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Fractura Hidráulica: Actualidad de la Explotación de Hidrocarburos en México

Subsecretaría de HidrocarburosDirección General de Exploración y Extracción de HidrocarburosIng. Claudio de la Cerda

23 de octubre de 2017

¿Qué es ‘fracturamiento hidráulico’?

El fracturamiento hidráulico (‘fracking’) es un paso en el proceso determinación de un pozo petrolero, en el cual, una mezcla de agua yotros materiales es bombeado a alta presión dentro del pozo paracrear de manera controlada una red de fracturas en un yacimiento.

SPE (Society of Petroleum Engineers). Summit on Hydraulic Fracturing. 2011.

Contenido

1. ¿Qué es un yacimiento no convencional?2. Diferencias entre yacimientos convencionales y no convencionales3. Perforación de un pozo no convencional 4. Recursos identificados en México5. Exploración de no convencionales en México6. Plan Quinquenal7. Marco Normativo

1. ¿Qué es un yacimiento no convencional?Yacimientos con baja permeabilidad, principalmente lutitas o arenas compactas

Son aquellos yacimientos que se presentan enáreas extensas y son considerados inusuales o“diferentes” para producir hidrocarburos,debido a factores físicos como su bajapermeabilidad principalmente, y a su altaviscosidad (bitumen). Los yacimientos máscomunes de este tipo son: aceite o gas delutitas, gas en arenas compactas, metano decarbón y los hidratos de metano.

Lutita

Fuente: PEMEX

Exploración

- Selección de la cuenca

- Exploración integral

- Aplicaciones sísmicas

3-6 años

Evaluación

- Calidad del yacimiento

- Definición de los puntos de interés

- Diseño de las fracturas

1-3 años

Perforación

- Optimización del diseño del Pozo

- Caracterización de la perforación

- Optimización de costos

10-30 días

Terminación

- Modelado de la estimulación

- Optimización de las etapas

- Vigilancia de las fracturas

30-60 días

Producción

- Análisis de los datos de producción

- Desarrollo óptimo

- Explotación

20 años en promedio

1. ¿Qué es un yacimiento no convencional?El ciclo de vida contempla etapas de exploración, evaluación y producción

Contenido

1. ¿Qué es un yacimiento no convencional?2. Diferencias entre yacimientos convencionales y no convencionales3. Perforación de un pozo no convencional 4. Recursos identificados en México5. Exploración de no convencionales en México6. Plan Quinquenal7. Marco Normativo

Convencional

• El hidrocarburo fluye de manera natural a los pozos.

• La cantidad de pozos es de acuerdo con la dimensióndel yacimiento.

• Los pozos extraerán hidrocarburosmientras la presión y comunicaciónhidráulica del yacimiento lopermitan.

No Convencional

• Requiere pozos horizontales confracturamiento hidráulico.

• Mayor número de pozos para obtenerproducción económica.

• El pozo no podrá extraer hidrocarburos fuerade la zona de fracturas.

2. Diferencias entre yacimientos convencionales y no convencionalesLa diferencia principal es la forma en que se induce la comunicación del yacimiento al pozo

https://www.statoil.com/en/news/archive/2010/03/26/26MarMarcellus.html

https://www.geoart.com/schematics/page/3/

Contenido

1. ¿Qué es un Yacimiento no convencional?2. Diferencias entre yacimientos convencionales y no convencionales3. Perforación de un pozo no convencional 4. Recursos identificados en México5. Exploración de no convencionales en México6. Plan Quinquenal7. Marco Normativo

3. Perforación de un pozo no convencionalSe inicia con la selección del área de perforación

https://m.youtube.com/wa

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https://m.youtube.com/watch?v=VY34PQUiwOQ

3. Perforación de un pozo no convencionalSe perfora la sección vertical de la misma manera que un pozo convencional


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3. Perforación de un pozo no convencionalSe perfora a través de los acuíferos


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3. Perforación de un pozo no convencionalY se aíslan y protegen mediante capas de tubería


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3. Perforación de un pozo no convencional… y capas de cemento


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• Hay diversos métodos para verificar lahermeticidad tanto de las tuberías como delcemento; estas pruebas pueden sermediante pruebas de presión, registroseléctricos u otras herramientas.

