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Simulaci ón Matem ática de Reservorios Simulación Matemática

Aplicaciones de la SMR Campos Maduros

Ing. Nelson Cabrera Maráz, Msc [email protected] UAGRM-INGPET N@Plus 2016

En la actualidad, por cada barril de petróleo descubierto se consumen cuatro

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Se calcula que nueve de diez mayores pozos petroleros del mundo están en fase de agotamiento En Bolivia … los campos petrolíferos entraron en una dinámica descendente tan estable como irreversible. La producción nacional de gas y petróleo ingresó a un proceso gradual y sostenido de disminución 2

MAXIMO APROVECHAMIENTO DE LOS CAMPOS MADUROS Algunos conceptos claves Visión General del Sector Revisión de las practicas de reactivación La simulación numérica en la reactivación de campos Campos Marginales o Maduros en Bolivia

Algunos conceptos claves "Campo", Campo es un área consistente de uno o varios reservorios limitados, todos agrupados o relacionados a una misma característica estructural geológica o condiciones estratigráficas, en la que se tiene una o más acumulaciones de hidrocarburos. "Plan de desarrollo", desarrollo es el conjunto de actividades e inversiones estimadas que la contratista se compromete a realizar para desarrollar los yacimientos de hidrocarburos comercialmente explotables, descubiertos en el período de exploración.

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“Campo Marginal”, Marginal es aquel campo que ha producido el 90% de sus reservas probadas de hidrocarburos. “Campos Maduros”, Maduros son aquellos que han alcanzado el pico de su producción y comienza su etapa de declinación. 4

Algunos conceptos claves

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La explotación de hidrocarburos; actividades que se llevan a cabo en determinadas áreas para la operación y mantenimiento de la producción de un campo, incluye: •la perforación de pozos de desarrollo y de producción, •tendido de líneas de recolección, •construcción e instalación de plantas de almacenaje, de procesamiento y separación de líquidos y licuables, de recuperación primaria y mejorada y toda otra actividad en el suelo y el subsuelo dedicada a la producción, separación, procesamiento, compresión y almacenaje de hidrocarburos.

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Algunos conceptos claves

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La explotación de yacimientos; el conjunto de decisiones y operaciones mediante las cuales a un yacimiento petrolífero se le identifica, cuantifica, desarrolla, explota, monitorea y evalúa en todas sus etapas de producción, desde su descubrimiento, pasando por su explotación hasta su abandono. El propósito básico; es controlar las operaciones para obtener la máxima recuperación económica de un yacimiento, basado en hechos, información y conocimientos, comprende: Evaluación de yacimientos, Desarrollo de campos, Recuperación de hidrocarburos, Sistemas e instalación de producción. 6

Algunos conceptos claves La explotación se inicia con los estudios de geología e ingeniería para definir las acumulaciones petrolíferas, que luego se desarrollaran a través de perforación de pozos y la construcción de instalaciones de producción, incluye: Las actividades de extracción, Manejo y tratamiento de los hidrocarburos, y, la entrega a los lugares de almacenamiento.

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El yacimiento, los pozos y las instalaciones en la superficie constituyen lo que generalmente se denomina un “campo petrolero”. La vida productiva del yacimiento se puede dividir en tres periodos: Producción Primaria, Producción secundaria y producción terciaria o mejorada. 7

Manejo de las Operaciones de Campo „

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El manejo de la producción abarca actividades que se extienden desde formaciones en producción (vecindades del pozo), equipamientos de completación del pozo, hasta las redes de instalaciones de superficie, que en principio procesan y transportan los hidrocarburos a líneas de conducción y traslado al punto de venta. Para la explotación del petróleo y gas, se necesita un proceso focalizado para desarrollar planes, controlar las inversiones de capital y los gastos operativos, cumplir con los programas de ejecución, reducir los costos de levantamiento artificial, incrementar la producción del campo, mejorar la manipulación de los hidrocarburos y administrar los ingresos.

