MAPAS DE POES Y GOES GENERADOS POR MEDIO DE OPERACIONES ARITMÉTICAS DE SUPERFICIES (OADS). . Principio, metodología y aplicabilidad.

 

Nota Importante: Los gráficos, imágenes y métodos han sido desarrollados por el autor. Su uso es exclusivamente con fines académicos y se prohíbe el uso en trabajos posteriores sin consentimiento previo.

MAPAS DE POES Y GOES GENERADOS POR MEDIO DE OPERACIONES ARITMÉTICAS DE SUPERFICIES (OADS). 
Principio, metodología y aplicabilidad.

Autor: Aldo Sardelli  Msc-Geólogo

Revisado: Eugenia Sardelli Geólogo-Especialista

Los mapas de POES y GOES permite conocer la distribución del hidrocarburo en el yacimiento, lo que sirve para determinar las zonas de mayor o menor concentración y determinar el mejor proceso para su extracción.

El objetivo principal de la industria petrolera es la extracción de hidrocarburos. Para alcanzar dicho objetivo es indispensable conocer la ubicación exacta ¿Dónde? y la cantidad de reservas de hidrocarburos extraíbles del subsuelo ¿Cuánto?; interrogantes que pueden ser respondidas a partir de la interpretación del modelo roca-fluido del yacimiento generado a partir de la información geológica disponible, aplicando técnicas, conocimiento y cálculos asertivos. Por lo tanto, cualquier nueva idea/método/técnica, etc. que proporcione un mejor entendimiento de lo que no puede ser verificado mediante métodos directos, es una contribución importante a minimizar la incertidumbre sobre el conocimiento del yacimiento, y por ende adicionar reservas e incrementar la producción de hidrocarburos. El siguiente trabajo tiene como objetivo compartir recursos técnicos aplicados a casos reales que sirvan de herramienta, no solo a proveer un mejor entendimiento del interior de yacimiento, sino también de la interacción entre el fluido existente y la roca que lo contiene, es decir, la distribución de esté en la roca almacén.

La delimitación de un yacimiento se realiza en base a la información geológica disponible. Esta se robustece progresivamente a medida que se perforan nuevos pozos, se captura nueva información, y se adiciona a los modelos geológicos existentes, permitiendo así definir la arquitectura del yacimiento con mayor certidumbre, realizar una estimación de reservas (Petróleo Original En Situ – POES /Gas Original En Situ - GOES) con mayor precisión, y con ello calcular cuánto de estas reservas son recuperables (Reserva de Hidrocarburo o Reserva Recuperable).

Una vez conocidas las reservas existentes y los volúmenes extraíbles, se derivan los análisis técnicos-económicos que determinaran la viabilidad de la explotación del yacimiento aplicando métodos económicamente rentables a través del diseño de un esquema de explotación eficaz. Para ello, es importante realizar una clasificación de las reservas de hidrocarburos, la cual se realiza aplicando diferentes criterios según el detalla a continuación. El primer criterio a considerar es el grado de certidumbre (de mayor a menor incertidumbre) del cual se deriva la siguiente clasificación: Reservas Probadas, Probables o Posibles. El segundo criterio es la disponibilidad de las facilidades o las infraestructuras de producción, del cual se desprende una segunda clasificación: Reservas Desarrolladas, las cuales puede o no estar en producción dependiendo de si el intervalo completado en el pozo está abierto o temporalmente cerrado al momento de la estimación, y Reservas No Desarrolladas asociadas a los volúmenes que se espera recuperar a futuro a través de inversiones de alto costo. Finalmente, la tercera clasificación de reservas se realiza en base al método de recuperación adecuado (capacidad de producción de yacimiento), dividiéndolas en Reservas Primarias las cuales son extraídas dependiendo de la presión natural del yacimiento, y Reservas Suplementarias o Secundarias las cuales son extraíbles solo a través de métodos de recuperación mejorada.

Para lograr un plan de explotación exitoso, el cual está basado en planes y estrategias para alcanzar el estado óptimo de explotación de un yacimiento y que define el estado de las reservas (Probadas, Desarrolladas, y Primarias y/o Suplementarias) es necesario completar lo trazado en él, ejecutando todas las actividades asociadas a exploración, producción, ingeniería, mantenimiento, operaciones, almacenamiento, distribución, comercialización, etc; una cadena de valor que define a la industria petrolera y que inicia con los valores de reservas. Es por ello la importancia de una estimación de las Reservas aceptable, que permitan realizar los análisis que apalancaran la toma de decisión sobre la factibilidad del proyecto.

Otro factor importante a considerar para el cálculo de reservas es la fase del campo, es decir, si se encuentra en fase exploratorio o desarrollo (producción): si el área a estimar es de tipo exploratoria (poca información y alta incertidumbre), el método de estimación recomendado es el método probabilístico, mientras que, si la estimación se realiza para un área en producción (mayor certidumbre), el método recomendado para el cálculo de reservas es empleando métodos determinísticos o combinados. 

