Los yacimientos de petróleo pesado y extrapesado son importantes fuentes de energía, actualmente haciendo una contribución significativa al suministro general de energía en los Estados Unidos, Canadá y Europa.
En la Tabla 1 se lista las reservas estimadas de petróleo pesado y extrapesado alrededor del mundo. Es evidente que la base de recursos es mucho más grande que las existente en sitio de petróleo convencional, la cual se encuentra alrededor de 2 trillones de barriles alrededor del mundo, donde alrededor de 1/3 puede ser recuperable.
En el caso de yacimientos de petróleo pesado y extrapesado, los factores de recobro varían enormemente, desde un 2% hasta 80%, dependiendo de la calidad del petróleo, las características del yacimiento y el proceso de extracción usado.
Primeramente, se hará una definición de los yacimientos de petróleo pesado y arenas bituminosas, y posteriormente se describirán sus principales características.
| País | Reservas (x109 bbl) |
|---|---|
| Venezuela | 315,00 |
| Arabia Saudita | 259,40 |
| Canadá | 178,80 |
| Irán | 125,80 |
| Irak | 115,00 |
| Kuwait | 99,00 |
| Emiratos Árabes Unidos | 97,80 |
| Rusia | 60,00 |
| Libia | 39,00 |
| Nigeria | 35,25 |
| Estados Unidos | 21,89 |
| China | 18,25 |
| Qatar | 15,20 |
| México | 14,80 |
Definición
Los yacimientos de petróleo pesado y las arenas bituminosas son petróleo o líquidos o semisólidos similares al petróleo que se encuentran en formaciones porosas, principalmente arenas, pero también se pueden encontrar en carbonatos.
En la conferencia UNITAR de 1982 en Venezuela se acordaron ciertas definiciones que se resumen a continuación:
| Clasificación | Viscosidad (cp a T yac.) | Densidad a 15,6 °C (kg/m3) | Gravedad API |
|---|---|---|---|
| Crudo Pesado | 100 – 10.000 | 943 – 1.000 | 10 – 20 |
| Arenas Bituminosas | > 10.000 | 1.000 | < 10 |
Estos petróleos suelen ser caracterizados con una viscosidad y densidad (1000 kg/m3 aprox. 62,4 lb/pie3) siendo esta densidad usada cuando no se cuenta con mediciones de viscosidad.
Los petróleos o crudos pesados pueden contener un +3% en peso de sulfuro y así como también 2.000 ppm de vanadio. También se puede encontrar en la composición el Níquel y el Molibdeno.
Propiedades Típicas de Yacimiento
La mayoría de los yacimientos de petróleo pesado se encuentran someros, generalmente a menos de 3.000 pies de profundidad, con una alta permeabilidad (muchos con permeabilidades por encima de varios Darcys), una porosidad que se encuentran alrededor del 30%, y generalmente en arenas poco consolidadas.
La saturación de petróleo en estos yacimientos tiende al ser alta, entre el 50 y 80% del volumen poroso, y el un espesor útil que suelen ser desde los 50 pies hasta cientos de pies de formación. Todas estas características son deseables para la aplicación de métodos de recuperación mejorada.
Muchos yacimientos en California, este de Venezuela y Alberta tienen estas características. Sin embargo, hay importantes excepciones. Por ejemplo, en Saskatchewan, con más de 16 billones de barriles de petróleo en sitio, el 90% de ocurrencia de petróleo se encuentran en arenas con espesores menores a 10 pies.
Una importante diferencia entre los yacimientos en con respecto a la viscosidad in situ. Por ejemplo, en la mayoría de los yacimientos en California, el petróleo pesado tiene un rango entre 1.000 y 2.000 cps, mientras que en Cold Lake, Alberta, el fluido de yacimiento puede sobrepasar los 100.000 cps.
Otras características importantes de yacimiento se encuentran la presión, la cual puede ser menor que la presión hidrostática en Canadá, y mucho menos en algunos campos localizados en California. Por ejemplo, la presión promedio en el Valle de San Joaquín en yacimientos de petróleo pesado se encuentra entre 50 – 60 lpc.
La temperatura de yacimiento puede variar entre las áreas. La temperatura en yacimientos ubicados en Canadá puede ser muy bajas con respecto a la profundidad, por ejemplo 60 – 80°F a una profundidad entre 1.500 – 1.800 pies, mientras que, en yacimientos ubicados en la Faja Petrolífera del Orinoco, en la Cuenca Oriental de Venezuela puede ser bastante más alta, entre 150 – 180°F, a una profundidad entre los 3.000 – 4.200 pies.
