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GAS ASOCIADO A MANTOS DE CARBN

JEFERSON MARN RAMREZ RAFAEL EDUARDO PREZ HERNNDEZ KATHERINE PRADA PALOMO

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERA DE PETRLEOS TECNOLOGA DEL GAS BUACARAMANGA 2011

GAS ASOCIADO A MANTOS DE CARBN

JEFERSON MARN RAMREZ Cd. 2070621 RAFAEL EDUARDO PREZ HERNNDEZ Cd. 2071385 KATHERINE PRADA PALOMO Cd. 2061770

GRUPO 03

FABIO AUGUSTO SANTOS RODRGUEZ Ingeniero de Petrleos

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERA DE PETRLEOS TECNOLOGA DEL GAS BUACARAMANGA 20112

CONTENIDO Pg. INTRODUCCIN 1. 2. HISTORIA ASPECTOS TCNICOS 4 5 6 7 7 9 11 13 14 15 16 18 27 29 30 31 33 34 34 36 37 41 43 44

2.1 Formacin del CBM 2.2 Adsorcin y desorcin 2.3 Extraccin 2.4 Pozo CBM 2.5 Modelo econmico 2.6 Caso aplicado: Cuenca San Juan-USA 3. ESTADSTICAS

3.1 Panorama global 3. 2 CBM en Estados Unidos 3.3 CBM en Colombia 4. NORMATIVIDAD EN COLOMBIA

4.1 Variables de comercializacin 4. 2 Conflictos coexistencia de carbn y gas natural 4.3 Aspectos jurdicos 4.4 Normas reguladoras 5. 6. ASPECTOS AMBIENTALES DRUMMOND LTDA

6.1 Proyectos 7. FUTURO DEL CBM

CONCLUSIONES BIBLIOGRAFA

3

INTRODUCCIN

El metano en capas de carbn (CBM o GMDC) puede hallarse en casi todos los lugares en donde existe carbn, considerado peligroso en la industria minera pero un potencial como suministro de energa limpia y abundante que ayudar a reemplazar otras reservas de hidrocarburos en declinacin. Los yacimientos CBM se diferencian de los convencionales bsicamente en la produccin de agua y el mecanismo de almacenamiento de gas.

Los desarrollos registrados recientemente en las tecnologas y las metodologas estn desempeando un rol importante para el aprovechamiento de este recurso no convencional. Algunas de estas tecnologas son adaptaciones de las utilizadas en las operaciones convencionales de petrleo y gas, pero otras son aplicaciones nuevas diseadas especficamente para abordar las propiedades nicas del carbn. Dada la abundancia de reservas de carbn que posee el pas, el metano de esta fuente no convencional puede ser una opcin tcnica y econmica vlida para generar volmenes adicionales de gas, y para suplir las necesidades del mercado interno en el corto plazo. Hace referencia el gas proveniente de los microporos de las vetas de carbn y no es producto de gasificacin, difiere en su proceso de acumulacin y en la tecnologa usada para producirlo. El CBM es gas natural generado y almacenado en vetas de carbn. Se produce mediante pozos que permiten que el gas y el agua fluyan a la superficie.

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GAS ASOCIADO A MANTOS DE CARBN

1. HISTORIA

Metano en capas de carbn energa limpia para el mundo

Fuente: Oil Field Review, 2009 Volumen 21 No. 2. Metano en capas de carbn: Energa limpia; Ahmed al-jubori Calgari, Alberta, Canad.

Lnea del tiempo

3000-2000 A.C. El carbn es utilizado por sus cualidades calorficas para alear cobre y estao periodo que se conoci como la edad de Bronce.

Grecia S. III A.C. Teofrasto hace la primera referencia escrita de la que se tenga registro del uso del carbn.

Los Romanos S. II D.C. Explotaron el mineral en gran Bretaa y en Gales a gran escala

En Gran Bretaa en el siglo XIII se masifica el uso del carbn para su utilizacin en la fabricacin de armaduras y armas

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J. B. Van Helmont en su libro orgenes de la medicina describi que un espritu sala del carbn cuando era incinerado, a ese espritu lo llamo GAS.

S. XVIII Inicia la revolucin industrial impulsada por la masiva explotacin del carbn.

1792 Murdoch descubri un proceso para extraer gas del Carbn.

S. XIX Inicia la explotacin masiva del carbn en amrica.

1968 mueren 78 trabajadores por una explosin provocada por el gas asociado al carbn en Farmington Virginia.

2. ASPECTOS TCNICOS

El CBM es gas natural compuesto por gases energticos entre los cuales predominan el metano (80-95%) aunque tambin se encuentras gases como dixido de carbono, monxido de carbono, nitrgeno y etano. El GMC es producido a menudo desde mantos de poca profundidad y junto con grandes volmenes de agua de calidad variable. El GMC es gas natural generado y almacenado en vetas de carbn. Se produce mediante pozos que permiten que el gas y el agua fluyan a la superficie.