Principio 

La estimación de las reservas está basada en métodos, ecuaciones, y/o analogías que varían dependiendo de la cantidad y calidad de información geológica disponible. La primera estimación que se debe realizar es el cálculo del volumen de hidrocarburo presente en sitio (POES/OOIP), independientemente de si puede ser recuperado o no. 

En el presente artículo se explicará una metodología que tiene como principio básico el cálculo de POES o GOES utilizando valores petrofísicos (arena neta, saturación de agua, porosidad, etc.) específicos en cada punto o nodo del yacimiento, en vez de realizar el cálculo utilizando un valor promedio para todo yacimiento como se realiza normalmente. Los resultados podrán representarse en un mapa de POES o GOES, según sea el caso, proveyendo al geocientífico de un nuevo insumo, que integrado a la gama de mapas geológicos isópaco-estructural que definen el modelo de un yacimiento, se convierte en la herramienta visual más poderosa para la tomar decisiones asertivas y proyectar planes de explotación. 

Adicionalmente, los mapas POES/GOES ofrecen una amplia gama de beneficios, entre los cuales destacan: soportar un plan de extracción eficiente enfocado en las áreas con reservas importantes de hidrocarburos; generar un insumo que complementa los mapas isópacos-estructurales de yacimiento, los cuales muestran de manera general la ubicación del hidrocarburo, su posición en la estructura, la relación con el agua, sin embargo, no muestra la distribución exacta del hidrocarburo dentro del yacimiento.

Las ecuaciones utilizadas, son ampliamente conocidas y aceptadas en la industria petrolera, las cuales se presentan a continuación:

Ecuaciones para el cálculo del POES:

                                       POES = 7.758 x A x e x ∅ x Soi x 1/Boi (Ecuación 1)

donde,

A: área (acres)

e: espesor (pies)

Ø: porosidad (fracción)

Soi: Saturación de petróleo (fracción)

1/Boi: Factor de merma del petróleo (FM) (BN/BY)

Ecuaciones para el cálculo del GOES (No asociado):

                                    GOES = 43.560 x V x ∅ x Sgi x 1/Bgi (Ecuación 2)

donde,

A: área (acres)

e: espesor (pies)

Ø: porosidad (fracción)

Sgi: Saturación de gas (fracción)

1/Bgi: Factor de merma del gas (PCN/PCY)

Ecuaciones para el cálculo del GOES (Asociado):

                                    GOES = POES x Rsi (Ecuación 3)

donde,

POES: petróleo original en situ (BN)

Rsi: Relación Gas/Petróleo inicial (PCN/BN)

Es importante resaltar que, los datos, parte de la metodología y los resultados mostrados en este artículo fueron desarrollados en el año 2017 como parte de un estudio más amplio titulado “MODELO GEOLÓGICO PARA LA IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LAS UNIDADES PRODUCTORAS DEL BLOQUE 2 DEL ÁREA AYACUCHO, DE LA FAJA PETROLÍFERA DEL ORINOCO HUGO CHÁVEZ FRÍAS” realizado por Marín M., Ronald, Parra R., Liliana y Sardelli B. Aldo bajo el asesoramiento de la MSc Bejarano, Celia. 

Metodología

A continuación, se definirán algunos conceptos geológicos que permitirán un mejor entendimiento de la metodología propuesta para el cálculo de POES/GOES.

Superficie: una superficie es un elemento georreferenciado que generalmente tiene las dimensiones del área de estudio y contiene atributos específicos de un horizonte geológico (ej. una superficie de “Porosidad de la Arena R1” es un elemento que contiene valores de porosidad para una unidad estratigráfica específica “Arena R1”).

Celdas: es la unidad de distribución de las superficies. Una celda es el espacio o campo con un valor focal que representa la zona donde se ubica.

Nodos: es la unión de los vértices de dos o más celdas. Está representado por un punto georreferenciados con coordenadas X,Y y uno o más atributos (valor Z).

Isolíneas: líneas que representan un mismo valor.

Generación de superficie de POES:

La metodología que se explica a continuación tiene como principio básico la operación aritmética de superficies para el cálculo del POES, haciendo uso de la herramienta tecnológica PETREL®. 

Los datos de entrada serán las superficies de cada propiedad, de las cuales se obtendrán los valores para aplicar las formulas:

1. Superficie Isópaca arena neta 

2. Superficie de Porosidad

3. Superficie de Saturación de Petróleo.

Como se aprecia en la Figura 1, de cada superficie se obtendrán una de las variables de la Ecuación 1, es decir, el valor de su atributo: la superficie de Arena Neta proporcionará valores de área y espesor, la superficie de porosidad proporcionará valores de porosidad, y de la superficie de saturación valores de saturación de petróleo.

Figura 1. Cálculo de POES por operaciones aritméticas de superficies. Sardelli A. et al. 2017.

