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  • 5/24/2018 Composite

    1/70

    Otoo de 2000

    Sismicidad en el campo petrolero

    Innovaciones en cementacin

    Consorcio de entrenamiento

    Hidratos de gas

    Oilfield Review

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    El sec tor de E&P de la indus tr ia pe tr olera cont ina

    luchando para lograr mayor eficiencia y rentabilidad.

    Tanto en las reas em ergentes de a l to cos to opera t ivo,

    como ocurre en las aguas profundas, o en los campos

    maduros donde la marginal idad econmica de los proyec-

    tos limita la aplicacin de la tecn ologa de vanguard ia, la

    innovacin sigue siendo la clave del xito.

    Una m anera de a lcanzar las metas de pr oduct ividad y

    eficiencia, ya sea en e l sitio del pozo o en la oficina, es

    adaptan do e l diseo del equipamiento y del software de la

    indus tr ia pe trolera , a un medio de t rabajo especfico.

    Schlumberger cons idera que e l ma nejo de las neces idades

    especficas constituye una prioridad, y es por ello que se

    empe a en d isear equipos ergonmicos adaptados a las

    nece sidades de los usuarios y que a l mismo tiempo ofrez-

    can m ayor funciona lidad, facilidad de u so y seguridad.

    Las innovaciones de a lto perfil destinadas a usos espe c-

    ficos e introduc idas por Schlumb erger, mejoran da a da

    las operaciones de los campos petroleros, desde el des-

    cubrimiento has ta e l abandono de los mismos . Por e jem-

    plo, la cabeza de cementacin DeepSea EXPRES* ahorra

    t iempo de eq uipo de perforacin duran te las operaciones

    de cem entacin en aguas profundas y mejora la ca l idad del

    cement o. La un idad de regist ro Blue Streak*, operada a

    cable y diseada para pozos cuya profundidad no excede

    los 12,000 pies [3660 m] , requiere slo dos person as par a

    su rpido y simple monta je . La sarta de her ramienta s de

    registro Platform Express* suministra mediciones de eva-

    luacin de formaciones ms rpidas, de mayor exactitud y

    alta confiabilidad.Si bien el establecimiento de ciertos logros rcord, tales

    como la per foracin de pozos de largo alcance y la explo-

    rac in en aguas profundas , a t raen la a t encin de la m ayor

    parte de la industria y de los medios, las operaciones

    diarias de campo repr esentan la base del negocio. Para

    sa t is facer la crec iente demand a de petrleo crudo y gas

    natura l , es esencia l a lcanzar una m ayor recupe racin de

    los campos exis tentes . Esto requiere de una ad ecuada

    metodologa de construccin y produccin de pozos basada

    en la tecn ologa ms moderna de cemen tacin y es t imu-

    lacin. En estos segmentos del negocio, se estn realizando

    grandes esfuerzos para satisfacer las necesidades de losequipamientos fabricados para propsitos especiales.

    En el pasado, los bombeadores de cemento y los equipos

    de e s t imulacin es taba n opt imizados para las condic iones

    de trabajo locales. Por ejemplo, en reas con climas

    extremos , las nuevas unidades cons truidas en fbricas cen-

    tra les tuvieron que ser modif icadas a l mome nto de l legar

    a l campo, re t rasando su pues ta en mar cha e increment an-

    do los costos. Par a revertir e sta ineficiencia, se han con s-

    t ruido nuevas unidades d e cem entacin y es t imulacin.

    El vehculo de estimulacin PumperPOD* combina capaci-

    Adaptacin de las innovaciones

    dade s de mezcla y de bombeo en un slo camin. El bom-

    bead or CemSTREAK* contin a con esta t radicin; es una

    unidad de cem entacin para p ozos someros de baja pre-

    sin, ubicados en tierra firme (vase "Un equipo bombea-

    dor liviano y poderoso," pgina 18) .

    La unidad CemSTREAK, inicialmente propuesta para ser

    utilizada en pozos someros de gas de Albert a, Cana d,mejora la cementacin mediante operaciones ms rpidas

    y eficientes, adem s de re ducir el tiem po ocioso del equipo

    de per foracin. Al igual que la un idad de e stimulacin

    Pum perP OD, el bombe ador CemSTREAK es el resultad o de

    la es t recha re lac in labora l entre Schlumberger y

    PanCanadian Petroleum Ltd., y sa t is face un a n eces idad

    clave para unidades especf icas de un sec tor de l mercad o.

    En la parte oes te de Canad, ya se han rea l izado ms de

    1000 operacione s de ceme nta cin exitosas y seguras con

    los bombea dores Cem STREAK. Par a fines d el a o 2000, se

    encontraban operando 45 unidades CemSTREAK en

    Norteam rica, Vene zuela, Egipto y Rusia con el senc illo y

    ren tab le sistema de lech ada UniMIX*, que ofrece solu-

    ciones ptimas para el aislamiento zonal en tierra. La si-

    nergia entre los componentes de UniMIX reduce las con-

    centrac iones de adi t ivos necesarias para e l a l to rendimien-

    to, al mismo tiempo que se conserva la calidad de la lecha-

    da, combina ndo as efectividad y eficiencia.

    El desar rollo del bombe ador CemSTREAK ejemplifica

    c laramente e l desarrol lo de productos orientados a l

    cliente. Los diseadores e ingenieros industriales de

    Schlumberger colaboraron es trechament e para compren-

    der los re tos inherent es a la cem entacin y cons ideraronnumerosas soluciones posibles. PanCanadian particip

    activamente en las fases de desarrollo y prueba del nuevo

    bombeador. Este esfuerzo conjunto dio como resultado

    operaciones de cementacin eficientes y confiables que

    compiten con, o superan a la a l ta ca l idad a lcanzada por las

    unidades de m ayor tama o, as como tambin ofrecen

    mejores condic iones labora les para e l pe rsonal de cam po.

    Zaki SelimVicepresidente y Gerente General, Cementacin y Estimulacin

    Schlumberger Oilfi eld Services

    Sugar Land, Texas, Estados Unidos de Norteamrica (EUA)

    Zaki Selim es Vicepresidente y Gerente General de Cementacin y

    Estimulacin de Schlumberger Oilfield Services. Desde que ingres a

    Schlumberger en 1982, ha ocupado varios puestos gerenciales en el M edio

    Oriente, EUA y Latinoamrica. Es miembro activo de la SPE y autor de diver-

    sos artculos publicados por dicha asociacin. Zaki cuenta con una licenciatu-

    ra en ingeniera mecnica de la Universidad del Cairo, Egipto.

    * M arca de Schlumberger

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    Consejo editorial

    Terry Adams

    Azerbaij an In ternationalOperati ng Co., Baku

    Syed A. AliChevron Petroleum Technology Co.Houston, Texas, EUA

    Antongiulio AlborghettiAgip S.p.AMiln, Ital ia

    Svend Aage Ander senMaersk Oil and Gas ASCopenhagen, Dinamarca

    Michael Fetk ovich

    Phill ips Petroleum Co.Bartl esvil le, Oklahoma, EUA

    George KingBPHouston, Texas, EUA

    David Patr ick MurphyShell E&P CompanyHouston, Texas, EUA

    Richard WoodhouseConsul tor independienteSur rey, Inglaterr a

    Oilfield Review es una publicacin trimestral de Schlumberger destinadaa los profesionales de la industria petrolera, cuyo objetivo es brindarinformacin acerca de los adelantos tcnicos relacionados con labsqueda y produccin de hi drocarburos. Oilfield Review sedistribuye entre los empleados y clientes de Schlumberger.

    Cuando se menciona slo el l ugar de residencia de un colaborador,significa que forma parte del personal de Schlumberger.

    2000 Schl umberg er. Todos l os d erec hos rese rvad os. Ni ngun a pa rt ede esta publicacin puede ser reproducida, archivada o transmiti da enforma o medio alguno, ya sea electrnico o mecnico, fotocopiado ograbado, sin la debida aut orizacin escrita de Schlumberger.

    Dirigir la correspondencia editorial a:

    Oilfield Review

    225 Schlumberger DriveSugar Land, Texas 77478 USA

    (1) 281-285-8424Facsmil e: (1) 281-285-8519E-mail: Oilf [email protected] ield.slb.com

    Dirigir las consultas de distribucin a:

    M ark E. Teel(1) 281-285-8434Facsmil e: (1) 281-285-8519E-mail: [email protected] ield.slb.com

    Suscripciones a Oilfield Review disponibles en:

    Oilfield Review ServicesBarbour Square, High StreetTattenhal l, Chester CH3 9RF England

    (44) 1829-770569Facsmil e: (44) 1829-771354E-mail: [email protected]

    El importe de la suscripcin anual, i ncluyendo los gastos de envo, esde 160 dlares estadounidenses, sujeto a las fluctuaciones del cambio.

    Traducido y producido por LincED Intl, Inc. y LincED Argentina, S.A.

    Editor ejecutivoDenn y OBrien

    Editor senior de produccinLisa Stewart

    Editor seniorMark E. Teel

    EditoresRussel C. HertzogGretchen M. GillisMark A. Andersen

    ColaboradoresRana Rot tenberg

    DistribucinDavid E. Bergt

    Diseo/ProduccinHerring DesignSteve FreemanKaren Malnar

    IlustracionesTom McNeffMike MessingerGeorge Stewart

    ImpresinWetmore Printing CompanyCurtis Weeks

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    Otoo dVolume

    Nmero

    Schlumberger

    32 El prximo paso en los programas de capacitacin

    A pesar de que la capac i ta c in s igue s iendo una nece s idad important e

    para m ejorar la seguridad y man ten erse a l n ive l de los avances te c-

    nolgicos , los per odos de ca da de la a c t iv idad e n la indu s tr ia de E&P

    ha n a fe c t a do c ons ide ra b le me n te a lo s de pa r t a me n tos de c a pa c i t a c in

    de las compa as pe tro le ras . Un consorc io indu s tr ia l y univers i ta r io

    form la empre sa NExT, Network of Exce l lence in Tra ining ( Red de

    Excelenc ia en Capaci tac in) , para sa t is facer la cont inua neces idad en

    mat er ia de capac i tac in. La in ic ia t iva de NExT, la cua l combina e l

    r igor de los programas a cadm icos con la experien c ia opera t iva de la

    indus t r i a , e st d i s e a da pa ra o fre c e r un a c a pa c i t a c in m s mode rna .

    2 Sismicidad en el campo petrolero

    En algun as rea s, la actividad ssmica, mejor conocida como sismos, puedeocurrir como resultado de la produccin de petrleo y gas. Este art culo

    resea la h istoria modern a de la actividad ssmica inducida por el hombre y

    presenta los descubrimientos de u n pr oyecto reciente sobre el m onitoreo

    de la sismicidad relaciona da con la inyeccin y la produ ccin de fluidos. En

    Rusia, cientficos locales con personal de Schlumberger, trabajan en un

    proyecto conjunto y analizan la energa ssmica registrada durante la inyec-

    cin y produccin de cam pos petroleros para extraer informacin acerca de

    los yacimientos, identificar en forma ms pr ofunda el estado de las ten-

    siones en los campos y para opt imizar la extraccin de las reser vas.

