alojarn los fluidos. Estas rocas reservorio se llaman naturalmente fisuradas y se encuentran en algunos de los yacimientos ms grandes del mundo.El esquema mostrado da una idea de la forma en que se disponen los granos y los espacios porales. Los granos estn cubiertos por una capa de agua llamada connata porque acompaa a la roca desde su formacin, y en los poros puede haber slo agua o tambin petrleo y/o gas. El agua que aparece en contacto con los granos es un residuo que permanece del ambiente donde la roca se form. En algunos casos queda retenida en la roca mientras que en otros se produce en los pozos junto al petrleo o gas.Las rocas reales son diferentes al esquema mostrado, porque los granos son ms irregulares y hay otros materiales que obstruyen el espacio entre ellos. La porosidad y la permeabilidad se ven entonces disminuidas, como en la imagen de una roca real tomada con un microscopio de la parte inferior. Tambin se muestra una imagen de una roca naturalmente fisurada. Las propiedades ms importantes de las rocas reservorio, y que nos permiten clasificar su calidad para contener y producir fluidos, son:

Porosidad: Capacidad de contener fluidos, medida por la relacin entre el volumen de poros (o fisuras) y el volumen total de roca. Se expresa en %, y puede tomar valores de 2% hasta 30%. A mayor porosidad, mayor contenido de fluidos, y mejor calidad de la roca reservorio.Permeabilidad: Capacidad de permitir el flujo de los fluidos. Se mide por la cantidad de un cierto fluido que puede atravesar una seccin de la roca cuando se la somete a una diferencia de presin determinada. A mayor permeabilidad, ms productividad tendr el reservorio.Saturacin de fluidos: Es la proporcin de agua, petrleo y gas que llena los espacios porales y se expresa en % de la porosidad total. As, una roca que slo contiene agua salada se dice que tiene Saturacin de agua 100% (Sw=1), mientras que si tambin contiene petrleo tendr por ejemplo, Sw=0,31 y So=0,69, o sea, su espacio poral est lleno en 31% con agua y el 69% restante es petrleo.

Existe una relacin directa en las rocas entre porosidad y permeabilidad.

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Exploracin: Prospeccin Ssmica


Exploracin. Prospeccin Ssmica

La Exploracin es la etapa de bsqueda que precede al descubrimiento de hidrocarburos. Una vez identificada la zona de inters a explorar, las operaciones de exploracin comienzan con el estudio de los antecedentes de la Cuenca Sedimentaria donde se encuentra, si hay yacimientos ya descubiertos, cuales son la formaciones de inters, tanto Roca Madre como Rocas Reservorios, profundidades, tipo de fluidos que se pueden encontrar, adems de los aspectos logsticos: accesos, permisos, clima, etc. En algunos casos se hacen estudios de Geologa de Superficie, que consisten en la descripcin del ambiente sedimentario, tipos de rocas, edades y otras caractersticas a partir de muestras que se toman en superficie.Al describir las trampas dijimos que la bsqueda de hidrocarburos en subsuelo consiste en la bsqueda de las trampas que los contienen. Para esto se recurre a los mtodos geofsicos, que es el estudio de las propiedades fsicas de las rocas desde la superficie. Con stos se puede deducir la forma de las estructuras del subsuelo, definiendo as los lugares favorables donde perforar para buscar hidrocarburos(posibles trampas).El ms difundido de los mtodos geofsicos es la prospeccin ssmica. En sta, se producen explosiones controladas (pequeos sismos) en lugares definidos y se detectan las respuestas ssmicas mediante sensores ubicados en otros puntos. Mediante clculos a partir del tiempo de recepcin de las ondas reflejadas en las distintas capas del subsuelo se va construyendo un esquema la forma que stas adoptan. El proceso se hace en grandes extensiones, de modo que al integrar toda la informacin se tiene un verdadero mapa del subsuelo, donde se podr identificar a las posibles trampas.La aplicacin de poderosas computadoras al proceso permite interpretar las respuestas de varias explosiones y receptores a la vez, lo que le da mayor resolucin al mtodo y mejora los resultados.La operacin se dificulta, pero es igualmente aplicable en ambientes como selva, mar, desiertos, etc. Para aumentar la calidad y acelerar los registros, las explosiones pueden reemplazarse por vibraciones logradas mediante camiones especiales llamados comnmente vibros, como el que se muestra en la figura. Se usan varios camiones a la vez de modo de sumar efectos y lograr mejores respuestas. Adicionalmente, se disminuye el impacto ambiental de las operaciones, ya que los camiones no necesitan la apertura previa de huellas o picadas en los campos.

