121108 Geomecanica YNF AIPM 2012
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Caso de Estudio: Campo Crdenas
entender el reto
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Modelo Geomecnico del Subsuelo (MEM)
Mechanical Earth Model?
Descripcin numrica de las propiedades mecnicas del
sistema roca-fluido, integrada a la presin de poro, estado
de esfuerzos considerando las condiciones estructurales y
de fallamiento en el modelo.
Complejidad del MEM
MEM relacionado a la
profundidad vertical
Buzamiento estructural
simple
Considera fallasEstado de esfuerzos aproximado
Representacin estructural
Buzamientos complejos,
espesor de capas y fallasEstructuras complejas
(Diapiros)
Estado de esfuerzos equilibrado
1D
2D 3D/4D
3
-
Modelado geomecnico 1D Ventana tipo: Caso Crdenas
RT DTCO RHOB RT DTCO RHOB
2.30 g/cm3
nz
z
dzSv1
RHOB (registro)
RHOB = F (Exp)
Correlacin de Miller
dzSv
1
2
3
4
5
Z1
Z2
Z3
Hole Devi = approx. 70 deg.
Hole Azim = approx. 270 deg.
Projection of the
breakouts
breakouts orientation,
relative to the top side
of borehole (down-
hole view)
Fuentes de calibracin de Sh:
Pruebas de integridad de la formacin
Pozo Formacin PruebaMD Valor
[m] [g/cc]
C439PS FIT 917 1.53
DEP FIT 3305 2.05
C839PS FIT 905 1.50
DEP FIT 3303 2.00
C829PS FIT 972 1.58
DEP FIT 3327 2.05
Modelado Geomecnico 1D
4
-
Yacimiento Naturalmente Fracturado
Ventana tipo: Caso Crdenas (2012)
Consideraciones MEM
Limitaciones para la prediccin de presin de poro.
Incertidumbre en el comportamiento de presin de poro.
Metodologas convencionales de
prediccin no aplican en carbonatos
No aplica en zonas productoras
Presin de yacimiento
Presin en estratos supra e infra
adyacentes
Regresin
Zona Alta Presin
Zona
Baja Presin
Zona
Transicin
VS
Consideraciones MEM
Yacimientos Naturalmente
Fracturados
5
-
Yacimiento Naturalmente Fracturado
Ventana tipo: Caso Crdenas
1982
Presin de Poro
Colapso
Prdida
Condiciones Iniciales
Presin de Poro
Colapso
Prdida
Condiciones Actuales
1982 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 2000 01 02 03 04 05 060
150
300
450
600
750
Pre
sion
Pla
no R
efer
encia
( Kg/
cm2
)
FECHA
Comportamiento de Presin Vs Tiempo
Yacimiento KI
Pa 180 kg/cmESTIMADA
Pb= 307kg/cm
Plano de Referencia5500 mbnm
Pozos:
C-109C-119C-137C-318C-338C-358C-439C-839
DE: +/- 1.10 g/cm3
DE: +/-0.35 g/cm3
2012
VS
Agotamiento de la presin en la
formacin productora
sh]f
Redistribucin del esfuerzo
lateral
pf
sh]o
po
Esfuerzo
Pro
fun
did
ad
Concentracindel esfuerzo
sh Formacin agotadaP
sh
LACPEC 2007Short Course on Petroleum Rock Mechanics
Maurice B. Dusseault. University of Waterloo
Redistribucin de esfuerzos por agotamiento
Fo
rmac
in
Ag
ota
da
Consideraciones MEM
6
-
Condicin de esfuerzos en el yacimiento por agotamiento
El agotamiento produce cambios en la condicin de esfuerzos.
Esto implica que:
- El gradiente de fractura cambia.
- La rigidez de la roca puede cambiar.
- La perforabilidad de la roca podra cambiar (Ej: Por concentracin, aumento en las deformaciones, etc)
Mayor riesgo de inestabilidad y prdida de lodo.
Cambio de diseo, redefinicin de puntos de
asentamiento, peso de lodo.