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Manejo de las Operaciones de Campo „

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En condiciones ideales, el manejo de la producción comienza antes de la puesta en marcha del campo para limitar el riesgo y la exposición financiera, reducir la inversión de capital y minimizar el tiempo, necesarios para lograr la comercialidad del campo, especialmente porque muchos nuevos descubrimientos se hallan en áreas marginales, donde los gastos son elevados. En el caso de yacimientos maduros, maduros este proceso implica reducir los gastos, mejorar la producción y extender la vida del campo para mejorar su rentabilidad y maximizar la recuperación. El manejo eficiente de la producción puede marcar la diferencia entre retener la producción de un activo y abandonar el campo o evitar las inversiones.

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Problemas en la Explotación „ „ „ „ „

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Recursos limitados Proceso de recobro mejorado no esta definido No hay tiempo suficiente para el mantenimiento Baja calidad de los equipos del campo Requerimiento de inversiones grandes Mejores alternativas de inversión, otros proyectos

Larga historia de producción „ Ventajas de la explotación „ Buen conocimiento de los mecanismos de producción „ Mejor conocimiento de los parámetros de operación „ Inyección de agua y de gas „ Petróleo remanente „ Mejor conocimiento de la geología 10

Revisión de las practicas de reactivación de campos maduros

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La operación de campos maduros es uno de los mayores desafíos técnicos y económicos para la industria del gas y del petróleo. Implica mejorar la recuperación y seguir obteniendo ganancias de pozos frecuentemente con baja productividad, viejas instalaciones, y grandes cuestiones ambientales por resolver

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Desafíos y condiciones para el máximo aprovechamiento

La estrategia petrolera en los últimos años, ha cambiado. La búsqueda de nuevos yacimientos ya no es una prioridad y se evalúan cada peso que se invierte. „Las condiciones geológicas, económicas y estratégicas que hacen cada día más difícil, arriesgado y costoso encontrar grandes yacimientos petroleros, han llevado a mirar nuevamente los campos "viejos" o maduros, maduros es decir aquellos que ya están o han estado en producción y están en la fase de declinación. „De los 161 billones de dólares que se invirtieron en exploración y producción en el mundo durante el 2008, 86 billones de dólares, es decir el 53 %, fueron para desarrollo y producción, el 24 % para la adquisición de reservas y sólo el 23 % para la búsqueda de nuevos hallazgos. „El 75 % de las nuevas reservas petroleras en el mundo corresponde a campos maduros y sólo el 25 % a nuevos descubrimientos.

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Desafíos y condiciones para el máximo aprovechamiento

Los retos: aplicar métodos mas adecuados para cada campo con la tecnología actual y mejorar los procesos de recuperación secundaria y mejorada para aumentar el factor de recuperación „La demanda de hidrocarburos para los próximos años se alcanzará con el desarrollo de nuevos descubrimientos y con el incremento del factor de recuperación de campos maduros „En los próximos años el mayor desafió del Upstream será el desarrollar actividades en ambientes de mayor madurez, en condiciones operativas limitantes (menor productividad, por pozo, altos cortes de agua, replanteo de la metodología de recuperación asistida, yacimientos nuevos de menor envergadura, etc.) „La prolongación de la vida productiva de los campos maduros requiere que las compañías de petróleo y gas tengan como objetivo reservas a menudo difíciles de detectar y aún mas difíciles de explotar

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Desafíos y condiciones para el máximo aprovechamiento „

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Los campos maduros exhiben habitualmente crecientes cortes de agua, a raíz tanto de la intrusión del acuífero natural en las zonas productivas como de los programas de inyección de agua. Uno de los principales desafíos con que se enfrentan los operadores de campos maduros es la compresión de la distribución y el flujo de los fluidos dentro de un yacimiento. Los operadores deben manejar la declinación de la producción en el corto plazo, aumentando los factores de recuperación en el largo plazo. Es preciso evaluar nuevas tecnologías, tales como los registros modernos de producción, las instalaciones de superficie actualizadas, los mecanismos de levantamiento adecuados, o los estudios sísmicos adquiridos con la técnica de repetición

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Desafíos en la operación de instalaciones envejecidas en producción de petróleo

Problemas fundamentales 1.