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Secciones y mapas ssmicos


Secciones y mapas ssmicos

La interpretacin de las respuestas ssmicas mediante sofisticados programas de computacin permite a los especialistas traducir esa informacin en trminos geolgicos: mapas, secciones ssmicas, etc.En el ejemplo que se muestra, la informacin ssmica se ha procesado e interpretado en forma de secciones verticales planas del subsuelo. Una de las imgenes corresponde a una seccin de carcter ms regional que abarca decenas de kilmetros de largo y da informacin macro, mientras que la otra se ha realizado luego de una ssmica de detalle, con mejor resolucin y abarcando la zona de inters, la que se ha mapeado para poder cuantificar las zonas potenciales. Para mejorar la visualizacin, las diferentes capas del subsuelo se distinguen con colores arbitrarios. Los colores representan entonces diferentes formaciones o estratos, y correlacionando esta informacin con datos geolgicos se los identifica y estudia su conformacin.Junto a otra informacin, esta seccin ssmica permitir al gelogo interpretar el subsuelo e identificar zonas favorables para la existencia de trampas. Debemos reiterar que no se puede tener la certeza de la existencia de hidrocarburos en subsuelo hasta que se haya perforado un pozo.

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Visualizacin 3D


Visualizacin 3D

Una forma especial de registro e interpretacin ssmica lo constituye la llamada Ssmica 3D (por 3 dimensiones), que proporciona ms detalle del subsuelo y permite armar modelos de 3 dimensiones.Para ello la informacin ssmica se registra con una disposicin especial de vibros y sensores en superficie, y luego del proceso e interpretacin se obtiene un cubo de informacin, que brinda una imagen tridimensional del subsuelo. Es decir, no tenemos ahora una seccin plana del subsuelo cada 2 o 5 km, sino que hay un volumen con informacin en cada punto. Esto permite al intrprete construir imgenes en 3 dimensiones que muestren su visinde las posibles trampas, y tambin visualizarlas desde distintos puntos de vista para verificar que las interpretaciones son coherentes.En un anlisis adicional de la interpretacin ssmica se pueden investigarlos atributos de las ondas ssmicas, como la amplitud o la variacin de fase de las ondas reflejadas. En este caso no slo se estudian los tiempos de respuesta de las ondas sino tambin las caractersticas de las mismas, lo que en condiciones favorables se podrrelacionar con propiedades de las rocas como la porosidad o incluso el contenido de fluidos en las formaciones.La ssmica 3D es una herramienta de mxima utilidad no slo en la exploracin, sino en el desarrollo y reactivacin de campos maduros.

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Exploracin: Factores de xito


Fe = PRM * PRes * PTr * PTM (Factor de xito Geolgico o de descubrimiento)

PRM : Probabilidad de existencia de roca madre (generacin)PRes : Probabilidad de existencia de condiciones de reservorioPTr : Probabilidad de existencia de trampaPTM : Probabilidad de sincronismo de la migracin

Ejemplo:

Fe = 1.00 * 0.50 * 0.50 * 0.50 = 12.50 %

Exploracin: Factores de xito

La exploracin culmina con la perforacin de uno o ms pozos exploratorios. stos confirmarn si los supuestos geolgicos asumidos se cumplen, y en ese caso, si la estructura perforada contiene petrleo o gas. Si bien los mtodos de prospeccin proveen informacin que aumenta la probabilidad de xito, hasta que se perfora y evala el pozo no se estar seguro del resultado, y en la mayora de los casos, ste es negativo. Se denomina Factor de xito exploratorio a la fraccin de pozos exploratorios perforados por una empresa o en una determinada regin que resultan productivos.El factor de xito es mayor en zonas ms conocidas que en reas de frontera muy poco estudiadas, y tambin vara con las mayores o menores dificultades geolgicas propias de la zona. Regiones donde la ssmica provee buena informacin, como el offshore de frica o Brasil tienen factores de xito moderados, mientras que en zonas complejas o donde la informacin del subsuelo no es de alta resolucin, como la zona del oeste neuquino o el norte de Per, tienen mucho menos xito, del orden del 10%. Aunque pueden haber matices diferentes para distintos evaluadores, se considera que el riesgo de un proyecto exploratorio depende de 4 factores:

