PERFORAR PERFORAR L A FORMACION LOS L OS MONOS SUBA SUBANDINO NDINO SUR SUR BOLIVIA, LECCIONES APRENDIDAS Chávez, M.A.1, Meunier J.P. 2, Nicoletis S.3, Juan Pablo Sabat 2 Gerencia Geociencias y Reservorio, Gerencia de Perforación Total E&P Bolivie., Santa Cruz – Bolivia e-mail:
[email protected], jean-pierre.meunier@tot
[email protected], al.com,
[email protected], juan-pablo.sabat@tota
[email protected] l.com
RESUMEN
La Formación Los Monos en el Subandino Sur Boliviano fue depositado en un ambiente de regresión marina durante el Eifeliano - Givetiano (398 -385 Ma.) con un espesor promedio de 700 m., su carácter dúctil – plástico en el eje de las estructuras anticlinales incrementa su espesor hasta alcanzar más de 2500m de lutitas y limolitas y es en este tipo de litologías donde un alto porcentaje de los problemas de perforación ocurren, siendo los más comunes asociados a: presencia de arcillas reactivas, amplio espesor, incremento constante del gradiente de l a presión poral, deformación estructural compleja (stress regional de dirección E-W), que repercute en la estabilidad del pozo y por ende en la geomecánica, originando aprisionamientos y amagos de aprisi onamiento de las herramientas de perforación. En la actualidad existe un interés en tratar de resolver o minimizar las dificultades de perforar la Formación Los Monos. Por cual Total E&P Bolivie realizó en el mes de Mayo del presente año el “Primer Encuentro Técnico” que contó con la participación de varias empresas operadoras y de servicios petroleros, el tema abordado fue “Perforar la Formación Los Monos”, el presente artículo resume lo expuesto en el encuentro técnico y las lecciones aprendidas. Palabras clave: Subandino Sur, perforar, formación Los Monos, sobrepresión OBJETIVO
Minimizar el riesgo riesgo y tiempo en la perforación perforación de la Formación Los Monos. Monos. Identificar los problemas más comunes que se observan al perforar la Formación Los Monos. Monos. Difundir las lecciones aprendidas al Perforar Los Monos, Monos, comentadas comentadas en el 1er Encuentro Técnico.
DESARROLLO
Cada uno de los tópicos que se mencionan en el presente artículo, pueden ser ampliamente desarrollado sin embargo la descripción que se realiza de los mismos es general. De tal forma poder sintetizar en pocas palabras los principales problemas que afectan la perforación de la Formación Los Monos, formación que fue estudiada por varios autores y/o empresas tanto en superficie como en subsuelo, dada su importancia en el sistema petrolero actual (como roca madre y sello) del Subandino Sur. Los problemas asociados a la perforación de la Formación Los Monos se presentaran en el orden orden siguiente:
Características de la Formación Los Monos Composición Espesor - Deformación Presión de poro Estabilidad del pozo Stress Lecciones aprendidas
Características de la Formación Los Monos
Durante el Devónico medio (Eifeliano – Givetiano), sobre una plataforma silicoclástica, dentro una secuencia de regresión marina la Formación Los Monos fue depositada (Figuras. 1 y 2). Su espesor estratigráfico es de 700 m (TST) aproximadamente, en la zona de cresta de los anticlinales su espesor puede llegar a superar los 2500 m., de litología variable entre lutita y limolita pudiendo ser una predominante con relación a la otra de acuerdo a su posición en la cuenca en la que se la atraviese. Hacia el tope por lo general se observa la presencia de delgados niveles de areniscas de grano fino a muy fino con abundante mica interestratificada.
Fig. 1
Figura. 1. Columna estratigráfica generalizada del Subandino Sur y ambiente de depositación Figura. 2. Columna litológica generalizada de la Fm. Los Monos (Mod E. Perez, J. Oller 1996).
Composición
La composición mineral de la Formación Los Monos, está representada en la Figura 3, recordar que la composición puede variar de acuerdo a la ubicación la misma en relación a la cuenca y la posición la muestra dentro la columna estratigráfica.