Molcula de metano

Fuente: Internet 6

2.1 FORMACIN DEL CBM

El GMC es metano (CH4) generado en forma natural, junto a pequeas cantidades de otros hidrocarburos y otros gases distintos a los hidrocarburos, contenidos en los mantos de carbn como resultado de un proceso fsico y qumico. Este proceso comienza con material orgnico de plantas que se convirti primero en turba y luego en carbn, CARBONIFICACIN. A medida que las plantas se fueron cubriendo de sedimentos e incrementando su profundidad, el calor y la presin aumentaron, causando cambios fsicos y qumicos en las plantas. Es esta aplicacin de calor y presin la que transforma la turba en carbn, expulsando el agua y otros constituyentes voltiles fuera de la masa orgnica y concentrando el carbn. La transformacin de turba en carbn es un proceso gradual de maduracin, el que incluye muchas etapas intermedias

2.2 ADSORCIN Y DESORCIN

Adsorcin y desorcin

Fuente: Oil Field Review, 2009 Volumen 21 No. 2. Metano en capas de carbn: Energa limpia; Ahmed al-jubori Calgari, Alberta, Canad.

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Durante la carbonizacin la matriz se contrae formando fracturas ortogonales o diaclasas y forman ngulos rectos con las diaclasas frontales las cuales son continuas, en general el agua llena los espacios intersticiales de la matriz del carbn, a medida que se produce agua y la presin de la formacin se reduce, se libera metano, el cual es adsorbido en las superficies de la matriz del carbn y se almacena en los microporos, luego el gas se difunde a travs de la matriz, migra hacia las diaclasas y fracturas y finalmente llega al pozo Los yacimientos de petrleo y gas, la capacidad de almacenamiento de hidrocarburos se relaciona con la porosidad porque el gas es retenido y almacenado en los sistemas de poros en la matriz. Si bien los carbones poseen una porosidad intrnseca moderada, pueden almacenar hasta seis veces ms gas que un volumen equivalente de arenisca a una presin similar. La capacidad de almacenamiento de gas est determinada principalmente carbn. por el rango de un

-CONTENIDO DE GAS EN EL CARBN Y GENERACIN DE METANO

Fuente: Oil Field Review, 2009 Volumen 21 No. 2. Metano en capas de carbn: Energa limpia; Ahmed al-jubori Calgari, Alberta, Canad. 8

Fuente: Oil Field Review, 2009 Volumen 21 No. 2. Metano en capas de carbn: Energa limpia; Ahmed al-jubori Calgari, Alberta, Canad.

2.3 EXTRACCIN

Los proyectos CBM generalmente adoptan procedimientos de perforacin, terminacin y estimulacin de pozos tecnolgicamente simples y econmicos

Los pozos verticales son comunes, pozo convencional como los que son usados el fluido es forzado a salir al pozo de las fracturas del carbn, las cuales liberan el gas metano, aunque puede resultar complicado perforar a travs de filones de carbn inestables. Los pozos verticales son ms comunes porque pueden resultar complicado perforar a travs de filones de carbn inestables.

Los pozos horizontales de largo alcance, cuando son posibles, permiten maximizar el contacto con el yacimiento y, utilizando pozos multilaterales, se han reportado tasas de recuperacin que varan entre el 70 y el 90% al cabo de 24 a 48 meses de produccin.9

En conjunto con la minera, los pozos son perforados hasta la capa de carbn o justo arriba de esta, donde algn gas es producido durante la perforacin. El carbn es entonces minado y el techo se derrumba, creando un gran vaco de roca colapsada, llamada Gob, que puede intersectar capas de carbn sobre la capa principal. El gas se acumula en el Gob y es extrado por los pozos de gas.

Tipos de extraccin

Fuente: http://www.uky.edu/KGS/education/methane.pdf

Fuente: Oil Field Review, 2009 Volumen 21 No. 2. Metano en capas de carbn: Energa limpia; Ahmed al-jubori Calgari, Alberta, Canad.

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Los pozos verticales son ms comunes porque pueden resultar complicados perforar a travs de filones de carbn inestables. Los pozos horizontales de largo alcance, cuando son posibles, permiten maximizar el contacto con el yacimiento, Mediante la perforacin horizontal se generan conductos altamente efectivos para la produccin de CBM. Utilizando pozos multilaterales se han reportado tasas de recuperacin que varan entre el 70% y 90% al cabo de 24 a 48 meses de produccin. En otras cuencas productoras de carbn se est construyendo pozos multilaterales en filones de carbn para maximizar la produccin.

2.4 POZO CBM Pozo CBM tpico

Fuente: Oil Field Review, 2009 Volumen 21 No. 2. Metano en capas de carbn: Energa limpia; Ahmed al-jubori Calgari, Alberta, Canad.

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Existen muchas formas de desarrollo de un yacimiento CBM, las tecnologas de produccin incluyen perforacin convencional antes de la minera y perforacin horizontal. Un mtodo consiste en una perforacin simple de un pozo a travs de mltiples filones de carbn. La tubera de produccin se baja por debajo del intervalo de carbn ms profundo. Despus del tratamiento de estimulacin por fracturamiento, el agua fluye desde el filn de carbn, se desplaza en forma descendente por el espacio anular, y es bombeada a travs de la tubera de produccin. El metano liberado de la matriz- fluye hacia el espacio anular existente entre la tubera de revestimiento y la tubera de produccin, se eleva haca la superficie donde es transportado por tubera hasta una estacin de compresin, y se combina con la produccin de otros pozos.

