PROSPECCION DE LAS NUEVAS TECNOLOGIAS DE PERFORACION EN AGUAS PROFUNDAS DE MEXICO

INTRODUCCION

• La prospección de las nuevas tecnologías de perforación en aguas profundas es debido a la gran problemática que se esta teniendo por la falta de tecnología que soporte las condiciones extremas que se presentan en cada región.

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

• La tecnología que se utiliza actualmente en México no cubre los parámetros y estándares requeridos para obtener un optimo desempeño en la explotación de aguas profundas del Golfo de México. Por tal motivo se estarán llevando a cabo investigaciones en las cuales se presentaran diversas limitaciones.

JUSTIFICACION

• El proyecto tiene como finalidad aclarar y dar a conocer las nuevas tecnologías que son necesarias para lograr una satisfactoria explotación de los yacimientos en aguas profundas.

OBJETIVO GENERAL

• Dar a conocer algunas tecnologías que beneficien y faciliten la extracción del crudo en aguas profundas así como el desarrollo de proyectos próximos. Resaltando la problemática que existen en las aguas profundas y sus posibles soluciones.

OBJETIVO ESPECIFICO• Llegada de nuevas empresas extranjeras y tecnologías

que incorporan.• Resultados esperados de la reforma energética conforme

a la tecnología.

MARCO TEORICO

• Generalidades• Antecedentes• Áreas de prospección

GENERALIDADES• Ingeniería petrolera

Es la parte de la ingeniería que combina métodos científicos y prácticos orientados al desarrollo de técnicas para descubrir, explotar, desarrollar, transportar, procesar y tratar los hidrocarburos desde su estado natural, en e l yacimiento, hasta los productos finales o derivados.

• Ingeniería de perforación

Se encarga de diseñar la perforación de pozos, elaborando los programas o diseños particulares de: barrenas; sartas de perforación; tuberías de revestimiento; fluidos de control; registros geofísicos; pruebas de producción (en su caso); cementaciones; desviaciones (en su caso); registro continuo de hidrocarburos (en su caso); obtención de núcleos (en su caso); pescas (en los casos de accidentes mecánicos); programas de control del pozo (en casos de descontrol); terminación de pozos y herramientas a utilizar, tanto en pozos exploratorios como de desarrollo.

• Pozo petrolero

Es un agujero que se hace en una superficie terrestre o marina, por el cual se comunica el yacimiento con la superficie a través de una serie de tuberías, válvulas y demás herramientas, con el objetivo de explotar los hidrocarburos que ahí se encuentran.

• Regiones petroleras mexicanas pertenecientes al Golfo de México profundo

La porción profunda de la Cuenca del Golfo de México se ubica en tirantes de agua superiores a 500 metros, cubriendo una superficie aproximada de 575,000 kilómetros cuadrados. La exploración de esta cuenca por parte de Petróleos Mexicanos inició a principios de los noventa y de manera sistemática en 2002, terminándose el primer pozo en 2004. Con base en la información obtenida se identificaron siete provincias geológicas, denominadas: •  • 1. Provincia Salina del Bravo • 2. Cinturón Plegado Perdido • 3. Cordilleras Mexicanas • 4. Planicie Abisal • 5. Cinturón Plegado de Catemaco • 6. Provincia Salina del Istmo • 7. Escarpe de Campeche

• Características geológicas de las provincias petroleras del Golfo de México profundo

Como ya se indicó, en los últimos años Petróleos Mexicanos ha centrado su atención en las aguas profundas del golfo de México, debido al potencial que esta representa, logrando identificar 7 provincias geológicas, las cuales fueron anteriormente señaladas de estas han sido estudiadas sólo 5, ya que parecen ser las que presentan mayores oportunidades.

