PREMIO ECOPETROL A LA INNOVACIÓN DESAFÍO NACIONAL - CATEGORIA ECOPETROL EMPRENDEDORA Nuevas tecnologías o soluciones en fluidos de perforación que tengan resultados probados al menos en ambiente de laboratorio. Ecopetrol e INNpulsa invitan a Universidades, Centros de Investigación, emprendedores y empresas a que presenten tecnologías o soluciones innovadoras que tengan resultados probados, al menos en nivel de laboratorio, en diseño de fluidos de perforación. Se espera que las soluciones propuestas permitan disminuir los costos actuales manteniendo un desempeño igual o superior a las actualmente empleadas por Ecopetrol y en las que la compañía pueda terminar el desarrollo mediante convenios y ser el primer usuario (early adopter,) incluso apoyando el proceso para finalizar su desarrollo. Palabras clave: Investigación Desarrollo Universidades Fluidos de perforación Levantamiento Tratamiento de agua INNpulsa y Ecopetrol ofrecen a los solucionadores: Para la mejor propuesta, un premio de cuarenta millones de pesos ($40,000,000) en efectivo y reconocimiento en el evento de premiación del Premio Ecopetrol a la Innovación como la solución más innovadora dentro de la categoría nacional Premio Ecopetrol Emprendedora. Posibilidad de participar en una fase de prueba piloto a diferentes escalas. 1. CONTEXTO DEL RETO Para la extracción del crudo, en el proceso de perforación, se utilizan lodos para garantizar la seguridad y rapidez en el proceso de perforación mediante su tratamiento a medida que se profundizan las formaciones de altas presiones. Un fluido de perforación es un factor clave del proceso de perforación, y el éxito de un programa de perforación depende de su diseño. Así, un fluido de perforación para un área en particular se debe diseñar de manera que cumpla con los requerimientos específicos de la misma, y el ingeniero de fluidos de perforación se asegurará de que las propiedades del lodo sean correctas para el ambiente de perforación específico. También puede 1
recomendar modificaciones de las prácticas de perforación que ayuden a lograr los objetivos de la misma 1. La tecnología de los fluidos de perforación se rige por tres factores principales: a) Eficiencia/Desempeño, b) Economía, y c) Aspectos ambientales. Por su composición, los fluidos se clasifican en base-agua y base-aceite, que se utilizan de acuerdo con el intervalo de profundidad de la perforación de la siguiente manera: Intervalo de superficie (actualmente usa base-agua). Intervalo intermedio (actualmente se usan lodos de alto desempeño baseagua, y polímeros diseñados para disminuir las arcillas de composición minero). Intervalo de yacimiento (se usan lodo polímero con polímeros con almidones, carbonato de calcio y otros en diferentes granulometrías para sellar microfracturas y minimizar el daño de formación mediante un puenteo efectivo del yacimiento). Es importante anotar que no todos los fluidos de perforación cumplen el mismo objetivo, pues cada uno de ellos está diseñado para resolver un problema diferente de la perforación. A continuación listamos algunos de los problemas de perforación más comunes en los que los fluidos juegan un rol muy importante para solucionarlos: Pérdidas de circulación. Arcillas reactivas. Problemas de pega diferencial. Caliper del hueco muy extenso. Mala limpieza del pozo. Mala inhibición. Mala lubricidad. Daños de formación. Otros, no especificados aquí. En esta operación Ecopetrol invierte anualmente alrededor de US$ 84.998.575, lo que representa el 10% del costo de perforación (valores confirmados con el equipo de Cost Control de la GPN). 1 Fluidos. Manual de Ingeniería. Baker Hughes. INTEQ. 1998 2
2. EVALUACIÓN DE DESEMPEÑO DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN Ecopetrol realiza un proceso riguroso de evaluación de nuevos fluidos de perforación que se usan en los diferentes campos, basado en QPIs (Quality Performance Indicators) y predefinidos por la misma empresa. El proceso de evaluación es el siguiente: 1. Aprobación interna de la propuesta seleccionada: se evalúa si la solución presentada cumple con los requisitos para ser evaluada en un nivel más profundo; esto depende de la documentación y los soportes enviados al equipo evaluador, que demuestren el cumplimiento de los parámetros de densidad señalados por Ecopetrol. Seguidamente se establece un protocolo de pruebas a realizar. Esta etapa puede tomar 1 mes. 2. Prueba en laboratorio: se realizan pruebas en vivo en el Instituto Colombiano del Petróleo (ICP), donde la compañía solucionadora debe preparar el fluido de perforación frente a los científicos del ICP y pasar todas las pruebas pertinentes. Esta etapa puede tomar entre 1 y 3 meses. 3. Análisis económico: se hace un análisis y se determina la viabilidad económica de la solución. Puede tomar 2 semanas. 4. Prueba piloto: se realiza una prueba piloto en 5 pozos diferentes, donde se da oportunidad a la compañía que presenta la solución de hacer los ajustes pertinentes teniendo en cuenta los hallazgos. Puede tomar más de 2 meses. 5. Puesta en marcha de la solución: se comienza a usar la solución en todos los campos donde funcione. Los QPIs (Quality Performance Indicators) usados por Ecopetrol tienen en cuenta los siguientes aspectos: 1. Indicadores HSEQ 2. Viabilidad económica 3. Indicadores técnicos a. Propiedades b. Tiempos no productivos asociados al fluido 4. Soporte técnico ofrecido por la empresa en las diferentes etapas 3
