Monitoreo de Embalses

El monitoreo microsísmico es una poderosa herramienta de optimización, regulación y producción para operaciones en campos petroleros tal como la Recuperación Mejorada de Petróleo (EOR), la captura de carbono o el almacenaje de gas natural. Durante tales operaciones de inyección, es esencial mantener la integridad del embalse.

A través de nuestro servicio RESMAP®, ESG ha sido pionero en el uso de sísmica pasiva (microsísmica) monitoreando operaciones de embalses a largo plazo para obtener información sobre la integridad del embalse. Usando sensores de pozo y equipos de adquisición de datos fabricados por la empresa, ESG ha instalado sistemas permanentes y temporales de monitoreo microsísmico para monitorear la vida del campo (LOF), para operaciones de EOR y para proyectos de almacenamiento subterráneo en todo el mundo.

Aplicaciones:

  • Caracterización de embalses
  • Seguimiento del desarrollo del vapor en las operaciones de inyección/recuperación térmica (CSS, SAGD)
  • Monitoreo de la integridad del revestimiento del pozo
  • Supervisión de la integridad de la roca sello o crecimiento fuera de zona
  • Optimización de inyección de agua y del EOR
  • Almacenamiento de CO2, de gas natural y de residuos
  • Las alertas en tiempo real notifican a los operadores de las tendencias de la sismicidad

Como trabaja un Sistema Microsísmico:

Microseismic Reservoir SchematicMientras que el monitoreo microsísmico del fracturas hidráulicas se realiza comúnmente usando conjuntos temporales de sensores a fondo de pozo, para el EOR y las operaciones a largo plazo de embalses es considerablemente más rentable utilizar un enfoque de permanencia durante la Vida del Campo (LOF). La combinación de conjuntos permanentes de sensores en pozos, junto con redes próximas a la superficie asegura que sea capturado con precisión un amplio espectro de señales, desde pequeños eventos microsísmicos hasta actividad sísmica inducida de mayores magnitudes.

Los conjuntos de sensores microsísmicos constan de geófonos o acelerómetros y pueden ser desplegados en pozos de control a distancia y/o en la superficie para detectar la energía sísmica asociada con fallas de roca o con la deformación del embalse durante las inyecciones. Estos conjuntos de sensores hechos a la medida "escuchan" la actividad microsísmica que tiene lugar en el embalse. Los microsismos asociados con las inyecciones son capturados usando el sistema de adquisición de datos Paladin® de ESG. Estos dispositivos de baja potencia son adecuados para las estaciones de monitoreo remoto y pueden ser alimentados por paneles solares.

Los datos se transmiten a través de Ethernet, DSL, fibra o telemetría por radio a una computadora en una estación central en la que el programa patentado Hyperion Seismic Software de ESG comienza el procesamiento automático y la activación por eventos. Seguidamente, los datos microsísmicos se transmiten a través de satélite a las oficinas de ESG para su procesamiento y análisis avanzado. Las imágenes de los eventos microsísmicos se muestran en un formato 3D interactivo y se suben de vuelta a los sitios web del cliente para una interpretación rápida y sencilla.

Servicio RESMAP®

  1. Diseño personalizado de conjuntos de sensores basados en rangos de detección esperados e infraestructura del sitio.
  2. Conjuntos de sensores para la adquisición de datos que pueden ser desplegados temporal o permanentemente por períodos desde unas pocas semanas hasta varios años.
  3. El análisis de datos puede cubrir una amplia gama, incluyendo ubicación de eventos y análisis de parámetros de origen, integración con datos del tratamiento y análisis avanzado de los mecanismos de fallas, diseñados para proporcionar la máxima retroalimentación sobre la respuesta del embalse a la inyección.
  4. Presentación de reportes personalizados que pueden ser entregados en intervalos definidos por el cliente.

Integridad de la Roca de Sello

Los sistemas de monitoreo microsísmico se pueden utilizar para verificar que el fluido inyectado y los hidrocarburos se mantengan contenidos dentro del embalse y no se escapen a través de las vías de flujo preexistentes o a través de estructuras de fallas dentro del embalse.

