CONCEPTOS EXPLORATORIOS

DE LA PRODUCCION DE

YACIMIENTOS NO-

CONVENCIONALES

Ejemplos en Colombia

Ivan Leyva, Msc

Geólogo

ileyva@pacificrubiales.com.co

2

Objetivo de la Presentación

• Conocer el espectro de los sistemas no-Convencionales y

entender su magnitud en Norte América y su expansión como

un fenómeno global.

• Discutir las principales caracteristicas de los Yacimientos

asociados a gas de Lutita (Shale Gas) y Yacimientos de Baja

Permeabilidad y aspectos exploratorios.

• Resaltar con diferentes ejemplos su potencial y estudios

adelantados en Colombia por PSE en las cuencas del Valle

Inferior del Magdalena y Cordillera.

• Generar interés en las nuevas generaciones sobre el desarrollo

de oportunidades en Yacimientos No-Convencionales.

3

El significado de la Palabra No-

Convencional

4

http://www.merriam-webster.com

5

No-Convencional NO ES UNICAMENTE

Gas de Lutita (Shale Gas)

Impacto de los Yacimientos No-

Convencionales

6

Unconventional Gas Accumulations

CBM

Shale GasShale Gas

Basin Center Gas

Tight gas

Conventional

Gas AccumulationsThe Tip of the Gas-berg

(Ben Law, 2002)

1,961 – 3,637 Tcf(CGPC, 2001; GTI, 2002; AEUB, 2003)

277 Tcf (Canadian Gas Potential Committee, 2001)

Unconventional Gas Accumulations

CBM

Shale GasShale Gas

Basin Center Gas

Tight gas

Conventional

Gas AccumulationsThe Tip of the Gas-berg

(Ben Law, 2002)

1,961 – 3,637 Tcf(CGPC, 2001; GTI, 2002; AEUB, 2003)

277 Tcf (Canadian Gas Potential Committee, 2001)

CANADA

10X

Larga Historia de los Yacimientos

No-Convencionales

Fredonia,

New York 1821

(Curtis, 2000)

2000 • Producción en

Norteamérica…desde 1821

• Producción diaria asociado

a Shale Gas: 5 BCF/dia

• 20-35 % de la producción

domestica de Norteamérica.

2011

8

Aumento de Tecnología

Barnett Shale - Texas

1997 2009

Que está pasando en el mundo y en Colombia…

• 2010- 2012 – PACIFIC RUBIALES ENERGY, comienza a realizar los análisis especiales en Pedernalito-1X, Cotorra-1X. Fracturamiento Hidráulico (1-4 Etapas) .

• 2010- 2011 - Ecopetrol SA crea el grupo de No Convencionales como una nueva división independiente de exploración. (Perforación La Luna-1. Valle Medio Magdalena)

• 2009-2011 Nexen firma el contrato de E&P Chiquinquira y Sueva en la cuenca de Cordillera con objetivo de Shale Gas. Perforación de 2 Pozos (Sueva-1 y Junin-1. Cordillera)

• MAR-10 - Primeros bloques de ShaleGas son adjudicados en Francia, Suecia y Polonia.

• MAR-10 - Royal Dutch Shell firma contrato con Petrochina para desarrollar un bloque de Tight Gas en China.

• ENE-10 - Total SA compra participación de Chesapeake Energy Corp por US$ 2.5 Billones

• DEC-09 - Exxon Mobil compra XTO Energy Inc por US$41 Billones.

• MAYO-09 - Talisman Energy reestructura su portafolio para volverse el Top Tier de Shale gas en Canadá.

10

Convencionales vs No-Convencionales

Convencional

Aspectos Importantes:

-Roca Fuente

-Reservorio

-Trampa

-Migración

-Sello

No-Convencional

Tomado de Colorado School of MInes

Cuales son los Aspectos Importantes ?

GAS DE LUTITA

(SHALE GAS)

11

12

• Lutita = partículas tamaño arcilla y limo que han

sido consolidadas en capas de roca de MUY

BAJA Permeabilidad.