Esta diferencia de temperatura puede ser considerable sobre el impacto de la viscosidad del petróleo en sitio. Por ejemplo, el petróleo pesado que se encuentra en el campo Jobo en Venezuela es móvil en condiciones de yacimiento, por otra parte, el bitumen encontrado en Athabasca en Canadá se encuentra semi sólido, aún cuando ambos tipos de fluidos pueden lucir idénticos.
Importancia desde el punto de vista Geológico
La geología es el aspecto más importante para el éxito de un proyecto de desarrollo de un yacimiento de petróleo pesado.
Que aspectos de la formación geológica sean críticos van a depender exclusivamente del proceso de recobro.
La geología es un aspecto clave para métodos convencionales de recuperación, tales como la inyección de agua, pero en yacimientos de petróleos pesado este factor es muchísimo más importante porque los fluidos inyectados (vapor, aire, oxígeno, agua caliente) son mucho más costosos y es muy importante que estos fluyan durante el proceso hacia la dirección deseada.
La variación de la permeabilidad, en particular con la profundidad, es siempre esperada. Grandes variaciones de permeabilidad pueden implicar una alta diferencia en la distribución del fluido inyectado.
Si la permeabilidad disminuye con la profundidad, la situación puede volverse peor, porque la segregación gravitacional de los fluidos -siempre presentes- empieza a ser más marcada, conllevando a generar irrupciones más tempranas.
La permeabilidad vertical modifica los efectos de la variación de la permeabilidad horizontal, pero esto solo ocurre cuando la relación de permeabilidad vertical/horizontal es grande.
Dada la descripción geológica de un intervalo productor, asumiendo que este se repite en el área del proyecto (lo que generalmente no ocurre), es posible idear un esquema de inyección (generalmente variando con el tiempo) que utilizaría los fluidos inyectados en una forma más ventajosa.
Una importante, pero aún con un inadecuado entendimiento en la recuperación mejorada en yacimientos de petróleo extrapesado es la interacción de los minerales de la roca con el fluido inyectado.
Este puede conllevar a la formación de nuevos minerales, el hinchamiento de ciertas arcillas, la migración de finos, entre otros.
Como resultado, se puede generar un potencial daño irreparable con una significativa pérdida de producción/inyección.
La compactación de la formación ocurre, a medida que el fluido es producido, conllevando a un daño bastante similar.
Frecuentemente, la permeabilidad de la formación es tan alta, que una reducción de la permeabilidad por los factores antes mencionados puede ser manejada.
En otras instancias, un daño excesivo a la formación puede conllevar a la pérdida total de un proyecto en este tipo de yacimientos.
Pruebas de laboratorio pueden frecuentemente pueden ayudar a reconocer anticipadamente este tipo de problemáticas, aunque deben tomarse con cautela, debido a que los resultados de laboratorio pueden ser aún más pesimistas que los finalmente obtenidos a nivel de yacimiento.
Otros importantes aspectos en la geología de los yacimientos de crudo pesado y extrapesado incluyen la presencia de agua en arenas subyacentes y alta saturación de gas en arenas suprayacentes, la cual tienden actuar como zonas ladronas para un proyecto de inyección de fluidos.
Las arenas de agua subyacentes pueden tomar muchas formas: puede consistir en una zona de muy baja saturación de petróleo, también puede ser una zona de transición, o puede ser un acuífero.
La zona de agua también puede ocurrir incluso por encima de la columna de petróleo, como suele ocurrir en las arenas bituminosas de Athabasca y algunos yacimientos de petróleo en California.
La arena en la zona de agua suele ser de grano fino. También puede ser arcilloso, lo que lo hace menos permeable a los fluidos inyectados y, por tanto, menos perjudicial.
Además, en la base de la arena bituminosa pueden estar presentes zonas lenticulares de lutitas. La extensión real de tales barreras de permeabilidad determinaría la efectividad del proceso de recuperación empleado.
Fuente:
- Ali, F; Jones, J.A. y Meldau, R.F. Practical Heavy Oil Recovery. S.M. Farouq Ali, Edmonton, Canadá (1997).
- Peco, S. Por la escasez se valoriza ya todo tipo de petróleo. https://www.ambito.com/economia/por-la-escasez-se-valoriza-ya-todo-tipo-petroleo-n3382765 (2006).
- Hussein, A. et al. La importancia del petróleo pesado. Schlumberger Oilfield Review (2006).
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