Descubrimientos en profundidad

Costa Afuera

Producción petrolera histórica y proyectada de campos ubicados en tierra, aguas someras y aguas profundas. [Adaptado de Roberton S.: The World Offshore Oil and Gas Forecast. Canterbury, Inglaterra: Douglas-Westwood Ltd. (2006)].

Mayor actividad en Brasil, México y parte de África Occidental

Mark Riding-Schlumberger, Agosto 2008

Al llegar a su fin la era del “petróleo fácil”, el siguiente paso lógico es buscar en aguas más profundas y en horizontes a mayor profundidad. De hecho, según Douglas-Westwood, para el año 2011 se calcula que 27% del total de las inversiones de la industria costa afuera será en aguas profundas. Como consecuencia, será necesario que la tecnología del sector responda a esta tendencia.

En la última década, se han acelerado la exploración y el desarrollo de yacimientos petroleros en aguas profundas, logrando hitos tecnológicos a medida que se ha ampliado la aptitud para trabajar en aguas cada vez más profundas. ¿Por qué ir a tanta profundidad? ¿Por qué lanzarse a áreas cada vez más distantes de la costa, en láminas de agua profundas, con corrientes y climas difíciles, fríos hostiles y extremos, y visibilidad debajo de la superficie gravemente limitada? La experiencia reciente indica una razón muy simple: los grandes descubrimientos –calculados en miles de millones de barriles de crudo–están por encontrarse en aguas más profundas. Eso trae grandes recompensas.

A fines de la década de 1940, perforar en aguas de 15 metros se consideraba perforación en aguas profundas. En 1955, una compañía perforó a 64 kilómetros de la costa de Louisiana, Estados Unidos, en lámina de 25 metros –el pozo más lejano de la costa en esa época–. Es muy claro que desde entonces, la industria ha avanzado un largo camino –en el año 2000 ya había 44 yacimientos de aguas profundas en producción–, y se espera que ese número aumente diez veces para 2012. Al llegar a su fin la era del “petróleo fácil”, el siguiente paso lógico es explorar en lugares donde todavía no se ha buscado, especialmente en aguas más profundas y en horizontes a mayor profundidad debajo del lecho marino.

La disminución de oportunidades en regiones más tradicionales de gas y petróleo ha hecho imperativas las iniciativas en aguas profundas para toda la industria. El camino a seguir tiene más desafíos, pues el objetivo es añadir producción para llenar el crecimiento de la demanda, y al mismo tiempo mantener los actuales niveles de producción. Consecuentemente, hay un cambio creciente hacia ambientes más y más extremos. El petróleo será más difícil de producir, a partir de geologías más complejas y en áreas más remotas. Las profundidades serán mayores y las temperaturas y las presiones más altas. Más aún, las complejidades del yacimiento y del desarrollo del campo dentro de la identificación de prospectos, la construcción de pozos, la caracterización de yacimientos y la producción requerirán nuevas soluciones técnicas. Los éxitos recientes en aguas profundas y ultraprofundas han demostrado que se puede enfrentar ese desafío, y han ampliado el deseo de logros similares. Como consecuencia, será necesario que la tecnología responda al llamado.

Un fenómeno global

Tres áreas costa afuera del planeta –frente a las costas de Brasil, el golfo de México y gran parte de África Occidental– han sido denominadas el Triángulo Dorado de Aguas Profundas. Aquí, a la fecha, se han realizado los grandes descubrimientos y ha tenido lugar la mayor actividad. Desde el inicio de la era de aguas profundas, algunos de los campos más grandes y prolíficos del mundo se han perforado en el Triángulo Dorado. Por ejemplo, Thunder Horse en la porción estadounidense del golfo de México, con 1500 millones de barriles recuperables, y Greater Plutino, frente a Angola, que se cree contiene 750 millones de barriles. Más recientemente, Tupi y el grupo pre-sal de la Cuenca de Santos, en aguas de Brasil, se calcula contienen entre 12.000 y 30.000 millones de barriles de petróleo equivalente.

Pero las aguas profundas son un fenómeno cada vez más global, que las técnicas de exploración avanzadas impulsan en todo el mundo. De hecho, según Douglas-Westwood, para el año 2011 se calcula que 27% del total de las inversiones de la industria costa afuera será en aguas profundas. La mayoría de este gasto (85%) se realiza dentro del Triángulo Dorado. Sin embargo, las nuevas áreas de interés ahora incluyen India, el Ártico, el Margen Atlántico y el mar Negro. Asia en particular surge como una región de enorme interés.

