5. yacimientos petrolíferos abc

7/25/2019 5. Yacimientos Petrolferos ABC

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S o l u c i o n e s I n t e g r a d a s p a r a l a I n d u s t r i a P e t r o l e ra

Yacimientos Petrolferos

Petrleo para no

Petroleros


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Yacimientos Petrolferos :Pet r leo par a no Pet r oleros

Qu es un Yacimiento Petrolfero?

Es una acumulacin de hidrocarburos en una roca almacn o roca

reservorio, en una estructura en el subsuelo que representa una trampa

geolgica, estructural o estratigrfica.

Gas

AguaPetrleo

Km.

m

Roca Madre

Roca Almacn

Porosidad

Permeabilidad

Sellos

Trampa

Definiciones Bsicas


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Presin del Yacimiento P (lpc)

Los mecanismos naturales de produccin ocurren principalmente por la presin

natural que posee el yacimiento; es decir, la energa necesaria para mover el fluido

es aportada por el yacimiento.

Psuperficie = 14.7 lpc

Lpc=libra por pul gada cuadrada Pyac >>> Psup

Al perforar la acumulacin (pozo), se origina una diferencia

de presin entre el yacimiento y la superficie. Esta diferencia

de presin hace que los fluidos contenidos en los poros del

yacimiento, se desplace hacia el pozo.

Psup

Pyac

Definiciones Bsicas

+- 0.5 Lpc/pie


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Debe ser tomada en cuenta para el diseo y seleccin de revestidores y sartas de

produccin, fluidos de perforacin y reparaciones de pozos, cementaciones, etc.

Temperatura del Yacimiento T (oF)

La temperatura del yacimiento tambin es muy superior a la temperatura en la

superficie. La cada de temperatura que sufren los fluidos, al fluir a superficie,

influye en la condensacin de hcs gaseosos, precipitacin de ciertas fracciones de

crudo, entre otros efectos.

Definiciones Bsicas


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Porosidad (%)Porosidad (): Es la fraccin o porcentaje del volumen total de

roca, ocupada por espacios vacos o Poros. Conectados o No

conectados. Es el volumen de espacio disponible para acumular

fluidos.

Definiciones Bsicas

Rocas diferentes

resultan en

porcentajes (%) de

Porosidad diferentes

Real

Permeabilidad de la roca k (darcys)Representa la capacidad del medio poroso para permitir el flujo de fluidos

a travs de sus poros interconectados.

Propiedad de mxima importancia para determinar la

capacidad de produccin de un yacimiento.


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Definiciones Bsicas

Ncleos de Formacin o Coronas

Una porcin de roca del subsuelo, es cortada mediante el

uso de una barrena o mecha especial, hueca en su parte

central, que permite recuperar una porcin cilndrica de la

roca que va cortando. Los ncleos de pared son los que se

obtienen al cortar una porcin de la roca de las paredes deun pozo ya perforado y no incrementan la profundidad de la

perforacin.

Ncleoteca oLitoteca

Ncleos de formacin


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Saturaciones de fluidos So, Sw, Sg (% o fraccin)El volumen poroso est totalmente ocupado por Agua, Petrleo, y/o Gas (en

solucin en el Petrleo o como gas libre).

La fraccin del espacio poroso ocupado por cada uno de los fluidos representa la

Saturacin de ese fluido en la roca reservorio.

Grano de

Arena

X% Gas

X% Petrleo

X% Agua

Definiciones Bsicas

(1 Sw - Sg)So =Volumen de Petrleo

Volumen Poroso de Roca

Sw =Volumen de Agua

Volumen Poroso de Roca(1 So - Sg)

Sg =Volumen de Gas libre

Volumen Poroso de Roca(1 Sw - So)

50% + 30% + 20% = 100 %

Si,

So= 50%

Sw= 30%

Sg= 20%

So + Sw + Sg = 100 %


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Saturacin de Agua Connata Swc (%)

La Saturacin remanente de agua en la roca reservorio, que no pudo ser

desplazada por los hidrocarburos cuando stos migraron al yacimiento, debido a la

fuerza de la presin capilar existente, es la saturacin de agua connata. Es la

saturacin de agua existente en el yacimiento al momento del

descubrimientodel yacimiento petrolfero. Un porcentaje de esta agua connata

pudiera ser producida o desplazada al inyectar agua en un yacimiento(recuperacin secundaria). Otro porcentaje se queda como agua inmvil en el

yacimiento.