El agua producida se reinyecta en una formacin ms profunda o bien es tratado y eliminada en la superficie.

Tasas de produccin de metano y agua durante el desarrollo de un proyecto CBM

Fuente: USGS.Coal Bed Methane-Potential and concerns.

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Aspectos a considerar en la produccin de CBM

2.5 MODELO ECONMICO

Bsicamente se plantean las siguientes etapas:

Fuente: Autores

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2.6 CASO APLICADO: Cuenca San Juan USA

Crdito Fiscal

Fue una medida implementada por el gobierno de estados unidos en la dcada de los 80 conocida como la seccin 29 para promover la explotacin de las reservas de la energa no convencional cuyo fin era mitigar la crisis energtica. Aunque no solo se centr en el gas asociado a mantos de carbn el gobierno giro crditos de alrededor de los 2 Billones de Dlares para el desarrollo especifico de esta industria.

Medidas de rentabilidad Cantidad de gas (Cuencas Apalache y Warrior) Costos Costos de Produccin Perforacin Fractura miento Disposicin del Agua14

125-150 scf/ton. Carbn

Permeabilidad (Cuencas del Este) 0.1-0.5 md Presin Mnima Inicial 125-175 psi Precio de venta del Gas Criterios de evaluacin de los proyectos pueden ser VPN y TIR

Costos de transporte Costo de la Tubera Costo de transporte del agua

Impuestos Regalas

3. ESTADSTICAS Reservas En los ltimos aos, los proyectos asociados con el CBM proliferaron rpidamente. Australia no registr produccin de CBM en 1995; sin embargo, en 2008 se extrajeron 4,000 MMm3 [141,000 MMpc] de sus extensivas reservas de carbn subterrneo. China exhibi un volumen de produccin de CBM de ms de 1.4 MM m3 [49,000 MMpc] en el ao 2006. Estas cifras son pequeas si se comparan con la produccin de EUA en el ao 2007; 61,000 MMm3 [2.15 Tpc]; es decir, ms del 10% del suministro interno de gas natural de EUA. No obstante, toda esta produccin es significativa porque proviene de un recurso energtico poco utilizado antes de 1985. La aceptacin de este recursono convencional como suministro alternativo de gas natural, se manifiesta en el nivel de las inversiones de capital que se estn efectuando a escala mundial.

Impulsada en gran medida por incentivos de ndole fiscal, la industria del gas natural de EUA comenz a desarrollar los recursos CBM en la dcada de 1980. Desde entonces, se han introducido mejoras en las tecnologas y las metodologas de evaluacin, perforacin y produccin de CBM que, en su mayora, constituyen adaptaciones de las tecnologas y metodologas ya utilizadas para los yacimientos tradicionales de petrleo y gas.

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Reservas de CBM y actividad asociada

Fuente: Oil Field Review, 2009 Volumen 21 No. 2. Metano en capas de carbn: Energa limpia; Ahmed al-jubori Calgari, Alberta, Canad.

3.1 PANORAMA GLOBAL

El mayor volumen de reservas probadas recuperables de carbn, segn los ltimos datos publicados, se encuentra en EUA, seguido por Rusia, China, Australia e India (ver Tabla). Si bien los depsitos someros de carbn de muchas reas, tales como las reas situadas en el Reino Unido y en algunas otras naciones europeas, han sido extensivamente explotados, los filones profundos de carbn que trascienden el alcance de las operaciones mineras presentan oportunidades de desarrollo. An con poco carbn explotable remanente, el Reino Unido sigue ocupando el sexto lugar en el mundo en trminos de reservas estimadas de CBM (arriba). No obstante, las naciones con los depsitos de carbn ms grandes estn recibiendo la mayor parte de las inversiones de capital que, en el ao 2008, se estim en US$ 12,000 millones para la industria

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Reservas probadas recuperables EUA Rusia China Australia India

% 28.6 18.5 13.5 9 6.7

Fuente: Oil Field Review, 2009 Volumen 21 No. 2. Metano en capas de carbn: Energa limpia; Ahmed al-jubori Calgari, Alberta, Canad.

El gobierno de China, reconociendo el valor de este recurso, seal al desarrollo del CBM como uno de los 16 grandes proyectos de su actual Plan de Cinco Aos. Las metas de produccin ascienden a 10,000 MMm3 [353,000 MMpc] para 2010, 30,000 MMm3 [1.059 Tpc] para 2015, y 50,000 MMm3 [1.765 Tpc] para 2020. EUA posee una industria CBM madura basada en las 10 cuencas productoras principales. La mayora de los 48 estados del sur han sido explorados en busca de potencial de CBM pero los recursos de Alaska, estimados en ms de 30 trillones de m3 [1,000 Tpc], no fueron investigados exhaustivamente. Australia ocupa el segundo lugar despus de EUA en cuanto a produccin de CBM. Su produccin comercial comenz a mediados de la dcada de 1990, en pequea escala, pero para el ao 2008, se produjeron 4,000 MM m3 de CBM, lo que implic un incremento del 39% con respecto al ao anterior.