A medida que aumenta la presión en un embalse como resultado de la inyección, el embalse puede expandirse y deformarse, ejerciendo presión sobre la roca de sello. Las microfracturas pueden desarrollarse en la roca de sello y redes de fracturas pueden ser reactivadas, actuando como conductos para la migración de fluidos. Cuando ésto sucede, puede observarse la sismicidad para rastrear hacia arriba del límite de la roca sello. El monitoreo microsísmico puede identificar la propagación de fracturas dentro de la capa de la roca de sello y proporcionar una alerta temprana si la integridad de la roca de sello se ha visto comprometida, lo que permite a los operadores reducir las presiones del embalse.

Integridad del Revestimiento del Pozo

Las altas temperaturas y la compactación/dilatación cíclica del embalse por las operaciones de vapor a menudo someten a los revestimientos de los pozos a severas tensiones de tracción, debilitando su estructura y dando lugar a fallas como craqueo del cemento o cizalladura del revestimiento.

Los sistemas de monitoreo microsísmico se pueden instalar para controlar específicamente el revestimiento del pozo. Sistemas de alerta avisan instantáneamente si los acontecimientos cerca del pozo tienen las características de frecuencias específicas de un evento de cizallamiento en el revestimiento. Los operadores pueden responder de manera adecuada para reducir al mínimo el tiempo de inactividad y limitar el daño.

Seguimiento de las Inyecciones de Fluidos

Existen muchas incertidumbres con respecto a cómo fluidos como vapor o de agua viajan vertical y lateralmente dentro de un embalse. Debido a los cambios de tensiones dentro del embalse durante las operaciones de inyección de vapor, se pueden inducir pequeñas fracturas a lo largo de los bordes del frente de vapor.

Los operadores pueden beneficiarse de la capacidad del monitoreo microsísmico para visualizar la posición y los movimientos de una cámara de vapor dentro de un embalse y aprender cómo se está desarrollando el vapor dentro del embalse a lo largo del tiempo. Un mayor conocimiento de la ubicación de la cámara de vapor permite a los operadores controlar y optimizar la operación.

Almacenamiento Subterráneo de Gas y Residuos

ESG ha supervisado activamente una variedad de proyectos de almacenamiento subterráneo que implican la inyección de aguas residuales procedentes de operaciones de petróleo y gas, así como el almacenamiento subterráneo de residuos orgánicos humanos y secuestramiento de carbono.

Desecho de Aguas Residuales

Un método de desecho común es la inyección en el subsuelo de agua después de que ha sido utilizada en la fracturación hidráulica.  El fluido se inyecta típicamente en los embalses vacíos, en acuíferos o en minas de sal para el almacenamiento a largo plazo. El monitoreo microsísmico durante la inyección de residuos puede lograrse utilizando configurciones de sensores dentro del pozo o próximos a la superficie para asegurar que no se excedan los umbrales o límites establecidos para la sismicidad inducida de los pozos de inyección Clase II. La instrumentación próxima a la superficie puede ser usada para implementar sistemas tipo “semáforo” para regular la sismicidad inducida.

Residuos Biohumanos

Al igual que en el secuestro de CO2, los clientes quieren asegurar el confinamiento de los residuos biológicos en formaciones subterráneas como formaciones de petróleo y gas vacías o minas de sal. Una solución temporal de monitoreo microsísmico de fondo de pozo es diseñada e implementada para asegurar la integridad de la roca de sello y observar la ubicación de cualquier acontecimiento que pueda significar el movimiento vertical de gas o de fluidos desde la formación.

La inyección subterránea profunda de residuos orgánicos ayuda a abordar la cuestión de las emisiones de CO2 de las aguas residuales municipales. Los métodos típicos de eliminación de residuos biológicos incluyen aplicaciones terrestres, el compostaje o la eliminación en vertederos, donde se degradan y liberan dióxido de carbono a la atmósfera. El secuestro subterráneo de residuos biológicos proporciona un ambiente ideal para la descomposición anaerobica del material, lo que resulta en la conversión de la materia orgánica en dióxido de carbono (soluble en el fluido de la formación) y la acumulación de gas metano. El gas metano se puede recoger para su uso como fuente de energía.