    62 Colaboradores

    64 Prximamente enOilfield Review y Nuevas publicaciones

    46 El creciente inters en los hidratos de gas

    Los hidra tos formados a par t i r de gases , compues tos s imila res a l h ie lo

    que cont ienen meta no y o tros gases na tu ra les , ocas ionan problemas en

    much as de las operac iones en los campos pe tro le ros , pero pueden con-vert i rse tambin en un recurso importante de en erga si se encuen tra la

    mane ra de l legar a e l los . El presente a r t culo resume brevement e lo que

    se conoce has ta la ac tua l idad sobre los h idra tos de gas y descr ibe de

    qu man era pue den ut i l izarse las d is t in tas tcnicas d iseada s para

    encontr ar y eva luar las reservas de pe tr leo y gas , para ident i f icar las

    propiedades de los h idra tos y, para ma pear su d is t r ibuc in en la t ie rra .

    18 Un equipo bombeador liviano y poderoso

    Cuand o nos referimos a los equipos utilizados en los campos petr oleros, losms gran des no siempre son los mejores y, a menu do, tampoco son los ms

    econm icos, ni los ms fciles de operar. El nuevo equipo cemen tador e s

    ms pequeo, pesa menos y ofrece excelente maniobrabilidad, mayor

    seguridad y alta confiabilidad, adems de contribuir a incrementar la efi-

    ciencia de las operaciones de ceme ntacin. Si bien e l nuevo bombeador fue

    diseado para ser utilizado en la part e oeste de Canad, hoy contribuye a

    mejorar las operaciones de cem entacin de baja presin que se efectan en

    tierra firme en d istintos lugares del mundo.

    Tran

    sfer

    encia

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    nocimi

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    Desarrollo

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    asesoramiento

    Consejo de

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    Com

    itde

    Modelo de valorde NExT

    industrial

    Oilfield Review

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    6/702 Oilfield Review

    Sismicidad en el campo petrolero

    Vitaly V. AdushkinVladimir N. RodionovSergey TuruntaevInstituto de la Dinmica de Gesferasde la Ac ademia Rusa de CienciasMosc, Rusia

    Alexander E. YudinM inisterio de Combustibles y Energade la Federacin RusaMosc, Rusia

    La mayor parte de este artculo se present originalmenteen la versin rusa del Oilfield Review de Schlumberger,Neftegasovoye Obozreniye5, no. 1 (Primavera de 2000):4-15. Se agradece la colaboracin en la preparacin de laversin en Ingls (fuente de este documento) a DavidLeslie, Schlumberger Cambridge Research, Inglaterra; y a

    Yefim Mogilevsky, Graphics International, Houston, Texas,EUA.

    Los resultados de este artculo se basaron en los datosobtenidos por la red ssmica local de la Stock J ointCompany Tatneft. Los autores agradecen a I.A. Iskhakov,

    jefe de la tripulacin de la embarcacin ssmica TNGF, y aK.M. Mirzoev, jefe del estudio de ssmica de Tatarstn, queproporcion el catlogo de eventos ssmicos y los datos delos volmenes de fluidos inyectados y producidos. Seagradece el apoyo de Tatneft y de la Fundacin Rusapara la Investigacin Bsica (Proyecto RFBR #98-05-64547).

    En algunas regiones, la produccin de hidrocarburos puede generar actividad

    ssmica. Para facilitar la comprensin de este fenmeno, se instal una red de

    registros en un campo en produccin en Rusia. En un proyecto conjunto entre

    Schlumberger y el Instituto de la Dinmica de Gesferas de la Academia Rusa

    de Ciencias, los cientficos analizan los datos registrados para ayudar a predecir

    eventos ssmicos, conocer las propiedades de los yacimientos y monitorear la

    inyeccin de agua.

    Los cientficos han observado que los sismos

    pueden ser provocados por la accin del hombre.

    Se ha detectado sismicidad inducida o actividad

    ssmica provocada directamente por la actividad

    del ser humano. Esta sismicidad aparece como

    resultado de grandes acumulaciones de agua en

    la superficie, el desarrollo de cuencas de mine-

    rales, la explotacin de recursos geotrmicos y

    de hidrocarburos, la inyeccin de residuos, lasexplosiones nucleares subterrneas y los proyec-

    tos de construccin a gran escala. 1 Es importante

    conocer las condiciones bajo las cuales puede

    inducirse la sismicidad para que estas opera-

    ciones se efecten en forma segura.

    Este concepto no es nuevo. En la dcada de

    1870, las propuestas para estancar agua en lagos

    fabricados por el hombre en regiones del sur de

    California en l os Estados Unidos, f ueron rechaza-

    das debido a la preocupacin de que esto podra

    provocar sismos.2 Los cientos de pequeos sis-

    mos detectados en 1936 inmediatamente

    despus de rellenar l a Presa Hoover en Nevada y

    Arizona en los Estados Unidos, proporcionaron la

    primera evidencia clara de tal efecto. Desde

    entonces, se han reportado ms de 100 casos

    diferentes alrededor del mundo.3 En algunos

    casos, la actividad ssmica resultante ha sido

    grave. Dentro de los cuatro aos siguientes al tr-

    mino de la construccin de la Presa Koyna en

    1963, cerca de la costa oeste de la India, el rea

    circundante al yacimiento experiment vario

    sismos intensos; el ms grande fue un event

    importante con magnitud de 7.0.4 En el poblad

    vecino de Koynanagar, fueron destruidos edifi

    cios de mampostera y murieron 200 personas.

    A principios de la dcada de 1920, los gelo

    gos en el sur de Texas notaron presencia de fa

    llas, subsidencia y sismos en los al rededores de

    campo petrolero Goose Creek. Las casas se cimbraron y la presencia de fallas ocasionaron e

    agrietamiento de la superficie de la tierra.5 S

    sospech una relacin directa entre la ext racci

    de petrleo y el inicio de la subsidencia y la ac

    tividad ssmica. En aquel momento, la subsiden

    cia asociada con la extraccin de hidrocarburo

    se consider como extraa y se pens que est

    caso sera un evento nico en la literatura geol

    gica. M s tarde se reportaron observaciones s

    milares en el campo petrolero Wilmington e

    Long Beach, California, Estados Unidos d

    Norteamrica (EUA), en donde se produjeron se

    pequeos sismos entre 1947 y 1955 y la subsiden

    cia de la superficie alcanz 9 m [30 pies] en 196

    despus de 30 aos de produccin petrolera.6

    Para la dcada de 1960, era claro que l

    inyeccin profunda de lquidos podra ocasiona

    tambin sismicidad. A principios de 1962, e

    agua residual de los productos provenientes de

    Arsenal de las Rocallosas cerca de Denve

    Colorado, EUA, se inyect en un pozo d

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    7/70Otoo de 2000

    descarga en las rocas precmbricas fracturadas a

    una profundidad de 12,000 pies [3660 m]. Los sis-

    mos con una magnitud de hasta 4.3 comenzaron

    a ocurrir un mes ms tarde y continuaron durante

    el perodo de inyeccin que dur tres aos. La

    frecuencia de la ocurrencia de los sismos se rela-

    cion claramente con la tasa de inyeccin de los

    fluidos y la presin de inyeccin.7

    Los sismlogos pensaron que si, a travs deexperimentos de campo, fuese posible establecer

    claramente las bases fsicas para provocar sis-

    mos mediante la i nyeccin de fluidos, entonces la

    inyeccin o extraccin de lquidos podra sig-

    nificar un medio para controlar los sismos o para

    prevenir actividad ssmica inadvertida.

    Geofsicos e hidrlogos disearon un experi-

    mento para probar la viabilidad de la generacin

    de sismos controlados en el campo petrolero

    Rangely al oeste de Colorado. El campo f ue inun-

    dado con agua en 1957 y un conjunto de seis si s-

    mgrafos instalados en 1962 en el estado vecino

    de Utah registraron pequeos sismos en el

    campo desde su instalacin. En 1967, se insta-

    laron en el campo varios sismgrafos porttiles.

    Estos comenzaron a registrar y a ubicar eventos

    ssmicos a lo largo de una fall a ubicada en el sub-

    suelo en dos reas donde la inundacin haba

    producido alta presin intersticial.8 El proyectofue todo un xi to. La inyeccin de mayor cantidad

    de agua provoc actividad ssmica y la produc-

    cin de una zona cercana a la fall a interrumpi la

    actividad ssmica. El informe sugera que esta

    tcnica podra ser til para controlar la duracin y

    el tamao de los sismos de mayor intensidad y

    para dar cuenta de que hasta ese momento, la

    inyeccin de lquidos para mejorar la recu-

    peracin de petrleo no haba provocado ningn

    sismo perjudicial.

    En todos estos casos, el resultado de la i

    ferencia del ser humano fue para modifi car e

    tado de las tensiones en el volumen de t

    circundante. Si la modificacin en el estad

    las tensiones es suficient e, sta puede caus

    sismo, ya sea fracturando la masa de la roc

    el caso de las minas o de explosiones subt

    neas) o provocando el deslizamient o de roca

    largo de las zonas dbiles existentes. La scin de las regiones con extraccin de hidr

    buros no siempre es bien conocida, en alg

    lugares la extraccin de lquidos provoca sis

    dad; en otros, la inyeccin provoca sismic

    En muchas reas donde la roca no se encu

    bajo grandes tensiones tectnicas, la en

    ssmica liberada durante eventos inducido

    baja, normalmente de magnitud 0 a 3,

    siquiera se siente en la superfi cie de la ti erra

    embargo, si la masa de la roca se encuentr

    Inducida por la extraccin de petrleo y gas Inducida por la explotacin de yacimientos minInducida por las presas

    1. Nikolaev NI: On the State of Study of Induced

    Earthquakes, Related with Industrial Activityen:An Influence of Industrial Activity on the SeismicRegime. Mosc, Rusia: Nauka, 1977 (en Ruso).

    Gupta H y Rastogi B: Dams and Earthquakes. Nueva York,Nueva York, EUA: Elsevier Scientific Publishing, 1976.

    Pasechnik IP: Earthquakes Induced by UndergroundNuclear Explosions,en: An Influence of IndustrialActivity on the Seismic Regime. Mosc, Rusia:Nauka (1977): 142-152 (en Ruso).

    Simpson DW: Triggered Earthquakes,Revisin anualde las notas cientficas sobre la Tierra y el sistema pla-netario14 (1986): 21-42.

    Nicholson C y Wesson RL: Earthquake Hazard

    Associated with Deep Well InjectionA Report to the US

    Environmental Protection Agency,US GeologicalBulletinvol. 1951, 1990.

    Milne WG y Berry MJ : Induced Seismicity in Canada,Engineering Geology10 (1976): 219-226.

    Grasso J -R: Mechanics of Seismic Instabilities Inducedby the Recovery of Hydrocarbons,Pure and AppliedGeophysics139, no. 3/4 (1992): 507-534.

    2. Bolt B: Earthquakes: A Primer. San Francisco,California, EUA: W.H. Freeman and Company, 1978.

    3. Guha SK y Patil DN: Large Water-Reservoir-RelatedInduced Seismicity,en Knoll P (ed): Induced Seismicity.Rotterdam, Holanda: AA Balkema Publishers (1992):243-266.