3. Perforación de un pozo no convencionalAl final se tendrán varias capas de tubería y cemento cuya hermeticidad es verificada

https://fracfocus.org/hydraulic-fracturing-how-it-works/casing

3. Perforación de un pozo no convencionalMiles de metros más abajo se encuentran los yacimientos de lutitas


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3. Perforación de un pozo no convencionalAl llegar al yacimiento se desvía el pozo para hacer la sección horizontal


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3. Perforación de un pozo no convencionalLa sección horizontal también se recubre con tubería


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3. Perforación de un pozo no convencional… y cemento


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3. Perforación de un pozo no convencionalPosteriormente se realizan las perforaciones para comunicar la roca y el pozo


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3. Perforación de un pozo no convencionalLas perforaciones se hacen mediante ‘disparos’ de cargas


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3. Perforación de un pozo no convencionalSe inyecta entonces el fluido fracturante, principalmente agua y arena


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• El 99.2% del fluido de fracturamientoconsiste en agua y arena mientras queel resto (0.8%) son aditivos.

• Se utilizan 21 millones de litros deagua en promedio por pozo fracturado.

• Alrededor de 2 mil toneladas de arenason requeridas como apuntalante enpromedio por pozo fracturado.

Agua y arenas99.2%

Aditivos0.8%

Fluido de Fracturamiento

Ácido, 0.07%

Inhibidor de corrosión,

0.05%

Reductor de fricción, 0.05%

Controlador de arcilla,

0.03%

Reticulante, 0.03%

Inhibidor de incrustacion

es, 0.02%

Retardante de

gelificación, 0.02%

Control de hierro, 0.00%

Biocida, 0.10%

Gelante, 0.50%

Aditivos principales en elfluido de fracturamientohidráulico

3. Perforación de un pozo no convencionalEl fluido fracturante es aproximadamente 99% agua y arena

3. Perforación de un pozo no convencionalY se genera la ‘fractura’ para abrir canales milimétricos


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• La arena se agrega al fluido para mantenerabiertas la fracturas y permitir el flujo dehidrocarburos.

• Las fracturas registradas en formaciones deHaynesville, Marcellus e Eagle Ford puedenllegar a crecer verticalmente de 150 hasta300 metros.

3. Perforación de un pozo no convencionalLas fracturas crecen verticalmente

https://www.statoil.com/en/magazine/how-shale-transformed-the-energy-market.html

3. Perforación de un pozo no convencionalLas fracturas se extienden en una dirección y su ancho es menos de 1 cm


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3. Perforación de un pozo no convencionalEl mismo proceso se repite varias veces a lo largo del pozo horizontal


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3. Perforación de un pozo no convencionalAl finalizar el proceso, la arena deja las fracturas abiertas y el agua se recupera


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3. Perforación de un pozo no convencionalPermitiendo entonces que el hidrocarburo fluya por esos canales hacia el pozo


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3. Perforación de un pozo no convencionalSe deja fluir el hidrocarburo por años hasta su agotamiento


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3. Perforación de un pozo no convencionalUna vez finalizada la extracción, el pozo se tapona y se remedia la superficie


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3. Perforación de un pozo no convencionalLas actividades económicas pueden coexistir


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• Según datos de las Estadísticas del Agua enMéxico (EAM), proporcionados porCONAGUA, el Estado de Nuevo Leon tieneconcesionado anualmente un promedio de2,067 millones de [m³].

• Se utiliza en promedio 21,000m3 por pozo.

• 1,000 pozos en el Estado de Nuevo Leon enun año utilizaría 21,000,000 m3.

100*(21,000,000/2,067,300,000) ~ 1%

Información del EAM-CONAGUA 2014

3. Perforación de un pozo no convencionalEl volumen de agua es alto, pero representa un porcentaje bajo en el consumo global

EstadoAgricola

(hm3)Abastecimiento público

(hm3)Industria autoabastecida

(hm3)Energía Eléctrica

(hm3)Volumen Total

(hm3)Para 1000 pozos por

año (% del total) Coahuila 1,643 240 76 48 2,006 1.0

Nuevo Leon 1,472 512 83 0 2,067 1.0Tamaulipas 3,643 319 116 54 4,131 0.5

Veracruz 3,235 546 967 123 4,871 0.4

http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Publicacio

nes/Publicaciones/EAM2014.pdf

http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Publicaciones/Publicaciones/EAM2014.pdf

OperaciónTiempo promedio

(días)Construcción de

pera30

Perforación Vertical

15

Perforación Horizontal

15

Fracturamientohidráulico

30-60

3. Perforación de un pozo no convencionalInfraestructura Típica

http://www.nuestromar.org/noticias/17-02-13/ypf-conectar%C3%A1-producci%C3%B3n-shale-gas-al-sistema-r%C3%ADo-negro

Contenido


• 60.2 MMMbpce (Pemex, 2012)