Condiciones de generacinCondiciones de reservorioExistencia de la trampaSincronizacin adecuada de los otros factores (timing)

Para tener una aproximacin al riesgo exploratorio, consideremos un cierto proyecto donde cada uno de los 4 factores sea igual a 50%. El riesgo del proyecto ser 0,50 x 0,50 x 0,50 x 0,50 = 0,0625, es decir 6,25%! An en una cuenca conocida, donde se pueda asegurar la existencia de Roca Madre (PRM = 1), si los otros factores fueran 50%, la probabilidad de xito de descubrimiento sera 12,5%.Aunque no resulten descubridores, los pozos exploratorios proveen importante informacin que permitirmejorar el conocimiento del subsuelo y aumentar las chances de prximos pozos.Si se produce un descubrimiento, la exploracin continua con el registro de nueva ssmica con ms grado de detalle y la perforacin de uno o ms pozos que ayuden a delimitar el yacimiento. stos se denominan pozos de extensin.

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Exploracin: xito Comercial

Ft = Fe * Pecon (Factor de xito Comercial o Total)

Pecon : Probabilidad de que el descubrimiento sea comercialmente explotable

Costo pozo seco [Cps] = 8.00 MM$Costo pozo avanzada = 5.50 MM$ VEproy = Ft * VPNproy - [1-Ft] * CpsVPN proyecto = 186.00 MM$

xito Geol = 0.125

Fracaso Geol = 0.875

xito Com = 0.40

Fracaso Com = 0.60

Probabilidad Valor

0.050

0.075

186.00 MM$

VE

+ 9.300 MM$

- 13.50 MM$ - 1.0125 MM$

0.875 - 8.00 MM$ - 7.000 MM$

1.00 + 1.2875 MM$

+ 2.275 MM$

- 1.750 MM$+ 1.2875 MM$

VE


Exploracin: xito Comercial

An si la perforacin del pozo exploratorio comprueba la existencia de petrleo o gas, esto no significa que el descubrimiento sea desarrollable desde el punto de vista comercial. Las razones que hagan que un xito geolgico no sea econmico tienen que ver con los costos asociados al desarrollo: En efecto, no es lo mismo descubrir un cierto volumen de reservas en una zona donde hay infraestructura y los costos de perforacin son medios, que descubrir en un rea remota, donde habr que construir las instalaciones para evacuar el hidrocarburo, alojar a las personas, etc, o donde los costos de pozos sean muy altos. En este ltimo caso, las reservas que hagan posible el desarrollo comercial debern ser mucho ms altas como para justificar las mayores inversiones.El Factor de xito Total se calcula como producto del Fe (geolgico) y la probabilidad de que dado el descubrimiento- ste sea comercial. Esta probabilidad se obtiene de proyectar las diferentes alternativas de desarrollo de las reservas que podran ser descubiertas y calcular la fraccin de esas alternativas que resulta econmica. La viabilidad del proyecto resultar de una ecuacin que compara el valor del descubrimiento, medido por el VPN del proyecto afectado por el Ft, y el costo del fracaso, medido como la probabilidad de fracaso (1-Ft) por el monto a invertir hasta comprobar el descubrimiento. Si de esta comparacin resulta una diferencia (llamada Valor Esperado del proyecto) positiva, el proyecto es viable.

