Dic 15, 2025

Perforación Horizontal en la Austin Chalk

En 1960, la Texas Railroad Commission identificó una pequeña área dentro del Condado de Guadalupe, con una estructura anticlinal alargada que rápidamente se convirtió en un éxito económico con la producción de hidrocarburos.

Donald A. Goddard & Orlando Pérez Vecino

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Introducción

Entre 1968 y 1987, la producción petrolera en unos 1000 acres resultó en la adquisición de numerosas concesiones (leases) en la zona, la perforación de 78 pozos verticales y la producción acumulada alcanzó aproximadamente 54,000 barriles de petróleo de gravedad de 37° API. 

Más recientemente, los autores de este artículo realizaron una investigación geológica y de yacimientos de la zona con el fin de evaluar la posibilidad de perforación con pozos horizontales. Esto se logró con: 1) información obtenida de la base de datos de la TRRC, 2) información de los operadores de campos del área, 3) recomendaciones de una empresa de ingeniería de perforación horizontal con la que los autores han colaborado, y 4) publicaciones técnicas relevantes.

Este artículo fue diseñado con el fin de informar a los potenciales inversionistas, y en particular a profesionales petroleros extranjeros interesados en campos petroleros dentro de la tendencia geológica noreste-suroeste Austin Chalk-Buda ubicados cerca de la ciudad de Luling, Texas. El objetivo es demostrar la importancia de perforar pozos horizontales en yacimientos naturalmente fracturados de baja porosidad y permeabilidad, así como la Formación Austin Chalk. 

Los datos de pozos verticales perforados en los condados de Guadalupe y Caldwell indican que, a pesar de su madurez, dicha tendencia Austin-Buda tiene potencial para la perforación de pozos horizontales “infill”. Los resultados de un análisis volumétrico, en la zona de interés, estiman que las reservas recuperables restantes son abundantes (1.2 millones de barriles). Estos pueden producirse económicamente con pozos horizontales, si el precio del barril de petróleo es mayor de $70. Se seleccionaron cuatro concesiones (leases) más grandes en el área porque pueden acomodar los laterales horizontales de 2000 pies (610 m) requeridos, mientras que los “leases” más pequeñas, no.

La producción de pozos verticales durante unos 65 años ha permitido establecer la producción a profundidades someras de 2400 pies (735 metros) a 2900 pies (885 metros) en varias trampas a lo largo de fallas y fracturas selladas en los yacimientos del Austin Chalk y Buda. Las tasas de producción iniciales de los pozos verticales promediaron 30 barriles por día (bopd), pero estos disminuyeron rápidamente y hoy en día los pozos promedian 1 bopd cada uno. Se ha demostrado que la tecnología de perforación horizontal en estos yacimientos de caliza ha dado como resultado tasas de producción iniciales mucho más altas.

Es fundamental realizar un levantamiento sísmico 3D antes de perforar pozos horizontales para confirmar la ubicación, la tendencia y la densidad de las fallas y fracturas. Además, con los datos sísmicos, el azimut de los laterales horizontales puede orientarse con precisión perpendicularmente a la tendencia de las fracturas principales.

Ubicación del Área de Interés

El área seleccionada para investigar las posibilidades de perforación horizontal se encuentra a 40 millas al noreste de San Antonio, a 15 millas al suroeste de Luling y a 140 millas, dos horas en auto desde Houston. Situada a 2 millas al sur de la autopista I-10, el área de interés mide un poco más de 1000 acres con siete concesiones (leases) incluidas dentro de un área de 2 millas cuadradas seleccionada para el levantamiento sísmico 3D.

Contiene muchos lagos y estanques pequeños entre colinas bajas y onduladas cubiertas de pastizales, arbustos y pequeños árboles, principalmente de mezquite. Algunos de los estanques están llenos de agua dulce bombeada de acuíferos poco profundos de la Formación Wilcox de edad Eoceno. Existe abundante agua dulce en los estanques que puede usarse para las operaciones de perforación horizontal. Desde el punto de vista operativo, las condiciones topográficas de las concesiones (leases) plantean pocos problemas.

Consideraciones Geológicas y de Yacimiento

En los campos petrolíferos de los condados de Guadalupe y Caldwell, dos yacimientos productores principales, de edad Cretácico Superior, son la Formación Austin Chalk a 2400 pies (735m) de profundidad y la Formación Buda, una caliza, a 2520 pies (768 m) de profundidad.

