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YACIMIENTOS NATURALMENTE FRACTURADOS.Efectos petrofsicos en YNF bajo los efectos de entrada de agua.

Profesor: Ing. Chavira G. Azucena.Presentan: Cuevas Pineda Omar.Grupo:3PM7

IntroduccinLos Yacimientos Naturalmente Fracturados plantean numerosos desafos. Las incertidumbres asociadas con el tamao de la estructura fsica y el contenido del yacimiento hacen que la compresin del flujo de fluidos sea impredecible.Si bien casi todos los yacimientos de hidrocarburos son afectados de alguna manera por las fracturas naturales, los efectos de las fracturas a menudo se conocen en forma imprecisa y en gran medida se subestiman.En los ltimos aos, la demanda de energa se ha incrementado. Actualmente, mas del 85% del consumo energtico mundial se satisface con los combustibles fsiles y el anuario World Enegy Outlook indica que la demanda de energa podra aumentar en un 53% entre este ao y el 2030.

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Introduccin.En los yacimientos carbonatados, las fracturas naturales ayudan a generar porosidad secundaria y estimulan la comunicacin entre los compartimientos del yacimiento.Los yacimientos carbonatados naturalmente fracturados (YCNF) son el componente mas importante de la reserva mundial de hidrocarburos y base de la produccin en muchas partes del mundo.En los YCNF se encuentran beneficios, porque alrededor del 60% de las reservas mundiales de petrleo provienen de estos yacimientos.En nuestro pas la mayor parte de los hcs provienen de los YCNF, por ello es importante la investigacin de este tipo de yacimientos.

Contenido.Introduccin.Contenido. Antecedentes.Definiciones.YNF.Clasificacin geolgica de yacimientos.Caracterizacin petrofsica.Modelacin geolgica-petrofsica integral de yacimientos.Modelacin petrofsica.La mojabilidad y su efecto sobre el flujo de fluidos.Caracterizacin mejorada de las fracturas.Mediciones de porosidad precisas.Bibliografa.

ANTECEDENTES.La economa mexicana durante aos a lo largo de su historia se ha basado en la produccin petrolera, lo cual implica que se tenga que invertir grandes cantidades de recursos econmicos y tecnolgicos en dicha industria.Actualmente la mayor riqueza petrolera del pas esta localizada en el sureste de Mexico, que es donde se encuentra el mayor numero de YNF.

Definiciones. Un yacimiento petrolero, es un cuerpo rocoso, poroso y permeable que tiene la capacidad de almacenar hcs, adems, que entra en una clasificacin dependiendo del tipo de fluido que almacene, el tipo de roca por el cual este conformado y por el tipo de propiedades petrofsicas que permiten la produccin de hcs.Fractura. La fractura en una roca es el resultado de una ruptura que durante sus procesos de formacin y alteracin, puede ser ocupada por fluidos que contenga la roca.Modelo petrofsico. Representa el comportamiento de cada medio poroso y la interaccin entre las propiedades fsicas de los elementos del medio poroso, generalmente descrita por funciones de tipo ley de potencias.

YNF. Un YNF es un volumen de roca compuesto por un sistema multiporoso, en el que se pueden encontrar microfracturas, mesofracturas, macrofracturas, canales de disolucin, microvgulos, macrovgulos, cavernas, presencia de varios tamaos de poro y redes de fractura, los cuales actan simultneamente y son saturados por hcs y/u otros fluidos.

YNF.En el caso de que tenga fracturas abiertas sin cementacin o mineralizacin parcial, el efecto puede favorecer el flujo del agua o del gas. Por otra parte si las fracturas son totalmente cementadas pueden crear barreras impermeables por las que los fluidos no podrn pasar.Un YNF contempla 2 sistemas superpuestos:Un sistema de bloques de matriz.Sistema de fracturas superpuestas.Por otro lado cada sistema tiene propiedades petrofsicas distintas que actan en conjunto; las fracturas poseen alta permeabilidad y un almacenamiento de fluidos pequeos, los bloques de matriz poseen baja permeabilidad y alto almacenamiento de fluidos.