Figura. 3. Composición generalizada de la Formación Los Monos (A. Herbas, 1er Encuentro Técnico Santa Cruz, 2016).
Fig. 2
Espesor, deformación
El Subandino Sur, corresponde a una faja plegada y corrida superficial (Thin-Skin), los horizontes de despegue principales están asociados a las Formaciones. Kirusillas y Los Monos. Los diferentes trabajos de balanceo estructural realizados por varios autores en el Subandino Sur dan como resultado un acortamiento entre el 35 y 40% (Figura 4). La estructuración de la cordillera de los Andes se inicio hace aproximadamente 26 Ma., y existieron varios pulsos de compresión siendo los principales hace 26, 6 y 3.3 M.a., Figura 4. (Moretti, 1996 – Colletta 1999).
Figura. 4. Cross-sección y palinspastic reconstrucción al nivel de Villamontes Subandino Sur (Moretti, 1996 – Colletta 1999)
Como se mencionó líneas arriba el espesor de la Formación Los Monos en zona de cresta anticlinal se incrementa por la presencia de fallas inversas, dúplex, y por el carácter plástico que adquirió la formación durante el proceso de plegamiento del Subandino Sur, esta formación (LM) es el límite para la mecánica de deformación de las unidades litológicas superiores y las unidades litológicas inferiores (Formación Huamampampa, Icla y Santa Rosa). La mecánica de deformación desarrollo diferentes estilos estructurales que pueden ser observados en la Figura 5.
Figura 5. Estilos estructurales Subandino Sur (E. Cruz, J. Oller, M. Benedetto, M. Pereira, H. Villar, 1999. E. Rocha 2013).
Presión de Poro.
Múltiples mecanismos podrían dar origen al desarrollo de sobrepresiones y éstos pueden ser agrupados en cinco categorías: Estrés relativo, Termal, Transferencia dinámica, Química y otras causas, como se muestra en la Figura 6. Las causas de primer orden, que pueden originar magnitudes altas de sobrepresión, son: desequilibrio en la compactación, generación de hidrocarburos. Las de segundo orden que generan sobrepresión moderada a alta; estrés tectónico, columna de hidrocarburos. Recientes trabajos de laboratorio publicados sugieren que durante la generación de hidrocarburos (petróleo), no existe un aumento en el volumen total (kerógeno + HC), por lo tanto no existe un mecanismo que incremente la presión. Sin embargo, durante la generación de gas (generalmente a niveles de madurez más altos) existe un aumento signi ficativo en el volumen total (kerógeno + HC), por lo cual las presiones de f luido dentro de los poros puede aumentar significativamente generando cantidades significativas de sobrepresión. Estudios de modelización y de laboratorio han demostrado (diagénesis de las arcillas) que la deshidratación de la esmectita y transformación de esmectita a illita genera un pequeño aumento en el volumen de líquido (hasta el 4%), otorgándole a este efecto una importancia de 3er orden. De forma resumida la Fm. Los Monos es considerada la principal Roca madre del Sistema Hidrocarburifero actual, su contenido de materia orgánica total varía entre 0.5 y 1.8 % de COT, el tipo de Kerogeno es II / III (Figura 7) tendiendo a generar petróleo y gas por cual se cree que las principales causas de sobrepresión son: la generación de hidrocarburos, tectónica de compresión y diagénesis de las arcillas.
Figura 6. Factores que podrían originar presiones anormales (Informe interno Total, 2015). Figura 7. Diagrama de Van Krevelen del Devónico. Estabilidad del pozo
Cuando se habla de sobrepresión en la Formación Los Monos, la siguiente pregunta surge: A que profundidad existe sobrepresión en la Formación Los Monos?. Los intervalos con sobrepresión no se encuentran a la misma profundidad, pero por lo general se ubican en la parte media e inferior de la formación, algunas veces asociada a fallas sellantes, como puede ser observado en la Figura 8. Donde están graficados dos pozos, el pozo de la izquierda, tiene una línea de compactación normal, con presencia de fallas, pero el calibre de pozo es malo y no se observan zona de sobrepresión. En el pozo a la derecha, en la curva del registro sónico se observa dos tramos donde la curva sónica esta atenuada los cuales pueden estar asociados a zonas de sobrepresión asociado a la presencia de fallas, sin embargo el calibre del pozo es bueno.