– 31.9 MMMb aceite

– 141.5 MMMMpc gas natural

Estimación del potencial de aceite y gas de lutitas*

ProvinciaAceite

MMMbGas húmedo MMMMpc

Gas seco MMMMpc

Crudo equivalenteMMMbpce

Tampico-Misantla

30.7 20.7 0 34.8

Burgos Mesozoico

0 9.5 44.3 10.8

Sabinas 0 0 49 9.8

Burro-Picachos

0.6 6.6 11.4 4.2

Veracruz 0.6 0 0 0.6

Chihuahua En evaluación

TOTAL 31.9 36.8 104.7 60.2

* Chihuahua en etapa de Visualización, preliminarmente se le estima un potencial medio de 138 MMMMpc y 31 MMMb

4. Recursos identificados en MéxicoVolumen equivalente al total de la producción de petróleo en la historia de México

Contenido


• En el estado de Coahuila del año 2012 a 2013 seperforaron 7 pozos en el play Cretácico.

• En el estado de Nuevo León del año 2013 a 2014 seperforaron 6 pozos en los plays Cretácico y Jurásico.

• En el estado de Tamaulipas del año 2012 al 2015 seperforaron 5 pozos en el play Jurásico.

• En México, se ha empleado la fractura hidráulica en7,568 pozos.

5. Exploración de no convencionales en MéxicoPozos perforados en México con objetivo no convencional

https://portal.cnih.cnh.gob.mx/downloads/es_MX/estadisticas/Exploraci%C3%B3n%20y%20extracci%C3%B3n%20de%20petr%C3%B3leo%20y%20gas%20en%20lutitas.pdf

Contenido


6. Plan QuinquenalEste documento indicativo contempla hasta 150 áreas contractuales

SectorRecurso

prospectivo (MMbpce)

Volumen remanente(MMbpce)

Superficie(km2)

Númerode

bloques

Sabinas-Burgos

7,560 453 19,272 66

TampicoMisantla

23,767 20,870 23,693 84

Total 31,327 21,323 42,965 150

300 Km2

Sabinas-Burgos

Tampico-Misantla

Potencial de inversión deentre 1.5 y 2 mil millones dedólares

Más de 20,000 empleos

Contenido


7. Marco NormativoRegulaciones con los más altos estándares nacionales e internacionales

Lineamientos para la protección y conservación de aguas nacionales enactividades en yacimientos no convencionales.

Lineamientos de perforación de pozos.Lineamientos para aprovechamiento de gas natural asociado.

Lineamientos de seguridad y protección al medio ambiente paraactividades en yacimientos no convencionales.

Lineamientos y Modelos de Contratos para el uso, goce, afectación de losterrenos bienes o derechos para realizar actividades de exploración yextracción de hidrocarburos y de transporte por medio de ductos.

7. Marco NormativoAspectos generales

• Antes de una licitación, SENER hace un estudio de impacto social que guía la selección de bloques.o La selección de bloques respeta las zona de salvaguarda, áreas naturales protegidas,

monumentos arqueológicos, sitios históricos, poblaciones, entre otros.

• Las compañías elaborarán una evaluación de impacto social y propondrán un plan de mitigación de riesgos.

• Cuando haya comunidades indígenas, se realiza una consulta previa, libre e informada.

• Antes de arrancar un proyecto, las empresas deben hacer un estudio de las condiciones ambientales (línea base), que sirve de referencia para restablecer las condiciones al final del proyecto.

• Las empresas pagan un impuesto por actividad de exploración y extracción que se destina al Fondo para Entidades y Municipios Productores de Hidrocarburos.

1. El fracturamiento hidráulico de 10 etapas, a 3 km de profundidad, aplica como máximo 135,000 MegaJoules(MJ) de energía para romper la roca. Un sismo de 3 grados Richter (ligeramente perceptible) libera 757,000 MJ de energía.

2. ASEA prohíbe la sobre inyección en pozos de disposición.3. Se realizarán proyectos de investigación para monitorear y estudiar la sismicidad.

7. Marco NormativoSismicidad inducida

Conclusiones

1. La explotación de recursos no convencionales permitirá satisfacer la crecientedemanda de hidrocarburos del País y reducirá la dependencia a las importacionesde gas del exterior.

2. El acceso a gas natural en México activará su consumo, sustituyendo a otroscombustibles como el carbón y petróleo, siendo el gas el combustible que ayude a latransición hacia las energías renovables.

3. Desarrollar esta industria creará miles de empleos bien remunerados y la formaciónde mexicanos profesionales y especializados.

4. En materia de regulaciones, México se posiciona con los más altos estándares parallevar a cabo esta actividad de manera segura.

23 de octubre de 2017

GRACIAS

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