Encontrar y desarrollar hidrocarburos difíciles de aguas profundas es una tarea complicada y larga, con riesgos y costos altos, pero las recompensas son también grandes. Ya definidos por su ubicación remota y de difícil acceso, las condiciones físicas de los yacimientos asociadas con los ambientes de aguas profundas, como profundidad, temperatura, presión y composición química, presentan desafíos adicionales. Los yacimientos grandes y profundos exigen soluciones avanzadas de descubrimiento y desarrollo y a veces un gran número de pozos. Por ejemplo, un campo productor en aguas profundas de Angola comprende 49 pozos submarinos, incluidos 22 pozos inyectores de agua, para producir el crudo de cuatro campos que se extienden 30 kilómetros de norte a sur. Debido a que no existe una solución que sirva para todos los yacimientos y condiciones de pozos, se requiere un amplio y completo portafolio de productos y servicios para el mejor desarrollo y manejo del yacimiento.

Mejor desempeño de imágenes

En muchas cuencas hidrocarburíferas de aguas profundas, el potencial de petróleo y gas está oscurecido por estructuras de sal o basalto. La sal es un estrato altamente reflexivo acústicamente, con un contraste de impedancia acústica lo suficientemente fuerte para crear zonas de sombra donde penetra un mínimo de energía sísmica. Sin embargo, un descubrimiento en el golfo de México en abril de 2002 –perforado en lámina de agua de 1250 metros– abrió una nueva frontera de exploración en yacimientos ultraprofundos sub-sal. El pozo probó una trampa reservorio ubicada debajo de un techo de sal de 3353 metros de espesor. La perforación de avanzada y de evaluación confirmó un yacimiento de alta calidad poco usual, con una columna de hidrocarburos muy significativa y buena conexión lateral. La clave para este descubrimiento fue la muy mejorada creación de imágenes tridimensionales disponible mediante el uso de formación de imágenes preapiladas en profundidad. Esto resultó en éxitos subsiguientes en la exploración ultraprofunda sub-sal.

Se han desarrollado sofisticados algoritmos adicionales para descifrar los vastos datos adquiridos en levantamientos sísmicos 2D y 3D. Tecnologías de procesamiento de datos, tiempo de preapilamiento y posapilamiento y técnicas de migración de profundidad, además de análisis de amplitud versus desviación (AVO) y una variedad de otras tecnologías avanzadas de computación, son ahora cosa común en el análisis y procesamiento de datos sísmicos para ayudar a desenmarañar la compleja geología. A medida que continuó la búsqueda de mejor iluminación subsuperficial, entraron al mercado las tecnologías de formación de imágenes de fuente electromagnética controlada (CSEM) y magnetotelúrica (MT). Estas tecnologías miden la resistividad de la roca y del fluido de los poros, que puede usarse para obtener las geometrías básicas de la roca e indicadores directos de hidrocarburos.

Las soluciones de yacimientos tienen como objetivo las respuestas a cuestiones relacionadas con la exploración, incluidas la formación de imágenes y la caracterización del yacimiento. El juego de Tecnología Q ofrece mayor precisión al brindar una frecuencia de banda más ancha para mayor resolución y mejores resultados de inversión. Al mismo tiempo, la superior atenuación del ruido brinda detalles subsuperficiales más claros, sutiles y complejos. Además, sensores simples calibrados y fuente sísmica marina, posicionamiento preciso y completa aptitud direccional del equipo permiten que técnicas avanzadas como el azimut ancho y el Coil Shooting (disparos en espiral) resulten en mayor iluminación de yacimientos complejos. Sin embargo, tales levantamientos son logísticamente difíciles y generan hasta seis veces más datos que el trabajo 3D estándar. La tecnología trae una nueva dimensión al añadir información que puede distinguir estructuras que potencialmente contienen hidrocarburos de las que no los contienen.

Reduciendo riesgos

En todo el mundo tienen lugar nuevos programas de construcción de equipos de perforación para satisfacer la demanda de nueva capacidad de perforación costa afuera en aguas profundas y ultraprofundas. Según nuestro análisis a fines de julio de 2008, hay pedidas o en construcción 97 unidades de perforación para aguas profundas en todo el mundo. Las cabrias necesarias para perforar pozos profundos han evolucionado a fin de tornarse en plataformas de alta tecnología, con posicionamiento dinámico y capacidad masiva para cargar tubulares, combustible, lodos de perforación, cemento y cuadrillas de trabajadores. Eso permite su funcionamiento autónomo más largo lejos de la costa sin reabastecerse. También se han logrado mayores niveles de eficiencia mediante sistemas que realizan actividades paralelas y no relacionadas con el proceso de perforación.