La India posee volmenes sustanciales de reservas de carbn, que en su mayor parte son adecuados para el desarrollo del CBM. Los depsitos profundos de carbn, a los que no se puede acceder mediante operaciones mineras convencionales, tambin ofrecen oportunidades para el desarrollo del CBM. En 1997, el gobierno de la India formul una poltica CBM y asign numerosos

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bloques de exploracin. La produccin comercial de CBM comenz en el ao 2007.

El gigante dormido en el tema del CBM es Rusia: dependiendo de la fuente, el volumen estimado del recurso oscila entre 17 y 80 trillones de m3 [600 y 2,825 Tpc]. Hasta comienzos de 2009, slo se haban perforado algunos pozos para evaluar el potencial para la produccin comercial. No obstante, esta situacin probablemente cambie como resultado de las fuerzas polticas y de mercado. El gas natural producido en la mitad occidental del pas se vende a Europa. Los recursos CBM concentrados en la porcin central de Siberia podran ser aprovechados para la industria pesada del sector central de Rusia, liberando ms gas para su venta a Occidente.

Existen ciertos desafos inherentes a la produccin de CBM en cualquier cuenca. stos abarcan aspectos de ndole econmica, geolgica, logstica y operacional. Una de las consideraciones principales es el tratamiento del agua producida.

3.2 CBM en Estados Unidos

Principales Campos de CBM en Estados Unidos

Fuente: Energy Information Administration, 8 Abril 2009 18

Comportamiento de las reservas

Fuente: Energy Information Administration, www.eia.gov 31 Diciembre 2010

Comportamiento de La Produccin

Fuente: Energy Information Administration, www.eia.gov 31 Diciembre 2010

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Precio Actual del Gas

Fuente: Energy Information Administration, www.eia.gov Febrero 2011

Contratos de Precios Futuros

Fuente: Energy Information Administration, www.eia.gov Febrero 2011

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Costos Operacionales

Perforacin y Completamiento

En general, los costos de un pozo- incluyendo la perforacin a una profundidad tpica de cerca de 3000 ft en la cuenca Warrior, Caonear, y fracturar tres zonastiene un valor de $190,000 a 200,000. El costo de Perforar, Caonear, fracturar, y la disposicin del agua, traer el metano y ponerlo en gasoductos de un pozo en desarrollo de Black Warrior a una profundidad estimada de 3500 ft es estimado en $319,000. El costo de un pozo tpico de River Gas Corporation en el condado de Tucalosa, Alabama, Se presenta en la tabla el costo de Perforar, completar, y fracturar por medio de geles de un sola zona en el arroyo de Mary Lee/Blue campo Oak Grove fue de $125,000. En la cuenca de San Juan, El proceso de cavitacin de hueco abierto costo entre $8000-$10000 por da para crear la cavidad. Un promedio del costo de un pozo en la cuenca de San Juan es de aproximadamente $500,000 el cual incluye instalaciones en la superficie, la figura tambin incluye los costos de operaciones mensuales y la disposicin del agua.

Fuente: Economics of Coalbed Methane Recovery, Capitulo 10

Tiempo vs Pozos en Desarrollo

Se dise un modelo de desarrollo de campos petroleros con un programa de operaciones que optimiz la utilizacin de los equipos y ubic los pozos en las regiones ms productivas. Con estas restricciones, el modelo pronostic que seran necesarios unos 800 pozos para suministrar el gas para la planta de GNL.21

La figura muestra Potencial de produccin y optimizacin de la perforacin. Los ingenieros utilizaron el software ECLIPSE para modelar un campo de CBM australiano, que necesitaba producir un flujo de gas predeterminado (negro) para suministrar la carga de alimentacin a una planta de GNL (arriba). Se desarrollaron dos escenarios: uno basado exclusivamente en la produccin de los pozos nuevos (rojo) y otro que combin la produccin de los pozos productores existentes con la produccin proveniente de los pozos nuevos (azul). El software adems ayud a desarrollar un plan de perforacin para alcanzar y mantener la tasa de produccin objetivo (abajo).

Fuente: Oil Field Review, 2009 Volumen 21 No. 2. Metano en capas de carbn: Energa limpia; Ahmed al-jubori Calgari, Alberta, Canad. 22

El caoneo

se convirti en el procedimiento de terminacin aceptado para

acceder a la formacin por mltiples pozos en la cuenca de Black Warrior y dar el mximo control sobre el inicio de las fracturas hidrulicas. La eleccin se basa en un procedimiento ampliamente utilizado en la industria del petrleo y el gas que los trabajadores del campo pueden lograr de una manera reproducible y en poco tiempo. Una consideracin importante en la seleccin final del caoneo, sin embargo, fue un costo menor que los slots o completamiento de pozo abierto. Lambert estimo los costos relativos de los tres procedimientos de completamiento presentados. Los mayores costos de los procedimientos de pozo abierto y slots van con menos fiabilidad y ms prdida de tiempo de perforacin. Por lo tanto, el caoneo puede costar un 45% de terminacin de pozo abierto o el 68% de costo del procedimiento tipo slot.