1.- Provincia Salina del Bravo

2.- Cinturón Plegado Perdido

3.- Cordilleras Mexicanas

4.- Cinturón Plegado de Catemaco

5.- Cuenca Salina del Istmo

• Problemática a superar de la perforación en aguas profundas

La explotación de campos en aguas profundas requiere satisfacer una serie de desafíos tecnológicos derivados de la complejidad del desarrollo de los yacimientos en este ambiente. Algunos de estos desafíos son: • Tolerancia muy pequeña entre la presión de poro y la presión de fractura

generando ventanas de operación muy estrechas al momento de perforar.• Altas probabilidades de formación de hidratos de gas. • Excesivos programas de revestimiento.• Presencia de estructuras salinas por encima de los intervalos de interés.• Depósitos de alquitrán debajo de las estructuras salinas.• Condiciones de alta presión y alta temperatura en el yacimiento.• Mayor requerimiento de espacio en la plataforma.• Manejo de una columna hidrostática de lodo de mayor longitud.• Corrientes Marinas.• Cambios de Temperatura.• Problemas al inicio de la perforación.

ANTECEDENTESEn los últimos años ha sido un reto para México el explorar esta fuente de hidrocarburos en aguas profundas, en la que Pemex ha estimado que se encuentra el 55 por ciento (o cerca de 30 mil millones de barriles de crudo equivalente), de un total de 54 mil millones de barriles de petróleo crudo equivalente de recursos prospectivos (potenciales) que tiene el país.

ÁREAS DE PROSPECCIÓN• Geotecnia• Oceanografía• Meteorología• Sistemas submarinos• Sistemas flotantes• Ductos y Risers• Materiales• Control, inspección y mantenimiento

• Geotecnia

El conocimiento de las propiedades de los suelos marinos en aguas profundas es esencial para el diseño correcto y la construcción de los sistemas de cimentación y de anclaje. Por otra parte, la caracterización de los suelos también es esencial para seleccionar las rutas de las tuberías evitando los georiesgos existentes, su interacción con el suelo para problemas de pandeo por presión y temperatura y la interacción en el punto de contacto entre los ductos ascendentes (risers), que conducen la producción del fondo marino a los sistemas flotantes y el fondo marino.

Vehículos autonomos AUV

• Oceanografía• Circulación oceánica

En particular en el Golfo de México existen principalmente cuatro modelos de vanguardia, que son aprobados por la comunidad oceánica mundial: OPA, NCOM, ROMS y el HYCOM. Estos modelos se han implementado en el CICESE y la UNAM, con el objetivo de conocer la fenomenología de los procesos metoceánicos su incidencia y ocurrencia, así como sus efectos a la industria del petróleo.

Modelo de circulación de agua

• Meteorología

Por medio de un modelo meteorológico es posible conocer o simular la dinámica atmosférica a través de la descripción tridimensional de los campos de viento, temperatura, humedad, presión, y obtener otras variables de interés que están en función de estos campos.

Simulacion de frente frio

• Sistemas submarinos

Los pronósticos de explotación de hidrocarburos durante los años venideros indican invariablemente que una fuente de extracción de hidrocarburos se encuentra en tirantes de agua mayores a los 500 metros, por lo que para el desarrollo de estos campos se requiere de implementar infraestructura submarina.

Sistemas submarinos

• Sistemas flotantes

Dentro de los sistemas flotantes se encuentran los buques de producción, almacenamiento y descarga, las plataformas semisumergibles, las plataformas de piernas atirantadas y las plataformas Spars. Estos sistemas son mostrados en la. Los sistemas flotantes han permitido la explotación de yacimientos en tirantes de agua ultra profundas, siendo el récord actual el FPSO Pioneer instalado en el año 2010 en un tirante de 2,600 m en la parte estadounidense del Golfo de México (Golfo de México).

Plataforma fija vs Sistemas flotantes de producción tipo: FPSO, PSS, Spar y TLP

• Ductos y Risers

En el ámbito internacional la explotación de hidrocarburos en campos en aguas profundas se ha incrementado desde mediados de los años 90 y esa tendencia continuará en el futuro próximo. Actualmente es común que los ductos y risers sean instalados en profundidades de 1000 metros, habiendo pocos proyectos que han sobrepasado los 2000 metros y se está trabajando en desarrollar la tecnología para ductos, líneas de flujo y risers en profundidades cercanas a los 3000 metros.

• Materiales

Las propiedades de los materiales y su comportamiento contra la corrosión, son distintas a las requeridas en aguas someras debido a aspectos como: la profundidad, la velocidad de las corrientes en el mar, la temperatura, concentración de oxígeno, el tipo de hidrocarburo, su composición, temperatura y presión, entre otros.