• Lutita : Reservorio + Fuente + Sello

• Almacenamiento de Gas: Adsorción (M.O) + Libre

(Fracturas, Matriz) + Solución

• Acumulaciones extensas (área)

• Variación de permeabilidad extrema

• Lutita no es HOMOGENEA

Conceptos básicos del play de Gas de Lutita

(Shale Gas)

Generación de Hidrocarburos en la

roca madre

13

SOTERRAMIENTO

Miki et al., 1991

ROCA FUENTE

14

Producción de Condensados en niveles

de maduración termal bajos

Sistema de Almacenamiento de Gas

GAS LIBRE

15

Escala Macro

Pirita

Framboidal

Materia

Orgánica

Escala Micro

Ejemplos de Gas Libre

Escala Macro

16

VALLE INFERIOR

Laminas centimétricas

CORDILLERA

Capas Arenosas / Fracturas SISTEMA DE

ALMACENAMIENTO

X

X

X

17

Ejemplos de Gas Libre

Escala Micro SISTEMA DE

ALMACENAMIENTO

Caolinita

Clorita

MICROSCOPIA ELECTRONICA:

VALLE INFERIOR DEL MAGDALENA

Pirita

Framboidal

18

SISTEMA DE

ALMACENAMIENTO

Sistema de Almacenamiento de Gas

GAS ADSORCION

Capacidad de Adsorción Valle Inferior

19

Parameters

As-Received

Slope, ton/scf:

Intercept, psia*ton/scf:

Regression Coefficient (squared):

Langmuir Storage Capacity, scf/ton:

Langmuir Pressure, psia:

Langmuir Equation:

Reservoir Pressure (Midpoint), psia:

Storage Capacity, scf/ton:

Absolute/Corrected Isotherm

Corrected Langmuir Storage Capacity, scf/ton:

Corrected Langmuir Pressure, psia:

Langmuir Equation:

Reservoir Pressure (Midpoint), psia:

Adsorbed Phase Methane Density, gm/cc

Storage Capacity, scf/ton:

Methane Langmuir

Parameters (U.S. Units)

Gs = (GsL*p)/(PL+p)

3,745.00

10.89

13.10

757.37

0.0764

57.8303

0.9995

0.372

12.59

15.88

977.29

Gs = (GsL*p)/(PL+p)

3,745.00

0

2

4

6

8

10

12

14

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Me

tha

ne

Sto

rag

e C

ap

ac

ity, s

cf/

ton

Pressure, psia

Langmuir Isotherm Graph

PEDERNALITO-1X

Corrected Lagmuir IsothermCorrected As-Received Data

Gas en Adsorción

Bustin et al.,2006

Implicaciones del Gas en Adsorción

y Gas Libre

20

Cuantificación Gas en Adsorción

Ejercicio Preliminar VIM

21

Escenario 320 acres radio de drenaje Escenario 775 acres radio de drenaje

Densidad= 2.26 g/cc

Gct= 12.59 scf/ton

Escenario 1:

Cilindro Radio: 454 m

AH = 375,678 ac.ft

Escenario 2:

Cilindro Radio: 640 m

AH = 802,972 ac.ft

Escenario 3:

Cilindro Radio: 1200 m

AH = 1,928,860 ac.ft

Scenario 1 : Drainage Radius 160 acres

160 acres radio de drenaje

Scenario 2 : Drainage Radius 320 acres Scenario 3 : Drainage Radius 775 acres

Operadores moviéndose a la ventana

de generación de aceite

22

Importancia de las propiedades

Geomecánicas y concepto de Fragilidad

23

Región Frágil Región Dúctil

BAJO PR

ALTO YM

Tomado de Rickman et al.,2008

PR = Radio de Poisson

YMS = Módulo de Young

Lutita rica en Sílice Lutita rica en Arcillas

Desarrollo y Trabajo de

Fracturamiento

24

VIDEO

La imporantancia de las barrera litológicas

en el trabajo de Fracturamiento

25

Ejemplo de Simulación

Pozo Vertical

26

5 Years 1 Year

10 Years 12 Years

27

1 Year

10 Years 20 Years

5 Years

Ejemplo de Simulación

Pozo Horizontal -5 Etapas

28

Ejemplos Valle Inferior

Fragilidad de la Roca

Identificación de posibles intervalos frágiles

DUCTIL FRÁGIL

3321-3395´(MD)