Seis tcnicas diferentes de completamiento fueron evaluadas por Lambert, Niederhofer y Reeves en la cuenca Warrior (Deerlick Creek Field) aos. durante tres

La relacin de costo a tasa de flujo de metano alcanzada con cada

completamiento fue determinado. EL estudio fue realizado como parte de un esfuerzo para hacer marginalmente econmicos pozos en la regin costoefectividad.

De la figura, varias conclusiones son evidentes. El completamiento de hueco abierto con gel lineal exhibi la tasa ms baja de metano, mientras que el caso de los slots que involucraba solamente fracturamiento con agua como fluido dio la tasa de flujo ms alta. La entrada limitada y la tcnica de fracturamiento baffled dieron los costos ms bajos, el segundo procedimiento ms costo-efectivo uso deflectores para fracturar. Aunque el Slotted Casing proporcionara altas tasas de flujo, no fue efectivo en cuanto a costo. Los mtodos Baffled fracturing y entrada limitada fueron los ms atractivos.

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Operacin Sobre un yacimiento CBM Perforar y fracturar a 3000 ft cuenca Warrior

Anterior@3500ft+ agua+ llevar el gas a las lneas 125000 Oak Grove Field 500000 Costo de Pozo San Juan Basin + incluye facilidades + costos mensuales + manejo de Agua

Costo Promedio 190000 200000 319000

Costos relativos del Completamiento en Deerlick

Fuente: Economics of Coalbed Methane Recovery, Capitulo 10

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Tabla de los costos relativos del completamiento

Fuente: Economics of Coalbed Methane Recovery, Capitulo 10

Costos de disposicin del Agua

Zimpfer, Hammon, and Boyce determinaron los costos relativos de transporte por camin o ductos, del agua de produccin para evaporacin a cielo abierto, inyeccin subterrnea, o uso directo en la superficie sobre la reserva Southern Ute en la cuenca San Juan. Su estimacin para el transporte de camiones se bas en una capacidad de 160 Barriles para mover las salmueras a 10 millas para su deposicin. El costo de transporte por camin es presentado en la siguiente ecuacin:

Dnde: T = costo del transporte por camin de la salmuera, $/bbl Q = volumen transportado

25

Los costos de transporte de camiones van desde $ 0.50 por barril a altas tasas hasta 2,90 dlares por barril a bajas tasas de produccin de salmuera (ver figura)

Una forma ms prctica para llevar grandes volmenes de salmuera en reas montaosas, tales como la cuenca de San Juan, es por ductos. El rango de

costos fueron determinados por Zimpfer, et al. En $ 0.44/bbl en 5000 BWPD a 0.97/bbl a tasas ms altas. Fig. 10.3 presenta los costos relativos de los dos modos de transporte.

Fuente: Economics of Coalbed Methane Recovery, Capitulo 10

Otros costos de la disposicin del agua

Fuente: Economics of Coalbed Methane Recovery, Capitulo 10.

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3.3 CBM en COLOMBIA Reservas

Fuente: ANH Evolucin y presente de la actividad exploratoria en Colombia, 2010 & ANH

Fuente: ANH Evolucin y presente de la actividad exploratoria en Colombia, 2010 & ANH

27

Se estima en 17.8 Tpc del total de gas in situ, de los cuales unos 7.5 Tpc podran ser los volmenes potencialmente recuperables, a continuacin se resume en la grfica los principales departamentos con potencial de gas.

Escenario de Reservas Potenciales en Colombia

En un escenario conservador de hallazgos, Colombia contara con disponibilidad de recursos de gas de ms de 17 TPC para 20 aos

Fuente: Oportunidades para el Comercio Internacional de Gas Natural en Colombia, 27 Abril 2011

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Regalas

Fuente: Regulation for Exploitation and Commercialization of Unconventional Gas, Conferencia Naturgas, Abril 2011

4. NORMATIVIDAD EN COLOMBIA

El gas metano en depsitos de carbn (CBM) hace parte de la oferta energtica de combustibles fsiles. El comportamiento de la oferta y la demanda de este hidrocarburo est asociado con la creciente necesidad de contar con energticos provenientes de diferentes fuentes y, en particular, obedece a la situacin mundial del mercado de gas natural, caracterizado por una oferta relativamente estable y una produccin creciente en respuesta a la dinmica de la demanda. Por las caractersticas de los yacimientos de CBM, tanto las licencias como las operaciones de exploracin y produccin pueden darse en condiciones de coexistencia geogrfica y temporal con operaciones de minera de carbn.

Fuente: autores 29

4.1 VARIABLES DE COMERCIALIZACIN

La posibilidad de comercializar CBM depende principalmente de los volmenes disponibles de por una parte, la decisin de invertir en la explotacin de GMDC se basa en los precios internacionales del gas natural.

No obstante lo anterior, las caractersticas del proceso de produccin de GMDC generan un mayor nivel de incertidumbre para los inversionistas, ya que para la adecuada explotacin de este hidrocarburo se requiere asegurar continuidad en el proceso de extraccin y el manejo de unas tasas de produccin que hagan ptima su explotacin.

