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EXPLORACION DE HIDROCARBUROS

En que consiste la exploracion La exploración consiste en “buscar” yacimientos de petróleo y/o gas.

¿Cuándo se iniciaron las exploraciones petroleras y a que profundidad encontraron el petróleo?

Se iniciaron hace más de cien años (en 1859, Edwin Drake inicio una nueva época cuando encontró el petróleo en Pensilvania, a una profundidad de solo 69 pies).

El objetivo de la exploración es encontrar los elementos geológicos para la formación y acumulación de depósitos de hidrocarburos. Estos elementos incluyen:

Roca fuente o petrolífera: Aquí es donde toma lugar la formación de hidrocarburos.

Roca reservorio o almacenadora: Es un tipo de estrato poroso donde se acumulan los hidrocarburos.

Trampa estructural: Es un estrato impermeable, que no permite que los hidrocarburos escapen de la roca reservorio.

Fuentes de información: Existen diferentes fuentes de información para determinar la ubicación de los depósitos de los hidrocarburos, estos son:

Estudio geológicos Estudios geofísicos

GravímetroMagnetómetro Sísmica terrestre Sísmica marina

Estudios geoquímicos de la superficie Pozos exploratorios Evaluación de pozos mediante perfil

Interpretación de la información Exploración de hidrocarburos asistida por computadora

Imagen sísmica 3DImagen sísmica 2DImagen sísmica 4D

Etapas para la exploración de hidrocarburos

Para descubrir los lugares donde existen yacimientos de petróleo no existe un método científico exacto, Los métodos empleados, dependiendo del tipo de terreno, serán geológicos o geofísicos.

E.Geológicos: El primer objetivo es encontrar una roca suficientemente porosa y con la estructura geológica de estratos adecuada para que puedan existir bolsas de petróleo.

ING. RAULT FLORES NAVARRO Página 1


Hay que buscar, luego, una cuenca sedimentaria que pueda poseer materia orgánica enterrada hace más de diez millones de años.

Para todo ello, se realizan estudios geológicos de la superficie, se recogen muestras de terreno, se realizan estudios por Rayos X, se perfora para estudiar los estratos y, finalmente, con todos esos datos se realiza la carta geológica de la región que se estudia.

E. geofísicos:Consiste en estudiar solo el subsuelo, diseñando un mapa que permite ubicar donde es más probable que exista petróleo. Con esa técnica se perfora entre 500 a 900 metros, encontrándose otros a 800 metros.

Cuando el terreno no presenta una estructura igual en su superficie que en el subsuelo (por ejemplo, en desiertos, en selvas o en zonas pantanosas), los métodos geológicos de estudio de la superficie no resultan útiles, por lo cual hay que emplear la Geofísica, ciencia que estudia las características del subsuelo sin tener en cuenta las de la superficie.

Métodos geofísicos de exploraciónGravímetro:

Otro método para obtener información sobre las formaciones del subsuelo es el uso del gravímetro.

El gravímetro (que mide la fuerza de la gravedad terrestre y proporciona información sobre la naturaleza y profundidad de los estratos).

Las medidas gravimétricas en exploración son representación de anomalías en las que encuentran la densidad de los diferentes pipos de rocas: sedimentos no consolidados, areniscas, sal gema, calizas, granito, etc.

Las mediciones realizadas con el gravímetro sirven para elaborar mapas que muestran las anomalías en el campo gravitacional.

Los estudios de gravimetría generalmente son realizados mediante la utilización de un aeroplano equipado con computadoras que colectan y analizan las mediciones realizadas por el gravímetro. Esto permite realizar estudios sobre tierra firme, cuerpos de agua y áreas poco accesibles.

La gravedad puede medirse tanto sobre --------- la corteza, desde un avión o un satélite.



Para el estudio del campo gravitacional se emplea dos tipos de estudios, estos son conocidos como:

Gravimetría convencional: Que se utiliza en la exploración de hidrocarburos funciona en base a la medición de un solo componente (componente vertical) del vector del campo gravitacional.

Gravimetría gradiometrica: Este tipo de estudio permite medir seis de los nueve componentes del gradiente de gravedad que conforma el gradiente tensor del campo gravitacional. Este tensor describe de mejor forma las anomalías del campo gravitacional.