Para determinar los parámetros de densidad Ecopetrol evalúa las presiones de poros de cada pozo, la presión de colapso y los gradientes de fractura, entre otros aspectos. Con la información obtenida se trazan las densidades y se determinan un galonaje crítico, un galonaje mínimo y un galonaje óptimo, así como un modelo radiológico y el tipo de lodo a ser usado. 3. INTENTOS REALIZADOS POR ECOPETROL PARA RESOLVER EL RETO Ecopetrol trabaja actualmente en la mejora de los fluidos base-agua a partir de tecnologías como nano-fluidos (Lodo High performance). Además, se están probando silicatos de potasio para fluidos base-agua. Se aceptan soluciones para fluidos en general, independientemente de su composición y utilizando cualquier tecnología con base en nanofluídos, polímeros isotrópicos o silicatos. Para base-aceite de baja toxicidad, desarrollos basados con isotrópicos también pueden ser considerados. Se ha encontrado que la reutilización del fluido implica hacer un centro de acopio. Esta es una variable muy importante pues define su eficiencia. En Arrayán y en el pozo Cupiagua, en el piedemonte llanero, se han usado fluidos en base de aceite con diésel como fluido base para preparación, debido a la complejidad, el tectonismo, la estabilidad y la reactividad de las formaciones. 4. LO QUE SE ESPERA Las tecnologías o soluciones presentadas deben poder disminuir el costo actual de los fluidos de perforación base-agua y/o base-aceite usados en perforación en intervalo intermedio y/o intervalo de yacimiento sin afectar su eficiencia; además, deben poseer un grado de madurez de tecnología TRL (Technology Readiness Level) mínimo de 4 (proyectos que ya hayan sido probados como mínimo en un ambiente de laboratorio y que estén en un nivel que permita hacer modificaciones a nivel de componente con relativa facilidad), teniendo en consideración las definiciones de la tabla adjunta. 4
Grado de madurez de la tecnología TRL (Technology Readiness Level) Tabla No. 1. TRL: Tomado de adaptación Ecopetrol DCT/CON argus. NOTA: un aumento del costo del fluido solo puede estar justificado por una disminución del AFE del pozo. 5
4.1. Características deseables: a) Baja complejidad en upgrade del TRL de la tecnología: costos, escalado, materias primas, proceso de fabricación. b) Control de la propiedad intelectual PI- por parte del proponente: tecnología propia o licenciada con derechos de mejoras, no afectar PI de terceros, tener libertad de operación. c) El tiempo máximo para validar/implementar la prueba de concepto en campo es de seis meses para implementar la prueba de concepto y demostrar resultados según los datos teóricos y de laboratorio. d) La tecnología o solución debe poder ser escalable y replicable, es decir que su potencial de mercado puede no solo limitarse a Ecopetrol o a Colombia. e) Se deben tener en cuenta para cada propuesta temas como: 1) Descripción de la solución 2) Impacto esperado 3) Costo de implementación 4) Tiempo de implementación 5) Capital requerido 6) Necesidades de desarrollo 5. ESPECIFICACIONES DE LA PROPUESTA La solución que se busca para resolver este problema debe tener en cuenta las siguientes características: Características REQUERIDAS Estado de desarrollo mínimo de TRL 4. Ser replicable y escalable con un porcentaje de reutilización del fluido mínimo de 50%. Equipo de trabajo integrado por personas que tengan los conocimientos técnicos necesarios para poder seguir desarrollando la tecnología. Plan de trabajo para realizar prueba de concepto en un período no mayor de 6 meses. La solución debe ser al menos igual de eficiente a las actuales, y de menor costo (la eficiencia se mide en días de penetración). Control de la propiedad intelectual por parte del proponente: tecnología propia o licenciada con derechos de mejoras, no afectar propiedad intelectual de terceros, tener libertad de operación. 6
Características DESEABLES pero NO necesariamente obligatorias en la propuesta K Que la solución tenga el mínimo impacto ambiental posible. K Que la empresa o universidad proponentes cuenten con los recursos técnicos, humanos y financieros para desarrollarla y poderla escalar. K Que se utilicen materias primas colombianas. Características NO ESPERADAS L L L Soluciones con alto impacto ambiental. Soluciones que se hayan usado antes en operaciones de Ecopetrol. Su potencial de mercado no puede limitarse a Ecopetrol ni a Colombia. 6. FASES CONTEMPLADAS PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO Se buscan propuestas que se encuentren en fases avanzadas de desarrollo (Mínimo TRL 4). El proponente de la solución debe tener el conocimiento y las habilidades necesarios para avanzar en la concreción de la misma. Se espera que puedan hacerse pruebas de concepto en un período no mayor a 6 meses a partir de haber sido seleccionada. 7. CÓMO CONTESTAR AL RETO? Presentar una breve descripción NO-confidencial de la tecnología propuesta, incluyendo: 1. Título de la solución propuesta 2. Resumen de la propuesta 3. Palabras clave 4. Descripción detallada de la propuesta a. Generales b. Técnicas 5. Grado de novedad 6. Soporte técnico 7. Estado de desarrollo de la solución a. Evidencia preliminar que respalde el enfoque de la solución b. Nivel de confiabilidad c. Nivel de novedad (regional, mundial, local) 4.2. Experiencia y capacidad de respuesta de la empresa en el eventual caso de ser seleccionada (incluir información que se considere relevante, mas NO confidencial) 4.3. Estado de la propiedad intelectual 7
6. CRITERIOS DE SELECCIÓN Las propuestas se evalúan según los siguientes criterios: Impacto generado en términos de productividad/ costos Equipo de trabajo propuesto Costo de implementación Replicabilidad de la solución Escalabilidad Grado de novedad 7. PAUTAS DE CONFIDENCIALIDAD Se entiende que la solución propuesta es de propiedad del solucionador que envía la información y que no se está vulnerando propiedad intelectual de terceros, y se reitera que para esta fase del proceso no es requerido ni deseable que los proponentes compartan información confidencial de sus desarrollos. 8