Por otra parte, la decisin de producir CBM depende de variables que afectan los costos de produccin, como son:

i) Las condiciones de almacenamiento de este hidrocarburo en el reservorio: Los pozos requeridos son poco profundos y permite ahorros en los costos unitarios de explotacin, pero requiere de varios pozos para producir volmenes que aseguren la viabilidad financiera de la operacin. El espacio entre pozos es menor al convencional

ii) Los avances tecnolgicos en su exploracin y explotacin: Incide en la disminucin de los costos de inversin, operacin y mantenimiento del proceso de explotacin de CBM

iii) Las economas de escala en la produccin

iv) La logstica de acceso a los mercados disponibles: Para asegurar la viabilidad financiera requiere alcanzar un volumen crtico de produccin, factor que depende de las caractersticas geolgicas de la cuenca, adems de lograr unos costos logsticos de distribucin fsica que hagan viable su acceso al mercado objetivo.30

En el ao 2006, la produccin mundial de GMDC fue 1.9 TPC, que represent el 1.9% de la produccin de gas natural. Cerca del 90% de la produccin provino de Estados Unidos y el resto de Canad y Australia. En el mismo ao, las reservas mundiales probables eran de 4,500 TPC y las reservas recuperables se estimaron en 600 TPC, lo cual equivale al 70% y 9% de las reservas totales de gas natural, respectivamente. Por otro lado, las reservas de GMDC identificadas en Colombia son del orden de 4.7 TPC. Con base en estudios preliminares, se estima que las reservas probables en las regiones colombianas con mayor potencial son de 17 TPC, que se concentraran principalmente en las cuencas de Cesar y Ranchera.

4.2 CONFLICTOS COEXISTENCIA DE CARBON Y GAS NATURAL

El CBM se encuentra adsorbido en carbn, razn por la cual se puede presentar una coexistencia de explotaciones de carbn y CBM, lo que ha provocado controversias sobre los alcances de los ttulos o contratos de concesin y/o asociacin otorgados y sobre la propiedad del CBM, as como debates sobre la optimizacin de la produccin de minerales e hidrocarburos. Por lo general, estas circunstancias han sido debatidas desde el punto de vista jurdico, partiendo de discusiones de tipo tcnico que se orientan principalmente a:

i) Identificar si el GMDC y el carbn deben tratarse como productos asociados o como recursos diferentes e independientes: la naturaleza del carbn debe permitir establecer si este mineral es depsito del CBM o si por el contrario el CBM y el carbn hacen parte del mismo producto y por lo tanto este hidrocarburo llega a ser gas slo despus del proceso de explotacin. Este debate obedece a que durante el proceso de carbonificacin se forma carbn y gas como parte de un mismo proceso fsico-qumico.

Sobre este tema, debates judiciales adelantados en Estados Unidos y Canad han concluido que:

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i) los mecanismos de almacenamiento del gas en el carbn no han sido entendidos de manera plena y por tanto sta no es una evidencia conclusiva ii) la adsorcin es el mecanismo de almacenamiento dominante iii) el CBM tiene un vnculo dbil con el carbn iv) el CBM se encuentra naturalmente en estado gaseoso en los yacimientos v) el carbn es una roca compuesta principalmente de material carbonceo

Adicionalmente, pases como Estados Unidos, Canad, Australia, Sudfrica e India cuentan con legislacin que clasifica al CBM como un hidrocarburo, y no como parte o componente del carbn o sometido al rgimen de ste.

ii) Determinar si es posible adoptar soluciones para asegurar la coexistencia de la explotacin del carbn y del CBM. Las tcnicas de perforacin y explotacin han evolucionado durante los ltimos aos, haciendo posible la coexistencia ordenada de la explotacin del carbn y del CBM.Problemas conjuntos

Entre los potenciales problemas asociados con la explotacin conjunta se encuentran el excesivo flujo de agua y su tratamiento, la produccin sbita de gas originada en mantos sobrepresionados, la inestabilidad de los pozos, y el posible dao mantos comerciales de carbn. Por lo anterior, las tcnicas de explotacin se centran en los siguientes objetivos:

i) La prevencin del dao al manto de carbnse emplean tcnicas de perforacin y completamiento del manto de carbn a desbalance usando lodo aireado o agua de formacin.

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Esto previene que el fluido de perforacin, los aditivos qumicos y los slidos taponen el sistema de fracturas.

ii) La estabilidad del pozo

iii) El control de las presiones: Perforar los pozos para ser completados con empaquetamientos y posterior estimulacin, lo cual permite seleccionar los mantos individuales para el fracturamiento, mantener la estabilidad del pozo durante la perforacin, controlar el flujo excesivo de agua y las explosiones de gas, y asegurar el control de la produccin

iv) La optimizacin en la produccin de CBM se ha demostrado que los pozos horizontales, perforados perpendicularmente a la direccin del clivaje frontal, producen mayores volmenes de gas, dado que el pozo puede ser orientado en la direccin de la mxima permeabilidad e incrementar el rea de drenaje.

v) La obtencin de informacin para exploracin y produccinObtener informacin de propiedades del carbn como la resistividad de los carbones y densidad, la identificacin de las rocas almacenadoras y las condiciones de depositacin de las arcillas, el rango del carbn en funcin de su porosidad, y el contenido de gas que permite el modelamiento de los yacimientos de GMDC.