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Campos maduros y en declinación: „ Recuperación mejorada de gas y petróleo e incremento de agua de producción „ Aumento de los costos de operación „ Pasivos exploratorios Instalaciones viejas „ Adaptación a nuevos requerimientos reglamentarios: Recuperación y uso de gas, prohibición de quema de gas, gestión de la integridad „ Necesidad de adoptar nuevas estrategias y nuevos esquemas de gestión, operación y mantenimiento Prevención del desmantelamiento y de las expectativas de las autoridades competentes en dicho proceso. proceso 16

Desafíos en la operación de instalaciones envejecidas en producción de petróleo

Solución a los problemas fundamentales „

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Interés a favor de especialistas en operación de campos maduros Relanzamiento de campañas exploratorias aprovechando la tecnología 3D Bio-remediación de pasivos exploratorios Provisión de fondos para el desmantelamiento Uniformar criterios sobre desmantelamiento entre las empresas Uso de tecnología disponible 17

Metodología basada en simulación numérica de yacimientos para reactivación de campos maduros

Acciones para impulsar la reactivación de campos Reposición de reservas „ „

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Conocimiento geológico de las cuencas petroleras Incrementar la investigación, el desarrollo y la aplicación de nuevas tecnologías La complejidad, el riesgo y la incertidumbre de todo el proceso de explotación.

Redefinición de la explotación de los hidrocarburos ¾ ¾ ¾ ¾

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¾

Implementar un plan de formación profesional Incorporar los retos tecnológicos en exploración y producción Incrementar el numero y capacidades de los especialistas en E&P Generar nuevos procesos de trabajos integrales Aplicar los métodos mas adecuados y optimizar los procesos de recuperación primaria, secundaria y mejorada 19

La simulación numérica en la reactivación de campos La simulación es una plataforma experimental virtual donde se pueden tomar decisiones y se implementan pruebas evaluando el impacto a futuro sin alterar la naturaleza actual de campo. Uno de los objetivos de la simulación es poder generar un modelo computacional que aproxime el comportamiento real de un yacimiento a través de escenarios virtuales para realizar pruebas antes de implementarlas en el campo Los trabajos de campo y las estimulaciones de producción precisan de un estudio de factibilidad en función a los resultados de la simulación antes de hacerlas directamente sobre los pozos.

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La tendencia a prolongar una vida productiva de los campos petroleros destaca la importancia de la aplicación de tecnología durante todo el proceso de desarrollo de campo.

La simulación de yacimientos está contemplada dentro de las etapas finales del proceso de mejoramiento de un campo maduro 20

Metodología de mejoramiento de la productividad La metodología requiere a los simuladores como herramientas de prueba para valorar la mejor estrategia productiva de un campo maduro y su potencial implementación. „

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„

Revisar y organizar el archivo histórico de eventos „ Revisar la historia de exploración „ Organizar la información obtenida en el descubrimiento y delineación „ Revisar la historia de desarrollo y producción del campo Definir los parámetros de selección „ Nivel de simulación y medio efectivo de modelamiento „ Dimensionamiento y definición de direcciones preferenciales „ Tipo de modelo de flujo y de proceso „ Nivel de aplicabilidad „ Impacto económico inicial 21

Metodología de mejoramiento de la productividad „

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„

Revisar la integridad de la información requerida „ Falla de los registros actuales „ Mala interpretación de la información disponible „ Carencia de un nivel de integración en toda la caracterización „ Inteligencia Artificial „ Esquemas de modelamiento alternativo „ Estadísticas Realizar la simulación numérica „ Datos de entrada „ Comparación y ajuste de las historias „ Predicción del comportamiento futuro

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Mejoramiento de la productividad basada en simulación numérica de yacimientos

METODOLOGIA METODOLOGIA

Principales Principales Acciones Acciones

REVISAR REVISAR YY ORGANIZAR ORGANIZAR EL EL ARCHIVO ARCHIVO HISTORICO DEL HISTORICO DEL CAMPO CAMPO  Revisar la historia de exploración  Organizar la información obtenida en el descubrimiento y delineación  Revisar la historia de desarrollo y producción de campo