El desconocimiento de este
mecanismo de falla de la roca
durante la fase de planeacin puede
tener alto impacto en la fase de
ejecucin
LACPEC 2007
Short Course on Petroleum Rock Mechanics
Maurice B. Dusseault
University of Waterloo
7
-
Gradiente de prdida (Sh) / fractura NO
aplican Prdidas por disipacin
Presin de yacimiento
Roca Naturalmente Fracturada
tiempo
Pre
sin
Gasto Gasto
Si la roca pierde por
disipacin No esta
relacionado a esfuerzos
Sistema Permeable
Roca
Fracturada
Roca
Virgen
Sistema Impermeable
FIT
LOT
P. Quiebre / Fractura / Breakdown
P. Propagacin inestable
Shut in
P_Cierre= Smin
Yacimiento Naturalmente Fracturado
Ventana tipo: Caso Crdenas (2012)
VS
Consideraciones MEM
Limitaciones para la calibracin de
estado de esfuerzos.
8
-
Yacimiento Naturalmente Fracturado.
Diferentes gradientes de presin en cretcico.
Baja presin de yacimiento en zona productora
Diferentes tipos de materiales: dolomas,
mudstone, intercalaciones de bentonita.
Caso Crdenas 829 (2011)
Caso Campo Crdenas
9
-
Desconocimiento del estado real de esfuerzos
Comportamiento de la formacin vs tipo de pozo
Limitaciones en el modelado MEM
1D. Software consideran roca intacta.
MEM-1D
Crdenas 539
Rock vs Rock mass
--Intact rock
--Single discontinuity
--Two discontinuities
--Several, etc.
--Rockmass
5 cm
50 cm
20-100 m
Campo Crdenas
10
-
VS
VS
Problemas complejos requieren
soluciones complejas
Construccin de un modelo geomecnico 3D
equilibrado para el Campo Crdenas
11
-
Construccin de un MEM 3D Dinmico.
Sismica
Modelo Inicial de
esfuerzos
t =0
t =10yr
Estabilidad de agujero
Diseo de completacin
Control de arena
Estimulacin
Compactacin / Subsidencia
Integridad del pozo
Desempeo del yacimiento
MEM DINAMICO
Registros-Nucleos
Framework
1D MEM
Condiciones
de Borde
Modelo de
propiedades
Modelo
Presin de Poro
30 aos de experiencia en Geomecnica
Mas de 800 proyectos de Geomecnica en el mundo
SonicScanner
TerraTek
WG
VISAGE
PETREL
WG
Stonefish
Techlog
12
-
EMBEDDED ECLIPSE
VISAGE MODEL
Cambio en Presin Cambio en Temperatura
Cambio en Porosidad Cambio en Permeabilidad
MODELADOR VISAGE
Flujo de Trabajo de VISAGE
13
-
Construccin MEM 3D campo Crdenas M
od
ela
do
Es
tru
ctu
ral
Modelo estructural 3DDistribucin de Calizas
y Dolomas
Distribucin de Lutitas
BentonticasAntTraking
1. Modelo de fallas
C829 C627 C829 C627
C829 C627 C829 C627
YOUNGMOD POISSONR
UCS FANG
Shmin SHmax Sv
Shmin SHmax Sv
1 Feb 1982
1 Feb 2010
Shmin SHmax Sv
Shmin SHmax Sv
1 Feb 1982
1 Feb 2010
EMBEDDED ECLIPSE
VISAGE MODEL
Cambio en PresinCambio en Temperatura
Cambio en PorosidadCambio en Permeabilidad
MODELADOR
VISAGE
Cubos propiedades geomecnicas Cubos geopresiones
Esfuerzos No equilibrados
Ca
lib
rac
in
1D
/3D
VIS
AG
E
Em
be
dd
ing
Ca
lib
rac
in
MEM 3D Equilibrado
Estado de Esfuerzos
Anlisis a nivel de pozo
(Wellbore centric analysis)
Cubos de peso de lodo
14
-
Resultados MEM 3D campo Crdenas
Situacin estructural rea Crdenas 539 y 627
Fallas interpretadas Fallas modeladas como
elementos dentro del
MEM
C829 C829
C829C539C839
C439
C627