    4. En este artculo, las magnitudes de los sismos prov

    de varias fuentes literarias. En general, se calculanpartir de la amplitud registrada de una onda ssmicfrecuencia especfica y se calibran en funcin de latancia al sismo y la magnificacin del sismgrafo.

    5. Pratt WE y J ohnson DW:Local Subsidence ofthe Goose Creek Oil Field,Journal of Geology34,no. 7-part 1 (Octubre-Noviembre de 1926): 577-590.

    6. Segall P: Earthquakes Triggered by Fluid ExtractioGeology17, no.1 (Octubre de 1989): 942-946.

    7. Evans DM: Man-Made Earthquakes in Denver,Geotimes10, no. 9 (Mayo-J unio de 1966): 11-18.

    8. Raleigh CB, Healy J H y Bredehoeft J D:An ExperimEarthquake Control at Rangely, Colorado,Science191, no. 4233 (Marzo de 1976): 1230-1237.

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    1

    2

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    20 000

    400 600 800 1000 1200

    1

    2

    3

    Espesor del yacimient o, m

    Densidaddelaprobabilidadx10-3

    Densidaddelaprobabilidadx10-4

    Densidaddelaprobabilidadx10-2

    Densidaddelaprobabilidadx10-3

    Presin inicial del yacimiento, at m

    Profundidad del yacimiento, km

    Permeabilidad, mD Porosidad del yacimiento, %

    5

    4

    3

    3

    2

    1

    000 2 4 6 8 10 20 40 60 80

    Densidaddelaprobabilidadx10-4

    K A Z A K S T A N

    T U R K M E N I S T A N

    USBEKISTAN

    Gazli

    R U S I A

    PLACAD

    E TURQUESTA

    N

    > Ubicacin del campo de Gazli, Usbekistn

    bajo grandes tensiones tectnicas, la energa

    agregada por los esfuerzos del hombre puede te-

    ner un efecto desestabilizador. Incluso acciones

    menores pueden provocar gran sismicidad. 9

    La explotacin de hidrocarburos a largo plazo

    puede alterar las condiciones alrededor de los ya-

    cimientos de petrleo y gas en varias formas, oca-

    sionando importantes cambios de tensin en los

    yacimientos y en las rocas circundantes. El lquido

    inyectado puede propagarse o filtrarse por las

    fisuras y ocasionar un incremento en la presin del

    lquido alojado en los poros y en las fracturas, ac-

    tuando como l ubricante en las zonas fracturadas.

    Tres tipos de fuerzas ayudan a iniciar los sis-

    mos inducidos por filtracin, as como tambin

    otros sismos provocados por el hombre y sismos

    tectnicos, provocando el movimiento de los blo-

    ques de roca a lo largo de las fallas. En primer

    lugar, las fuerzas poroelsticas pueden forzar el

    desplazamiento a l o largo de una falla en la masa

    de la roca circundante. En segundo lugar, las

    fuerzas hidrostticas pueden, a travs de una f alla

    u otra caracterstica permeable, transferir la pre-

    sin intersticial de una zona de inyeccin a otra

    zona, preparndola para un sismo. La migracin

    del lquido en este caso puede ser insignificante.

    Finalmente, las diferencias en la presin puede

    ocasionar que los lquidos migren de las zonas d

    inyeccin a las zonas de inicio de sismos.

    El desarrollo de campos de hidrocarburos siem

    pre induce, por lo menos, cambios pequeos en e

    estado de tensiones de un yacimiento. En alguna

    ocasiones, esto incrementa el nivel de pequeo

    eventos ssmicos de trasfondo. La energa liberad

    depende de las propiedades del yacimiento y d

    las rocas circundantes, del nivel de heterogene

    dad y de la tasa de deposicin. Se conocen 4

    ejemplos en los cuales la produccin de

    yacimiento ocasion cambios importantes en l

    actividad ssmica de una regin vecina. La com

    paracin de los datos de estos yacimientos con la

    mediciones de otros 200 campos alrededor de

    mundo demuestran cules son las propiedade

    que estn relacionadas ms ntimamente con l

    sismicidad inducida por la produccin (izquierda).

    La profundidad y el espesor promedio de u

    yacimiento parecen ser mayores para los campo

    de petrleo con sismicidad inducida en compara

    cin con los valores de profundidad y espesopromedio para otros campos de hidrocarburos qu

    no presentan sismicidad. La porosidad y l

    4 Oilfield Review

  • 5/24/2018 Composite

    9/70Otoo de 2000

    permeabilidad promedio son menores para los

    campos de hidrocarburos con sismicidad inducida

    que para aquellos que carecen de la misma. La

    presin inicial del yacimiento presenta la misma

    distribucin en ambos casos.

    A pesar de que existen ejemplos de sismos

    importantes relacionados con el desarrollo de ya-

    cimientos, y de que es razonable considerar la

    sismicidad provocada como una de las posibles

    consecuencias perjudiciales de la produccin, es

    poco usual que el desarrollo de yacimientos pro-

    voque sismos lo suficientemente fuertes como

    para ser detectados por la gente. Con mayor fre-

    cuencia, los eventos ssmicos inducidos son

    dbiles y pueden ser registrados nicamente con

    la ayuda de un sismmetro sensible.

    Estos eventos ssmicos dbiles inducidos, as

    como aquellos ocasionados por los procesos de

    deformacin natural, proporcionan informacin

    importante acerca de la ubicacin de las zonas de

    debilidad y de las fallas ssmicamente activas en

    la roca. Estos contienen tambin informacin

    sobre los cambios temporales en el estado de las

    tensiones y otras propiedades de la formacin. La

    interpretacin de los registros de sismicidad

    inducida por la produccin de hidrocarburos per-

    mite la identificacin de fallas activas, la deli-

    neacin de frentes con contraste de fluidos y el

    clculo de las variaciones temporales de la per-

    meabilidad y la porosidad del yacimiento. A su vez,

    esta informacin, puede ayudar a optim izar la pro-

    gramacin de la produccin de hidrocarburos, la

    inyeccin de agua y las operaciones de recu-

    peracin asistida.

    En las siguientes secciones, examinamos la re-

    lacin entre los eventos ssmicos registrados y la

    evolucin de los parmetros de explotacin de hi-

    drocarburos mediante el estudio de dos casos. El

    primero es un estudio sobre sismos en la regin del

    campo de gas Gazli en Usbekistn. El segundo es

    una investigacin sobre las caractersticas tempo-

    rales y espaciales de la sismicidad en la regin del

    campo pet rolero Romashkino en Tatarstn, Rusia.

    Sismos en GazliEl campo de gas Gazli est ubicado en

    Central aproximadamente a 100 km [63 milla

    noroeste de Bukhara, Usbekistn (pgina ant

    abajo). La estructura del campo consiste de

    maciones del perodo jursico, cretceo,

    paleoceno y neoceno, cubriendo basamento

    perodo paleozoico en un ant iclinal asimtrico

    dimensiones de 38 por 12 km [24 por 7.5 m

    (arriba). El espesor de los sedim entos es de ap

    madamente 1000 m [3300 pies], alcanzando

    profundidad total de 1600 m [5200 pies].

    El campo presenta 11 acumulaciones (1

    gas y condensado y una de petrleo) todas

    cadas en los sedimentos del cretceo. La fo

    42 0440

    46 0

    400

    480

    50 0

    52 0

    -560-580

    Seccin b

    Seccin c

    5 00 I so gr am a s e n m e tr osPozos

    Discontinuidades tectnicas

    Lmite del yacimiento de gas

    Seccin b

    Profundidad,m

    Gas

    Petrleo

    Agua

    Arcil la

    Norte12 11 10 3

    40 0

    60 0

    80 0

    1000

    Seccin c

    24 15

    40 0

    60 0

    80 0

    1000

    1200

    Profundidad,m

    Norte

    Pozo N Sur

    Pozo N Sur

    1310 118

    35 23 14

    5 k m

    3 mi l las

    5 k m

    3 millas

    5 k m3 millas

  • 5/24/2018 Composite

    10/70

    cin de estratos consiste de capas de arenisca y

    arcilla. La porosidad de la arenisca es alta y su

    promedio oscila entre 20 y 32% . La permeabilidad

    de todos los estratos productores, excepto uno,

    flucta entre 675 y 1457 mD. El gas producido est

    formado principalmente de met ano (93 a 97%) con

    condensado en los estratos ms profundos (8 a

    17.2 g/m3 [67 a 144 lbm/gal]).

    El campo de gas se descubri en 195 6 y la pro-

    duccin se inici en 1962. Durante los siguientes

    14 aos, se inyectaron aproximadamente 600 x 106

    m3 de agua 106 toneladas por km2. A pesar de la

    inyeccin de agua, se detect subsidencia en la

    superficie. Las tasas de subsidencia promediaron

    10.0 mm/ao [2.5 pulg/ao] en el perodo com-

    prendido entre 1964 y 1968 y 19.2 mm/ao [5 pulg/

    ao] desde 1968 hasta 1974. Se observ que la

    subsidencia estaba asociada con la reduccin de

    la presin de formacin: cuando la presin de for-

    macin descendi en 1 atm [101 kPa], la parte cen-

    tral del campo se hundi 2 mm. 10

    En 1976, se comenz a registrar una serie de

    numerosos sismos. El primer sismo importanteocurri el 8 de abril de 1976, a una distancia de 20

    km [12 millas] de los lmites del campo de gas

    Gazli. La magnitud del sismo fue de 6.8. Slo 39

    das despus, el 17 de mayo de 1976, ocurri otro

    sismo grave a 27 km [17 millas] al oeste del

    primero. La magnitud del segundo sismo fue de

    7.3. Ocho aos despus, el 20 de marzo de 1984,

    ocurri un tercer sismo a 15 km [9 millas] al oeste

    del segundo sismo, con una magnitud de 7.2. Las

    profundidades de los tres hipocentros oscil entre

    25 y 30 km [16 y 18 mi llas], todos dentro de los 32

    km [20 millas] de espesor de la corteza terrestre.

    Las rplicas ocurrieron en un volumen rodeando

    los tres hipocentros. Estos sismos son los ms

    fuertes de todos los sismos conocidos en la plani-

    cie de Asia Central.

    No existi una clara relacin entre la ubica-

    cin de los hipocentros del sismo y cualquier es-tructura tectnicamente activa, conocida con

    anterioridad. Una investigacin ms a fondo

    demostr que los sismos haban creado nuevas

    fallas.11 El anlisis de la estructura det allada de la

    zona de las rplicas, indic un estado inicial de

    activacin tectnica.12 La orientacin del plano de

    la falla, la direccin del desplazamiento del blo-

    que de la falla y la t endencia de la zona de las r-

    plicas corresponde al campo de tensin regional y

    a la orientacin de las fallas a escala regional.