Definiciones Bsicas

Saturacin Inicial de Hidrocarburos Soi , Sgi (%)Es la Saturacin de Petrleo o de Gas originalmente en el yacimiento al momento

del descubrimiento.

Antes de la migracin del Petrleo y del Gas,

de la Roca Madre a la Roca Reservorio, slo

haba agua en la Roca Reservorio. La

Saturacin de agua era de 100% en la trampa.


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Saturacin Residual Sor, Swr o Swirr, Sgr (%)

La saturacin residual de una fase, generalmente expresada como Sxr, donde x

corresponde a la fase (petrleo, agua o gas), corresponde a la saturacin de dicha

fase que queda en el yacimiento luego del desarrollo primario de un yacimiento

hasta limite econmico. En desarrollo secundario, luego de un proceso de

recuperacin secundaria o mejorada, corresponde a la saturacin remanente en la

zona barrida, despus del proceso de desplazamiento.

Definiciones Bsicas

AguaAgua Saturacin

Residual de

petrleo

(Sor)

Granos de

Roca

Soren zonas barridas por agua Soren zonas barridas por gas

No todos los hidrocarburos presentes en la roca Reservorio se pueden

producir. Un Porcentaje importante se queda en el yacimiento como

Saturacin Residual.


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Tensin Interfacial

Tensin Superficial

Mojabilidad

Presiones capilares.

La Saturacin de fluidos en el medio poroso genera Interacciones

entre Fluido y Fluido, y entre Roca y Fluido, generando fenmenos

fsicos como:

Estos fenmenos fsicos determinan caractersticas propias en cada

yacimiento, que impactan en forma importante la productividad de los

pozos, la produccin de agua y el recobro f inal de reservas.

Definiciones Bsicas

Interaccin Roca-Fluido

Por esta razn se genera la

Saturacin Residual


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Definiciones Bsicas

de cada uno de ellos slo puede recuperarse un porcentaje del petrleo acumulado

en la trampa. Ese Porcentaje de Hidrocarburos que es recuperable se conoce como

FACTOR DE RECOBRO.

POES* FR = Reservas Recuperables

Solo un % del Petrleo Originalmente

acumulado en el yacimiento (POES)puede ser extraido

FR (%)

Factor de Recobro

POES: Petrleo Originalmente en Sitio


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La Estimacin de reservas de

hidrocarburos es un proceso

complejo donde interviene

toda la informacin geolgica,

de fluidos y de yacimientos

disponible al momento de

hacer la estimacin.

Petrleo Original en Sitio

Los Volmenes de petrleo y gas en el yacimiento al momento de su descubrimientose denominan:

Petrleo Original en Sit io (POES) y Gas Original en Sitio (GOES).

Slo un (%) se recupera

OOIP =Original Oil in Place


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Petrleo Original en sit io (POES) = Original Oil in Place (OOIP)

Barriles Normales (BN) = Volumen de Petrleo a condiciones de SuperficiePies Cbicos Normales (PCN) = Volmenes de Gas a condiciones de Superficie

Barriles Yacimiento (BY) = Volumen de Petrleo a condiciones de yacimientoPies Cbicos Yacimiento (PCY) = Volmenes de Gas a condiciones de yacimiento

POES* FR = Reservas Recuperables

Solo un % del POES

puede ser extraido

FR (%)Factor de Recobro

(100% del Petrleo almacenado orig inalmente en los poros de la roca reservorio)

20%

20%

20%

20%

20%

VolumenPoroso

20%

Volumen = 100 Barriles de Reservorio = Porosidad = 20%

Soi = Saturacin de Petrleo= 50%oi = Factor Merma = 1.25

Si:

VolumenPetrleo en

Subsuelo

10%

BY

8%

VolumenPetrleo en

Superficie

POES (N)