• Control, Inspeccion y Mantenimiento

En la explotación de campos en aguas profundas es requerido el uso de instalaciones submarinas y otros equipos asociados para la extracción del hidrocarburo. Entre estos equipos asociados, se tiene el sistema de control de producción submarina, cuya función es operar las válvulas y los estranguladores contenidos en el sistema submarino de producción, además, de realizar la supervisión, a través de sensores submarinos, de las condiciones de operación con el fin de asegurar la extracción del fluido de producción sin poner en riesgo la integridad de las instalaciones submarinas de producción.

Tipología básica de un Árbol Submarino controlado por un Sistema de Control Electrohidráulico Multiplexado.

APLICACIÓN Y RESULTADOS

• Análisis del problema• Resultados• Conclusión

Análisis del problemaEn nuestro país son diversas las cuestiones por las cuales no se ha podido incursionar totalmente en la explotación de petróleo en las aguas profundas ya sean políticas y económicas de las cuales se deriva la falta de tecnología en esta rama de la ingeniería petrolera (aguas profundas).

Las tecnologías que actualmente se utilizan

son superadas por las diversas problemáticas

que existen en esas zonas denominadas

aguas profundas pues no logran satisfacer

las necesidades para explotar de una manera

óptima el petróleo en dichas zonas.

Resultados

• Materiales • Sistemas flotantes Prospectiva a mediano y largo plazo• Área técnica de Ductos y Risers

Problemática Necesidad Tecnológica Alta presión/alta temperatura (HP/HT). Mapas de degradación para materiales metálicos y no metálicos.

Modelos de corrosión.

Modelos de fatiga-corrosión.

Innovación de materiales.

Estrategias de control de corrosión: Cladding de aleaciones resistentes a la corrosión (CRA)

recubrimiento por soldadura (overlay), sistemas de protección catódica confiables a largo

plazo, selección de materiales y recubrimientos.

Corrosión interna de ductos, equipo submarino y

tanques de almacenamiento de FPSOs debido a

altas concentraciones de H2S y CO2.

Corrosión microbiológica (MIC) y crecimiento

marino.

Corrosión-erosión

Ductos e internos de equipo submarino:

Control de arena

Modelos de predicción de erosión.

Monitoreo de arena.

Cladding de aleaciones CRAs

Recubrimientos por soldadura (overlay).

Alta temperatura interna y baja temperatura

externa.

Ductos y equipo submarino:

Aislamiento térmico mediante materiales aislantes (espuma, gel), elementos activos

(resistencias eléctricas), sistemas pipe-in-pipe.

Envejecimiento de polímeros de tubería flexible y

de líneas de amarre.

Desarrollo o calificación de materiales no metálicos, e. g.

polímeros y compósitos.

Soldadura de aceros de alta  

Resistencia y de aleaciones CRAs para ductos. Calificación de soldadura e inspección en línea durante el tendido de líneas.

Soldadura de materiales disímiles (tubería con

cladding).

Materiales

Sistemas flotantes Prospectiva a mediano y largo plazo

• Dentro de las necesidades, el Área Técnica de Sistemas Flotantes del Programa de Explotación de Campos en Aguas Profundas del IMP ha identificado las líneas de desarrollo a futuro para complementar cada vez más las capacidades tecnológicas requeridas. De acuerdo a estas necesidades, el IMP cuenta actualmente con las capacidades para apoyar a PEMEX en la ingeniería de sistemas tipo FPSO, y en mediano plazo se contarán con las capacidades técnicas para los otros 3 tipos de conceptos (PSS, TLP y Spar). Dentro de las líneas de investigación se tiene contemplado continuar con el estudio del comportamiento de los principales componentes estructurales y en un futuro optimizar los mismos, considerando en ambos casos las condiciones típicas de la parte mexicana del Golfo de México.

Área Técnica de Ductos y Risers

• Considerando las necesidades de la industria petrolera nacional de contar con la tecnología para explotación de campos en aguas profundas, se estableció un área técnica relacionada con ductos y risers.

Conclusión