    Las mediciones geodsicas se efectuaron

    despus de cada gran sismo (abajo). Se encontr

    que el rea que se haba hundido previamente, sehaba hundido otros 2308 mm [9 pulg] despus

    de los sismos de 1976 (arriba).13 En los alrede

    dores de los epicentros de los sismos, se detect

    un desplazamiento ascendente de la superficie

    hasta 830 mm [33 pulg] cerca del epicentro de

    sismo de abril de 1976; hasta 763 mm [30 pulgcerca del epicentro del sism o de mayo de 1976,

    hasta 751 mm [29,5 pulg] cerca del epicentro de

    sismo de marzo de 1984. Se detectaron desplaza

    mientos horizontales de hasta 1 m [3.3 pies] y s

    encontr que estaran orientados principalment

    lejos de los epicentros.

    Los datos acumulados indicaron que los sis

    mos de Gazli fueron ocasionados por l

    explotacin del campo de gas. 14 Es normal encon

    trar altas tensiones tectnicas en las regione

    fronterizas de plataformas jvenes tales como l

    placa de Turquestn. Estas tensi ones provocan l

    acumulacin de importante energa tectnica. Eagotamiento del campo de gas sirvi como u

    detonador para la liberacin de la energa tec

    tnica acumulada en la forma de eventos ssm

    cos importantes. El campo fue puesto e

    produccin sin considerar la posibilidad de la sis

    micidad inducida por la produccin. Alguno

    geofsicos, incluyendo los autores de est

    artculo, creen que si el rgimen tectnico natu

    ral hubiese sido tomado en cuenta durante l

    planeacin de la ext raccin de hidrocarburos, lo

    sismos podran haberse evitado.15

    6 Oilfield Review

    -100

    +800+500

    +600

    +2000

    +751

    -1000

    +100

    +400

    0

    Gazli

    +830

    +200

    0

    +100

    +751

    0

    Chorbakty

    Karakyr

    Desplazamiento vertical despus de los sismos de 1976, en mmDesplazamiento vertical despus de los sismos de 1984, en mmLmites de la acumulacin de gasEpicentros de los sismos del 8 de abril y del 17 de m ayo de 1976 y del 20 de marzo de 1984Fallas t ectnicas

    +100

    +300

    -100

    Posicin del perfi l del desplazamiento vertical de la superficie

    +200

    10 km

    6 mi l las

    Pefil nortesur del desplazamiento vertical posterior a los sismosde Gazli. La regin entre la falla de Gazli y la falla de Karakyr sehundi, mientras que al norte de la falla de Karakyr, se midiundesplazamiento ascendente.

  • 5/24/2018 Composite

    11/70Otoo de 2000

    El campo petrolero RomashkinoEl campo petrolero Romashkino es el campo

    petrolero ms grande de Rusia (derecha). Tiene

    una dimensin mxima de aproximadamente 70

    km [44 millas], una altura estructural de 50 a 60

    m [164 a 197 pies] y una profundidad del

    yacimiento de 1600 a 1800 m [5200 a 5900

    pies].16 El depsito es una sucesin de 10 a 30 m

    [33 a 100 pies] de espesor de areniscas y rocas de

    carbonato que contienen petrleo (abajo). La for-

    macin productiva principal contiene capas del-

    gadas de arenisca y arcilla. La permeabilidad de

    las capas de arenisca es de 200 a 420 mD, la

    porosidad vara entre 18.8 y 20.4% y la satu-

    racin de petrleo flucta entre 69.4 y 90.5%. La

    presin inicial del yacimiento fue de 160 a 180

    atm [16.2 a 18.2 Mpa].

    La exploracin geolgica en esta regin se

    inici en 1933. En 1947, se inici la perforacin de

    exploracin y en 1948 el campo Romashkino pro-

    dujo su primer petrleo.17 La inyeccin de agua se

    inici en 1954, pero durante los primeros aos, la

    inyeccin no compens la extraccin de lquido.En 1958, por primera vez, el volumen del lquido

    inyectado ese ao sobrepas el volumen de

    lquido extrado y, para 1963, se equilibraron los

    volmenes de los lquidos inyectados y extrados.

    Para 1975, el volumen total del lquido inyectado

    alcanz 2.13 x 109 m3, 104.7% del lquido total

    extrado. Las presiones mximas sugeridas para

    la extraccin de agua fueron 200 a 250 atm [20.2

    a 25.3 M Pa], pero las presiones de inyeccin

    reales en algunas ocasiones eran mayores.

    Por motivos de conveniencia en la explota-

    cin, el campo petrolero Romashkino est divi-

    dido en ms de veinte reas. En estas reas seutilizan distintos mtodos de inyeccin: inyeccin

    a travs de una lnea de pozos, pozos de inyeccin

    local e inundacin segn patrones de inyeccin.

    En distintas reas, la concentracin de los pozos

    es de tres a cinco pozos por km2. No obstante, la

    densidad de la cobertura de pozos y la geometra

    de la ubicacin de l os mismos parece ser el resul-

    tado del complicado desarrollo de una historia

    definida por algunos factores que respondan a

    objetivos planteados y otros a factores aleato-

    rios.18 En numerosas reas se utilizaron mtodos

    no estacionarios de inyeccin. Es decir, se inyect

    agua a travs de una lnea de inyeccin durante

    10. Piskulin VA y Raizman AP: Geodesic Investigationsof the Earth Surface Deformation in Epicentral Zonesof Gazli Earthquakes in 1976-1984,Trabajos del 7Simposio Internacional sobre el Movimiento de la CrestaTerrestre. Tallinn, 1986.

    11. Shteinberg VV, Grajzer VM y Ivanova TG:Gazli Earthquakeon May 17, 1976,Physics of the Earth3 (1980): 3-12(en Ruso).

    12. Turuntaev SB y Gorbunova IV:Characteristic Features ofMulti Fracturing in Epicentral Zone of Gazli Earthquakes,Physics of the Earth6 (1989): 72-78 (en Ruso).

    13. Piskulin y Raizman, referencia 10.

    K A Z A K S T A N

    T U R K M E N I S T A N

    USBEKISTAN

    Campo Romashkino

    R U S I A

    > Ubicacin del campo Romashkino, Rusia

    1400

    1450

    1500

    1550

    1600

    1650

    Caliza

    Arcil la

    Yacimiento de petrleo

    Basamento

    140 48 11-88 518 519 14-91 27 33 30 627 1 9-553 18-552 16-551 8-550

    Pozos

    Arenisca

    NO SE

    Profundidad,m

    10 km

    6 millas

    > Perfil geolgico del campo Romashkino. [Adaptado de Muslimov, referencia 17].

    14. Akramhodzhaev AM y Sitdikov B:Induced Natureof Gazli Earthquakes, a Forecast of Earthquakes ofGazli Type and Prevention Measures,Compendio de lostalleres de trabaj o sobre los estudios de los sismos enGazli. Tashkent, Uzbekistan: FAN (1985): 59-60 (en Ruso).

    Akramhodzhaev AM, Sitdikov BB y Begmetov EY: AboutInduced Nature of Gazli Earthquakes in Uzbekistan,Geological Journal of Uzbekistan4 (1984): 17-19 (en Ruso).

    Volejsho VO: Conditions of Gazli EarthquakesOccurrence,Compendio de los talleres de trabajosobre los estudio s de los sismos en Gazli. Tashkent,Uzbekistan: FAN (1985): 65-66 (en Ruso).

    Mavlyanov GA (ed): Gasli Earthquakes in 1976 and 1Tashkent, Uzbekistan: FAN, 1986 (en Ruso).

    15. Akramhodzhaev et al, referencia 14.

    16. Bakirov AA (ed):Geological Conditions of Oil and GAccumulation and Location. Mosc, Rusia: Nedra, 1(en Ruso).

    17. Muslimov RH:An Influence of Geological StructureDistinguish Features on an Efficiency of RomashkinOil Field Developme nt. Kazan, Rusia: KSU, 1979(en Ruso).

    18. Muslimov, referencia 17.

  • 5/24/2018 Composite

    12/70

    un mes, posteriormente se cerr la primera lne

    y luego se inyect agua a travs de otra lnea

    as sucesivamente. La velocidad de la migraci

    del agua inyectada vara de 100 a 1500 m/a

    [330 a 4900 pies/ ao].19

    Caractersticas de la sismicidad del campRomashkinoDe acuerdo a los mapas ssmicos dispuestos po

    zonas, la parte del sureste de Tatarstn en l

    regin del campo petrolero Romashkino es con

    siderada un rea ssmicamente t ranquila. Pero e

    1982 y 1983, despus de dcadas de producci

    e inyeccin, los ciudadanos de los alrededore

    del poblado de Almetjevsk, comenzaron

    percibir eventos ssmicos moderados. En 1985, e

    servicio ssmico de "Tatneftegeophisica" instal

    una red ssmica local que registr numeroso

    epicentros ssmicos en la regin del camp

    petrolero Romashkino (izquierda arriba). L

    mayor parte de stos se encuentran en la part

    oeste del campo sobre la depresin Altunino

    Shunaksky, el lmit e estructural ent re los campopetroleros Romashkino y Novo-Elkhovskoye.

    Desde 1986 hasta 1992, la red registr 39

    sismos locales con magnitudes de hasta 4.0. Lo

    tres intervalos de tiempo mostraron incremento

    notables en la acti vidad ssmica; a fines de 1986

    a mediados de 1988 y a finales de 1991. Lo

    episodios ms grandes se presentaron en e

    sismo del 23 de septiembre de 1986 con un

    magnitud de 3.8 y el otro, con una magnitud d

    4.0 el 28 de octubre de 1991, en la regin de

    poblado de Almetjevsk.20

    La actividad registrada puede examinarse e

    distintas f ormas para compararla con los parmetros del yacimiento. Un mapa de la actividad ss

    mica en la regin del campo petroler

    Romashkino muestra las variaciones espaciale

    en el nivel de actividad (izquierda abajo). Se ca

    cul una medida cuantitativa de la actividad ss

    mica para cada km2 sumando las races cbica

    de las energas de todos los sismos que ocurrie

    ron en el l ugar durante el perodo de observaci

    de 1986 a 1992.21 La mayor parte de la activida

    ssmica cuantificada en esta forma se locali z a

    largo de la depresin AltuninoShunaksky, co

    una parte correspondiente a las fallas tectnica

    representadas en el mapa.22

    8 Oilfield Review

    10 km

    6 millas

    Campo petroleroRomashkino

    Almetjevks

    1

    2

    3

    Leninogorks

    Campo pet rolero Novo-Elkhovskye

    4

    5

    Estaciones de registro ssmico

    Zonas de produccin de Almetyevneft

    Berezovskaja (rea B)

    Severo-Almetyevskaja (rea S)

    Almetyevskaja (rea A)

    M inibayevskaja (rea M )

    Lmites de los campos petroleros

    Romashkino y Novo-Elkhovskoye

    Lneas de isointensidad del sismo

    del 23 de septiembre de 1986

    Seccin transversal

    Leyenda

    3

    Estr

    uctu

    radela

    dep

    resin

    A

    ltunino

    -Shu

    naks

    ky

    Clasificacin de la energa de los

    eventos ssmicos

    5 10

    > Actividad ssmica en la regin del campo petrolero Romashkino. Las estaciones de registro ssmicose muestran como tringulos, los epicentros ssmicos como puntos o crculos cuyo tamao depende dela cantidad de energa liberada. Las elipses en lnea punteada roja indican los lmites de la intensidaddel sismo de septiembre de 1986. La lnea en color negro muestra la seccin transversal exhibida

    (pgina anterior, abajo). Las cuatro reas de produccin del campo Romashkino que muestran la mayorsismicidad se delinean (B, S, A ,y M) y se tratan en secciones posteriores del art culo. [Adaptado deIskhakov et al, referencia 20].