BN BN

2%

VolumenPetrleo

Recuperable

Reservas

Si:FR = 25%

50%

% de Roca Yacimiento


Solo estos volmenes

entran en los l ibros


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Incertidumbre en la estimacin de Volmenes Petrolferos



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Clasificacin

Caractersticas Geolgicas de la Acumulacin

Tipo de Hidrocarburos, y Condiciones de Presin y Temp

Mecanismos Energticos de Produccin

Tipo de Hidrocarburos, y Naturaleza de la Acumulacin

Gas del Carbn Hidratos de Gas BitumenGas & Oil de Arcillas


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Clasificacin

Yacimientos

Convencionales


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Condiciones de Presin yTemperatura

(P,T)yac = Presin y Temperatura en el Yacimiento

(P,T)sep = Presin y Temperatura en el Separador

(P,T)yacimiento

(P,T)separador(P,T)cabezal

(P,T)fondo pozo

>1500 de libras por pulgada cuadrada lpc), la presin en el fondo del pozo

frente a las perforaciones (presin de fondo f luyente Pwf), la presin en el cabezaldelpozo (Pwh o well head pressure) , y la presin en el separadorde produccin (Psep)

Clasificacin

Pws

Yac imien to

Pwf

Pwh

Psep

Pozo

La magnitud de la cada de presin en cada etapa depende de las restricciones al f lujo en el yacimiento (permeabilidad y viscosidad),

los equipos de completamiento en el pozo y, las vlvulas y tuberas de produccin en superficie.

en el Yacimiento

Presin

Recorrido del Flujo

Pws

en el Fondo del PozoPwf

en el Cabezal del PozoPwh

en el SeparadorPsepPsep


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La presin o energa natural se va agotando progresivamentea medida que se extraen losfluidos del yacimiento. A mayor volumen de fluidos extrados mayor agotamiento depresin.

Clasificacin

Estos mecanismos naturales de mantenimiento de presin y empuje,

son los mecanismos energticos de produccin de un yacimiento.

Esta energa natural de reemplazo, adems de contrarrestar la cada de presin tambin

ejerce un efecto de empuje de los fluidos hacia los puntos de drenaje (pozos).

Esta tendencia de agotamiento natural es

contrarrestada tambin naturalmente, por la energadel acufero que usualmente acompaa lasacumulaciones de petrleo y gas, y/o por la expansin

del gas asociado; expansin de la capa de gas,expansin del crudo y la compactacin de la roca.


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La etapa de produccin inicial de hidrocarburos de un yacimiento, impulsada por

los mecanismos naturales de produccin presentes, se conoce como etapa de

Produccin Primaria o Recuperacin Primaria.

Clasificacin

Los mecanismos naturales de produccin se pueden clasificar segn el tipo de

energa natural disponible en el yacimiento para expulsar o desplazar el crudo

hasta los pozos o hasta superficie.

Gas en Solucin

Capa de Gas

Expansin Roca-Fluido

Segregacin Gravitacional

Hidrulico


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Clasificacin

En general la produccin primaria de los yacimientos se debe a lossiguientes mecanismos:

Empuje hidrulico: Elacufero asociado reemplazacon agua los volmenes depetrleo y gas producidos,

manteniendo la presin delyacimiento y desplazando elcrudo hacia los pozos.

Gas en Solucin: El gasoriginalmente en solucin se

libera y se expandereemplazando los lquidosproducidos ejerciendo un efecto

de mantenimiento de la presiny empuje.

Capa de gas: La capa degas se expande por ladisminucin de la presin del

yacimiento a medida que seproduce y ejerce unamecanismo de mantenimiento

de la presin.


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Clasificacin

Expansin lquida y de roca:Antes

de alcanzar la presin de burbuja

slo hay petrleo en los poros. Alcaer la presin en el yacimiento los

lquidos se expanden y la roca decomprime.

La Gravedad o Segregacin Gravitacional: tiene

efecto como mecanismo de produccin en

yacimientos con espesor considerable y que tienenbuena comunicacin vertical y que tienen alto

buzamiento. El gas se desplaza a la parte superior dela estructura desplazando el petrleo hacia abajo.