4.3 ASPECTOS JURIDICOS

La exploracin y explotacin minera y de gas natural se rigen a partir de los Cdigos de Minas y de Petrleos respectivamente. Cada uno de ellos presenta aspectos legales particulares que obedecen a las tcnicas de exploracin y explotacin de los minerales e hidrocarburos y a los recursos a los cuales se tiene derecho sobre las reas asignadas.

33

4.4 NORMAS REGULADORAS

DERECHOS DE EXPLOTACIN

Legislacin minera El derecho del concesionario a explotar abarca, adems de los minerales expresamente previstos en el contrato, los que se hallen en liga ntima o asociados con aqullos o se obtengan como subproductos de la explotacin. Legislacin de exploracin y explotacin de hidrocarburos El aprovechamiento del CBM en Colombia no hace necesaria la adopcin de nuevas normas de carcter legal. El marco legal que rige la exploracin y explotacin de hidrocarburos44 est conformado fundamentalmente por el Decreto Ley 1760 de 2003 que cre la Agencia Nacional de Hidrocarburos (ANH)

5. ASPECTOS AMBIENTALES

En su forma pura, el metano es el hidrocarburo que menos residuos genera al arder y, como tal, el CBM constituye una fuente de energa alternativa limpia. No obstante, existe preocupacin acerca del impacto ambiental del desarrollo del CBM.

-Manejo de agua en superficie:

Actualmente el aspecto ms costoso del desarrollo del CBM en la mayor parte de las cuencas la produccin de agua es un subproducto necesario La calidad del agua producida, que oscila entre suficientemente limpia para ser bebida y con niveles inaceptables de slidos disueltos para ser descargada en la superficie,34

depende en gran medida de la geologa de la formacin carbonifera. Adems el agua producida posee bajo contenido de oxgeno disuelto de manera que, an con un nivel bajo de slidos disueltos, debe airearse antes de ser vertida en los ros. El riego con agua producida puede ser riesgoso si no se maneja correctamente, porque los slidos disueltos pueden daar el suelo. El agua producida con alto acuferos salinos ms profundos, lejos de las fuentes de agua dulce potable.

-Perturbaciones en la superficie:

Caminos, localizaciones de pozos, lneas de conduccin e instalaciones de produccin, impacta las regiones, los pozos multilaterales, alternativa que minimiza el impacto.

-Efectos subterrneos de las prcticas habituales de terminacin de pozos CBM:

Por la profundidad somera de muchas cuencas de CBM, existe la posibilidad de que un tratamiento de estimulacin pase de la zona y afecte los acuferos de agua dulce se debe conocer las propiedades de las rocas para minimizar los efectos. Existen fluidos ambientalmente aceptables para los tratamientos de estimulacin por fracturamientos de los pozos CBM someros:

Con prcticas de gestin adecuadas se pueden minimizar los efectos ambientales de la produccin de CBM y mejorar el aspecto verde de su desarrollo.

Las tecnologas de perforacin innovadoras reducen el dao a la superficie. La mayor comprensin de las propiedades de las rocas yacimiento mejora las prcticas de estimulacin. Todas estas opciones, sumadas al manejo responsable del agua producida, reducirn el impacto del desarrollo del CBM sobre los ecosistemas existentes.

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Cuando el gas es venteado

Algunos problemas ocasionados si el gas metano extrado es venteado y no es aprovechado como recurso no convencional, son los que se presentan en la siguiente figura.

Fuente: Autores

6. DRUMMOND LTDA

Es la sucursal en Colombia de una compaa de los Estados Unidos dedicada principalmente, a la explotacin y comercializacin del carbn. Inicio extraccin de CBM a nivel mundial hace 25 aos. En Colombia, Drummond inici actividades exploratorias en 2004.

Desde mediados de la dcada de los ochenta se iniciaron los trmites y procedimientos legales para desarrollar un proyecto minero de clase mundial en medio del departamento del Cesar, particularmente en el rea comprendida entre los municipios de El Paso, La Jagua de Ibirico y Chiriguan, zona a la que se le36

denomin Mina Pribbenow, proyecto carbonfero La Loma. Desde all y a partir de 1995, se ha venido trabajando con mano de obra local para lograr tener una minera de avanzada, con responsabilidad social y ambiental, la cual ha mantenido un crecimiento sostenido, permitiendo la exportacin total de su produccin a diversos pases en el mundo, donde se aprecia el carbn Colombiano por su excelente calidad.

6.1 PROYECTOS

Proyectos de la Drummond en Colombia

Fuente: Presentacin La Experiencia de Drummond en Colombia A. Jimnez.

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Contrato: rea: Fecha: Adquirido por DLTD : Asociacin: Participacin en Exploracin: Participacin en Produccin: Objetivo: Pozos: Fase de Produccin:

Ro Ranchera 31,498 ha 24-Nov-00 14 Mar, 2006 Ecopetrol DLTD 100% DLTD 70% - ECOPETROL 30% Gas Metano Asociado a Carbn 11 Pozos de prueba (Patilla 1-11) 3 pozos corazonados 30 Aos

Fuente: Presentacin La Experiencia de Drummond en Colombia A. Jimnez.