    N

    1

    50

    10 0

    50 0

    1000

    2000

    Es

    tru

    ct

    ura

    de

    la

    depres

    in

    Alt

    un

    ino

    -Sh

    una

    ks

    ky

    J / km21/3

    Actividadssmica

    cuantificada,

    10 km

    6 mi l las

  • 5/24/2018 Composite

    13/70Otoo de 2000

    Antes de que la actividad ssmica registrada

    pueda utilizarse en forma ms cuantitativa, debe

    evaluarse la calidad de la informacin. Las redes

    de registro ssmico presentan limitaciones de

    sensibilidad en la magnitud y en la distancia de

    los eventos que pueden registrar. Los eventos

    extremadament e pequeos pueden ocurrir sin ser

    detectados, al igual que los eventos distantes.

    Tambin, debido a que los eventos ms grandes

    no ocurren con frecuencia, es menos probable

    que los intervalos de registro ssmico ms cortos

    registren los sismos ms grandes. Para todos los

    sismos en una regin dada, existe una relacin

    lineal entre la magnitud de los eventos ssmicos

    registrados en un intervalo de tiempo y el logarit-

    mo del nmero, o la frecuencia de los eventos de

    esa magnitud. Si la representacin grfi ca de fre-

    cuenciamagnitud muestra desviaciones de una

    tendencia lineal, los sismos representados grfi-

    camente no son representativos de toda la activi-

    dad ssmica de la regin. Una desviacin de la

    tendencia lineal en el extremo de magnitud baja

    indica que la red ssmica no es lo suficient ementesensible a los eventos dbiles, mientras que una

    desviacin en el extremo de magnitud alta nor-

    malment e muestra que el perodo de observacin

    no fue lo suficientemente largo.

    En el caso de la actividad ssmica registrada,

    por la red del campo Romashkino, la repre-

    sentacin grfica de frecuenciamagnitud es

    principalmente lineal (arriba). Se representaron

    grficamente slo aquellos eventos que se lis-

    taron en los catlogos de 1986 a 1995 acerca de

    eventos ssmicos registrados mediante instru-

    mentos. Los eventos ms alejados con distancias

    epicntricas mayores a 70 km [44 millas] no seconsideraron. Durante el perodo de observacin,

    diferentes catlogos utilizaron distintos mtodos

    de interpretacin de los sismogramas. Para

    garantizar la consistencia, las relaciones frecuen-

    ciamagnitud se representaron grficamente por

    separado en tres diferentes intervalos de tiempo:

    de 1986 a 1987, 1988 a 1992 y 1992 a 1995.

    Tambin se consider un nmero anual prom edio

    de eventos para estos intervalos de tiempo.

    Para el primer int ervalo de tiempo, hasta 1987,

    slo los eventos con magnitud mayor a dos son

    representativos para esta red ssmica en parti-

    cular: no se registraron eventos suficientes de

    magnitudes menores. Despus de 1987, debido a

    un cambio en la red ssmica, los eventos con mag-

    nitud de 1.5 llegaron a ser importantes y por lo

    tanto pudieron inclui rse en clculos posteriores.

    Para los tres intervalos de tiempo, las pen-

    dientes de las representaciones grficas de fre-

    cuenciamagnitud varan de 1.02 a 1.3,

    considerablemente ms negativos que el valorpara la sismicidad natural, el cual es de 0.75 a

    0.9 .23 Las pendientes de las grficas del campo

    Romashkino alcanzan valores normales de sismi-

    cidad inducida y provocada de acuerdo a lo

    medido en cualquier parte del mundo.24

    Variacin de la actividad ssmica cuantifi-cada con el tiempoLa actividad ssmica cuantificada es uno de los

    parmetros ms tiles para determinar la sismici-

    dad.25 Esto proporciona una forma para transfor-

    mar la visualizacin de eventos ssmicos de un

    sistema discreto a un sistema continuo: la re

    sentacin punto por punto de eventos ssm

    descrita mediant e 3 coordenadas espaciales

    el tiempo del evento y la energa, convierten

    representacin grfica continua en un sistem

    coordenadas diferente. La medida cuantit

    seleccionada de actividad, se describi prim

    mente como la suma de las races cbicas d

    energas en todos los eventos que se preseban en un km 2. Para minimizar la influenci

    una seleccin arbitraria de la forma en la cu

    rea es dividida en cuadrados y de la selec

    de un intervalo de tiempo de inicio, se calcu

    los valores de la actividad para reas e interv

    de tiempo superpuestos. La cantidad de su

    posicin depende de la uniformidad de las

    tribuciones obtenidas de la actividad.

    Inicialmente, los componentes tempora

    espaciales del cambio en la actividad se c

    laron por separado. Se examin la variaci

    funcin del tiempo sobre una base men

    19. Sultanov SA:A Control of Water Injec tion in OilReservoirs. Mosc, Rusia: Nedra, 1974 (en Ruso).

    20. Iskhakov IA, Sergeev NS y Bulgakov VYu,A Study ofRelation Betwe en Seismicity and Oil Fields Development.Un reporte de la OMP 50/81. Bugulma, Rusia:

    Tatneftegeophysica, 1992 (en Ruso).

    21. La energa se calcula mediante una frmula que se basaen el cuadrado de la amplitud de las ondas ssmicas deun especfico contenido de frecuencia, medido a unadistancia estndar de la fuente.

    22. Belousov TP, Muhamediev ShA, Turuntaev SB, J unga SL,Ischakov IA y Karakin AV: Active Faults, Stresses State

    > Relacin entre el logaritmo del nmero de eventosssmicos y la magnitud de los eventos en la regindel campo petrolero Romashkino.

    Nmerodeevento

    sssmicos,

    N

    0.1

    1

    10

    100

    1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0

    M agni tud, M

    1986 a 1987

    1988 a 1992

    1992 a 1995

    and Seismicity of South-East Tatarstan,Seismicity andSeismic Zones of Northern Part of Eurasia, part 2.Mosc, Rusia: Nauka (1994): 90-108 (en Ruso).

    23. Sadovsky MA y Pissarenko VF:Seismic Process in BlockMedia. Mosc, Rusia: Nauka, 1991 (en Ruso).

    Isacks B y Oliver J : Seismic Waves with Frequenciesfrom 1 to 100 Cycles Per Second Recorded in a DeepMine in Northern New J ersey,Bulletin of the Seismo-logical Society of America54, no. 6 (1964): 1941-1979.

    24. Mirzoev KM, Negmatullaev SH y Dastury TYu:AnInfluence of Mechanical Vibrations on CharacteristicFeatures of Seismic Energy Release in the Region of

    Nurec Dam,en Seismological Investigations in theRegions of Large Dam Construc tions in Tajikstan.Dushanbe, Tajikstan: Donish (1987): 101-119 (en Rus

    Turuntaev SB:An Application of the Weak SeismiCatalog for Detection of Active Faults in Rock MassenThe Monitoring of Rock Massif State During LonTime Exploitation of Large-Scale Undergro und WorAppatity, Rusia: KFAS, 1993 (en Ruso).

    25. Ponomaryov VS y Tejtelbaum UM:DynamicsInteractions Between Earthquakes Focuses,en:Regional Investigations of Seismic Regime. KishineMoldova: Shtinitsa (1974): 79-92 (en Ruso).

  • 5/24/2018 Composite

    14/70

    Para una roca del subsuelo sometida a la pro

    duccin de petrleo y a la inyeccin de agua, exis

    te la posibilidad acrecentada de un gran sismo, s

    considerar la liberacin de la energa natural d

    deformacin tectnica en la f orma de eventos ss

    micos. Esto se debe a que la energa transmitida

    la roca mediante la explotacin de hidrocarburo

    continuar incrementndose. La existencia d

    oscilaciones cuasi-peridicas en el nivel de l

    actividad ssmica sugiere que la energa d

    entrada es ms bien grande. El entendimi ento d

    la relacin entre l a sismicidad y los regmenes d

    explotacin puede permitir que la sismicidad se

    controlada a travs de una programacin m

    cuidadosa de la produccin y la inyeccin.

    Caractersticas espaciales de la sismici-dad en el campo RomashkinoEl comportamiento ssmico del campo petroler

    Romashkino presenta una caracterstica interesan

    te: un gran nmero de sismos ocurren en pares

    con un corto intervalo entre los miembros de u

    par. Por ejemplo, aproximadamente 60 eventoapareados con magnitudes menores a 1.0

    aproximadamente el 50% del nmero total d

    eventos con tal magnitud, ocurrieron dentro de la

    24 horas siguientes a la ocurrencia del prime

    evento. Puede suponerse que los eventos agrupa

    dos en tiempo estn de algn modo relacionado

    tambin en el espacio. Ejemplos de este t ipo pue

    den observarse en estudios de laboratorio de se

    ales ssmicas producidas durante el crecimient

    de una grieta en modelos de bloques de roca.26 Ba

    jo det erm inada s condicio nes de la fo rmaci n d

    una grieta, se genera un im pulso ssmico cuando

    grieta llega a los lmites del bloque. Las ubicaciones del par del evento definen los lmit es del mo

    vimiento episdico a lo largo de la grieta o falla.

    La relacin entre los pares del epicent ro en e

    campo petrolero Romashkino, generalment

    muestran una alineacin nortesur con una ten

    dencia hacia la depresin longitudinal Altunino

    Shunaksky (pgina siguiente, arriba). Esta d

    reccin corresponde tambin al modelo regiona

    del estado de tensiones del campo.27

    Correlacin de la actividad ssmica con laexplotacin de hidrocarburosSiempre es difcil saber si la sismicidad es el resu

    tado de modificaciones causadas por la activida

    del hombre en la regin o si sta es acti vidad ss

    mica natural relacionada con los procesos tect

    nicos; la comparacin a distintos tiempos podr

    ser la clave para conocer la diferencia. En genera

    la respuesta podra obtenerse si se instalara un

    red ssmica regional antes de la extraccin d

    hidrocarburos, de la construccin de una presa

    de la operaci n de una mina . La red ssmica podr

    sumando las races cbicas de las energas de los

    eventos que se presentaron durante un mes. Laserie temporal resultante se normaliz a travs

    del valor promedio para ese intervalo de tiempo

    (arriba, parte superior). En esta representacin

    grfica, se evidencian dos grandes picos y

    algunos otros ms pequeos, pero la perio-

    dicidad, si es que existe, no es obvia. La actividad

    ssmica tambin puede demostrarse de otras

    maneras a fin de tratar de extraer cualquier perio-

    dicidad importante. Estos mtodos involucran la

    transformacin a las coordenadas de fase (vase

    "Otra dimensin en la actividad ssmica," pgina

    12). Analizando los datos presentados en el

    nuevo sistema de coordenadas podemos obser-

    var los siguientes resultados.