Empuje Combinado:En muchos yacimientos pudieren operar varios mecanismos en formasimultnea. Siempre predominan uno o dos.


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Clasificacin

Empuje por Compactacin: Este fenmeno es uno de los principales

mecanismos de produccin en los yacimientos someros o de poca profundidad,

que presentan matriz de roca poco consolidada y particularmente de Crudo

Pesado.

Laguni llas, Edo. Zulia, VenezuelaLong Beach, California

Ejemplos de Subsidencia producto de la explotacin petrolera

Zona Poblada entre 7 m y10 m por debajo del niveldel Lago de Maracaibo.


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Clasificacin

Gas en Solucin

Capa de Gas

Expansin Roca-Fluido

Segregacin Gravitacional

Hidrulico

Dependiendo del mecanismo de Produccin

tendremos un FR diferente


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Cuando la energainterna o los mecanismos naturales de produccin

del yacimiento no son suficiente para desplazar los fluidos hasta la

superficie, se implantan sistemas de levantamiento artificial para

mover el crudo del fondo del pozo a superficie.

Clasificacin

Bombeo Mecnico

Levantamiento Artificial por Gas (LAG)

Bombeo Jet

Bombeo Electrosumergible (BES)

Bombeo Hidrulico

Bombas de Cavidad Progresiva (BCP)


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Clasificacin

Al agotarse los mecanismos naturales de produccin, o al hacerse ineficientes los

mtodos de levantamiento artificial; o para acelerar el recobro de las reservas, se

implementan procesos de Recuperacin Secundaria y Recuperacin Terciaria.

Esta consiste en la inyeccin de fluidos al yacimiento para reemplazar laproduccin de los fluidos producidos, compensar la cada de presin en el

yacimiento y, desplazar el petrleo y el gas hacia los pozos productores, en forma

artificial.


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Clasificacin

V


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Clasificacin

Yacimientosy

Recursos

No

Convencionales


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Convencionales:1. Acumulaciones petrolferas discretas,

asociadas a trampas geolgicas

estructurales o estrat igrf icas, tpicamente

limitadas por contactos agua-petrleo.

2. Son afectados significativamente por la

h idrodinmica de los f lu idos, gradientes de

presin o mecanismos energticos

de produccin tradicionales.

3. Tpicamente los hidrocarburos son extrados

utilizando mtodos de levantamien to o de

extraccin tradicionales, y requieren mnimo

procesamiento o tratamiento antes de

su comercializacin.

4. Son yacimientos que pueden ser producidos

a tasas econmicas y que pueden producir

econmicamente volmenes de gas y petrleo

s in t ratamientos de estimulac in masivos,

s in procesos de recuperacin especiales o

tecnologas emergentes.

Clasificacin

No Convencionales:1. Acumulaciones petrolferas en grandes

extensiones areales y presentan una gran

dispersin o variacin en la calidad de

reservorio y su distribucin espacial.

2. No son afectados significativamente por

inf luencias hidrodinmicas. Generalmente

requieren un alta densidad de datos e

informacin para definir los volmenes de

hidrocarburos en sitio.

3. Estos usualmente requieren tecnologas de

extraccin especializadas y en general

requieren un procesamiento especial antes

de su comercializacin.

4. Son yacimientos que no pueden ser

producidos a tasas econmicaso de los que

no se pueden producir volmenes rentables de

petrleo y gas, sin asistencia de tratamientos

de estimulacin masivos, o

procesos tecnolgicos de recobro.


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Clasificacin

Yacimientos de Gas NC

Yacimientos de Petrleo NC

Tight Gas (Gas en arenas de muy baja permeabilidad)

Shale Gas (Gas de arcillas Rocas Madres)

Coal Bed Metane (CBM) (Gas del Carbn)

Gas Hydrates(Hidratos de Gas)

Shale Oil (Petrleo de las Arcillas)

Oil Sand (Bitumen)


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Tight Gas

Yacimientos con permeabilidades < 0.1 md.