El objetivo principal de los estudios de gravimetría es medir la atracción gravitacional que ejerce la tierra sobre un cuerpo de masa determinada.

Magnetómetro: El magnetómetro es otro equipo que se utiliza para detectar mediante el análisis de los campos magnéticos la disposición de los estratos y de las rocas del subsuelo.

La unidad de medida magnética es el Gauss, en honor al matemático alemán Karl Friedrich Gauss. En la práctica se usa la gamma, medida que es 100.000 veces menor que el Gauss. Un Gauss es equivalente a la fuerza necesaria de una dina para mantener una unidad magnética polar en posición en un punto definido.

Existen dos tipos de estudios para determinar los cambios en el campo magnético de la tierra:Magnetómetro de campo: Este es utilizado en la superficie terrestre para medir el campo magnético en áreas específicas.

Magnetómetro llevado por aire: Este es transportado por un aeroplano y es utilizado para medir el campo magnético de áreas extensas.

El levantamiento magnetometrico se hace tomando medidas de gammas en sitios dispuestos sobre el terreno. Luego las medidas son indicadas en un mapa y los puntos de igual intensidad son unidas por curvas isogamas que representan la configuración y detalles detectados. El magnetómetro se ha utilizado ventajosamente para detectar estructuras, fallas e intrusiones.

Sísmica ¿Qué es la exploración sísmica? Es un método geofísico, que se utiliza para conocer las capas de rocas que se encuentran debajo de la tierra, el cual consiste en emitir ondas de sonido a través de generadores de energía (Sismigel) o de camiones vibradores, que viajan por medio de las capas de rocas y son registradas por unos instrumentos llamados geófonos.



¿Para qué se realiza la exploración sísmica?Para obtener una imagen del subsuelo, la cual puede mostrar la forma o trampa con las características requeridas, donde se pudo haber acumulado un recurso natural.

Proceso de la exploración sísmica:1. Se abren caminos angostos en el terreno y con la ayuda de instrumentos topográficos se trazan líneas de varios kilómetros, para obtener la orientación del curso de la línea sísmica.

PICA GEOLÓGICA

2. Sobre la LÍNEA, se hacen HUECOS pequeños en los cuales se introduce los generadores de energía (Sismigel), o (también se pueden usar camiones vibradores), para producir las ondas.

TALADRO MANUAL

3. Se fijan los geófonos al terreno y se unen a través de cables, los cuales tienen como función registra las ondas emitidas por los generadores de energía.

Geófono geófonos

Geófonos 4. Las ONDAS DE ENERGÍA atraviesan las CAPAS de Rocas que hay debajo de la tierra, éstas se devuelven hasta la superficie y llegan a unos equipos especiales que se llaman GEÓFONOS, los cuales reciben la información y la transmiten a un computador.

5. El producto final que se obtiene de la EXPLORACIÓN SÍSMICA es una IMAGEN representativa de las CAPAS que hay debajo de la tierra.

IMAGEN SISMICA

¿Qué pasa después de terminar el proceso de exploración sísmica?



La Compañía que desarrolla el estudio sísmico, tiene la obligación de abandonar el área en bunas condiciones técnicas, sociales y ambientales.

Sísmica-marina ………… La exploración sísmica marina consiste en la emisión de ondas sonoras, generadas de manera artificial y controlada a partir de una fuente de sonido (cámaras de aire), que produce una burbuja, la cual genera una onda sonora que viaja en forma vertical a través del agua y de los estratos del subsuelo marino. Cada estrato o capa de tierra, dependiendo de sus propiedades físicas (impedancia acústica), hace que, el sonido, rebote hacia la superficie; este reflejo es detectado por sensores o receptores denominados hidrófonos. Luego, las señales recibidas son procesadas por computadoras, produciendo finalmente una imagen que permite confeccionar los mapas geológicos del subsuelo marino.

Descripción de los equipos sísmicosCable sísmicoEl cable sísmico (streamer) es de última generación. En el interior de los cables se encuentran los hidrófonos encargados de registrar la información reflejada.