3819-3912´(MD)

4477-5276´(MD)

5285-5376´(MD)

5766-5947´(MD)

6048-6277´(MD)

Comparación Porosidad

Arena Apretada vs Lutita

30

Pedernalito-1X ; 4984´8 “ ; N//; 40x

750 μ

PROF: 4984 ´ 8”

PHI: 16 %

K (Klink) : 2.47 mD

RHOB: 2.68 g/cm3

50 micras

PROF: 4993’ 2.5”

PHI: 21.3 %

K (Klink) : 1.13 mD

RHOB: 2.67 g/cm3

Trabajo Petrográfico realizado por F. Yoris

CUARZO40%

PLAGIOCLASAS14%

FELDESPATO-k2%

ARCILLAS

44%

Mineralogía - DRX Pedernalito-1X

31

CUARZO

37%

PLAGIOCLASAS8%

FELDESPATO-k1%

ARCILLAS

54%

CALCITATr.

PIRITATr

Caolinita

14%

Clorita

17%

Ilita12%

Esmectita

2%

I/S Mixtas *9%

Caolinita

13%

Clorita

16%

Ilita

9%

Esmectita1%

I/S Mixtas *

5%

4980. 4”

4995. 3”

Las Lutitas NO son Homogéneas

32

FM. BARNETT

FM. FAYETEVILLE

Kero

Clay

Carb

Quartz

Rock Typing Parameters

f (%) : 7.17%

Total Clay : 27 %

Total Quartz: 33 %

Total Carbonate: 20 %

TOC (%): 4.80 %

Maturity: Type III

ANALISIS DE DRX

BAJO CONTENIDO DE

ARCILLAS

50 micras

FM. PORQUERO

Comparación Mineralogía DRX

33

0.1 mm

Quartz

Kero

Clay

Rock Typing Parameters

f (%) : 4.7 %

Total Clay : 34 %

Total Quartz: 33 %

Total Carbonate: 8 %

TOC (%): 7.52 %

Maturity: Type II/III

0.1 mm

Kero

Clay

Carb

Quartz

Rock Typing Parameters

f (%) : 7.17%

Total Clay : 27 %

Total Quartz: 33 %

Total Carbonate: 20 %

TOC (%): 4.80 %

Maturity: Type III

FM. WOODFORD (DEVONICO MED. – MISSISSIPIENSE)

FM. BARNETT ( MISSISSIPIENSE)

FM. PORQUERO (MIOCENO)

CUARZO40%

PLAGIOCLASAS14%

FELDESPATO-k2%

ARCILLAS

44%

Rock Typing Parameters

f (%) : 16-21%

Total Clay : 44-54 %

Total Quartz: 37-40 %

Total Carbonate: 1-50 %

TOC (%): 0.7-1.2 %

Maturity: Type III/II

Propiedades Petrofísicas

de las Lutitas

34

VIM

Monitoreo de Fracturas -

Microsísmica

35 * Norm Warpinski. PINNACLE. Microseismic Monitoring.

Ejemplo de Microsísmica – Fm

Montney Canadá.

36

Frac Spacing

Frac Height

Perfiles de Producción

Típico de Gas de Lutitas

37

OPERATORS ARE RE-

FRACING PREVIOUS WELLS

Rocas Madres de las principales

Cuencas de Colombia

38 38

Fm. Villeta (Putumayo)

Fm. La Luna (Catatumbo)

Fm. Chipaque (Cordillera)

Fm. Gacheta (Llanos)

Fm. La Luna (VMM)

Fm. Porquero (VIM)

Principales Plays

de Lutita de Norteamérica

39

Clasificación de Yacimientos

Gas de Lutita (Shale Gas)

40

YACIMIENTOS DE BAJA

PERMEABILIDAD

(TIGHT GAS/LOW PERM)

41

• Yacimientos con Permeabilidad: 0.001 – 0.1 mD

• Reservorio: Areniscas/Limolitas/Carbonatos

• Se comporta mas hacia el rango de los

convencionales (e.g. Trampa, Migración)