Al perforar pozos en aguas profundas, son esenciales altos niveles de exactitud y precisión. Un pozo seco es un fracaso que nadie quiere, por eso hay un enorme incentivo para reducir el riesgo de la perforación en aguas profundas. Las empresas petroleras necesitan saber que los pozos que perforan están óptimamente apuntados hacia los prospectos, con riesgos mínimos basados en una evaluación completa del yacimiento. Y, además, quieren pozos perforados en forma segura, rápida y eficiente, que reduzca al mínimo el tiempo no productivo. Después de todo, los costos pueden acumularse a razón de US$40.000 por hora. Así, reducir el tiempo de perforación en un día, puede significar ahorros por un millón de dólares.

Perforación más profunda, terminaciones avanzadas

Durante las fases de desarrollo, es necesario un control más fino de la dirección de la perforación, especialmente cuando los pozos requieren permanecer en la zona productiva del yacimiento o en zonas laterales conectadas a un mismo recinto de pozo. Esto requiere un conocimiento detallado, tanto del aspecto geomecánico y las presiones de los poros dentro del yacimiento, como de la aptitud para orientar la perforación en tiempo real usando mediciones radiales o anticipadas. Existen muchos ejemplos por todo el mundo, pero uno en particular fue obtenido en aguas de Brasil con la herramienta de mapeo de límites de horizonte PeriScope, de Schlumberger. Aquí el yacimiento consistía de dos areniscas finas con inclinación y espesor variable, y mantener la trayectoria del pozo en el objetivo era un gran desafío. Mediante el uso de PeriScope, la producción casi se duplicó en comparación con el promedio en el campo de pozos perforados con tecnología tradicional. También se logró 100% de contacto con la zona productora, y una transición eficiente entre las dos zonas del yacimiento.

La construcción del pozo es también esencial para asegurar que los costosos recintos de pozos rindan con eficiencia. Se necesitan completaciones inteligentes que optimicen el flujo de múltiples laterales a tiempo que aseguren el aislamiento zonal, larga duración de la cementación e integridad de la tubería revestidora, además de estimulación de la formación. El ingreso de arena al pozo desde diferentes formaciones debe también controlarse con mallas y datos de mediciones en tiempo real. Los pozos de desarrollo de aguas profundas deben mitigar los riesgos al aseguramiento del flujo derivados de los hidrocarburos sólidos de la formación. Después de todo, las ceras, parafinas e hidratos de gas –tapones de gas congelado– pueden bloquear las líneas de flujo entre el yacimiento y la instalación de producción. Esto es más probable que ocurra en el tubo elevador (montante) o cerca del cabezal submarino cuando el fluido caliente entra a las líneas de flujo ubicadas en el lecho profundo del mar, donde la temperatura del agua es menor de 4 °C todo el año. La base del aseguramiento del flujo es el análisis de los fluidos reales. Otras maneras de tomar muestras y analizar en el sitio los complejos fluidos del yacimiento y del recinto del pozo, permitirán mejor y más rápida planificación del campo. Nuevos flujos de trabajo que integran mediciones en la superficie y pozo abajo brindarán mejores caracterizaciones de los yacimientos.

Se han logrado grandes progresos en todos los frentes. Hemos pasado de la era de pozos simples verticales y desviados, a la de pozos diseñados donde podemos perforar miles de pies verticalmente y luego miles de pies horizontalmente, para poder terminar en un volumen deseado.

Que las aguas profundas produzcan

Poseer experiencia tecnológica de aguas profundas es una cosa. Ponerla a disposición de clientes de todo el mundo e integrarla en sus flujos de trabajo es otra. Por ejemplo, Kuala Lumpur fue recientemente escogida por Schlumberger como el sitio para su nuevo centro de tecnología de aguas profundas. El centro agrupa experiencias regionales, ingenieros de yacimientos, geólogos y geofísicos para que puedan colaborar con clientes de Oriente Medio y Asia que desean llevar a cabo actividades de aguas profundas en esas fronteras emergentes. El centro complementa y se beneficia de los ya bien establecidos centros dentro del Triángulo Dorado de Brasil, el Golfo de México y África Occidental.

Por cierto que las aguas profundas presentan un gran número de desafíos técnicos. Mayores profundidades significan temperaturas y presiones más altas, que son el enfoque para desarrollos tecnológicos. Proporcionar servicios petroleros confiables y eficientes en localidades cada vez más diversas y remotas pondrá a prueba nuestra industria a corto y mediano plazos, más en aguas profundas que en cualquier otro segmento de la industria. Por lo tanto, la clave es construir y asegurar la calidad y el nivel de experiencia del personal. La gente, los procesos y las tecnologías que pueden maximizar los conocimientos y la experiencia tendrán un impacto directamente ponderable en un proyecto, impacto que podrá volcar la balanza del fracaso al éxito.