Yacimientos no convencionales, parte 3: Gas y oil shale

En esta tercera entrada de la serie sobre yacimientos no convencionales hablaremos sobre el gas y oil shale (también denominado tight oil, por no confundirse con el proceso de extracción de aceite del kerógeno presente en las arcillas con alto contenido orgánico y que se extrae mediante pirólisis y otros métodos)

Algunos tipos de yacimientos petroliferos

Los yacimientos de aceite y gas en lutitas se definen como un sistema petrolero de rocas arcillosas orgánicamente ricas y de muy baja permeabilidad, que actúan a la vez como generadoras, almacenadoras, trampa y sello. Para que el sistema funcione como yacimiento se requiere crear permeabilidad a través de la perforación de pozos horizontales que requieren fracturamiento hidráulico múltiple, para inducir el flujo de fluidos hacia el pozo. 

Foto de nucleo de una formacion de lutita gasifera. Aproximadamente 50% arcilla,  50% cuarzo mas calcita. 10-15% porosidad total, 3-6% porosidad efectiva, <0.001 mD permeabilidad. Via Crain's petrophysical handbook. Fotografia por Core Laboratories.

Perforacion horizontal y fracturamiento hidráulico múltiple, necesarios para la explotación del gas y oil shale.

En Estados Unidos, a partir de la aplicación exitosa de dichas tecnologías, se inició la producción comercial de recursos de hidrocarburos en lutitas en la última década. De acuerdo ala Administradora de Información Energética de Estados Unidos, (EIA, por sus siglas en inglés), la producción de shale gas pasó de representar el 2% de la producción de gas seco en Estados Unidos en el año 2000, a más de 35% en la actualidad. Asimismo, se estima que en 2035 la producción de shale gas podría ubicarse entre 9.7 millones de millones de pies cúbicos (TCF) y 20.5 TCF.

En este país, las importaciones de gas natural disminuyeron de 11.9 miles de millones de pies cúbicos diarios (BCF/d) en 2005, a 9.46 BCF/d en 2011. Adicionalmente se espera que Estados Unidos se convierta en exportador neto de gas natural en 2022, y que en 2035 las exportaciones netas de gas natural asciendan a 7.4 BCF/d. 

En lo relativo a las estimaciones internacionales del potencial de gas de lutitas, publicadas por EIA, en el mundo hay alrededor de 6,622 TCF de recursos técnicamente recuperables ligeramente superiores a las reservas 1P de gas natural que ascienden a 7,360 TCF.De acuerdo a estos estudios, México ocupa el cuarto lugar a nivel internacional con el 10% de los recursos técnicamente recuperables.

Recursos de shale oil y shale gas técnicamente recuperables

Petróleos Mexicanos (PEMEX) inició los trabajos exploratorios de shale gas-oil a principios del año 2010. Identificó 5 provincias geológicas con potencial para producir hidrocarburos contenidos en shale: 1) Chihuahua, 2) Sabinas-Burro-Picachos, 3) Burgos, 4) Tampico-Misantla, 5) Veracruz.

Provincias petroleras en Mexico con presencia de gas y oil shale

En 2011, PEMEX estimó un potencial, considerando principalmente recursos de gas natural, en un rango de 150 a 459 TCF, con un recurso medio de 297 TCF, equivalente a alrededor de 60 miles de millones de barriles de petróleo equivalente (MMMbpe). En 2012, la paraestatal actualizó sus estimaciones para la cuenca de Sabinas-Burro-Picachos-Burgos y Tampico-Misantla, en donde los resultados arrojaron que la proporción de aceite de lutitas es más de la mitad de los recursos totales. Cabe mencionar que el recurso medio en términos de crudo equivalente, de 60 MMMbpe, es el mismo que el de las estimaciones de 2011. 

Escenario Central de Pemex, 2012. 60.2 MMMBPE. 

PEMEX ha identificado un área prospectiva de 43,000 km2. En la fase de evaluación, la paraestatal contempla realizar estudios sísmicos en un área de 10,320 km2. Adicionalmente, para acelerar la evaluación de los recursos en las principales áreas prospectivas, el Fondo "Conacyt-Sener-Hidrocarburos" está financiando un proyecto de adquisición y análisis de sísmica, bajo la coordinación del Instituto Mexicano del Petróleo, en las principales áreas prospectivas del país, en una superficie de 2,700 km2. 

El desarrollo de dichos recursos significa para el país una oportunidad única para incrementar la producción futura de aceite y gas natural en el largo plazo, así como para detonar beneficios en términos de inversiones, empleo, recaudación y desarrollo económico regional. 