Figura. 8. Ejemplo de dos pozos uno con gradientes normal de compactación (izquierda) y otro con presencia de intervalos de sobrepresión (derecha). Stress
A partir de registros de imagen y calibres de pozo, es posible determinar el stress horizontal (máximo y mínimo) cerca de la pared del pozo, de acuerdo a la diferencia de magnitud de los componentes máximo (SH) y mínimo (Sh) del stress horizontal. Esto generalmente se lo realiza con la identificación de los Breakouts, que son una serie de pequeñas fracturas que ocurren en la pared del pozo, que llevan a una deformación incipiente de la geometría del pozo (elongación). En una etapa avanzada de deformación se puede producir una sección de pozo alongada (sección elipsoidal). Este elipsoide tiene un eje mayor perpendicular al Stress Horizontal Máximo (SH) y paralelo Stress horizontal mínimo (Sh). Figura 9.
Figura 9. Tipos de Breakouts en función de la inclinación del pozo observados en pozos en pozos del Suandino Sur, A . Pozo Vertical, B . Pozo con inclinación >40° deg C. Pozo Horizontal
Lecciones aprendidas
En el desarrollo del artículo se trató de mostrar de forma resumida las características y los factores que podrían generar y causar problemas en la perforación de la Formación Los Monos siendo estos resumidos en la Tabla 1.. Problema
Arcillas reactivas
Perforación
Incremento constante de la presión poral Espesor
Estabilidad del pozo
Solución
Uso de lodo con inhibidores o lodos base aceite. Control riguroso de las propiedades del lodo. Realización de un estudio geomecánico. Monitoreo de los parámetros de perforación. Monitoreo de la limpieza del pozo. Monitoreo del diámetro promedio del pozo mediante los recortes. Control riguroso de los volúmenes del lodo y de sus propiedades (capacidad de suspensión, recortes >3"). Elección del BHA adecuado para evitar formación de m icro Dog Leg. En función del espesor a ser atr avesado en la Formación los Monos dividirla en dos o tres fases de perforación. Incrementar la densidad del lodo en función del análisis del control geológico y de las propiedades de la r oca (intersección zonas fracturadas, etc). Control geológico, análisis de recortes de pozo (presencia de derrumbes). Colocar Asfalto y material de puenteo (estabilizar las paredes y micro fracturas).
Tabla 1. Tabla resumen de las lecciones aprendidas para la perforar la Formación Los Monos.
REFERENCIAS Al bar iñ o L ., et al., 2002, Modelo de Cuenca para el Devónico del Subandino – Chaco del Sur de Bolivia y Noroeste Argentino. Ar is pe, O., 1996, Facies y ambientes sedimentarios del Silúrico y Devónico inferior de Bolivia. Al lan , J., Qui ng , S., 2003, Controls on recovery Factor in a Fractured reservoirs: Lessons learned from 100 fractured Wells. Society of Petroleum Engineers, SPE 84590. Davis , G. H., 1984. Structural geology of rocks and regions. John W iley & Sons (New York). Davis - Reynol ds, G., 1996. Structural geology of rocks and regions. Jo hn Wiley & Sons (New York). Hernández, R. et al., 2002, La faja plegada y corrida subandina del noroeste argentino. Secuencias precrecimiento y crecimiento, geometría estructural y tiempo de evolución. V Congreso de Exploración y desarrollo de Hidrocarburos. Mar del Plata. Agentina 2002. Institut o Arg entino del Petróleo y del Gas, 2004, Rocas Reservorio de las cuencas productivas de la Argentina, 1er edición, Buenos Aires – Argentina. Roeder D., Chamb erlain R., Structural Geology of Sub-Andean Fold and T hrust Belt in Northwesterm Bolivia, In: A.J. Tankard, R. Suarez Soruco and H. J. Welsink Eds.: Petroleum Basins of South America.AAPG Memoir 62, p. 459-480. Suarez R., Lexico Estratigráfico de Bolivia 2004.