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Reservorios de Petrleo

3. Reservorios y fluidos. 1/7

Reservorios de Petrleo y Gas

Los yacimientos son acumulaciones de hidrocarburos en formaciones rocosas del subsuelo. El petrleo y el gas, junto al agua de las formaciones, ocupan los espacios porales de las rocas. Ese sistema de roca y fluidos se conoce como reservorio y queda definido por la composicin, la presin y la temperatura a que se encuentra. Tanto la presin como la temperatura aumentan a medida que aumenta la profundidad del reservorio. Este aumento se denomina gradiente y los valores normales para el gradiente de presin son los de una columna de agua salada, es decir, aproximadamente 1 kg/cm2 cada 10 m de profundidad. Para la temperatura el gradiente normal es 1C cada 33 m de profundidad, sumado a la temperatura ambiente.Un reservorio que se encuentra a 1500 m de profundidad, tendr entonces aproximadamente:Presin: P = 1500 m x 1 kg/cm2 / 10 m = 150 kg/cm2Temperatura: T = (1500 m x 1C / 33 m) + 20C = 65CPueden parecer valores pequeos, pero son suficientes para dar a los fluidos un gran nivel de energa, sobre todo si los asociamos a los grandes volmenes de lquido o gas que puede contener un yacimiento. En una analoga podemos decir que los fluidos del reservorio estn apretados y a alta temperatura, esperando por una oportunidad para salir de su encierro a travs de los pozos.Aqu conviene marcar una de las diferencias de comportamiento entre petrleo y gas: Al disminuir la presin, los fluidos se expanden (aumentan de volumen) pero los gases en mucha mayor medida que los lquidos. La expansin gaseosa es una de las principales fuentes de energa de los yacimientos, y a igualdad de P y T, un yacimiento de gas o de petrleo con gran contenido de gas, surgir a superficie con ms energa que uno de petrleo con menos gas asociado. De hecho, los yacimientos de gas surgen hasta que su presin es muy baja, casi hasta agotarse, mientras que los de petrleo surgen durante una etapa inicial y al caer la presin la energa remanente no es suficiente para elevarlos hasta superficie.El mecanismo descrito se denomina expansin, y es uno de las ms importantes fuentes de energa de los yacimientos, pero existen otros como el empuje hidrulico. En yacimientos de petrleo que coexisten en la trampa con un gran volumen de agua, al extraer petrleo y disminuir la presin se expande no slo el petrleo sino el agua que puede tener volmenes cientos de veces superiores ayudando a mantener la presin del reservorio y los niveles de energa, y los pozos podrn producir por surgencia hasta agotar el petrleo. En los reservorios reales rara vez acta un nico mecanismo, sino que los efectos de dos o ms se combinan.En mayor o menor medida, a medida que se produce en los reservorios de gas y petrleo, se va agotando el fluido y la energa del yacimiento. Este proceso se denomina deplecin o declinacin, y se ve porque la presin -y la productividad- disminuyen con el correr del tiempo. La declinacin ser mayor si el yacimiento es pequeo y tiene poca energa, y viceversa.

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Pozo Nq CRe 126

Clculo del LmiteEconmico para WTI = 30 $/b

Caudal lm = 2 m3/dVida til = 21 aos

0

100

200

300

400

500

5 10 15 20 25 Aos

Petrleo [m3/d]

1

10

100

1000

5 10 15 20 25 Aos

Petrleo [m3/d]

Grfico escala decimal

Grfico escala logartmica

Produccin de petrleo


Produccin de Petrleo y Gas

A medida que se produce petrleo o gas de un yacimiento, la energa del mismo se va consumiendo junto con los fluidos extrados. La disminucin de energa se manifiesta por una disminucin de la presin del resevorio. En los yacimientos con un mecanismo de fuerte empuje por agua la energa consumida es repuesta por la expansin del agua que va ocupando los espacios que deja la produccin, pero ste es un caso muy especial.Cuando la presin baja tanto que el flujo hacia los pozos es tan bajo que no resulta econmico seguir explotando, se dice que se ha alcanzado el lmite econmico del pozo o yacimiento y se debe abandonar. Esto no significa que todo el petrleo o gas han sido producidos, ya que una gran parte queda en los poros a presin muy baja y no es econmico producirla.En los yacimientos con gran empuje de agua la presin es casi constante, pero se alcanza el lmite econmico porque la expansin del agua alcanza los pozos productores y entonces se produce casi slo agua.La fraccin de petrleo o gas producido al alcanzar el abandono de un yacimiento se denomina Factor de Recuperacin, Fr, y su valor depende del tipo de fluido producido, las caractersticas de la roca reservorio y el mecanismo de empuje de que se trata.Para yacimientos de gas, por su gran capacidad de expansin y alta fluidez las recuperaciones son altas, del orden de 70 u 80% del gas original en el reservorio. Para el petrleo, los Fr sern mayores si la roca reservorio tiene buena porosidad y permeabilidad y si el petrelo es liviano o mediano, que en reservorios de pobres caractersticas y petrleos pesados. El tipo de mecanismo de empuje tiene gran importancia. Valores tpicos de Fr para yacimientos de petrleo mediano y porosidades y permeabilidades medias son:

