petroleo presal

盐下石油的含义、开采挑战与分布特点
El petróleo pre-sal: qué es y sus retos

Written by Editorial on . Posted in feature, 报告 │Reportajes, 能源|Energía

石油行业中的“盐”是指在油田中沉积、作为上层沉积物运动平台、并决定最终油田构造的含盐地层。

Tanto la exploración como la producción pre-sal están llenas de retos para las compañías que buscan el “oro negro”, por lo que únicamente durante periodos de escasez energética se considera su utilización. Los retos más importantes son: dificultad de exploración, alto coste de perforación y tecnología de producción.

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作者:  罗艺
eloy.jerviz@chinolatin.com

所有发现石油储量的地区都体现着类似特点:1)史前时期有机物的存在、死亡和分解; 2)沉积物覆盖分解产物; 3)沉积物积累过程中温度和压力升高; 4)有机物转化为石油; 5)石油积累的地下岩层符合必要条件。但是,全球每个地理区域都有不同的演化模式、结构和沉积物内容。例如,安第斯山麓地区从委内瑞拉、玻利维亚到阿根廷北部一带的石油来自于安第斯山脉的造山运动,这不仅决定了当地的构造,还限制了逐渐覆盖不同油田的沉积物范围(这些沉积物来源于新生山脉,被运送到现在的位置)。

非洲西部却呈现另一种演化模式,冈瓦纳次大陆分离使海水从南部进入,蒸发后留下大量盐分,后被刚果河等内陆大河带来的沉积物覆盖。这种演化模式不仅在非洲西部边缘有所体现,在其共轭边沿(巴西海岸)、墨西哥湾等地区均有体现;它们的特征十分一致:大量油气集中在极深水域。

石油行业中的“盐”是指在油田中沉积、作为上层沉积物运动平台、并决定最终油田构造的含盐地层。此地层以下累积的石油称为盐下石油。本文将回顾盐下石油矿藏的位置特点与开采作业中的最大挑战。

盐前、盐后及盐下断面图

前文中我们大致了解了特定地理区域的盐层分布情况,现在我们将进一步分析它如何影响石油的累积。

图1表示的是目前储量最大的油田之一——巴西—安哥拉共轭边缘的地层构造。可以看出,盐层在各地层之间不均匀分布,各地层向下倾斜,深度增加。

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图 1. 南大西洋巴西-安哥拉共轭边缘的构造图(图像来源:Sonangol)

盐层对其下部储油层起到密封的作用,由此几乎是保证了深层石油产生的温度和压力条件,所以也预示了巨大的储量。但是,由于其特殊的机械性能和结构演变(由海底扩张构造运动产生的一系列变形)可能导致盐层出现裂痕(技术上称为矿脉中断),而下层石油泄漏流至上层。为此,使用地震图像技术对地层进行详细研究对于所有勘探项目都至关重要。

近期在含盐地区勘探工作中出现了新的概念,主要与石油定位的关键地层命名有关。

挑战

对于寻找“黑金”的企业来说,盐下石油的勘探和开采都充满挑战,因此只有在石油紧缺的时期才会考虑使用盐下石油。下面列举一些最大的挑战。

勘探困难

盐层是邻近岩层中密度最高也是对声波在地下传播速度影响最大的地层;由于石油勘探主要依靠地震信息采集,这一点就意味着穿越各岩层的声波速度分析图像(见“石油勘探技术”一文)的质量将降低。这会导致本身就缺乏精准度的石油矿藏定位技术的可信赖性将再度降低。

钻井成本高昂

由于构造运动和沉积运动的作用,含盐地层中的油气矿藏的位置极深。这带来两个困难:水位超过1500米,地层钻井超过4000米。图2表示了巴西石油公司(Petrobras)过去三十年来勘探策略的变化;从中可以看出深水技术已经越来越重要。

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图2. 巴西的深海勘探(图像来源:Petrobras)

生产技术要求高

盐下开采面临的最后一个巨大的挑战是,缺乏一旦发现石油,就可以将其投入生产的技术。石油从储层中开采后将流至海床,然后应提升到地表进行加工销售。但是,深海的低温可能影响石油的流动能力,阻塞运输路线上的管道和连接点。为此必须研发新的技术保证石油在这种条件下的流畅运动。

综上所述,能源短缺形势和即将到来的石油生产高峰使全球各大石油公司都对盐下石油勘探青睐有加,但其中包含的挑战与困难仍不可小觑。

罗艺:委内瑞拉工程师,天然气和石油专家。中国地质大学石油地质专业硕士。

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Por Eloy Jerviz
eloy.jerviz@chinolatin.com

Las acumulaciones de hidrocarburos existentes en cualquier región responden a principios muy similares: 1) un sitio en donde organismos prehistóricos existieron, murieron y se descompusieron, 2) deposición de sedimentos que cubrieron dichos organismos, 3) aumento de temperatura y de presión a medida que capas de sedimentos fueron depositadas, 4) transformación de la materia orgánica en hidrocarburos y 5) su acumulación en lugares del subsuelo en donde existan las condiciones necesarias. Sin embargo, en cada provincia geológica que compone nuestro planeta existieron diferentes patrones evolutivos en términos de estructura y contenido sedimentario. Así, por ejemplo, la faja de petróleo que se ubica en el piedemonte andino y se extiende desde Venezuela hasta Bolivia y el norte de Argentina, debe su existencia a la formación orogénica de los Andes, que no solamente definió la estructura de la zona sino que también marcó el origen de los sedimentos que paulatinamente cubrieron las diferentes cuencas petroleras (erosionados desde las nacientes montañas y transportados a su posición actual).