HidrófonosLos hidrófonos (figura 9), son los dispositivos encargados de recibir la señal analógica proveniente de las reflexiones de la onda y van agrupadas a lo largo y dentro del cable sísmico (Streamer). Estos dispositivos tienen 5.1 centímetro de largo, 1.7 centímetro de diámetro y 25 gramos de peso, trabajan con una sensibilidad de hasta 20 V/bar.

Cámaras de aire



Las cámaras de aire son las fuentes generadoras de las ondas sonoras en el mar. Estas cámaras de aire tienen una forma cilíndrica de unas 4 pulgadas de diámetros y 30 a 50 cm. de largo, ubicados a ambos lados del barco y van a una profundidad aproximada de 5 a 7 metros de la superficie o nivel del mar.

Estudios geoquímicos:Los estudios geoquímicos y de suelo se basan en estudios del contenido de químicos del agua, suelos y vegetación buscando señales de presencia de petróleo crudo o gas natural. Esto se basa en el concepto de que los depósitos de hidrocarburos tienen filtraciones las cuales ocurren en cantidades pequeñas. Por encima o en las cercanías de los depósitos hidrocarburifero y estos son detectables.

Estos estudios cuantifican la cantidad de helio, hidrocarburos de peso molecular bajo y microorganismos que oxidan hidrocarburos presentes en los suelos hasta una profundidad de dos metros para determinar la presencia de hidrocarburos.

Las filtraciones de hidrocarburos pueden expresarse de diferentes formas en las proximidades de la superficie:

Anomalías en la concentración de hidrocarburos en suelos, agua y atmosfera.Anomalías microbiológicas y formación de lodo parafínico.Anomalías en gases como helio y radón.Cambios mineralógicos tales como en la formación de calcita, pirita, uranio, azufre elemental y ciertos óxidos de hierro.Alteración de los minerales arcillosos.Alteración de las propiedades acústicas, magnéticas y eléctricas de los suelos y sedimentos.

Los estudios geoquímicos pueden ayudar a predecir la localización de depósitos de hidrocarburos pero no pueden reemplazar los métodos tradicionales como los estudios sísmicos. Mas al contrario los estudios geoquímicos complementan los métodos tradicionales de exploración y disminuyen el riesgo el riesgo de perforar un pozo seco.

Objetivos de la exploración geoquímica:Es establecer la presencia y distribución de hidrocarburos en el área. Se identifican los sectores de la cuenca que son más atractivos.

Evaluar mejor el riesgo, identificando aquellos prospectos asociados con fuertes anomalías geoquímicas y resaltando los prospectos en base a su posible carga de hidrocarburos.



Los estudios geoquímicos de superficie consisten en la detección directa de hidrocarburos considerando que los yacimientos sufren pérdidas hacia la superficie, por efectos de presión y temperatura.

Pozos-exploratorios Los pozos exploratorios o de cateo son pozos profundos que se perforan en áreas donde se conoce la existencia de depósitos de hidrocarburos. La mejor manera de obtener una idea de la geología del subsuelo y su potencial hidrocarburifero en un área determinada, es perforar un pozo exploratorio.Los estudios y evaluación en detalle del pozo exploratorio se realizan en tres formas:

Análisis de los cortes o tajaduras de perforación Análisis de las muestras de núcleoAnálisis de las propiedades de las rocas y fluidos que forman los estratos mediante pruebas de perfilaje.

La perforación de los pozos de exploración significa un costo económico alto y requiere un buen tiempo. Por lo tanto, los pozos exploratorios son perforados en áreas donde la información obtenida previamente indica que existe una probabilidad alta de encontrar formaciones hidrocarburiferas.

Evaluación de pozos mediante perfil (logging) La evaluación de pozos mediante perfiles se refiere a las pruebas que se llevan a cabo durante y después del proceso de perforación para permitir a los geólogos e ingenieros monitorear el progreso del pozo que se está perforando y obtener una figura clara de las estructuras geológicas del subsuelo. El monitoreo del pozo mediante los perfiles ayuda a asegurar que se utilice el equipo adecuado durante los trabajos de perforación.