Empuje por expansin de gas: 25 a 40%Empuje por gas disuelto : 15 a 25%Empuje por expansin de agua: 35 a 60%

Como se ve, en todos los casos el petrleo remanente en el reservorio al finalizar la explotacin es una fraccin muy importante. Para aprovecharlo y continuar la explotacin extendiendo el lmite econmico se recurre a los mtodos de recuperacin asistida.

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Recuperacin Asistida de Petrleo


Recuperacin Asistida de petrleo

Como vimos, la energa disponible en los reservorios es limitada, a medida que las reservas son producidas se va agotando o depletando, y esto significa que a veces, ms de 3/4 del volumen de petrleo in situ no podr ser producido, a menos que se provea energa al reservorio de alguna manera.Los mecanismos ms usados para este fin, mejorando el Fr, consisten en la inyeccin a las formaciones de agua o gas. Esto se llama genricamente recuperacin asistida o secundaria.Los factores de recuperacin se pueden incrementar por recuperacin secundaria hasta un 50 %, o sea duplicar las reservas del yacimiento. La eficiencia de la recuperacin asistida depende de las condiciones de reservorio y del tipo de petrleo. A mejor condiciones de reservorio y petrleo menos viscoso (liviano o mediano), mejor ser el incremento de recuperacin.El agua que se inyecta puede ser la misma agua de produccin separada en el yacimiento, previo acondicionar sus caractersticas. Cuando sta no es suficiente, se recurre a otras fuentes de agua, como lagos, ros, mares o subterrneas. En yacimientos con gran produccin de gas, si las condiciones de subsuelo lo aconsejan, se puede usar el gas para la recuperacin asistida.Otros mtodos ms complejos de recuperacin asistida usan en conjunto o a continuacin del agua, inyeccin de polmeros, agentes tensioactivos (detergentes), lcalis, dixido de carbono, etc. Otro grupo de mtodos de recuperacin asistida lo constituyen los procesos trmicos, como inyeccin de vapor o combustin in situ, tiles para mejorar la recuperacin de petrleos pesados y viscosos.

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Reservas de Gas y Petrleo

Vida del YacimientoVida del YacimientoVida del YacimientoVida del Yacimiento

!! !! erererer

Pozo

Pozo

Pozo

Pozo

RecuperacRecuperacRecuperacRecuperac

finalfinalfinalfinal

ExploracExploracExploracExplorac DelineacDelineacDelineacDelineac DesarrolloDesarrolloDesarrolloDesarrollo ProducciProducciProducciProduccinnnn AbandonoAbandonoAbandonoAbandono