Requieren de la aplicacin de tcnicas de

fracturamiento para alcanzar tasaseconmicas.

Desarrollos soportados en optimizacin de costos de perforacin de pozos

desviados. Requiere menor espaciamiento que gas convencional (ms pozos).

Las tecnologas de perforacin horizontal y fracturamiento hidrulico han

apalancado el desarrollo de estos recursos.

La produccin de gas proviene de zonas naturalmente fracturadas a travs de las

cuales migra el gas proveniente de la matriz.

Clasificacin

El recobro volumtrico es generalmente la

mitad de yacimientos convencionales.


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Shale Gas - Gas de la Arcil las

Las lutitas son ambos, la roca madre y el

yacimiento de gas natural.

A diferencia de acumulaciones convencionales

estn poco afectados por hidrodinmica.

Requiere fracturamiento masivo para crear

conectividad y flujo hacia el pozo.

Para su explotacin se requieren grandesvolmenes de agua (1.3-3.5 MM galones por

pozo)

Clasificacin

Peru: 75 TCF de Shale Gas en la cuenca de

Ucayali.


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Shale Gas Retos Tecnolgicos

Identificacin de zonas fracturadas ensubsuelo, mediante ssmica 3-D de alta

resolucin y geo-mecnica.

Modelado esttico y dinmico (triple porosidad

y fenmenos de adsorcin)

Mejoramiento de costos de Perforacin

Horizontal

Optimizacin de tecnologa de fracturamiento

hidrulico.

Tecnologas para manejo integral del agua.

Clasificacin


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http://www.sitesatlas.com/Thematic-Maps/Proved-natural-gas-reserves.html

Reservas Mundiales de Gas Natural

ClasificacinClasificacin

Per Gas Natural 50/205 0.109 TCM (3.5 TCF)

TCM=Trillones de Metros cbicos

TCF=Trillones de Pies Cbicos

Reservas Mundiales Gas natural @ 01/01/10, 187 TCM (6609 TCF)

Vs. Shale Gas 187 TCM (6618 TCF)


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Coalbed Methane - Gas del Carbn

Gas encontrado en depsi tos de Carbn, consiste de Metano ytrazas de CO2 y/o N2.

Un pie cbico de carbn contiene 6-7 veces el volumen de gas que el

contenido en arenas convencionales.

Desarrollo y caracterizacin requiere ms pozos

que gas convencional. Desarrollado por parcelas.

Bajos costo de descubrimiento y de perforacin.

Clasificacin

Gas presente en las fisuras del carbn, adsorbido sobre lasuperficie del mismo. Al drenar el agua contenida en las fracturas

baja la presin en el yacimiento y el gas se des-adsorbe fluyendode la matriz fluye hacia las fracturas y de all al pozo.

CBM ha pasado de ser un riesgo ambiental (21 x el efectoinvernadero del CO2) a ser una fuente sostenible de energa.

Mecanismos duales de almacenamiento y flujo

(doble y triple porosidad)


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Identificacin de zonas fracturadas en subsuelo

Optimizacin de tecnologas de fracturamiento (mayor

densidad y longitud) y acidificacin (carbn sensible afluidos usados).

Mejorar entendimiento y Modelado esttico y dinmico

(doble porosidad y fenmenos de adsorcin).

Tecnologas de manejo integral del agua en superficie y

fondo. Se producen grandes volmenes de agua.Mejoramiento de tecnologas de perforacin bajo

balance, coil- tubing y completamiento de pozos.

Clasificacin

Coalbed Methane Retos Tecnolgicos

V


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Gas Hydrates Hidratos de Gas

Compuestos cristalinos con apariencia dehielo, que se forman de la combinacin de

molculas de agua y de metano a condicionesparticulares de P y T.

Ocurren a profundidades someras (600-3000 ft), bajas

temperaturas y presiones moderadas, en sedimentos debajo depermafrost o debajo de aguas profundas. En geologa, sedenomina permafrost, permagel o permacongelamiento a la capa

de hielo permanentemente congelado en los niveles superficialesdel suelo de las regiones muy fras como es la tundra.

