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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
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M ark E. Teel(1) 281-285-8434Facsmil e: (1) 281-285-8519E-mail: [email protected] ield.slb.com
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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
deco
nocimi
ento
M
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er
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s
t
cn
ic
a
s
Desarrollo
de habilidades Garantadeidoneid
ad
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ogr
am
a s
Dire
ctor
asesoramiento
Consejo de
rev
isi
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Com
itde
Modelo de valorde NExT
industrial
Oilfield Review
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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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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
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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
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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
-
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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.
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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.
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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
-
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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).
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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
-
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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.
-
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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.
-
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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.
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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.
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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