Variacin de la concentracin de esfuerzos a nivel de las fallas (cima KM)
15
-
2010 1982
C829
C539
C627
Rotacin de direccin de esfuerzos
16
-
Cambio del rgimen de esfuerzos - cima de KSAN
C829 C539 C627
C812
C829 C539
C627
C812
C829 C539
C627
C812
1982 Actual
Proyectado 30% mas de
agotamiento del yacimiento
Red: Normal Green: Transcurrente Blue: Inverso
17
-
1982 Actual
C829 C539
C627
C812
C829 C539
C627
C812
C829 C539
C627
C812
Cambio del rgimen de esfuerzos - cima del yacimiento
Red: Normal Green: Transcurrente Blue: Inverso
Proyectado 30% mas de
agotamiento del yacimiento
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-
Mnimo peso de lodo requerido
Densidad de lodo mnima requerida. Sensibilidad a diferentes ngulos de
inclinacin, Azim. 214 (Intervalo medio KM)
0 45
65 90
C829C539
C627
C812
C829
C539
C627
C812
C829C539
C627
C812
C829
C539C627
C812
19
-
0 45
65 90
C829C539
C627
C812
C829C539
C627
C812
C829C539
C627
C812
C829C539
C627
C812
Densidad de lodo mnima requerida. Sensibilidad a diferentes ngulos de
inclinacin, Azim. 214 (Cima de KI)
20
-
KI-1
KM
KSSF
KSAN
Inc.50
Anlisis de falla a nivel de la pared del pozo caso Crdenas 839
Anlisis de falla a nivel de
pared de pozo
21
-
Anlisis de falla a nivel de la pared del pozo caso Crdenas 829
KM
KSSF
KSAN
Inc.67
22
-
KI-1
KM
KSSF
KSANInc.49
Riesgos identificados para la trayectoria planeada del Crdenas 539
23
-
Riesgos identificados para la trayectoria planeada del Crdenas 627
KM
KSSFfault
KSAN
0 45
65 90
fault
KSMZ
KSAN
KMKI-1
Paleoceno
KSSF
KI-2
fault
KSMZ
KSAN
KMKI-1
Paleoceno
KSSF
KI-2
fault
KSMZ
KSAN
KMKI-1
Paleoceno
KSSF
KI-2
fault
KSMZ
KSAN
KMKI-1
Paleoceno
KSSF
KI-2
PT PT
PT PT
Densidad de lodo mnima requerida. Sensibilidad
a diferentes ngulos de inclinacin.
24
-
25
Conclusiones
KI-1
KM
KSSF
KSAN
1. Modelo de fallas
KM
KSSFfault
KSAN
Se identificaron zonas de baja resistencia mecnica a nivel de la formacin KM.
La perforacin de pozos de alto ngulo a travs de la zona bentontica tiene requerimientos de densidad en el orden
de 1.10-1.15 g/cm3.
Una vez que estas formaciones son aisladas optimizando el punto de asentamiento, es factible perforar la seccin de
alto ngulo en el yacimiento (dolomas) con menor
densidad.
Las fallas actan como barreras de esfuerzo y dan lugar a cambios significativos en los lmites de densidad de lodo
requeridos para perforar las zonas cercanas a estas.
-
Paleoceno
KSMZ
KSSF
KSAN
KM
KI-1
Fault
Paleoceno
KSMZ
KSSF
KSAN
KM
KI-1
C619 proposed
Implementacin del MEM 3D para el diseo de trayectoria
Perforando a travs de fallas
Safe MW window
El estado de esfuerzos en estructuras geolgicas
complejas y los cambios producto de la variaciones de
presin en el yacimiento no pueden ser representados en
su totalidad con un MEM 1D.
Un MEM 3D resuelve estas limitaciones, obtenindose un
mejor entendimiento del estado de esfuerzos lo que
implica mejores predicciones de estabilidad para los pozos
propuestos.
KM
KSSF Fault
Fault
KSMZ
KSA
NKMKI-1
Paleocen
e
KSS
F
KI-
2
Minimum MW Required [g/cc]
26
-
27
Preguntas
27