Gas (metano) puede ser producido por mecanismos de

disociacin mediante despresurizacin, estimulacin trmica,inyeccin de inhibidores o una combinacin.

Almacena 180 veces su volumen. Enormes Recursos han sidoidentificados; 50 veces las reservas mundiales de gas y dos veces

todos los recursos de hidrocarburos y carbn .

Un problema de Tecnologa, 15-30 aos?

Clasificacin


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Gas Hydrates Retos Tecnolgicos

Desarrollo de tecnologas y tcnicas directas e indirectas dedeteccin (Ssmica 3-D, bathymetric mapping, perfilaje geofsico).

Desarrollo de mtodos eficientes de produccin(despresurizacin, estimulacin trmica, inhibicinqumica)

Entender la estabilidad de los

depsitos naturales de Gas hydrate ysu posible impacto ambiental,especialmente los ocenicos.

Estabilidad del lecho marino(Modelos ocenicos y atmosfricos)

Transporte y almacenamiento ( en fase gaseosa, liquida o solida)

Perforacin a travs de formaciones de

gas Hydrates (estabilidad)

Clasificacin

Permafrost


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Distribution of natural gas hydrates around the globe (Max et al., 1997).

Gas Hydrates - Estimacin de Recursos Mundiales

Clasificacin

Gas Hydrates Recursos Mundiales


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Fuente: EIA, Anual Energy Outlook 2011

Clasificacin

Proyeccin USA produccin Gas natural

Gas No Convencional

74%


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Enormes Recursos Estimados de Gas Natural no Convencional

Fuentes: (1) O&GJ MAYO 2010 (2) SPE-68755-MS (3) EIA MAYO 2011 (5) EIA 1998

(4) http://www.naturalgas.org/overview/unconvent_ng_resource.asp

Reservas Mundiales de Gas Natural (1) 6609 TCF

Recursos Mundiales de Shale Gas (3) 6618 TCF

Recursos GoM-COS Deep Gas ( GOM-COS) (4) 1100 TCF

Recursos Mundiales Gas Hydrates Ocenico (**) (5) 300 490,000 TCF

Recursos Mundiales Gas Hydrates Continental (**) (5) 500 120,000 TCF

Recursos Mundiales de Tight Gas (*)(2) 2200 TCF

Recursos Mundiales de Coalbed Methane(*)(2) 2700 TCF

(*) Supone 30% factor de recobro (**) Supone 1% de factor de recobro

Clasificacin


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Bitumen natural ( Tar Sand, Oil Sand )Hidrocarburo que existe en fase slida o semislida en depsitos naturales;

usualmente contienen sulfuros, metales y otros componentes. La diferencia con

los crudos Pesados y Extra Pesados en que no fluye a nivel del yacimiento en

subsuelo. Es necesario extraerlo por mtodos no convencionales de extraccin

como el uso de diluentes o mtodos trmicos.

Clasificacin


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El Oil shale puede arder sin necesidad de ser procesado. Por eso se le conoce

tambin como la roca que arde. Puede ser extrada a travs de minera y luego

procesado para producir crudo. Sin embargo, extraer crudo de las arcillas es un

proceso bastante complejo y costoso. Los hidrocarburos contenidos en las arcillas

se encuentran en estado solido y no puede ser extrado por los mtodos delevantamiento y extraccin convencionales.

Primero debe extraerse la arcilla y sometida a un proceso de calentamiento a alta

temperatura. Los lquidos que se obtienen deben ser separados y recolectados.

En estado experimental existen mtodos para calentar las lutitas in situ para

extraer el lquido a superficie con mtodos de levantamiento.

Oil shale o Petrleo de las Lutitas

El trmino se refiere a una roca sedimentaria que

contiene hidrocarburos bituminosos slidos llamados

Kergeno. Cuando la roca es calentada a travs de un

proceso llamado pirolisis se libera el kergeno como un

compuesto liquido.

Clasificacin


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S o l u c i o n e s I n t e g r a d a s p a r a l a I n d u s t r i a P e t r o l e ra

Yacimientos Petrolferos

Petrleo para no

Petroleros

5. yacimientos petrolíferos abc

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