energía global Por: Ing. Rubén Peláez Zapata, PetroQuiMex. Recuperación Recuperación Mejorada de Petróleo Sólo 30 por ciento del aceite de un pozo petrolero puede extraerse con los métodos tradicionales, por tanto, quedan enormes cantidades de petróleo por recuperar de los puntos de extracción actuales 54 Típicamente sólo 30 por ciento del aceite de un pozo petrolero puede extraerse con los métodos tradicionales, por tanto, quedan enormes cantidades de petróleo por recuperar de los puntos de extracción actuales o incluso de los ya abandonados; esto se debe a que la mayor cantidad del aceite se encuentra en el medio poroso o matriz, es decir, en la roca: llámese areniscas, calizas o carbonatos, por citar algunos ejemplos. Existen tecnologías, procesos o mecanismos conocidos como: Recuperación Terciaria o Mejorada de Petróleo (EOR por sus siglas en inglés Enhanced Oil Recovery ), cuya aplicación puede ayudar a recuperar entre 10 y 20 por ciento del petróleo original en sitio, lo cual podría parecer poco, pero resulta increíble para la industria petrolera de acuerdo con las tasas de recuperación y producción actuales. Para la extracción o recuperación del petróleo existen tres mecanismos básicos llamados simple y llanamente: Primario, Secundario y Terciario; la recuperación es primaria cuando al iniciar la producción, la presión de los fluidos al interior del yacimiento es suficiente para forzar la salida natural del petróleo a través del pozo. Durante la vida productiva del yacimiento la presión descenderá y es entonces cuando se requiere hacer Recuperación Secundaria, que es la inyección de agua o de gas para compensar la pérdida de presión y la ayuda mediante bombas para extraer el petróleo. Al paso del tiempo por más agua o gas que se inyecte y aunque se usen avanzados sistemas de bombeo ya no se recupera más petróleo, y la declinación comienza, en este punto debe aplicarse Recuperación Terciaria o Mejorada, la cual tiene varios métodos entre los que se encuentran el uso de químicos como los Polímeros y Surfactantes, Térmicos (Estimulación con vapor y combustión en sitio), Miscible (Hidrocarburos solventes), microbiales, eléctricos, vibracionales, de perforación horizontal, entre otros. PetroQuiMex
energía global Water Injector Polymer gel treatments are used in both producing and injection well to plug thief zones and improve conformance Oil Producer superficie, el posible reemplazo de costosas bombas electro-sumergibles por bombas de varilla, una mayor producción de petróleo debido a una mejor extracción del yacimiento y menos reparaciones al pozo, entre otras más. Figura 1. 56 Figura 1. Mejora de eficiencia volumétrica y control de producción de agua mediante geles y polímeros. General Tiorco LLC Sep 2009 Water Injector Dichos métodos químicos incluyen: 1. Surfactantes, 2. Polímeros y geles, 3. Soluciones alcalinas o mezclas de Álcali-Surfactante o Álcali-Surfactante-Polímero (ASP). Una de las técnicas que ha dado extraordinarios resultados es el uso de geles y polímeros en un proceso conocido como Water flooding o Mejora del perfil de inyección y control de agua para bloquear fracturas y arenas con altas permeabilidades, evitando así conducir el agua de manera preferencial, tanto en pozos productores como en pozos inyectores, cons- Alkaline surfactant polymer and surfactant polymer systems mobilize residual oil Oil Producer Entre las técnicas más generalizadas para facilitar el flujo de petróleo se encuentran la inyección de vapor en los pozos, pues al calentar el combustible circula más fácilmente y mejor hacia los pozos de producción; también está la inyección de gases como nitrógeno o bióxido de carbono y la inyección de productos químicos para liberar el petróleo atrapado en la roca o matriz. Existen varios tipos de moléculas que pueden ayudar a mejorar la producción; básicamente lo que hacen es reducir la tensión superficial o interfacial con el fin de mejorar la movilidad y/o cambiar la mojabilidad de la roca donde se encuentra el aceite. Cada yacimiento es único debido a las propiedades de sus crudos y del medio poroso donde se encuentran, por tanto, es necesario diseñar las soluciones de manera específica para cada proyecto; los químicos empleados, las concentraciones y el volumen a inyectar dependerán de las propiedades de los fluidos y de la formación. Figura 2. Figura 2. Barrido de petróleo remanente usando técnicas de recuperación mejorada. general Sep 2009 Tiorco LLC tituyendo un gran avance en el campo de las tecnologías químicas. Una vez que se produce la gelificación en sitio, la entrada del flujo de agua al pozo se reduce generalmente a menos de 25 por ciento de las tasas de producción previas al tratamiento. Esta reducción en la permeabilidad al agua incrementa la permeabilidad al petróleo y permite que éste circule con mayor facilidad desde la roca matriz hacia el pozo. Los beneficios sobre los