Clasificacin geolgica de yacimientos.Geolgicamente los yacimientos se clasifican en estratigrficos, estructurales y combinados, pero para que sea un yacimiento de hcs debe tener las siguientes caractersticas:Roca generadora.Sincrona generacin.Trampa.Roca almacn.Roca sello.

Clasificacin geolgica de yacimientos.Estratigrficos. Este tipo de yacimientos se observan lentes de arena, cambios de facies, calizas o doloma porosas, asi como cambios en la permeabilidad.

Clasificacin geolgica de yacimientos.Estructurales.Aqu se observan fracturas naturales en las calizas, discordancias, fallamiento en las areniscas, domos salinos sinclinales, anticlinales, entre otras.

Clasificacin geolgica de yacimientos.Combinados.Estos yacimientos son las combinacin entre estratigrficos y estructurales.

Clasificacin de yacimientos.Las ventajas de esta clasificacin son que delimitan los parmetros del sistema de fracturas, que son los mas importantes para cuantificar un yacimiento en particular y permite la prediccin de los tipos de problemas de produccin que se presentan comnmente.

Caracterizacin Petrofsica.La caracterizacin petrofsica implica conceptos de geomecnica, tales como el calculo de la compresibilidad de poro del sistema de doble porosidad, usando los registros para el sistema de doble porosidad y de ncleos para la matriz.Las consideraciones del proceso implican que las propiedades petrofsicas de la matriz, y el sistema de doble porosidad sean representados correctamente con los modelos de caracterizacin petrofsica.

Caracterizacin Petrofsica.Los registros geofsicos proporcionan las mediciones de las caractersticas petrofsicas del medio de doble porosidad; la aplicacin de la caracterizacin petrofsica a los medios de doble porosidad, permiten obtener sus caractersticas, por ejemplo: la porosidad total, el exponente de cementacin, de doble porosidad, el radio equivalente de los canales, el factor de formacin, la permeabilidad, la compresibilidad de la formacin, el exponente de saturacin, la saturacin de agua y presin capilar y las velocidades snicas.

Caracterizacin Petrofsica.Modelo petrofsico. Representa el comportamiento de cada medio poroso y la interaccin entre las propiedades fsicas de los elementos del medio poroso, generalmente descrita por funciones de tipo ley de potencias.Las variables de un modelo petrofsico pueden ser explicitas o implcitas, las primeras son: factor de formacin, porosidad, permeabilidad, compresibilidad, ndice de resistividad, exponente de saturacin.Variables implcitas: tortuosidad, exponente de cementacin, garganta de poro, tamao de poro, apertura de fractura y dimetro de vuglos, sin embargo, son difciles de cuantificar u obtener representatividad. Por lo anterior, en muchas ocasiones varias caractersticas desconocidas son agrupadas en una sola incgnita.

Modelacin Geolgica-Petrofsica Integral de Yacimientos.

Este modelo se puede definir, como un proceso mediante el cual se describen las caractersticas que controlan la capacidad de almacenamiento y de produccin de los yacimientos, usando toda la informacin posible que se tenga disponible.Las propiedades del yacimiento incluyen desde una descripcin geolgica de la cuenca, tipos de roca, distribucin de facies, ambientes de deposito, geometra de los cuerpos que conforman el yacimiento, hasta sus propiedades petrofsicas como los son la porosidad, permeabilidad, saturacin de agua, etc. Estos datos provienen de diversas fuentes de informacin como lo son:Estudios geolgicos.Levantamientos y procesamiento de informacin ssmica.Registros geofsicos de pozo.Muestras de ncleo.Datos de produccin, etc.

Modelacin Geolgica-Petrofsica Integral de Yacimientos.Datos relevantes para el modelo.

Existen 3 fuentes principales de datos para la modelacin geolgica-petrofsica de yacimientos, estas son informacin directa de ncleos y muestras de canal, informacin indirecta que proviene de los registros y la informacin tambin indirecta de levantamientos geofsicos, en particular informacin relacionada con la metodologa ssmica.Toda esta informacin se maneja en forma simultanea hasta generar un modelo que ser contrastado con la informacin dinmica derivada del sistema pozo-yacimiento.