    A lo largo del perodo de observacin, la acti-

    vidad ssmica en el campo petrolero Romashkino

    se desarroll en dos ciclos. Ambos ciclos se ini-

    ciaron con los sismos ms fuertes para esta

    regin y cada ciclo tuvo una duracin aproximadade cinco aos. Los dos ciclos de variaciones de la

    actividad desde 1986 hasta 1990 y desde 1991

    hasta 1995 pueden suavizarse y superponerse de

    modo que sus primeros mximos coincidan

    (arriba, parte inf erior). Se presenta una intrigant e

    coincidencia cualitativa de las curvas, mostrando

    evidencia de cierto tipo de regularidad en las

    oscilaciones de la actividad ssmica.

    La existencia de un componente regular en la

    secuencia de los eventos ssmicos proporciona in-

    formacin relacionada con el estado de energa de

    la roca. Parece posible que cuando el nivel de ener-

    ga acumulada en la roca proveniente de f uentes na-

    turales y generada por actividades del ser humano

    alcanza un determinado valor, la energa es liberada

    mediante eventos ssmicos que estn estructurados

    en espacio y tiempo. Este comportamiento es simi-

    lar al de un lquido que est siendo calentado: para

    determinados valores de la cantidad de energa

    suministrada al lquido, su movimiento laminar cam-

    bia a un fluido catico y posteriormente a un flujo

    regular con conveccin celular.

    10 Oilfield Review

    26. Turuntaev SB: A Study of Various Model Waves Sourcesin Application to Seismology,Tesis del Doctorado,Instituto de Fsica de la Tierra, Mosc, Rusia, 1985(en Ruso).

    27. Belousov et al, referencia 22.

    28. Mirzoev et al, referencia 24.

    > Variacin de la actividad ssmica en la regin del campoRomashkino. La amplitud se calculmediante la suma de la raz cbicade las energas de todos los eventos que se presentaron en ese mes.

    > Comparacin de los dos ciclos de actividad ssmica en la regin del campopetrolero Romashkino.

    19860

    3

    6

    9

    A o

    Actividadssmica,

    normalizada

    1988 1990 1992 1994 1996

    0

    1

    2

    3

    4

    0 12 24 36 48 60

    Tiempo, meses

    Actividadssmica,

    normalizada

    1991 a 19951986 a 1990

  • 5/24/2018 Composite

    15/70Otoo de 2000

    registrar la sismicidad natural de trasfondo y

    tificar sus caractersticas. Si despus del inic

    la actividad del hombre se registra un ca

    importante en el comportamiento de l a sismic

    ste podra interpretarse razonablemente

    una reaccin ssmica de la roca del subsuelo

    intervencin del hombre.

    La instalacin de redes de registro ssmic

    evaluacin de la actividad ssmica de trasf

    son ya una prctica comn en las regiones don

    nivel de la sismicidad natural es alto.28 No ob

    te, en reas estables, sin antecedentes de acti

    ssmica natural y donde no se esperan s

    importantes, normalmente no se realiza un es

    previo de la actividad ssmica de trasfondo. A

    falta de un estudio previo, la cuestin puede

    verse mediante dos mtodos: el primero, con

    en comparar las caractersticas de la sism

    observada con aquellas de sismicidad natural

    cida y con aquellas de actividad ssmica induc

    el segundo es observar la correlacin entre la a

    dad ssmica natural y la actividad del ser hum

    En el primer mt odo, como se mostr antmente, la pendiente del grf ico frec

    ciamagnitud para la sismicidad en la regi

    campo petrolero Romashkino presenta un

    ms comn de sismicidad inducida que de s

    cidad natural. Pero el bajo nmero de ev

    registrados indica que este resultado pued

    tener una gran importancia estadstica.

    El segundo mtodo im plica la comparacin

    sismicidad registrada con ritmo de explotaci

    campo petrolero Romashkino. Los datos de pr

    cin relevantes son los valores de los volm

    mensuales de lquido extrado e inyectado d

    1981 hasta 1992 para las cuatro reas ms ssmente activas del campo petrolero Romas

    Almetyevskaja (A), SeveroAlmetyevskaja

    M inivayevskaja (M ) y Berezovskaja (B).

    Con estos valores, se elabor un seudo

    logo para tabular los volmenes extrados e i

    tados mensualmente y el desbalance de

    volmenes, es decir la diferencia entre

    volmenes de lquidos inyectados y extrad

    estos valores se les asign una fecha (a mita

    mes), hora (a mitad del da), coordenadas (a

    madamente en el centro del rea considerad

    profundidad (1 km). La informacin de produ

    dispuesta en este formato, reflejaba con m

    exactitud la forma estndar de los catlogos s

    cos, pero se listaba el volumen de lquido en

    de la energa ssmica.

    El procedimiento descrito anteriormente

    calcular la actividad ssmica cuantificada se a

    a los volmenes en el seudo catlogo, pero

    vez se calcul la "actividad de explotacin cua

    cada" (izquierda abajo).

    N

    1

    50

    10 0

    50 0

    1000

    2000

    J / km21/3

    Actividadssmica

    cuantificada,

    Es

    truc

    tura

    de

    la

    depres

    in

    Alt

    un

    ino

    -Sh

    una

    ks

    ky

    Azimut, grados

    Nmerodeparesdelevento

    12

    10

    8

    6

    4

    2

    0

    -60 -30 60 90-9 0 300

    10 km

    6 mi l las

    > Relacin entre los pares de los eventos ssmi-cos del campo Romashkino. Las lneas en colornegro conectan los pares de los eventos, las

    lneas en color prpura son fallas representadasen el mapa. El recuadro muestra la distribucinazimutal de las conexiones entre los pares de loseventos.

    (contina en pgi

    Ac

    tividadssmica,normalizada

    3

    2

    1

    0

    -1

    Produccin,

    iny

    eccinydesbalance,normalizados

    3

    2

    1

    0

    9

    8

    7

    6

    5

    4

    3

    2

    1

    0

    4

    3

    2

    1

    0

    Ao

    ProduccinInyeccinDesbalanceActividad ssmica

    Ao

    ProduccinInyeccinDesbalanceActividad ssmica

    Actividad

    ssmica,normalizada

    1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993

    1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993Produccin,

    inyeccinydesbalance,normalizados

    > Arriba:Comparacin de los valores mensuales de la actividad ssmica (rojo) con varia-ciones en los volmenes totales de inyeccin, produccin y desbalance en las cuatroreascentrales (combinadas) del campo Romashkino. Abajo:Comparacin de los valores suaviza-dos de la actividad ssmica (rojo) con las variaciones en los volmenes de inyeccin, produc-cin y el desbalance en las cuatroreas centrales (combinadas) del campo Romashkino.

  • 5/24/2018 Composite

    16/7012 Oilfield Revie

    Para muchos procesos naturales, la periodicidad

    es evidente a par t i r de una representacin gr-

    fica simple d e alguna observacin versus el

    tiempo. Por ejemplo, las periodicidades de las

    mareas del ocano, las fases de la luna, las tem-

    peraturas de la superficie de la t ierra , las horas

    del da y otros fenme nos distintos, pueden

    reconocerse fcilmente a partir de observa-

    ciones o representaciones grficas simples.

    No obstante, algunos procesos pueden presen-

    tar ta ntas fuerzas t rabajando en conjunto que la

    periodicidad no e s obvia. Una forma par a

    analizar una observacin que vara con el tiempo

    llamada A(t)consiste en escribirla como la

    suma de t res componentes .

    A(t)= Ap (t )+ Ar ( t)+ At (t)Donde Apdescribe las oscilaciones aleatorias

    de alta frecuencia de la actividad, Ares el com-

    ponente regular y Atrepresenta las variaciones

    lentas o una tenden cia .

    Para encontrar un componente regular en e l

    comportamiento de la funcin A(t), podemos

    modificar las coordenadas a par t i r de A(t)y la

    variable ta coordenadas de fase A(t)y su

    derivada, dA(t)/dt. Las nuevas coordenadas

    pueden considerarse como la actividad y la tasa

    o velocidad de variacin d e la a ctividad.

    Para el ejemplo ssmico, un punto en el nuevo

    sistema de coordenadas de fase define e l es tado

    del proceso ssmico en algunos instantes de

    tiempo y la velocidad de cambio de este estado.

    Un conjunto de puntos o una trayectoria, definen

    un cam bio del s is tema con e l t iempo.

    Es sabido que si el comportamiento de un sis-

    tema puede descr ibirse con c ier to t ipo de ecua-

    ciones, entonces existen puntos especiales,

    lneas y reas en las coordenadas de fase que

    "atraen " a las trayectorias vecinas. A estos pun-

    tos, lneas y reas se les conoce como "factores

    atrayentes." 1

    Si el sistema es uno de descenso montono, al

    factor atrayente correspondiente se le conoce

    como nodo (abajo) . Para cualquier momento deinicio, el sistema se mueve en lnea recta hacia

    ese nodo en el dominio de fase. En un sistema

    de oscilaciones moderadas, al factor atrayente

    se le conoce como el punto central hacia el cual

    se mover el sistema. Un sistema de oscilaciones

    crecientes o decrecientes presentar un factor

    atrayente correspondiente a un ciclo lmite y de

    forma elptica en el dominio de fase. Las oscila-

    c iones a l tamente i r regulares pueden an pre-

    sentar cierta regularidad en el dominio de fase y

    trazarse hacia mlt ip les factores a t rayentes .

    Cuando exis te un cambio en los parmetros

    que definen la evolucin del sistema, el con-

    jun to d e so lu cion es po sibl e s de la s ecu ac ion es

    correspondientes ta mbin puede cambiar . Esto

    puede resul tar en un cambio en e l t ipo de los

    factores atra yentes en e l dominio de fase. A un

    cambio como tal en el tipo de factor atrayente

    se le conoce com o bifurcacin. Los ejemplos

    ms sencillos de bifurcacin son de un nodo (o

    punto centra l) a dos nodos (o puntos centra les)

    una bifurcacin del punto central al ciclo lmite

    o una bifurcacin de un ciclo lmite a dos ciclos

    lmite.

    La expresin de la actividad ssmica en trmi

    nos de coordenadas de fase es til por varias

    razones: Dos caractersticas bsicas del proceso ss-

    mico (su actividad y la tasa o velocidad de

    variacin de la actividad) se consideran y

    transforman como valores independientes.

    La representacin grfica de fase resul tante o

    el mapa, son ms sensibles a procedimientos

    tales como e l suavizado y la eliminac in de la

    tendencia, lo cual simplifica la seleccin de u

    intervalo de t iempo para e l c lculo de la

    actividad, un tipo de suavizado o una t ransfor

    macin adicional del sistema de coordenadas.

    Otra dimensin en la actividad ssmica

    A(t)

    dA /d ta

    tA(t)

    A(t)

    dA /d tb

    tA(t)

    A(t)

    dA /d td

    tA(t)

    A(t)

    dA /d tc

    tA(t)

    > Funciones que varan con el t iempo (miembro izquierdo de cada par)y tipos correspondientes de fac-

    tores atrayentes (miembro derecho de cada par )en el dominio de fase, a) nodo; b) punto central; c) ciclo

    lmite; d) ciclo lmite con mltiples factores atrayentes.