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 Referencias: SENER , YPF

Yacimientos no convencionales, parte 1...

Probablemente hayas escuchado o leído acerca de ellos, al menos por nombre, en tus clases, en lecturas de congresos, artículos ( a veces publicados por pura moda), o incluso en los noticieros nacionales y extranjeros. Los yacimientos no convencionales son un tipo de reservorio que debido a sus propiedades petrofísicas no habían sido explotados hasta hace poco y forman ya dos tercios de las reservas mundiales de petróleo y gas.

Imagen ilustrativa de los yacimientos convencionales vs. los yacimientos no convencionales.

¿Porqué no habían sido considerados anteriormente? ¿Qué ha cambiado para que ahora si sean considerados?

Las principales razones por las que dichos yacimientos no eran considerados como tales, son sus propiedades petrofísicas, principalmente la porosidad y la permeabilidad. Estos yacimientos tienen porosidades y permeabilidades tan bajas que hace muy difícil (o por lo menos muy costosa) su explotación, aunque hay que aclarar que a veces a pesar de tener (considerablemente) buenas porosidades, la estructura de los granos que conforman la roca hacen que su permeabilidad sea demasiado baja, por lo que no hay que dejarse engañar por la buena calidad de una sola de ellas. Comúnmente se requieren técnicas especiales de perforación y/o recuperación, lo que hacen a los pozos no convencionales más complicados y costosos.

Hoy en día, la razón por la que son considerados para su explotación es principalmente la reducción en costos operativos debido al avance de las tecnologías de perforación y terminación (por ejemplo, el fracturamiento hidráulico, perforación horizontal, etc.), así como a la mejora en las técnicas de caracterización de los reservorios, el incremento de la producción con estos avances tecnológicos ha permitido que la explotación de estos yacimientos se haga rentable en algunas partes del mundo, sin embargo, con la variación de los precios de los hidrocarburos, especialmente en el último año, algunos de estos proyectos se han vuelto poco rentables de nuevo y se han abandonado.

Pero antes de continuar, aclararemos las definiciones de porosidad y permeabilidad, y su importancia para la explotación de estos yacimientos, en caso de que no las sepan.

La porosidad es, de manera sencilla, el volumen de poros que tiene una roca y en el cual se pueden almacenar fluidos. Hay distintos tipos y con diferentes orígenes, pero eso será tema de otro post. Se puede determinar de la definición la importancia de la porosidad. Y es que, en una roca con baja porosidad, no hay mucho espacio para que se almacenen los hidrocarburos, y por lo tanto, tampoco hay mucho volumen para extraer. En otras palabras, no es económicamente explotable. Entre más volumen poroso tengamos, mayor posibilidad de encontrar un buen volumen de hidrocarburos, PERO, hay límites, ya que después de un punto (alrededor de 30%) la roca está muy poco consolidada.

La permeabilidad es básicamente la capacidad de una roca para transmitir fluidos y se mide en darcies o milidarcies. También existen varios tipos de permeabilidad que tienen relación con la cantidad de fluidos presentes y sus interacciones. La permeabilidad es importante en los yacimientos de hidrocarburos ya que esta permite extraer con facilidad dichos hidrocarburos del reservorio. En yacimientos con poca permeabilidad, es necesario realizar técnicas de recuperación, tales como el fracturamiento hidráulico, en el cual, básicamente se inyecta a presión una mezcla de agua, arena y otros químicos, para abrir canales de alta permeabilidad y facilitar la extracción de los hidrocarburos.

Imagen ilustrativa de la porosidad y permeabilidad en una roca.
Por secciones de izquierda a derecha:
Izq.- Sin espacios porosos: Sin porosidad ni permeabilidad.
Medio.- Espacios porosos no conectados: Con porosidad, sin permeabilidad.
Derecha.- Espacios porosos conectados: Con porosidad y permeabilidad.

Tipos de yacimientos no convencionales.

Existen diversos tipos de yacimientos no convencionales, tales como:

- Tight gas.

- Metano de carbón (Coalbed methane).

- Shale gas.

- Shale oil.

- Aceite pesado y arenas bituminosas.

- Hidratos de metano.

En los siguientes posts hablaré de otros detalles a considerar sobre los yacimientos no convencionales desde el punto de vista de diferentes especialidades; de los diferentes tipos de yacimientos, sus características y otros rasgos de importancia, así como la actividad de la industria petrolera mexicana relacionada con este tipo de yacimientos.

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