Los yacimientos no convencionales, como el shale oil y shale gas, representan una revolución en la industria de los recursos no renovables. Estos depósitos, atrapados en rocas de baja permeabilidad, han emergido como fuentes esenciales de petróleo y gas en las últimas décadas.
Su explotación ha transformado la dinámica energética global, proporcionando un acceso a reservas previamente inaccesibles.
Con un impacto considerable en la oferta de energía, se espera que los yacimientos no convencionales desempeñen un papel fundamental en la seguridad energética en las próximas décadas.
Este cambio hacia recursos antes considerados marginales abre nuevas perspectivas para el suministro mundial de hidrocarburos, marcando un hito significativo en el panorama de los recursos no renovables y definiendo el curso de la próxima era energética.
Yacimientos de Lutitas (Shale) en campos No Convencionales
Según el Servicio Geológico de Estados Unidos, la producción de yacimientos no convencionales existe en zonas geográficamente de acumulaciones extensas (informe del USGS).
Los depósitos de yacimientos no convencionales generalmente carecen de hidrocarburos bien definidos, contactos con agua e incluyen metano de capas de carbón, algunos yacimientos apretados de arenisca, cretas y petróleo y gas de origen propio en acumulaciones de lutitas (esquistos).
La metodología de evaluación y prácticas de producción para yacimientos no convencionales varían de los utilizados para yacimientos convencionales.
Los tipos de yacimientos no convencionales de hidrocarburos incluyen:
- Yacimientos profundos de gas.
- Gas biogénico somero.
- Petróleo Extrapesado y/o bitumen natural.
- Gas y Petróleo de Esquistos (Shale gas y Shale Oil).
- Hidratos de gas.
- CBM (Coal Bed Methane).
Si bien el nivel de madurez de estos recursos no convencionales varía, la producción de petróleo y gas a partir de yacimientos de lutitas ha estado creciendo a un ritmo fenomenal.
Generalidades de los Yacimientos No Convencionales
El tipo de producción de esquisto generalmente se trata de petróleo o gas convencional producido a partir de lutitas relativamente enterradas que se producen de una manera más o menos similar a los pozos convencionales.
Nos referimos a esto como petróleo de esquisto y gas de esquisto.
El término esquisto bituminoso se aplica ampliamente al petróleo extraído de rocas poco profundas con muy alta contenido de kerógeno.
Muchas de las rocas denominadas lutitas bituminosas no son lutitas y estas rocas a menudo se extraen físicamente en lugar de producir hidrocarburos mediante pozos.
Las lutitas bituminosas suelen contener sustancias sólidas o ultra viscosas de material hidrocarbonado en sus poros.
Mientras que algunas lutitas bituminosas se pueden quemar directamente, la mayoría requiere algún tipo de proceso de extracción, junto con la mejora, para producir petróleo como los hidrocarburos.
Las lutitas son los tipos y volúmenes de rocas más abundantes en cuencas sedimentarias de todo el mundo.
Las lutitas son las más abundantes fuentes de hidrocarburos para yacimientos de petróleo y gas, y debido a sus bajas permeabilidades forman el hidrocarburo sello para muchos campos.
Un campo de petróleo o gas convencional necesita una fuente, un yacimiento (generalmente areniscas porosas o carbonatos como piedra caliza o dolomita), una trampa (como una estructura cierre, falla de sellado o pinchout) y un sello.
La fuente es necesario para que existan los hidrocarburos y alguna vía es necesario para que estos hidrocarburos comiencen un proceso de migración.
La porosidad del yacimiento generalmente estaba llena de agua en el momento de la deposición, permitiendo que los hidrocarburos migren a través de la porosidad debido a que tiene menor densidad que el agua.
La trampa y el sello son necesarios para evitar la migración continua (para mantener los hidrocarburos contenidos) y para permitir que el yacimiento acumular y almacenar petróleo o gas.
Como resultado, los geólogos y los geoquímicos han estudiado extensamente las lutitas, con la mayoría de su esfuerzo centrado en la roca madre del esquisto potencial.
El hecho de que muchas lutitas todavía contengan importantes cantidades de gas natural no sorprende a los perforadores y geólogos.
Es rutinario observar el gas natural manifestarse mientras van perforando las capas esquistos, ocasionalmente en volúmenes significativos.
Pero si bien puede resultar claro qué, la arenisca o roca carbonatada son las rocas que forman la mayoría yacimientos de petróleo y gas, y las lutitas siguen siendo un misterio.
Definición de Yacimiento de Esquistos (Shale Oil/Gas)
Existen múltiples definiciones de lo que constituye el esquisto. Las lutitas son rocas sedimentarias clásticas (porciones de rocas más antiguas) compuestas de limos, lodos y arcillas.