Modelacin Geolgica-Petrofsica Integral de Yacimientos.

Modelacin Geolgica-Petrofsica Integral de Yacimientos.

Ncleos. La informacin de ncleos y de muestras de canal, pero principalmente de ncleos constituye la informacin directa mas valiosa con que se cuenta, tiene la desventaja de ser informacin escasa y dirigida hacia las partes mas importantes del yacimiento. Los ncleos se estudian en laboratorios y se obtiene informacin litolgica como tipo de roca, mineraloga, textura, tamao y distribucin de grano, tipo de medio poroso y descripcin de conductos de interconexin. A nivel petrofsico se determinan propiedades como porosidad, permeabilidad, saturacin de fluidos, etc.Registros geofsicos de pozo. Aportan informacin de los yacimientos por medio de mediciones indirectas, realizadas en la pared del pozo. Lo relevante de esta informacin es la posibilidad de realizar una estimacin de las propiedades, de manera casi continua y @ C Y. asi con los registros es posible conocer la profundidad y espesor del yacimiento, la litologa, el contenido de arcilla, la saturacin de fluidos, la densidad de los hcs y la presin de las formaciones.La integracin de estas 2 fuentes de informacin es esencial en una interpretacin confiable.

20Modelacin Geolgica-Petrofsica Integral de Yacimientos.

Ssmica. Es un dato relevante para la caracterizacin de yacimientos, permite obtener una imagen de las variaciones laterales de las formaciones de estudio. Su aspecto fundamental lo representa el cubrimiento en un espacio 3D, mientras que su principal limitacin lo representa su baja resolucin vertical, con lo que grandes variaciones sern identificadas por los datos ssmicos. Cuando se tiene informacin con una resolucin ssmica adecuada, se puede realizar un estudio detallado del yacimiento, en cuanto a estructura, fallas y limites externos. Por otro lado, cuando la calidad de los datos es inadecuada, es difcil de identificar las caractersticas estructurales y estratigrficas importantes.

Modelacin Geolgica-Petrofsica Integral de Yacimientos.

Atributos ssmicos. Son mediciones especificas de caractersticas geomtricas cinemticas, dinmicas o estadsticas obtenidas a partir de datos ssmicos bsicos. Son informacin obtenida de los datos ssmicos originales, ya sea por medicin, por lgica o por experiencia basada en el razonamiento.

Modelacin Petrofsica Integral de Yacimientos.

Para establecer un modelo petrofsico en un yacimiento se requiere transitar por 2 etapas.Primera etapa. conocida como evaluacin petrofsica, a partir de mediciones en ncleos y de registros geofsicos, se aplican diversos procedimientos de interpretacin y estimacin de las propiedades petrofsicas; porosidad, saturacin de agua, y permeabilidad. El resultado de esta etapa es un modelo petrofsico a escala de pozo.Segunda etapa. Se emplean un numero de tcnicas, principalmente geoestadsticas, que integran de manera sistemtica el modelo geolgico., la petrofsica previamente obtenida a escala de pozo y la ssmica con el fin de derivar modelos en 2 y 3 dimensiones de distribuciones de las propiedades petrofsicas de manera que describan correctamente su variabilidad a escala de yacimiento.

Modelacin Petrofsica.Los yacimientos carbonatados estn relacionados con 2 tipos de rocas principalmente: calizas y dolomas. La caliza esta constituida en su mayor parte por carbonato de calcio (CaCO3) y la doloma por carbonato de calcio y magnesio (CaCO3 y MgCO3).Normalmente son de estructura masiva, compacta y cuando estn afectadas por efectos tectnicos o qumicos, alteran su estructura original y se producen fracturas o microfracturas y espacios vacos donde se acumulan los fluidos, esta porosidad es conocida como porosidad secundaria.