• Abundantes Shows de Gas durante la perforación*

• Baja producción de Agua (1.0 bbl/mmcf)*

• Presión Anormal*

• Ausencia de Contacto Agua/Gas

Conceptos básicos del play de Baja

Permeabilidad (Tight Gas)

sandstone

conglomerate

carbonate

CBM/NGC

Tight Gas or

Conventional

> 70%

organics

SHALE GAS sandstone

conglomerate

carbonate

CBM/NGC

Tight Gas or

Conventional

> 70%

organics

SHALE GASSHALE GAS

Gas en Lutitas

CBM

Gas Asociado a

Carbones

TIGHT GAS

TIGHT LIGHT OIL

Reservorios de Baja K

Mapa de Ubicación de los principales

Yacimientos de Baja Permeabilidad

42

-Zonas de Baja/Alta complejidad tectónica

- Cuencas con desarrollo de Gas asociado a lutitas

43

Clasificación de Yacimientos

Baja Permeabilidad(Low Perm /Tight)

GAS/ACEITE

RESERVORIOS

BAJA PERM PROPIEDADES RESERVORIO

FACIES

PRESION RESERVORIO

ROCA FUENTE –KEROGENO

PROXIMIDAD ROCA FUENTE

TIPO DE TRAMPA

LEGENDA

Campo de Jonah - Wyoming

44

GAS/ACEITE

RESERVORIOS

BAJA PERM PROPIEDADES RESERVORIO

FACIES

PRESION RESERVORIO

ROCA FUENTE –KEROGENO

PROXIMIDAD ROCA FUENTE

TIPO DE TRAMPA

LEGENDA

JONAH FIELD Greater Green River Basin

Wyoming, USA

Profundidad: 8200 – 11,800 ft

Gradiente Presión: 0.55-0.59 psi/ft

Producción Típica : 1 – 4 MMCFGPD

QI despues de estimulación

RESERVORIO - Lenticular

Objetivo: Fm. Lance (Maastrichtiano)

Φ: 8 – 12% K: 0.01 - 0.1 mD

Espesor: 2800 – 4200 ft

Channel Dimensions: Alto: 10-100 ft

Ancho: 150-4000 ft

ROCA FUENTE: FM LANCE INFERIOR

Litología: Lutitas Carbonosas + niveles de carbón

Kerogeno : Tipo III

Proximidad: Intercalada

Origen Gas : Crackeo Primario

TRAMPA

Estructural: Intersección fallas

de rumbo

Sello: Intra-formacional

45

Perfil de Permeabilidad Pedernalito-1X

Generalities

PROBE PERMEATER:

Resolución : 0.001 mD

4 mediciones x pie

Método no destructivo

6.1 mD

2.17 mD

0.68 mD

0.248 mD

<0.001 mD

0.53 mD

Variabilidad de permeabilidad

10 muestras < 0.001 mD

Rango : 0.02 – 7 mD

0.402 mD

0.834 mD

6.321 mD

1.2 mD

PLAY DE ARENAS (LOW PERM)

Comparación Perfil K

46

Formación MONTNEY

Edad: Triasico

NE British Columbia

Area: Pouce Coupe

Target: Tight Gas

Prom. K : 0.02 mD

VIM POZO A

Prom. K : 4.9 mD

VIM POZO B

Prom. K: 1.05 mD

47

5959´6” Punto de medida: 9.03 mD

Arenisca lenticular con deformación sinsedimentaria, englobada en lutitalimosa/arenosa.

Tomado de F. Yoris.

Pedernalito-1X ; 4984´8 “ ; N//; 40x

750 μ

CUARZO40%

PLAGIOCLASAS14%

FELDESPATO-k2%

ARCILLAS

44%

VIM

Arenas con ALTO

Vshale.

VIM

Caolinita

13%

Clorita

16%

Ilita

9%

Esmectita1%

I/S Mixtas *

5%

PLAY DE ARENAS (LOW PERM)

Comparación Mineralogía

Registro ECS (mineralogía) indica contenido

importante de cuarzo. Arenas con alta arcillosidad.

XRD en progreso.