costos operativos son muchos: una menor cantidad de agua en La aplicación de las técnicas de recuperación mejorada está directamente relacionada con el precio internacional del crudo, ya que esto representa una inversión adicional para la extracción del aceite; sin embargo, a medida que el petróleo se agote y su costo siga aumentando, el uso de estas tecnologías será cada vez más importante; en promedio, con precios internacionales por arriba de $60 dólares el barril, las tecnologías de EOR son perfectamente factibles y necesarias, pues se dice que la época del petróleo barato o de fácil acceso ha llegado a su fin. En la actualidad hay muchos operadores que ya usan o han utilizado técnicas de EOR con muy buenos resultados, debido a que el objetivo de extraer más petróleo de la tierra con altos retornos de la inversión se ha cumplido; ejemplos de eso hay bastantes, muchos están publicados en documentos de la Sociedad de Ingeniería Petrolera (SPE por sus siglas en in- PetroQuiMex
glés Society Petroleum Engineering ); sin embargo, no son todos, ya que muchos buenos resultados tienen carácter de confidenciales y los operadores no los revelan. Prácticamente todas las grandes compañías operadoras cuentan con áreas y recursos de investigación dedicados exclusivamente al estudio, aplicación o implementación de técnicas de recuperación mejorada y dependiendo de su grado de avance, algunas de estas empresas tienen sus propios métodos, productos químicos, análisis, equipos de laboratorio y muchos otros avances al respecto. Sin embargo, dado que el uso de estas tecnologías requiere de mucha especialización y detalle para la correcta implementación de proyectos de EOR, resulta sumamente difícil contar con todo lo necesario para estudiar el yacimiento, su tipo de petróleo, la geología, petro-física y un sinfín de áreas relacionadas. De tal suerte que para cualquier operador que quiera o necesite aplicar EOR en sus campos, la recuperación mejorada es todo un reto, pues además no hay garantía absoluta de que los procesos funcionarán adecuadamente, ya que existen muchas variables involucradas y aun a pesar de haber estudiado todos los detalles, conseguido los productos químicos adecuados, contado con la infraestructura necesaria y el diseño perfecto, simples detalles en la inyección o fallas en la misma pueden ocasionar el fracaso en las pruebas, que además de ser costosas, requieren de mucho tiempo previo de estudios, para la operación y aplicación de las tecnologías y para poder interpretar los resultados después de las operaciones efectuadas. Normalmente una compañía operadora debe seguir todo un proceso que incluye a diferentes actores y compañías con el fin de poder implementar adecuadamente un proyecto de Recuperación Mejorada; esto puede llevar años, es decir, debe buscar a los consultores adecuados (típicamente éstos se encuentran en centros de investigación o universidades), deben contar o tener el apoyo de laboratorios especializados e infraestructura necesaria para la inyección y su control, tratamiento de aguas o bien la contratación o sub-contratación de éstos y otros muchos servicios hasta la compra de químicos, geles o polímeros con proveedores especializados. Por tanto, si se suman los costos de cada una de estos actores involucrados y la complejidad para integrarlos a todos, no es de extrañarse porqué la aplicación de estas tecnologías sea aún privilegio de ciertas organizaciones o no esté tan difundida su implementación. A pesar de todo lo que implica la concepción, el diseño y la implementación de un proyecto de estas características, hay resultados muy satisfactorios a nivel mundial; en el caso de Petróleos Mexicanos (pemex) ya han comenzado hace algunos años diferentes estudios para aplicar este tipo de tecnologías, principalmente para Cantarell, donde incluso ya se han hecho las primeras pruebas piloto con muy buenos resultados, y se estudia ya la posibilidad de extender el uso de recuperación mejorada de petróleo en sus distintas modalidades a todos los yacimientos maduros de México. Apostando a la recuperación mejorada del petróleo como el presente y futuro de la industria petrolera mundial, dos grandes empresas han reformado una compañía con previa experiencia en este campo, pero que ahora está dedicada al servicio 100 por ciento integral para la implementación de proyectos de EOR; esta organización se llama TIORCO (por sus siglas IOR o en inglés Total Integrated Oil Recovery Company ). Figura 3: Proceso actual de contratación de productos y servicios para implementar proyectos de Recuperación Mejorada de Petróleo A medida que el petróleo se agote y su costo siga aumentando, el uso de estas tecnologías será cada vez más importante, pues se dice que la época del petróleo barato o de fácil acceso ha llegado a su fin 57 La Revista de la Industria Petrolera