Por otra parte, el occidente africano posee una evolución totalmente distinta, definida por la separación del supercontinente Gondwana que permitió la entrada de las aguas oceánicas desde el sur, cuya evaporación produjo la acumulación de una gran cantidad de sal y luego cubierta por sedimentos transportados desde el interior del continente por los grandes ríos de la región (por ejemplo, el Río Congo). Esta evolución no es únicamente observada en el borde occidental del continente africano sino también  en su borde conjugado (costa de Brasil), el Golfo de México, entre otros; todos ellos con una característica común: grandes concentraciones de petróleo y gas, en aguas ultra profundas.

Los estratos salinos depositados en una cuenca que luego actuaron como plataformas de deslizamiento de los sedimentos superiores, generando estructuras que eventualmente se convertirían en trampas petroleras es lo que se conoce como “sal” en el contexto petrolero. Hidrocarburos acumulados por debajo de dichos estratos se les conoce como petróleo pre-sal. El presente artículo busca hacer una revisión a las locaciones geográficas de mayor auge en la exploración petrolera pre-sal y los retos que representa su exploración.

La sección pre-sal, pos-sal y sub-sal

En líneas anteriores explicamos de forma general la existencia de sal en una provincia geológica determinada, ahora tratemos de extender su estudio para lograr entender cómo influye en las acumulaciones petroleras.

La figura 1 muestra la distribución de capas geológicas dentro de una cuenca petrolera en una de las regiones de mayor prospección petrolera en la actualidad, el margen conjugado Brasil-Angola. Como vemos, la sal se muestra distribuida de manera no uniforme entre las capas geológicas, que se encuentran inclinadas, aumentando su profundidad.

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Figura 1. Diagrama estructural del margen conjugado Brasil-Angola en el Atlántico Sur (Imagen: Sonangol).

La sal se ubica de forma tal que sirve de sello a reservorios que se hallan formado por debajo de ella, de ahí el gran potencial que representa pues a esas profundidades las condiciones de presión y temperatura son tales que la generación de petróleo a partir de materia orgánica es casi garantizada. Sin embargo, por sus propiedades mecánicas y en especial por su evolución estructural (serie de deformaciones ocurridas a raíz del tectonismo producto de la expansión del fondo oceánico) los estratos salinos presentan grietas (técnicamente llamadas fallas) que pudieron permitir la fuga de hidrocarburos hacia estratos superiores. Por tal motivo, el estudio en detalle de estos estratos a través de imágenes sísmicas es vital para el éxito de cualquier programa de exploración.

Recientemente se han añadido nuevos conceptos a la exploración en regiones con acumulaciones de sal, principalmente relacionados con la denominación de los estratos claves en función de la localización del mencionado mineral.

Los retos

Tanto la exploración como la producción pre-sal están llenas de retos para las compañías que buscan el “oro negro”, por lo que únicamente durante periodos de escasez energética se considera su utilización. A continuación se enlistan los más importantes.

Dificultad de exploración

La sal, siendo más densa que las rocas adyacentes, tiene un efecto distorsionador en la velocidad de las ondas acústicas que se propagan en el subsuelo; siendo la adquisición sísmica el paso fundamental para la exploración petrolera, esto significa que las imágenes obtenidas a través de la interpretación de la velocidad con la que una onda se desplaza por los estratos rocosos (Ver artículo sobre Tecnología de Exploración Petrolera) pierden calidad. Esto trae como consecuencia que la identificación de las acumulaciones petroleras, que de por si carece de exactitud, sea mucho menos confiable.

Alto coste de perforación

Debido a la evolución tectónica y sedimentaria de las regiones con depósitos de sal en su secuencia estratigráfica, tanto el petróleo como el gas se encuentran depositados a grandes profundidades las cuales presentan básicamente dos dificultades: niveles de agua que superan los 1500 m y perforaciones del subsuelo de hasta 4000 m. La Figura 2 ilustra el cambio de estrategia exploratoria de Petrobras en los últimos 30 años; en ella se aprecia como en dominio de aguas profundas ha ganado importancia recientemente.

presal2Figura 2. Exploración de aguas profundas en Brasil (Imagen: Petrobras).

Tecnología de producción

El último de los grandes retos en el dominio pre-sal está relacionado con las tecnologías que se requieren para, una vez encontrado el petróleo, ponerlo en producción. Al ser extraído de su reservorio, el mineral fluirá por los pozos hasta llegar al lecho marino en donde deberá ser llevado hasta la superficie para su comercialización. Sin embargo, las bajas temperaturas que existen a tales profundidades afectan la capacidad del petróleo para fluir, obstruyendo tuberías y conexiones en la ruta de transporte. Por tal motivo, nuevas tecnologías están siendo desarrolladas para garantizar el flujo petrolero en estas condiciones.

Como vemos, motorizada por la escasez energética y la cercanía del cenit de producción petrolera, la exploración de las provincias geológicas pre-sal esta de “moda” entre las grandes compañías petroleras del mundo, sin embargo, aun presenta retos y dificultades que deben ser superados.

Eloy Jerviz: Ingeniero venezolano, especialista en Gas y Petróleo. M.A en Geología del Petróleo de la Universidad China de Ciencias de la Tierra.

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