Modelacin Petrofsica.Los carbonatos son rocas sedimentarias depositadas en ambientes marinos de aguas claras, someras y clidas, y en su mayora poseen origen biolgico. Estn compuestos por fragmentos de organismos marinos, esqueletos, corales algas y elementos precipitados, y consisten en su mayor parte de carbonato de calcio, que es qumicamente activo si se compara con la arena que forma las areniscas.

Modelacin Petrofsica.La porosidad de las rocas carbonatadas puede agruparse en 3 tipos:Porosidad conectada. Existente entre los granos de carbonato.Vesculas. Son poros desconectados resultantes de la disolucin de la calcita en el agua durante la diagnesis.Porosidad por fracturamiento. Es causada por esfuerzos presentes luego de la depositacin.Otra forma de agruparse seria tener 2 tipos de porosidad:Porosidad asociada a la matriz de la roca (primaria).Porosidad asociada al sistema de fracturas (secundaria). Comprende macro y micro fracturas, adems de vgulos.

Modelacin Petrofsica.La diagnesis puede crear estructuras llamadas estilolitas que forman barreras horizontales para el flujo y a veces se extienden a lo largo de km., dentro del yacimiento, produciendo un efecto significativo sobre el desempeo del mismo. Las fracturas pueden causar irrupcin de agua, conificacin de gas y problemas de perforacin, tales como perdidas de lodo pesado y atascamiento de tuberas.

Modelacin Petrofsica.En conjunto estas 3 formas de porosidad crean un camino uy complejo para los fluidos y afectan directamente la productividad de los pozos.Esta heterogeneidad produce adems un impacto sobre la respuesta de las mediciones de los registros y, por consiguiente, sobre la determinacin del petrleo en sitio.

La mojabilidad y su efecto sobre el flujo de fluidos.Adems de las variaciones producidas en la porosidad, la mojabilidad es una caracterstica heterognea adicional de los carbonatos. La gran mayora de los yacimientos de areniscas son yacimientos intensamente mojados por agua (water wet). No obstante, la maduracin de la roca carbonatada que contiene agua y petrleo convierte a las rocas inicialmente mojadas por agua en rocas de mojabilidad mixta o por petrleo (oil wet). Esto significa que el petrleo se puede adherir a la superficie de la roca carbonatada y, por consiguiente, es mas difcil de producir.

La mojabilidad y su efecto sobre el flujo de fluidos.Las simulaciones indican que en los yacimiento sometidos a procesos de recuperacin secundaria por inyeccin de agua solo pueden recuperarse cantidades limitadas de petrleo, porque el agua tiende a fluir principalmente a travs de las capas mojadas por agua. De hecho, los factores de recuperacin pueden ser inferiores al 10%.La caracterizacin de la distribucin de la mojabilidad y la comprensin de sus efectos sobre el flujo de fluidos dentro de un yacimiento complejo es crucial para estimar las reservas recuperables y determinar las estrategias de produccin destinadas a maximizar la produccin.

Caracterizacin mejorada de las fracturas.La mayora de los yacimientos carbonatados son YNF.Las fracturas existen en todas escalas; desde las fisuras microscpicas hasta las estructuras de varios km, denominadas enjambres o corredores de fracturas, que crean redes de flujo complejas en el yacimiento. En consecuencia, el movimiento de los hcs y otros fluidos a menudo no es el esperado o pronosticado. Unos pocos corredores de fracturas muy grandes pueden actuar como atajos preferenciales para los fluidos dentro de un yacimiento carbonatado; por consiguiente, el conocimiento de su posicin exacta es crucial para la planeacin de pozos nuevos, as como la simulacin y el pronostico de la produccin de estos yacimientos.

Caracterizacin mejorada de las fracturas.En los yacimientos carbonatados, la meta final consiste en proporcionar una caracterizacin geomtrica y dinmica completa de la red de fracturas. Los avances recientes introducidos en las tecnologas ssmicas para el mejoramiento de la delineacin, la caracterizacin y el monitoreo de los yacimientos, hacen mucho para lograr la cercana al objetivo principal.Una de las herramientas preferenciales que se utilizan en la industria, es el modelado de redes de fracturas discretas (DFN). Este enfoque lo ha adoptado Schlumberger con el software Petrel; software que abarca la interpretacin ssmica hasta la simulacin dinmica de yacimientos.Las metodologas adoptadas en PETREL combinan la informacin proveniente de dominios mltiples en una representacin unificada del yacimiento.