energía global Figura 4. Necesidades y procesos típicos para la adecuada implementación de proyectos de EOR General Tiorco LLC Sep 2009 Identify & Select Field Customer Objective Develop EOR Strategy EOR Recommendation Design Project Flood Design and Economic Evaluation Implement Project Install Equipment & TIORCO Operators Recover Oil Provide 24/7 on-site service general Sep 2009 Tiorco LLC. Field History / OOIP Technical Support Consulting Reservoir Evaluation Oil & Water Analyses Conformance Issues IFT / Phase Behavior Water Treatment plan Core Floods Reservoir Simulation Equipment Design Pumping Units Manage Chemical inventory Equipment & Flood monitoring TIORCO operators Emulsion breaking Water treatment Figura 5: Tiempos promedio para implementación de proyectos de 5 años actualmente que podrían reducirse a 1-2 años como máximo General Tiorco LLC Sep 2009 Surfactant Screening 100g 58 Esta organización es el resultado de un Joint venture o Aventura de asociación conjunta entre Nalco y Stepan, siendo la primera plataforma a nivel mundial que pretende brindar un servicio integral que abarca desde la consultoría, simulación numérica del yacimiento, estudios de laboratorio para la evaluación de núcleos y aceite, productos químicos, geles, polímeros, surfactantes, tratamiento de agua de inyección y producción, entre otros, hasta Design and Implementation Lab Testing Core Floods 0.5g Surf. Adsorprion Oil Recovery % 3 years Single Well Tracer Test 100kg Residual Oil Saturation % Oil Movilized in the Site Injectivity Issues Pilot Scale Test 250tons Any other Macroscopic Factors Scale up Issues Logistical Issues Commercial Flood 4,000-5,000 tons/yr Adjustments to surfactants, injection rates, water treatment, etc. Using TIORCO Equipment, pilot scale field (A)SP projects may be implemented more expedienty la implementación del proyecto, inyectando los productos que ellos mismos proveen a través de unidades especializadas de bombeo, que son operadas por equipos de ingeniería y técnicos especializados las 24 horas durante los 365 días del año. Nalco es líder mundial en tratamiento de aguas y mejora de procesos de energía, aire y agua, y Stepan lo es en surfactantes. Con esta poderosa combinación se tienen los ingredientes clave para la adecuada implementación de proyectos integrales de EOR a escala internacional. Figura 3. El tiempo dirá si esta apuesta fue adecuada No sólo para las organizaciones que tomaron el riesgo, sino para todos aquellos operadores que ahora puedan contar con el apoyo de una empresa integral que tome responsabilidad de los proyectos de principio a fin, pues el esquema como existe actualmente siempre ha generado conflictos entre los actores, ya que cuando algo resulta mal, normalmente suelen culparse entre sí alegando que los asesores se equivocaron, el diseño no era el adecuado, falló la simulación, el producto químico estaba defectuoso, o los que inyectaron lo hicieron de manera indebida. PetroQuiMex
Hay tantas variables que es muy complicado poder determinar realmente dónde estuvo la falla; la buena noticia es que teniendo una compañía integrada se eliminan variables de falla o duda, debido a que no hay muchos agentes externos a quienes culpar, y lo mejor de todo es que los tiempos para la ejecución de este tipo de proyectos podrían reducirse de cinco años en promedio, a tan sólo un año. Figura 4. Resulta interesante observar un fenómeno en la mayoría de las compañías operadoras: A los activos les piden mantener la producción, mientras que a las áreas de nuevas tecnologías o equipos de investigación, les solicitan innovar, así como todo tipo de mejoras para incrementar la producción. Sin embargo, al probar nuevas tecnologías, soluciones o ideas, nadie quiere cargar con la responsabilidad que conlleva el aplicar nuevos tratamientos, ya que si no funcionaran, ya sea por potenciales daños a la formación, desprestigio o por las relaciones interpersonales, se generaría un conflicto permanente entre las áreas operativas y estratégicas, pues cuando por fin deciden soltar pozos para hacer pruebas, normalmente son aquéllos los que están prácticamente muertos. A esta gran cantidad de factores y variables se suman aspectos de confidencialidad que las empresas del medio manejan de manera quisquillosa, reservándose todos los derechos posibles para compartir información. 59 Por lo que el reto para todas las empresas petroleras a nivel mundial no es fácil si buscan integrar estas tecnologías, y si amén de todo esto se añaden factores políticos, como ocurre en las empresas paraestatales, el mérito de los ingenieros y funcionarios petroleros debe ser bien reconocido, pues si logran sacar adelante a pemex revirtiendo la declinación en yacimientos como Cantarell y otros muchos campos maduros en México, merecen todo el respeto y reconocimiento, no sólo de los mexicanos, sino también del resto de los operadores del orbe; la historia lo dirá La Revista de la Industria Petrolera