Contrato: rea: Fecha: Contrato suscrito con: Participacin en Exploracin y Produccin: Objetivo: Pozos: Fase de desarrollo:

La Loma 158,846 ha 12-Nov-04 ANH DLTD 100%

CBM- Convencionales 23 Corazonados 11 Pozos de prueba 24 Aos

Fuente: Presentacin La Experiencia de Drummond en Colombia A. Jimnez.

-CONTRATO LA LOMA

ANTECEDENTES

Inicialmente: Contrato de Asociacin con Ecopetrol firmado en Diciembre de 2003 Transferencia a la ANH como contrato E&P en Noviembre de 200438

Contrato para la Exploracin y Produccin de CBM (Coal Bed Methane) e Hidrocarburos Total Fases de Exploracin: 5 Fases Actualmente: Fase 5 (2008 2009) Recursos in place identificados: 2.2 Tera pies Cbicos de Gas (TPC)

La Loma

Fuente: Presentacin La Experiencia de Drummond en Colombia A. Jimnez.

-Campos

CAPORO

-6 pozos perforados a la fecha (Caporo 1, 2, 3, 4, 9, 13). -Profundidad Total Promedio aprox. 2,000 ft -Diseo: Open cavity

IGUANA

-5 pozos perforados a la fecha (Iguana 1, 2, 3, 4, 5) -Profundidad Total Promedio 2,500 ft. -Implementacin de fracturas hidrulicas de estimulacin de carbones.39

-CONTRATO RO RANCHERA

ANTECEDENTES

Contrato de Asociacin con Ecopetrol 70% - 30% Adquirido por Cesin de Andina Elctrica EU Contrato para la Exploracin y Produccin de CBM (Coal Bed Methane) en La Guajira Localizacin: Departamento de La Guajira, Municipios: Barrancas, Hato Nuevo, Maicao, Fonseca y San Juan del Cesar,

Rio Ranchera

Fuente: Presentacin La Experiencia de Drummond en Colombia A. Jimnez.

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7. FUTURO DEL CBM

Fuente: BP Energy Outlook 2030, Enero 2011

El mundo tiene 6.621 Tpc en reservas probadas de gas en el 2009, suficiente para 63 aos de produccin en los niveles actuales. Los no convencionales permanecen tasados en detalle globalmente, pero podra agregar otros 30 aos de suministro.

El gas no convencional ha transformado el mercado de gas norte americano. Gas Shale y Gas Asociado a Mantos de Carbono (CBM) estn proyectados para contar con un 57% de la produccin norteamericana para el 2030 y podra hacer las exportaciones LNG econmicamente viable. Sin embargo, los riesgos de costos y acceso existen.

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Fuera de norte Amrica, el Gas no Convencional probablemente desempeara un gran papel en el futuro. La habilidad para superar obstculos tcnicos y regulatorios determinara su ritmo de desarrollo

En ausencia de otro avance tecnolgico, se espera solamente produccin no convencional significativa en Europa Cerca del 2020. Con una declinacin de campos convencionales, el requerimiento importante es probablemente duplicado para el 2030. Las Importaciones de LGN en particular deberan crecer. En China, la produccin de gas es espera que crezca 6% p.a CBM y gas shale

probablemente contribuirn con el 41% de este crecimiento, pero aun dejan una creciente necesidad por importaciones en China

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CONCLUSIONES

El metano extrado de mantos de carbn es un recurso global, en condiciones de convertirse en uno de los contribuidores principales de energa abundante y limpia.

El gas metano asociado a mantos de carbn CBM representa una importante fuente alternativa de energa considerando el agotamiento de las fuentes convencionales de energas conocidas hasta ahora.

Debe continuarse con la investigacin de mtodos y tcnicas para garantizar mejores prcticas y poder obtener el mayor beneficio de este tipo de fuente no convencional.

Los aspectos ambientales no deben ignorarse para garantizar el sostenimiento del medio ambiente y el cumplimiento de los parmetros ambientales establecidos

La Viabilidad de un proyecto de explotacin de gas asociado al carbn depende de las ayudas que brinden los entes territoriales y de control para aumentar el margen de ganancias por encima del punto de equilibrio.

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BIBLIOGRAFA

ANH Evolucin y presente de la actividad exploratoria en Colombia, 2010 & ANH.

BP Energy Outlook 2030, Enero 2011.

Documento Conpes 3517.

Oil Field Review, 2009 Volumen 21 No. 2. Metano en capas de carbn: Energa limpia; Ahmed al-jubori Calgari, Alberta, Canad.

Oportunidades para el Comercio Internacional de Gas Natural en Colombia, 27 Abril 2011.

Presentacin La Experiencia de Drummond en Colombia A. Jimnez. Presentacin Perspectivas de exploracin Armando Zamora Reyes Director de la ANH.

Regulation for Exploitation and Commercialization of Unconventional Gas, Conferencia Naturgas, Abril 2011.

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