Las superficies usadas en el estudio están constituidas por celdas de 50x50 metros cubriendo toda el área de estudio. El punto de unión de las celdas (nodos), tiene coordenadas X,Y, con un valor Z que representa el atributo cartografiado en la superficie (arena neta, porosidad, saturación de petróleo, etc.), que al interpolarse, generan isolíneas. 

Una vez obtenidas las superficies, estas son superpuestas con el fin de hacer coincidir cada nodo con iguales coordenadas X,Y y con los valores Z correspondiente a cada atributo, lo que permitiría ejecutar la ecuación de POES en cada nodo. El siguiente paso consiste en ejecutar las operaciones aritméticas involucradas en la ecuación, con la finalidad de generar un valor de POES para cada nodo que, al ser interpolado, generará una superficie nueva que representara el Petróleo Original In Situ. La Figura 2 ejemplifica lo antes expuesto mostrando la distribución de los nodos en una superficie de saturación de petróleo, así como también muestra el enfoque recomendado para resolver la ecuación de POES/GOES, es decir, superponer las superficies de arena neta, porosidad, saturación y el valor puntual de factor de merma.

Figura 2. Distribución de punto con valores X,Y,Z que permite las operaciones aritméticas de superficies, Ejemplo: Superficie de Saturación de Petróleo. Sardelli A. et al. 2017.

Calculo de volumen de POES:

Una vez interpolados los valores y obtenida la superficie de POES se realiza el cálculo del volumen de la superficie, el cual representará la cantidad total de petróleo “in situ” presente en el yacimiento. La Figura 3 ejemplifica claramente el principio de cálculo de volumen, que es el mismo recomendado para cualquier cálculo de volumen de un área irregular, que toma en cuenta el área y la altura debajo de la superficie.

Figura 3. Cálculo del Volumen de POES generado a partir de una superficie. Sardelli A. et al. 2017.

Calculo para GOES:

Para el cálculo de GOES Asociado y No Asociado, se emplea el mismo procedimiento descrito anteriormente, con la variante de las ecuaciones a utilizar, que para este caso será la de GOES (Ecuación 2) como se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Cálculo de GOES utilizando operaciones aritméticas de superficies. Sardelli A. et al. 2017.

Algunos ejemplos:

A continuación, se muestran algunos ejemplos de los mapas de POES (Figuras 5 a la 10) y GOES (Figura 11) tomados del estudio base. 

Figura 5. Mapa de POES de una arena inferior de la Formación Oficina en Venezuela. Sardelli A. et al. 2017.

Figura 6. Mapa de POES de una arena inferior de la Formación Oficina en Venezuela. Sardelli A. et al. 2017.

Figura 7. Mapa de POES de una arena inferior de la Formación Oficina en Venezuela. Sardelli A. et al. 2017.

Figura 8. Mapa de POES de una arena inferior de la Formación Oficina en Venezuela. Sardelli A. et al. 2017.

Figura 9. Mapa de POES de una arena media de la Formación Oficina en Venezuela. Sardelli A. et al. 2017.

Figura 10. Mapa de POES de una arena media de la Formación Oficina en Venezuela. Sardelli A. et al. 2017.

Figura 11. Mapa de GOES de una arena media de la Formación Oficina en Venezuela. Sardelli A. et al. 2017.

Los yacimientos modelos presentan un POES calculado bajo esta metodología de 4761,77 millones de barriles normales de petróleo. Ahora bien, en la Tabla 1 se realiza una comparación entre los valores obtenidos aplicando el método de operaciones aritméticas y los obtenidos utilizando un valor promedio, observándose un incremento de aproximadamente 13% al obtener valores de POES mediante el uso de operaciones aritméticas. 

Estos resultados evidencian que, el método de promedios castiga el cálculo de POES/GOES al utilizar un único valor promedio de propiedades petrofísicas (arena neta, porosidad y saturación de petróleo) para toda el área del yacimiento, mientras que, por el método de operación aritmética de superficies se utiliza valores petrofísicos específicos para cada nodo en todo el yacimiento, obteniéndose una aproximación más precisa de los volúmenes de hidrocarburo en un yacimiento.

Tabla 1. Comparación del cálculo de POES por cálculos aritméticos de superficies) vs Promedios.

Aplicabilidad

• El mapa de POES/GOES amplía el cálculo de un único valor promedio a muchos valores a lo largo y ancho del yacimiento, lo cual permite obtener valores de POES/GOES para cada nodo.

• Permite conocer la distribución del hidrocarburo en el yacimiento, lo que sirve para determinar las zonas de mayor o menor concentración y determinar el mejor proceso para su extracción.

• La integración del mapa isópaco-estructural y el mapa de POES/ GOES permite obtener una mayor compresión del yacimiento al resolver la limitante de los mapas isópaco-estructurales, es decir, la distribución interna de los hidrocarburos en la roca.

• El mapa de POES/GOES permite conocer la cantidad de hidrocarburo en un área específica de interés.

• El calculo de POES y GOES por medio de cálculos aritméticos permite obtener valores mas reales de los volúmenes de hidrocarburo en el yacimiento.