RESULTADOS DRX

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

0 2000 4000 6000 8000 10000

Em

bed

men

t (m

m)

Pressure (psi)

4979.60 ft 4984.70 ft 4996.40 ft

48

Test Temperature F 70

Proppant Mass (lb/ft2) 2

Proppant type 20/40 Optiprop G2

Prueba de Embedment

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

0 2000 4000 6000 8000 10000

Em

bed

men

t (m

m)

Pressure (psi)

4979.60 ft 4984.70 ft 4996.40 ft

0.635 mm Chatanooga & Woodford:

Edad Devónico Med. –

Carbonifero Inf.

49

Perfiles de Producción

Típico de Reservorios Baja Permeabilidad

50

FLUJO DE TRABAJO

PARA IDENTIFICACION DE ZONAS

PROSPECTIVAS

Bustin et al, 2008

51

Passey et al, 1990 A practical Model for Organic Richness from Porosity and

Resistivity Logs.

AAPG V. 74 No.12 December 1990

METODO DE PASSEY

A mayor separación ( Δlog R) mayor contenido de materia orgánica

RES VS SÓNICO RES VS DENSIDAD RES VS NEUTRON

Identificación de Materia Orgánica

a partir de Registros.

Calibración de Datos

de Laboratorio con Registros

52

COT% calculado

por registros

Valle Inferior Pozo A

53

Estimulacion es REQUERIDA!

54

Baja Permeabilidad =

Estimulación Hidraulica

Multi-Etapas

Productividad del pozo incrementó ~2.5 veces en

comparación con la prueba inicial. La producción de

Gas después del trabajo de fracturamiento fue de 1.6

MMscfd y la presión en cabeza aumento a 1366 psi.

Relación Gas / Condensado aumento de 12 a 30

bbl/mmscf.

VIM

ANTES / DESPUES

1 ETAPA DE FRACTURA

Valle Inferior Pozo B

55

NET PAY

CONVEN

PAY/TIPO DE

FLUIDO

ESPECTO.

DE MASAS

SHOWS

DURANTE

PERF.

FRACTURABILIDAD

DE LA ROCA

ANOMALIA

ACUSTICA

Dúctil

Cordillera - Gas Log on SHALES

56

CHIPAQUE FM

FOMEQUE FM

Cordillera Pozo A

57

Bustin et al, 2008

58

“According to Statoil in LA they are deeper

than in the US”

Parámetros Claves

Exploración - Profundidad

0

1,000

2,000

3,000

4,000

5,000

6,000

7,000

8,000

9,000

10,000

11,000

12,000

13,000B

arn

ett

Fa

ye

ttevill

e

Ha

yn

esvill

e

Ma

rce

llus

Mo

ntn

ey

Mu

skw

a

Wo

od

ford

PO

RQ

UE

RO

LM

V

CH

IPA

QU

EC

OR

D

FO

ME

QU

EC

OR

D

Dep

th (

Ft)

DEPTH (Ft) "BIG 7" SHALE PLAYS

VIM

CORDILLERA

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

4,500

Barn

ett

Fayett

eville

Hayn

esville

Marc

ellu

s

Mo

ntn

ey

Mu

skw

a

Wo

od

ford

PO

RQ

UE

RO

LM

V

CH

IPA

QU

EC

OR

D

FO

ME

QU

EC

OR

D

Th

ick

ne

ss

(F

ee

t)

THICKNESS (Ft) "BIG 7" SHALE PLAYS

59

VIM

CORDILLERA

Parámetros Claves

Exploración - Espesor

60

VIM

Catatumbo Basin

Cordillera Basin

Lower Magdalena Basin

Parámetros Claves

Exploración - Contenido Orgánico

Oportunidad Exploratoria Valle Inferior

61

Almacenamiento de Gas :

1) Baja Permeabilidad:

- Permeabilidad: 2.4 - 7 mD

- Porosidad: 16% (Núcleo)

2) LUTITA:

- Permeabilidad: 4.5E-07 - 0.8 mD

- Porosidad: 19-20% (Núcleo)

- Saturaciones Gas (Sg): 28-50%

- Contenido Orgánico (COT): 0.3 – 1.3 %

- Madurez Termal (Ro): 0.48 – 0.63 %

- Predominancia Kerógeno: Tipo III y II

Reflexión

62

PREGUNTAS

63

VIM POZO A

VIM POZO B