Caracterizacin mejorada de las fracturas.El mtodo DFN modela en forma realista la conectividad de las fracturas y las diaclasas que generan un comportamiento de flujo irregular, combinando una amplia diversidad de datos de mapas, afloramientos, geomecnica de yacimientos, ssmica 2D y 3D, registros de pozos, pruebas de pozos y registros de flujo, adems de modelos conceptuales estructurales o depositacionales.El modelo de yacimientos combina la metodologa DFN y los corredores de fracturas que son directamente representados por imgenes ssmicas mediante un procedimiento matemtico que se conoce como seguimiento de las huellas de hormiga (ant tracking).

Mediciones de porosidad precisas.La evaluacin de los hcs en sitio se basa en gran medida en la determinacin precisa de la saturacin de fluidos y de la porosidad total. Estas caractersticas exhiben una gran variabilidad debido a la heterogeneidad de la roca y la influencia de la mojabilidad. Las mediciones precisas de porosidad en los carbonatos requieren una caracterizacin mineralgica completa.La introduccin reciente del servicio LWD (Logging While Drilling) de funciones multiples EcoScope ha permitido por primera vez obtener registros mas precisos de saturacin y porosidad en los carbonatos. Esto se debe a que este servicio utiliza una medicin de los neutrones termales que permite estimular la saturacin de agua independientemente del mtodo tradicional basado en la resistividad.

Bibliografa.Articulo yacimientos carbonatados Schlumberger 2012.Caracterizacin de los YCNF Schlumberger 2007.Re-invencin de la petrofsica de los carbonatos, Bernard Montaron, Schlumberger 2010.Lucia J: Integracin de la informacin petrofsica y geolgica: una tarea para los petrofsicos, Oilfield Review 12, no. 4(Primavera de 2001). Caracterizacin petrofsica de yacimientos carbonatados naturalmente fracturados, para uso en simuladores numricos de doble porosidad, AIPM A.C., vol. LII, numero 8, Agosto 2012.

Determinacin de saturacin de aceite remanente en formaciones de doble porosidad por medio de registros geofsicos de pozos.

La tecnologa de inversin petrofsica de registro de pozo permite estimar los parmetros de sistemas de poros secundarios (fracturas y vgulos) y con esto obtener modelos de simulacin que permitan ubicar intervalos fracturados, intervalos de mayor inters, intervalos compactos, as como una serie de parmetros que ayudan a caracterizar el medio.

A partir de registros geofsicos de pozo convencionales se pueden conocer las caractersticas petrofsicas del medio, sobre todo forma y porosidad de fracturas, cavidades de disolucin, su conectividad y saturacin de aceite remanenteEn los yacimientos naturalmente fracturados el mtodo toma en cuenta la microestructura compleja de espacio poroso o formaciones carbonatadas de doble porosidad en la cual se calculan diferentes propiedades fsicas.

Es posible, tambin, evaluar parmetros petrofsicos de formaciones del subsuelo tales como: litologa de la roca tipos de porosidad. conectividad de fracturas y vgulos. saturaciones de aceite original y remanenteLos yacimientos naturalmente fracturados se ubican en la porcin sureste del pas, a lo largo de la costa del Golfo de Mxico, donde destacan los yacimientos de Cantarell y Ku-Maloob-Zaap. En estos yacimientos se concentran las mayores reservas de hidrocarburos, por lo que all se pueden enfocar esfuerzos para incrementar la recuperacin de hidrocarburos, con la puesta en marcha de proyectos de recuperacin mejoradaEl modelo de desplazamiento de fluidos de saturacin permite calcular la saturacin de aceite y predecir la permeabilidad de la roca.. La validacin de la tecnologa de inversin petrofsica fue realizada a travs de la comparacin de los resultados obtenidos con datos y mediciones de ncleos y muestras de roca realizados en laboratorio.