Rango de las estimaciones



Rango de las estimacionesReservas

Reservas

Reservas

Reservas


Reservas de Petrleo y Gas

Se llaman reservas a las cantidades de hidrocarburos que, con razonable certeza, se estima recuperar en el futuro de reservorios conocidos y en las actuales condiciones econmicas. Es decir, son volmenes que estn en el reservorio al momento del clculo y no deben confundirse con la produccin ya obtenida. Por eso, en la definicin de reservas est presente el concepto de incertidumbre y an con los mismos datos- cada analista puede llegar a resultados diferentes. El origen de la incertidumbre tiene relacin con el hecho de que las mediciones son indirectas y sobre muestras en general poco representativas. La incertidumbre disminuye a medida que se avanza en la vida del yacimiento, pero slo se tiene la certeza acerca de las reservas de un pozo o un campo cuando se llega a su abandono, o sea, cuando las reservas se han agotado.La clasificacin ms usada de reservas tiene en cuenta esto al asignarles categora de Probadas, Probables o Posibles segn el grado de certeza que se tenga al evaluarlas., siendo las probadas las ms conocidas. Con una incertidumbre mayor se deben considerar los recursos exploratorios, previo a la perforacin del primer pozo en una trampa. Tambin se habla de condiciones econmicas, ya que slo se consideran reservas aqullas que se puede demostrar que son extrables econmicamente. Por eso, una variacin del precio del petrleo modificar los lmites econmicos de los yacimientos y har variar las reservas. Otras categoras de reservas tienen en cuenta la propiedad (al 100 % o en participacin), los mtodos de recuperacin (primarias o secundarias), y el grado de desarrollo (desarrolladas y no desarrolladas).Como las reservas de hidrocarburos son el principal activo de las empresas, estn sujetas a procesos de revisin, certificacin y auditora por terceros independientes, que son reconocidos especialistas. Los detalles tcnicos de las definiciones de reservas tambin estn sujetos a interpretacin, por lo que diversos organismos postulan diferentes enfoques. Las definiciones usadas habitualmente son las de la Sociedad Internacional de Ingenieros de Petrleo (SPE) y el Consejo Mundial del Petrleo (WPC) de 1997 y la Comisin de Valores de Nueva York (SEC, 1978, revisadas en 2008) que son las ms rgidas y las nicas aceptadas para las empresas que cotizan en esa plaza. Si bien la SEC no exige que las reservas sean auditadas, en caso de que lo sean se pide un informe breve sobre las conclusiones del tercero involucrado en relacin a la estimacin de reservas.

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Clculo de Reservas

Reservas = (A * h) * * (1 - Sw) * Fr * FvolVol roca

Vol porosVol hidroc in situ

Vol hidroc recuperableVol hidroc rec en superficie

Mtodo volumtrico

1

10

100

1000

5 10 15 20 25 Aos

Petrleo [m3/d]

Anlisis de declinacin


0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1 2 3 4 Gp [MMMm3]

Gas P/z

Clculo de Reservas

Los mtodos aplicables para calcular reservas varan segn la cantidad y calidad de informacin disponible en las distintas etapas de desarrollo de un campo. En todos los casos, el resultado de un clculo de reservas no es un nmero (resultado determinstico), sino un rango de valores (resultado probabilstico), y la amplitud de ese rango es una medida de la incertidumbre asociada.Las reservas de petrleo se expresan en m3 o en barriles, y las de gas en MMm3 o MMcf (millones de m3 o millones de pies cbicos). Cuando se tienen reservas de gas y petrleo y se quiere tener un valor total se reduce el gas convencionalmente segn su valor energtico y se expresa el resultado en barriles equivalentes de petrleo (boe).Los principales mtodos para calcular reservas son:Analoga: Se usan en etapas muy iniciales de la exploracin cuando casi no hay datos. Se buscan analogas de tamao de trampas, propiedades de rocas y fluidos, tipo de fluidos, factores de recuperacin y con eso se estiman rangos de valores de reservas. Por supuesto, la incertidumbre es alta!Mtodo Volumtrico: Se calculan volmenes de trampa y se afectan por la porosidad y la saturacin de fluidos. Con eso se tiene el volumen de fluidos en subsuelo. Con el factor de recuperacin y una correccin de volumen para referir las condiciones a superficie se obtiene el valor de reservas. Como todos los parmetros necesarios para el clculo tienen un rango de valores posibles, esta incertidumbre se traduce en un rango de valores de reservas.Anlisis de curvas de declinacin: Se basan en extrapolar tendencias de comportamientos, asumiendo que los factores que afectan la produccin permanecen constantes a lo largo de toda la vida del yacimiento. Son los mtodos menos inciertos y tambin los de menor dificultad para calcular, pero requieren conocer la historia de produccin para extrapolar, o sea que sern aplicables a yacimientos maduros o por lo menos con cierta vida de desarrollo.Balances de materia: Son clculos analticos, basados en un modelo del comportamiento de los fluidos en el subsuelo a medida que avanza la produccin. Se asume que para cada volumen unitario de gas, petrleo y agua producidos el yacimiento disminuye su presin en cierta medida y que esta disminucin se comunica a toda la extensin del yacimiento. Conociendo por anlisis de laboratorio como es el comportamiento de las propiedades de los fluidos con la presin y midiendo los volmenes producidos as como la cada de presin real en el campo, se puede estimar la fraccin de petrleo y gas remanente.