Los equipos que se utilizan en el proceso de logging se pueden dividir en 4 partes que son:

Instrumento de medición: esta sección se ocupa de hacer las mediciones.Sistema de adquisición de datos: almacena y analiza los datos que generan las mediciones.Cable: tiene dos funciones que son: mecánica para sujetar los equipos de medición y de comunicación para transmitir la información hacia los equipos de la superficie.Equipo de grúas: tiene como función subir y bajar los equipos en el pozo.

Interpretación de la informaciónExisten diversas fuentes de información para la exploración de hidrocarburos que los geólogos, geofísicos e ingenieros utilizan para encontrar depósitos de hidrocarburos. Sin embargo, la información sin procesar no tiene utilidad si esta no es cuidadosamente interpretada.

La exploración de hidrocarburos genera una cantidad inmensa de información sísmica. Toda esta información debe pasar por programas de computadora sofisticados para ser validado y decidir el potencial hidrocarburifero del área que se estudia. Este proceso de análisis es siempre problemático para las empresas petroleras por que no se puede iniciar los trabajos de perforación sin tener interpretada la información sísmica y otros.

Exploración de hidrocarburos asistida por computadora



Una de las grandes innovaciones en la historia de la exploración petrolera es el uso de computadoras para copilar y organizar datos geológicos en forma de mapas coherentes. El uso de esta tecnología es llamado CAEX (computer Assisted exploration) que significa exploración asistida por computadora.

Existen tres tipos de modelos asistidos por computadora que son:

Imagen 3DEsta herramienta es muy útil para la exploración de hidrocarburos ya que proporciona una imagen que es usada para estimar y caracterizar potenciales formaciones que contengan hidrocarburos. La generación de imágenes 3D requiere la colección de datos que provienen de varios de miles de locaciones. Por otro lado, está la imagen sísmica 2D que solo requiere unos cientos de datos. Por lo tanto la imagen 3D es un proceso mucho más prolongado y se utiliza en conjunción con otras técnicas de exploración.

La imagen sísmica 3D permite el posicionamiento óptimo de nuevos pozos en un campo en etapa de desarrollo. Esto incrementa la productividad de los pozos, permitiendo la extracción de más petroleo crudo y/o gas natural. La imagen sísmica 3D puede incrementar la recuperación de pozos productivos hasta en un 40 o 50 % en relación a la técnica tradicional 2D con el cual se recuperan 25 a 30%.

Imagen 2D La exploración 2D asistida por computadora incluye la generación de una imagen de la geología del subsuelo La imagen sísmica 2D es menos complicada y detallada que la imagen sísmica 3D. Las técnicas simples de imagen 2D son una extensión de las técnicas 3D La más reciente 4DUno de los últimos avances en la exploración sísmica y modelación del subsuelo ha sido la introducción de la imagen sísmica 4D. Este tipo de imágenes son una extensión de la tecnología 3D. Sin embargo en las imágenes de 4D no solo se observan las formaciones estáticas, en las imágenes de 4D se pueden observar los cambios en la estructura geológica y las propiedades de las formaciones a medida que pasa el tiempo. Esto se debe a que la cuarta dimensión de estas imágenes es el tiempo.Las imágenes en 4D también pueden ser usadas para evaluar los reservorios y analizar cómo se producirían los fluidos del reservorio. El uso de las imágenes en 4D incrementa la recuperación de fluidos por encima de lo que se puede recuperar Utilizando 2D o3D.

Tabla: recuperación de fluidos y costos de acuerdo al tipo de Imagen sísmica usada para caracterizar el reservorio.

IMAGEN SISMICA RECUPERACION (%)

2D 25 – 303D 40 – 504D 65 – 70

Etapas para la exploración de hidrocarburos



Las etapas generales para la exploración de hidrocarburos son:

1. Seleccionar un área para la exploración

Realizar estudios geológicos, sísmicos, de gravimetría, etc.Obtener información de otros pozos cercanos

2. Estudio regional

Determinar las formaciones que son potenciales reservorios.Determinar el tipo de trampas que existen en el subsuelo (estructural o estratigráfico).Determinar el tamaño de los reservorios.Determinar los factores de recuperación.Estimar las reservas o producción final.Estimar la capacidad de producción.Determinar la vida del reservorio.Analizar posibles mercados para los hidrocarburos y sistemas de transporte para la producción estimada.


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