  • 5/24/2018 Composite

    17/70Otoo de 2000

    El procedimiento es tndar del anl isis de

    Fourier n o es eficaz si se aplica a oscilacionescuasi-armnicas de frecuencia y amplitud

    variables. En las coordenadas de fase, tales

    variaciones pueden analizarse todava en tr-

    minos de los factores atrayentes. Por ejemplo,

    un incremento en la amplitud de las oscilacio-

    nes hasta a lcanzar un valor constante se ase-

    mejar a un ciclo lmite creciente y, una

    disminucin en la ampli tud hasta l legar a cero

    se asemejar a un factor a t rayente de punto .

    Despus de t ransformar la representacin gr-

    fica de fase a una forma que permita una des-

    cripcin matemtica, se puede llevar a cabo la

    transformacin inversa y obtener una descrip-

    c in m atemtica del componente r egular del

    proceso ssmico original. Esto puede p ermitir

    el clculo de la sismicidad futura. La importan-

    cia es tads t ica de es te pronst ico depende del

    valor del componente aleatorio o impredecible

    de la a ctividad ssmica y de la tasa o velocidad

    de variacin de la actividad, y depende tambin

    de la capacidad para reconocer los puntos de

    bifurcacin en las trayectorias de fase (puntos

    de cambio del tipo de rgimen ssmico).

    Caractersticas de fase de la actividad ss-mica del campo RomashkinoLa variacin tem poral en la a ctividad ssmica

    cuant ificada en la regin del cam po petrolero

    Romashkino (arr iba , par te a) puede describirse

    mediante una representacin grfica de fase

    (arr iba , par te b) . En pr imera ins tancia , la t ra-

    yectoria del estado de actividad en las coordena-

    das de fase parece catica. No obstante, el

    componente a leator io puede e l iminarse cam-

    biando el sua vizado del grfico y la tende ncia

    puede e l iminarse mediante una t r ansformacin

    lineal similar al cambio y rotacin de ejes

    (arr iba , par te c) .

    La trayectoria de fase resultante (arr iba ,

    par te d) comienza en un punto inicial, posterior-

    mente se mueve en espira l hacia adentro; en

    determinado m omento, la t rayector ia regresa a

    la parte exterior de la espiral y despus nueva-

    mente se desplaza hacia adent ro en espira l .

    Todo el tiempo, la trayectoria permanece de

    de un rea determinada.Esta representacin grfica de fase se ase

    meja al ciclo lmite mostrado en la pgina a

    rior, parte c , para un oscilador bajo la accin

    una fuerza externa.

    El movimiento hacia afuera de una trayec

    r ia en espira l , generalmente corresponde a

    incremento en la amplitud de las oscilacion

    de la actividad ssmica, mientras que un

    movimiento hacia adentro corresponde a un

    disminucin de las oscilaciones de la act ivid

    La forma y las dimensiones d e los ciclos

    obtenidos pueden proporcionar informacin

    cional sobre el proceso ssmico y deben estud

    se con ms profundidad. Una observacin

    destaca ble es que las oscilaciones de la act i

    dad ssmica no son estrictamente sinusoidal

    el perodo tiende a oscilar en un valor prom

    cercano a los doce meses.

    1.Haken H: Advanced Synergetics. Instability Hierarchof Self-Organizing Systems and Devices, Springer sin Synergetics. Vol 20. Nueva York, Nueva York, EUASpringer-Verlag, 1983.

    1986

    A o

    1988 1990 1992 1994 1996

    A o

    0

    3

    6

    9

    Actividadssmica

    ,normalizada

    Actividad ssmica, normali zada

    dA/dt

    dA/dt

    Actividad ssmica, normali zada

    Actividadssmica

    ,normalizada

    0

    0

    1

    1

    -1

    -1

    -1

    -2

    -40

    0

    1 2

    2

    4

    3 4 5 6 7 8 9 2-2

    0

    -1

    -2

    1

    2

    d

    ca

    b

    1986 a 1990

    1991 a 1995

    1986 1988 1990 1992 1994 1996

    > Variaciones de la actividad ssmica e n la regin del campo Roma shkino. La amplitud de la actividad ss-

    mica ( arri ba a la izquierda)se calcul sumando la raz cbica de las energas de todos los eventos que se

    presentaron en ese mes. Estos datos se mostraron en las coordenadas de fase ( abajo a la izquierda)para

    verificar si podra identificarse la pe riodicidad. Los datos de la actividad ssmica se sua vizaron y se elimi-

    n la tendencia ( arri ba a la derecha)para ex traer un componente regular. La representacin grfi ca de

    fase ( abajo a la derecha)del componente regular suavizado y sin tendencia muestra a lgunas similitudes

    con la representacin grfi ca de fase de un ciclo lmite mostrada en la pgina ante rior, parte c.

  • 5/24/2018 Composite

    18/70

    La actividad de explotacin cuantificada tam-

    bin se analiz utilizando un promedio a lo largo de

    seis meses: se calcularon valores promedio de seis

    meses de extraccin, inyeccin y desbalance, pos-

    teriormente el intervalo se desplaz un mes y se

    calcul nuevamente. Los resultados se

    estandarizaron mediante el promedio general.

    Para las cuatro reas ms ssmicamente acti-

    vas se calcul la eficacia de una inyeccin, o la re-

    lacin entre los volmenes de lquido producido y

    agua inyectada (derecha). La comparacin de

    estos valores con la actividad ssmica cuantificada

    en la regin del campo petrolero Romashkino

    indica que existe una relacin inversa entre las

    oscilaciones de la actividad ssmica y la eficacia de

    la inyeccin. En 1986, momento en el cual la infor-

    macin de la actividad ssmica estuvo disponible y

    en el que se observa un marcado descenso, de

    extremadamente alto a bajo, el carcter de la

    variacin temporal de los parmetros de produc-

    cin cambia considerablemente.

    En el rea A, la eficacia de la inyeccincomienza a oscilar con una amplitud importante

    opuesta a las oscilaciones de la actividad ssmica.

    En el rea S, tambin se observa el inicio de las

    oscilaciones de la efectividad de la inyeccin, pero

    stas estn menos sincronizadas con las oscila-

    ciones de la actividad ssmica. En el rea B, en

    forma an ms clara, se observan las oscilaciones cuasi-armnicas de la efect ividad de la inyecci

    con un perodo cercano a los 12 meses y con un

    amplitud regular. En el rea M , una tendencia e

    la disminucin de la efectividad de la inyecci

    cambia en 1986 a un incremento en las oscila

    ciones, drsticamente opuesto en signo a la

    oscilaciones de la actividad ssmica.En cierta medida, las caractersticas obser

    vadas en las variaciones temporales de l

    efectividad de la inyeccin se relacionan con e

    cambio en 1986 a una nueva tecnologa de inyec

    cin de lquidos. Uno de los resultados de un cam

    bio como tal, fue la disminucin del volume

    inyectado en verano. En invierno, se mantuvo l

    inyeccin a fin de evitar el congelamiento en la

    lneas de flujo. Esto introdujo un componente esta

    cional a la eficacia de las oscilaciones y, en gene

    ral, una operacin de inyeccin de agua m

    econmica. Al mismo tiempo, es imposible afirma

    que todas las variaciones se deben a diferencia

    en la tecnologa de inyeccin.

    La eficacia de la inyeccin en las reas A, S

    M , y B puede compararse con la variacin en l

    actividad ssmica cuantif icada en cada re

    (izquierda). A los efectos de completar la com

    paracin, tambin se comparan los cambios en l

    actividad ssmica con los volmenes de lquid

    extrado e inyectado.

    14 Oilfield Review

    Efectividad de la inyeccin Efectividad de la inyeccin

    Efectividad de la inyeccin

    0.8

    0.9

    1.0

    1.1

    1.2

    0

    1

    2

    3

    4

    Ef e ct i vi d ad de la in ye cc i n A ct i vi da d s s mi ca

    0.6

    0.8

    1.0

    1.2

    0

    1

    2

    3

    4

    0.7

    0.8

    0.9

    1.0

    0.6

    0.8

    1.0

    1.2

    1.4

    Actividad ssmic

    Berezovskaja

    Severo-Almetyevskaja Almetyevskaja

    M inibayevskaja

    Actividad ssmica Actividad ssmic

    A oA o

    A oA o

    1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1981 1983 1985 1987 1989 1991 19

    1981 1983 1985 1987 1989 1991 191981 1983 1985 1987 1989 1991 1993

    > Comparacin de la actividad ssmica general del campo Romashkino con las variaciones de laeficacia de la inyeccin para las cuatro reas del campo. En cada uno de los casos, la escala deleje vertical izquierdo es la eficacia de la inyeccin y la escala del eje vertical derecho es la activi-dad ssmica normalizada.

    A o

    1986 1988 1990 19920

    2

    4

    6

    8

    10

    12

    14

    16

    18

    20

    Actividadssmica,n

    ormalizada

    Relacindelvolumendellquidoproducidoconelvolumendeaguainyectada

    Desbalancex103m3

    Volumend

    eproduccineinyeccinnormalizadassobrelosvalore

    spromedios

    0

    0.2

    0.4

    0.8

    1.0

    1.2

    1.4

    0

    0.2

    0.4

    0.6

    0.8

    1.0

    1.2

    1.4

    -200

    20 0

    0

    40 0

    60 0

    80 0

    1000

    0.6

    A o

    1986 1988 1990 1992

    Efectividadde la inyeccin

    A

    M

    B

    S

    Actividad ssmica

    A

    M

    B

    S

    Desbalance

    A

    M

    B

    S

    Produccin

    A

    M

    B

    S

    Inyeccin

    A

    M

    B

    S

    > Comparacin de las variaciones de la actividad ssmica (abajo izquierda) con la eficaciade la inyeccin (arriba izquierda), la produccin y la inyeccin (arriba derecha) y el desba-lance de volmenes (abajo derecha) para las cuatro reas ms ssmicamente activas delcampo Romashkino.

  • 5/24/2018 Composite

    19/70Otoo de 2000

    Una caracterstica notable es el i ncremento en

    los volmenes de inyeccin que se present cua-

    tro meses antes de la ocurrencia de los incremen-

    tos ms importantes en la sismicidad, al principio

    y al final del perodo estudiado en el rea A.

    Tambin es im portante el hecho de que la produc-

    cin disminuy en estos perodos de incremento

    en la actividad ssmica, an cuando se increment

    la inyeccin. M s tarde, incluso los incrementos

    ms dbiles en la actividad ssmica estuvieron

    siempre acompaados por una disminucin en la

    produccin total de lquido en el rea A. Por otro

    lado, es interesante el hecho de que, por ejemplo,

    durante el incremento de la actividad ssmica de

    1991 a 1992 en el rea M , tanto la inyeccin como

    la produccin se incrementaron, pero, al mismo

    tiempo, disminuy la eficacia de la inyeccin.

    El anlisis de regresin muestra una relacin

    estadsticamente importante entre las varia-

    ciones de la actividad ssmica en las cuatro reas

    estudiadas y los regmenes de produccin e

    inyeccin para estas reas. El nivel de confiabili-dad de la relacin es del 99%.