Secuestro de Carbono

En las operaciones de secuestro y captura de carbono, el dióxido de carbono es capturado de una planta de energía o de una fuente industrial, antes de ser comprimido. El CO2 comprimido requiere un volumen de almacenamiento mucho más pequeño. El dióxido de carbono se inyecta en formaciones geológicas profundas con una capa de roca de sello suprayacente, suficientemente competente como para contener el gas dentro de la formación. Las formaciones salinas profundas son buenas candidatas para la captación de CO2, igualmente el uso de CO2 en la recuperación mejorada de petróleo, requiere la inyección de CO2 en los pozos de petróleo existentes para ayudar a aumentar la producción de petróleo.

Como miembro de la Asociación Regional de Secuestro de Carbono del Medio Oeste (MRCSP) junto con otras colaboraciones industriales, de investigación y gubernamentales, ESG trabaja para desarrollar soluciones de monitoreo de alto valor, con el fin de ayudar a las organizaciones a reducir sus emisiones de carbono. ESG ha proporcionado servicios de monitoreo microsísmico para las actividades de secuestro de carbono en toda América del Norte. Conjuntos de sensores de fondo de pozo temporales o permanentes de ESG (geófonos duales de 3 componentes) se instalan y se utilizan para detectar y mapear cualquier microsismo asociado con las inyecciones de carbono.

Las aplicaciones incluyen:

  • El seguimiento y la verificación de los avances del flujo de CO2 para asegurar el cumplimiento de las zonas objetivo.
  • Asegurar la integridad de la roca de sello.
  • Monitoreo de la integridad del almacenamiento a largo plazo.
  • Identificación de la migración a través de las fallas preexistentes o por las redes de fracturas.
  • Integración del monitoreo microsísmico con los estudios 4D de fuente controlada.

Análisis Microsísmico Avanzado

ESG se diferencia de otras empresas que ofrecen análisis microsísmico, basándose en una comprensión avanzada de microsismos y una capacidad para desarrollar constantemente nuevas técnicas de alta gama para el procesamiento de datos.

Nuestro enfoque en la investigación y el desarrollo significa que podemos desarrollar nuevas maneras de interpretar y comprender la microsismicidad en aplicaciones de embalses. Estas capacidades avanzadas de procesamiento permiten a ESG llevar a cabo un análisis más a fondo de los eventos detectados y posteriormente proveer a nuestros clientes una mejor comprensión de cómo optimizar sus operaciones.

La piedra angular de las capacidades de análisis de avanzadas de ESG para aplicaciones de control a largo plazo de embalses es la Inversion Sísmica del Tensor de Momento. Con esta técnica, ESG puede utilizar su flujo de trabajo para describir el mecanismo de falla inducido en el origen del evento y distinguir si la fractura se debió a la tensión de apertura/cierre o a cizallamiento. A partir de esta información, ESG es capaz de identificar los planos de fractura dominantes y construir una red de fractura discreta (DFN) tridimensional que define el tamaño, la orientación y la complejidad de la generación de fracturas para evaluar las tendencias y describir los procesos del embalse. La observación de las fallas con respecto a las redes de fallas, las fracturas preexistentes y el comportamiento de las tensiones en el embalse puede indicar si las fracturas son inducidas por fluidos o si son debido a efectos de transferencia de tensiones y pueden proporcionar una visión del crecimiento fuera de zona o de la sismicidad cerca de los límites de la roca de sello.

Experiencia en Proyectos

Hasta la fecha, ESG ha instalado más de 500 sistemas de monitoreo microsísmico permanentes alrededor el mundo para aplicaciones de minería, geotécnicas y de petróleo y gas.

Específicamente, ESG ha desplegado sistemas de monitoreo microsísmico permanentes para aplicaciones de monitoreo de embalses a largo plazo (algunos de los cuales han estado operando por más de una década) en las arenas de petróleo del norte de Alberta, los campos de diatomeas de California y campos de petróleo en el Medio Oriente. ESG también ha desplegado sistemas RESMAP® para el secuestro de carbono, almacenamiento de gas, geotermia y sitios de inyección de residuos en todo el mundo.

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