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Simulacin numrica


Datos de entrada: Modelo geolgico (mapas) Datos de laboratorio (porosidad,

permeabilidad, permeabilidades relativas, pvt) Ubicacin y completaciones de los pozos Historias de produccin y presiones

Simulacin numrica de reservorios

La simulacin numrica es un mtodo de anlisis de reservorios muy completo y sofisticado, que incluye en un modelo todo el conocimiento de que se dispone respecto de ese yacimiento y por lo tanto puede ser usado para calcular reservas, efectuar pronsticos de produccin y analizar alternativas de desarrollo.Son clculos muy complejos que se hacen slo en computadoras, programando todas las ecuaciones que regulanel flujo de varios fluidos inmiscibles (gas, petrleo y agua) en reservorios. Dado lo complicado de las ecuacionesnecesarias para representar el movimiento de fluidos cuyas propiedades varan con la presin, o sea a medida que se produce, en un sistema poral no homogneo, no pueden usarse mtodos de resolucin exactos. Se recurre a mtodos numricos y se hacen mltiples clculos hasta que se converge en una solucin.Para ello, se divide el reservorio en celdas a las que se asignan propiedades tanto para la roca como para el fluido. La vida del yacimiento se divide tambin en perodos de das o meses segn el tipo de estudio. As se tiene un reservorio virtual del que se van extrayendo los volmenes de petrleo o gas realmente producidos. El modelo calcula en cada lapso de tiempo las propiedades (presin y saturaciones, o sea % de gas, petrleo y agua remanente), hasta que se llega al final de la vida. Con el modelo finalizado se hacen corridas de produccin, tratando de simular lo realmente producido de petrleo o gas y comparando con la realidad. Se hacen ajustes de las propiedades hasta que la historia en el modelo reproduce a la real y con ese modelo ajustado se hacen pronsticos y clculos de reservas. Requiere muchos datos, pero cuando se cuenta con historia y buenas mediciones es una metodologa muy precisa que permite analizar tambin eventos a futuro, como comportamiento de sistemas de recuperacin asistida antes de haber comenzado a inyectar agua.Tambin se pueden construir modelos conceptuales en etapas tempranas de los yacimientos, con pocos datos y sin historia, aptos para hacer anlisis de sensibilidad entre alternativas posibles.

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Yacimientos de gas no convencional


Yacimientos de Gas no convencional

Pozos horizontales fracturados

Vista area de un yacimiento

Muestra de shale

Yacimientos de gas no convencional

Este nombre designa a diferentes depsitos de gas natural en subsuelo contenidos en reservorios diferentes de las rocas sedimentarias consideradas normales. Como se ve, esto no es una definicin taxativa, y en muchos casos la clasificacin de un depsito como no convencional se basa ms en lmites fijados en regulaciones legales. Entre ellos tienen especial difusin en nuestro pas los denominados tight gas y shale gas.Tight gas: Son depsitos en rocas de permeabilidad extremadamente baja, que para justificar la explotacin deben tener espesores considerables. Estos depsitos existen en la mayora de las cuencas, pero su desarrollo comercial es reciente ya que debieron implementarse tecnologas especficas, principalmente perforacin horizontal y estimulacin por fractura hidrulica en etapas mltiples. La produccin por pozo es en general baja y para lograr producciones significativas de un campo deben perforarse centenares o miles de pozos a un ritmo muy intenso. Esto plantea desafos no solo tcnicos, sino tambin legales y ambientales.Shale gas: En este caso el gas est contenido en rocas sedimentarias de granos tan finos que no sonconsideradas rocas reservorio por ser su permeabilidad prcticamente nula (esquistos). Son rocas generadoras, y el gas que contienen es el que no ha migrado hacia rocas reservorio. En algunos casos los volmenes de roca conteniendo gas es muy grande, como para justificar su desarrollo, que requiere tecnologas especiales de perforacin y estimulacin.En algunos pases, como en USA, hay soporte normativo especial para estimular las inversiones en estas reas, con resultados exitosos en trminos de incremento de la produccin de gas domstico, bajando la demanda internacional y el precio del LNG. En nuestro pas se est empezando a estimular el desarrollo de estos recursos en la Cuenca Neuquina.

Documents

Introducción al Upstream (Parte 1)(restored).pdf