DEFINIR DEFINIR LOS LOS PARAMETROS PARAMETROS DE DE SELECCION SELECCION Nivel de simulación y medio efectivo de modelamiento Dimensionamiento y definición de direcciones preferenciales Tipo de modelo de flujo y de proceso Nivel de aplicabilidad Impacto económico inicial

REVISAR REVISAR LA LA INTEGRIDAD INTEGRIDAD DE DE LA LA INFORMACION INFORMACION Falla de registros actuales Mala interpretación de la información disponible Carencia de un nivel de integración en toda la caracterización Inteligencia Artificial Esquemas de modelamiento alternativo Estadísticas

REALIZAR REALIZAR LA LA SIMULACION SIMULACION NUMERICA NUMERICA

Datos de entrada Comparación y ajuste de las historias Predicción de los comportamientos futuros

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VALORAR VALORAR LA LA MEJOR MEJOR ESTRATEGIA ESTRATEGIA PRODUCTIVA PRODUCTIVA DE DE UN UN CAMPO CAMPO MADURO MADURO

El objetivo es apoyar la mejora de la gestión de los asuntos asociados al envejecimiento de campos y de las instalaciones asociadas 23

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Caso BOLIVIA: Campos Marginales o Maduros

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Campos maduros o marginales en Bolivia La mayoría de los campos productores de gas y petróleo tienen una antigüedad por lo general superior a 20 años, que podrían definirse como campos MADUROS „

Ventajas de los campos: „ Tienen la infraestructura instalada „ Disponen de cantidades de información e interpretaciones „ Dada la situación actual, tienen nuevas oportunidades de explotación, la clave es identificarlas y priorizarlas para el redesarrollo de campo

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Las acciones: „ Utilizar simuladores para predecir el comportamiento de la producción y proponer un plan optimo de desarrollo alternativo, para: „

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„ „

Explotar el petróleo no movilizado Mejorar la recuperación de las zonas productivas existentes Implementar tecnologías de punta y maximizar la producción

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Algunas Preguntas … • ¿Pueden los yacimientos maduros y en declinación extender su vida útil ? • ¿Pueden estos campos contribuir a detener la caída de las reservas ? •¿Tenemos disponible la tecnología que nos permita conocer y manejar mejor los yacimientos ?

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•¿Disponemos de los recursos humanos necesarios para enfrentar este desafío ? • ¿Qué tiene que hacer el Estado para posibilitar esto ? •¿Qué se puede hacer para mantener la rentabilidad económica del campo en la etapa de madurez ? 26

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Consideraciones Tácticas

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Los yacimientos maduros son importantes para la incorporación de nuevas reservas

„

La tecnología está disponible para extender los límites y la vida de estos campos

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Necesitamos enfrentar el corto plazo con una visión agresiva de largo plazo

•

Tenemos los recursos humanos necesarios ?

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Y el Estado debe...

„

Brindar el marco regulatorio y fiscal que aliente inversiones de riesgo

„

Evitar los conflictos sociales mediando en las disputas para una distribución equitativa de la renta petrolera

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Consolidar alianzas con la industria para enfrentar el desafío energético de largo plazo

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Mejorar los incentivos para la explotación de los campos maduros 28

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¿Qué factores estratégicos claves son necesarios ...

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Inversiones

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Tecnología de la información

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Administración integrada de reservorios

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Procesos

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Incentivos y reglamentación simple

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Talento y recursos humanos

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Rejuvenecimiento de campos maduros o marginales Reevaluar Reevaluar Estrategiasde de Estrategias Desarrollo Desarrollo Operador

Aplicación Aplicación Tecnología Tecnología Titular/Operador

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Optimización Optimización CostosOperativo Operativoyy Costos desarrollo desarrollo Operador – Compañía de Servicios

Entorno EntornoPolítico, Político, social, social,económico económico OperadorGobierno - Sociedad 30

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