    Para ayudar a entender la relacin entre la

    actividad ssmica en las cuatro reas ms ssmi-

    camente act ivas del campo petrolero

    Romashkino y algunas caractersticas que

    describen el proceso de explotacin, se calcu-

    laron los coeficientes de correlacin cruzada,

    tales como los volmenes de lquido extrado e

    inyectado, el desbalance y la eficacia de la inyec-

    cin. Durante el perodo de estudio, el volumen

    de los lquidos inyectados y el volumen de los

    lquidos producidos disminuyeron por razones

    econmicas. A los efectos de completar el anli-sis, se calcularon las correlaciones entre la

    actividad ssmica y los valores sin tendencia

    eliminando la tendencia lineal de los valores

    de los volmenes inyectados y producidos.

    Puede mostrarse grficamente la correlacin

    entre los parmetros de explotacin en un rea y

    las actividades ssmicas en todas las reas

    (derecha). La correlacin con la actividad ssmica

    de cada regin se encuentra representada como

    una barra horizontal. Las barras ms largas indi-

    can una mejor correlacin y las barras a la

    izquierda muestran una correlacin negativa.

    Es sorprendente lo bien que se correlacionan

    los parmetros de la actividad ssmica y la

    explotacin, no solamente dentro de un rea,

    sino tambin entre las reas. Los volmenes

    inyectados y producidos en cada rea y sus con-

    trapartes sin tendencia se correlacionan positiva-

    mente con la actividad ssmica en las cuatro

    reas, con pocas excepciones (las correlaciones

    entre la actividad ssmica en el rea A y la pro-

    -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

    Severo-Almetyevskaja

    Almetyevskaja

    Berezovskaja

    Actividad de todaslas reas

    Severo-Almetyevskaja

    Almetyevskaja

    Berezovskaja

    M inibayevskaja

    Correlacin

    -0.8 -0.7 -0.6 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

    Minibayevskaja

    Desbalance

    Inyeccin sin tenden

    Produccin sin tende

    Produccin/Inyeccisin tendencia

    Produccin/Inyecci

    Produccin

    Inyeccin

    Desbalance

    Inyeccin sin tenden

    Produccin sin tende

    Produccin/Inyeccisin tendencia

    Produccin/Inyecci

    Produccin

    Inyeccin

    Desbalance

    Inyeccin sin tenden

    Produccin sin tende

    Produccin/Inyeccisin tendencia

    Produccin/Inyecci

    Produccin

    Inyeccin

    Desbalance

    Inyeccin sin tenden

    Produccin sin tende

    Produccin/Inyeccisin tendencia

    Produccin/Inyecci

    Produccin

    Inyeccin

    > Correlacin entre los parmetros de explotacin y la actividad ssmica para los cuatro sec-tores de produccin. Los parmetros de explotacin se listan a la derecha. La correlacin coactividad ssmica en cada una de las cuatroreas se muestra como una barra horizontal coloreada. Por ejemplo, en la parte superior, el coeficiente de correlacin entre la relacin de produccin/ inyeccin en el sector S y la actividad ssmica en el sector A (barra azul) es 0.12.

  • 5/24/2018 Composite

    20/7016 Oilfield Review

    Actividad con inyeccin (sin tendencia)

    Retardo, meses-25 -15 -5 5 15 25

    -1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Correlacionescruzadas

    Actividad con produccin (sin tendencia)

    -25 -15 -5 5 15 2

    -1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Correlacionescruzadas

    Actividad con eficacia de inyeccin

    -25 -15 -5 5 15 2

    -1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Correlacionescruzadas

    Actividad con desbalance

    -25 -15 -5 5 15 25

    25

    -1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Correlacionescruzadas

    -25 -15 -5 5 15

    -1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Correlacionescruzadas

    -25 -15 -5 5 15 25

    -1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Correlacionescruzadas

    -25 -15 -5 5 15 2

    -1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Correlacionescruzadas

    -25 -15 -5 5 15 2

    -1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Correlacionescruzadas

    Area de Severo-Almetyevskaja

    Area de Berezovskaja

    Retardo, meses

    Retardo, meses Retardo, meses

    Retardo, meses Retardo, meses

    Retardo, meses Retardo, meses

    Act ividad con inyeccin (sin t endencia) Act ividad con produccin (sin tendencia)

    Actividad con eficacia de inyeccinActividad con desbalance

    > Cambio en los coeficientes de correlacin (entre la actividad ssmica y la produccin y lainyeccin sin tendencia, el desbalance y la eficacia de la inyeccin) debido a un desplaza-miento relativo en los tiempos de la serie de datos. Un retardo positivo, como se observa enlos casos de las reas A y M, indica que los cambios en los parmetros de explotacin delcampo preceden a los cambios en la actividad ssmica. Un retardo negativo indica que loscambios en la actividad ssmica preceden a los cambios en los parmetros de explotacin.

    duccin en cada rea son negativas). La eficacia

    de la inyeccin (volumen producido/volumen

    inyectado) en cada rea se correlaciona negativa-

    mente con la actividad ssmica en las cuatro

    reas, mientras que los desbalances se correla-

    cionan positivamente. Los valores absolutos ms

    altos de correlacin se observan entre la produc-

    cin sin tendencia en el rea A y la actividad ss-

    mica en las reas A y M (que se encuentra cerca

    del rea A); y entre el desbalance en el rea M y

    la acti vidad ssmica en l as reas S y B. Los valo-

    res absolutos de estos coeficientes correlativos

    son mayores a 0.7.

    La correlacin entre la actividad ssmica y la

    explotacin de hidrocarburos, significa que las dos

    estn relacionadas, pero esto no i ndica cul es la

    causa, cul es el efecto y cunto tiempo le t oma a

    la causa crear el efecto. El desplazamiento relativo

    en los tiempos de la serie de datos, el nuevo cl-

    culo de la correlacin y el rastreo del retardo que

    resulte en la mejor correlacin, proporcionan el

    mejor clculo estadstico del retardo entre l a causay el efecto (derecha y pgina siguiente). Los retar-

    dos positivos corresponden a desplazamientos en

    los tiempos positivos de la serie de datos de la

    actividad ssmica respecto de otra serie de datos.

    Las ms interesantes son las representaciones

    grficas para las reas M y A, las cuales indican

    que los cambios en l os parmetros de explotacin

    preceden a los cambios en la actividad ssmica.

    Para estas reas, se observa una correlaci n mxi-

    ma cuando los retardos son positivos y del orden

    de uno a dos meses. Los coeficientes de co-

    rrelacin alcanzan 0.8 para el rea M (correlacin

    entre la actividad ssmica y la inyeccin) y 0.7 parael rea A (correlacin entre la actividad ssmica y

    el desbalance, y entre la actividad ssmica y la pro-

    duccin).

    La correlacin mxima para el rea B co-

    rresponde a cero o a un desplazamiento insignifi-

    cante en el tiempo.

    El hecho de que para el rea S la correlacin

    mxima ocurra cuando los desplazamientos en los

    tiempos de la actividad ssmica respecto a la ma-

    yora de los parmetros son negativos y del orden

    de seis a siete meses, fue una sorpresa. Esto sig-

    nifica que el cambio en la actividad ssmica pre-

    cede al cambio en l os parmetros de explotacin.

    Explotacin de la sismicidadPocas personas negarn que existe una relacin

    entre la explotacin de hidrocarburos y la activi-

    dad ssmica, pero todava no se ha determinado

    cun fuerte es la relacin. Adems, lo que puede

    o debe hacerse, provoca otro debate.

  • 5/24/2018 Composite

    21/70Otoo de 2000

    En regiones de energa potencial tect

    alta, la produccin de hidrocarburos puede

    sionar drsticos incrementos en la actividad

    mica y provocar fuertes sismos como en Ga

    Usbekistn. En regiones de tensin tect

    ms baja, sismos de esa magnitud son m

    probables, pero pueden presentarse sismos

    tivamente dbiles que daen las estructura

    superficie.

    El anlisis de los datos respecto a las c

    tersticas temporales y espaciales de la acti

    ssmica pueden proporcionar informacin til s

    los procesos de deformacin que se presenta

    los yacimientos y en las rocas circundantes

    pueden delinear las zonas con presencia de f

    activas que tambin presentan alta permeabi

    Si se adquiere en suficientes perodos, esta

    macin puede ayudar a pronosticar increme

    peligrosos en la actividad ssmica y evalua

    mtodos de extraccin. Por ejemplo, en el ca

    petrolero Romashkino, la eficacia de la inye

    de agua disminuy durante los perodos ecuales se increment la actividad ssmica

    increment durante los perodos de baja activ

    ssmica. Esto podra deberse a que l as fall as q

    activaron durante los perodos de actividad ss

    desarrollaron tambin una mayor permeabi

    Esto podra disminuir la eficacia de la inyecci

    La instalacin anticipada de una red ss

    local permanente ayuda a cuantificar la acti

    ssmica de trasfondo de modo que puedan d

    tarse los cambios. Esto ayuda a aclarar los m

    rios de la relacin entre la produccin y la acti

    ssmica. La experiencia demuestra que para c

    lar los valores de los parmetros temporaespaciales de los procesos de deformacin ss

    en la regin de campos de hidrocarburos, es a

    sejable registrar la informacin durante uno o

    aos antes de iniciar cualquier produccin

    embargo, un mayor registro y un mejor anlisis

    porcionan una mejor visin. Los resultados pub

    dos en este artculo son los informes prelimin

    del proyecto conjunto entre Schlumberger

    Instituto de la Dinmica de Geferas en M

    Otros grupos se encuentran fomentando tam

    activamente el monitoreo en superficie de la a

    dad ssmica que pueda estar relacionada c

    explotacin de hidrocarburos. Por ejempl

    Koninklijk Nederlands Meteorologische Ins

    (KNM I) cuenta con un programa para monit ore

    sismicidad en los Pases Bajos. Otros grupo

    encuentran monitoreando la actividad ssmica

    sensores instalados en los pozos. Todos

    esfuerzos incrementarn el conocimiento d

    industria sobre los efectos de la producci

    nuestros alrededores.

    Retardo, meses Retardo, meses

    Retardo, meses Retardo, meses

    Retardo, meses Retardo, meses

    Retardo, meses Retardo, meses

    Act ividad con inyeccin (sin t endencia) Act ividad con produccin (sin t endencia)

    Actividad con eficacia de inyeccinActividad con desbalance

    A ct ividad con inyeccin (sin tendencia) Act ividad con produccin (sin tendencia)

    Actividad con eficacia de inyeccinActividad con desbalance

    -25 -15 -5 5 15 25-1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Correlaciones

    cruzadas

    -25 -15 -5 5 15 25-1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Correlaciones

    cruzadas

    -25 -15 -5 5 15 25

    -1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Co

    rrelacionescruzadas

    -25 -15 -5 5 15 25

    -1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Co

    rrelacionescruzadas

    Area de Almetyevskaja

    Area de Severo Minibayevskaja

    -25 -15 -5 5 15 25-1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Correlacionescruzadas

    -25 -15 -5 5 15 25

    -1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6

    1.0

    Correlacionescruzadas

    -25 -15 -5 5 15 25

    -1.0

    -0.6

    -0.2

    0.2

    0.6