Las definiciones geológicas de lutitas generalmente hacen referencia a su tamaño de grano similar a la arcilla (partículas de menos de 1/256 mm de diámetro).
Los limos también se definen según el tamaño de los granos (entre 1/16 y 1/256 mm) y se colocan entre arcillas y las arenas.
Los limos muy finos pueden estar compuestos principalmente de materiales cuarcíticos que faltan en los minerales arcillosos típicos.
Los minerales de arcilla a menudo incluyen caolinita, montmorillonita-esmectita, illita y clorita. Hay docenas de arcillas puras, siendo la mayoría de las arcillas una mezcla de múltiples arcillas puras.
Las formaciones a las que nos referimos como yacimientos de gas de esquisto o petróleo de esquisto son a menudo capas de lutitas y capas de limos y/o carbonatos.
Principales diferencias con respecto a los yacimientos convencionales
Yacimientos Convencionales
Los yacimientos convencionales se pueden desarrollar con pozos verticales y la gran mayoría no requiere de una estimulación por fractura hidráulica.
En caso de requerirse, el tratamiento de fracturamiento hidráulico suele ser inferior a 100 pies de longitud de ala de fractura y tiene un costo inferior al 10% del total del pozo.
La perforación de pozos horizontales en yacimientos convencionales, puede mejorar significativamente el rendimiento de producción de un yacimiento naturalmente fracturado, de poco espesor, o tiene otras características importantes como por ejemplo un contacto gas-petróleo o agua-hidrocarburo.
El comportamiento del flujo transitorio en estos pozos es a menudo un enfoque práctico para la caracterización de estos yacimientos.
Yacimientos Apretados
Los yacimientos apretados (de muy baja permeabilidad) requieren una gran fractura hidráulica cuya longitud de media ala es de cientos de pies, lo que impacta de manera importante en los costos totales del pozo.
Los yacimientos apretados producen a tasas insignificantes o antieconómicas sin un trabajo de estimulación.
Completando pozos horizontales con fractura hidráulica de múltiples etapas pueden mejorar la producción; sin embargo, los operadores rara vez utilizan una docena de estas etapas en yacimientos apretados típicos.
Los períodos de flujo transitorio en tales pozos pueden durar muchos meses.
Yacimientos No Convencionales
Los yacimientos no convencionales requieren largos pozos horizontales (secciones horizontales desde los 3.000 hasta 10.000 pies de longitud) con decenas de etapas de fracturamiento hidráulico para la explotación comercial de estos yacimientos.
La proximidad de las etapas de fractura resulta en interferencia de esfuerzos de la roca y cierto grado de mejora en la matriz agregada permeabilidad.
Esto surge de múltiples mecanismos que puede incluir deslizamiento de fracturas críticamente estresadas, movimiento lento a lo largo de fallas de deslizamiento y compleja geometría de fractura hidráulica.
El comportamiento transitorio del flujo en los pozos completados en yacimientos no convencionales es muy complejo. En última instancia, la difusión puede ser un importante contribuyente a la producción.
Cuadro Comparativo
| Yacimiento Convencional | Yacimiento No Convencional |
|---|---|
| Trampa estructural localizada | Yacimiento continuo |
| Fuente de hidrocarburo externa | Propia fuente de hidrocarburos |
| Influencia hidrodinámica | Mínima influencia hidrodinámica |
| La porosidad es importante | La porosidad puede no ser importante |
| Permeabilidad mayor a 0,1 mD | Permeabilidad mucho menor a 0,1 mD |
| Permeabilidad ≠ f(p) | Permeabilidad = f(p) |
| Comportamiento tradicional PVT | Complejo (HP/HT) PVT |
| Mínimo esfuerzo de extracción | Importante esfuerzo de extracción |
| Larga historia de producción | Limitada historia de producción |
| Frecuentemente, desarrollo tardío de ciclo de vida | Desarrollo temprano de ciclo de vida |
| Requiere pocos pozos para desarrollo comercial | Requiere muchos pozos para desarrollo comercial |
| Reservas base en cálculos volumétricos | Reservas base por analogía |
| Evaluación de todo el prospecto previo a su desarrollo | Prospectividad de desarrollo a medida que se perfora |
| Flujo dominado por los límites (meses) | El flujo no está dominado por los límites |
Fuente:
- Ahmed, U. y Meehan, N. Characteristics of Unconventional Oil and Gas Resources. CRC Press (2016).
- Blasingame, T. Reservoir Engineering Aspects of Unconventional Reservoirs – A Brief Introduction. SPE 2013 Unconventional Resources Conference and Exhibition – Asia Pacific “Delivering Abundant Energy for a Sustainable Future”. Brisbane, Australia (11-13 de Noviembre de 2013).
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