La más profunda de las dos, la Formación Buda, tiene afloramientos expuestos desde el oeste de Texas hasta el área de Dallas-Fort Worth, y se extiende continuamente hacia el subsuelo hasta el sur de Texas. Se encuentra discordantemente debajo de la lutita Eagle Ford. Su estratigrafía del subsuelo, basada en análisis de núcleos, consiste en las siguientes tres facies (de profunda a superficial): 1) lutita de foraminíferos, 2) wackestone/packstone esquelético, y 3) lutita masiva. La abundancia de bioturbación y foraminíferos bentónicos a lo largo del perfil deposicional sugiere que la deposición ocurrió a lo largo de una plataforma superficial bien oxigenada. La porosidad de la matriz de estas formaciones promedia el 7%, y la permeabilidad es inferior a 10 md. Sin embargo, la presencia de fracturas naturales, distribuidas de manera desigual a lo largo de las formaciones de caliza, mejoró su producción comercial de hidrocarburos dentro de las mismas.

La Formación Austin Chalk, que se encuentra estratigráficamente encima a las lutitas de la Formación Eagle Ford, está compuesta de una caliza blanca y blanda formada a partir de los restos esqueléticos de fósiles traza, con algunas bandas de arcilla, lutita y marga rica en materia orgánica. En el subsuelo del área de interés, la porosidad de este yacimiento rico en fracturas promedia el 7% y presenta una permeabilidad baja (<10 md). Su espesor en el área de interés mide aproximadamente 100 pies a profundidades de 2400 pies. La producción petrolera reciente en pozos verticales del Austin Chalk requiere el uso de tecnología para recuperar el petróleo almacenado en la porosidad de la matriz y producirlo a partir de las fracturas naturales. A finales de la década de 1970, los operadores de la zona aplicaron técnicas de estimulación por fracturación en sus pozos verticales para producir petróleo, lo que resultó en un rápido aumento de la producción.

En resumen, las formaciones Austin Chalk y Buda son similares, ya que ambas presentan baja porosidad de matriz, porosidad de fractura y permeabilidad asociada. Por lo tanto, el éxito de la producción en estas formaciones se basó originalmente en la predicción de puntos óptimos o áreas de fracturas concentradas asociadas con un entorno estructural dominado por fracturas, litología de caliza, fallas y pliegues. Estos yacimientos de calcáreos naturalmente fracturados (NFR) presentan dominancia de flujo en fracturas, almacenamiento en matriz de alta anisotropía, de flujo transiente prolongado, lo cual explica la declinación rápida en primer año en pozos horizontales.

Sin embargo, al igual que en los campos de Giddings y las tendancies Brazos County Chalk y la Pearland Austin Chalk, son aptos para su perforación con pozos horizontales. Es una metodología que se ha utilizado en muchas otras regiones de Texas desde principios de la década de 1990. De hecho, las tecnologías actuales, que combinan la perforación horizontal con la estimulación por fracturación para la producción de petróleo, han revitalizado con éxito yacimientos antiguos maduros como el Austin Chalk y Buda presentes en esta área de interés.  La estimulación recomendada, y basado en la literatura industrial (Schlumberger, Halliburton, SPE Papers Chalk Reservoirs) recomienda fracturamineto con acido  HCl 15–28% con etapas de divergencia química (balls diverters) y posible “limited entry” para incremento de zonas contactadas. Esto resultaría en una producción inical (IP) de 100 bopd a 300 bopd , un “ “drawdown” moderado requerido y baja caída de presión por conectividad de fracturas.

Historia de Producción y Reservas Volumétricas

El área de interés cuenta con 78 pozos verticales perforados entre 1968 y 1987. La mayoría de los pozos se encuentran activos, con 25 pozos en producción y varios planificados para operaciones de reacondicionamiento. Existen tres pozos para el desecho de agua salada (SWD) dentro de las concesiones (leases). La producción inicial promedio (PI) de los pozos verticales fue de 30 bopd, provenientes de perforaciones en el Austin Chalk y la caliza Buda, conjuntamente, y con la estimulación por fracturación. La producción disminuyó significativamente en la década de 1980. La producción acumulada hasta la fecha es de aproximadamente 54,000 barriles de petróleo, y un análisis volumétrico indica que las reservas recuperables restantes de petróleo ascienden a 1.2 millones de barriles.

Se realizó un análisis volumétrico de un pozo horizontal con un área de drenaje de 2.75 acres alrededor de un pozo lateral de 2000 pies de largo, a través de un yacimiento de 60 pies de espesor. Los resultados indican que se puede recuperar un volumen de petróleo en un yacimiento de caliza fracturada naturalmente de aproximadamente 350,000 barriles de petróleo.

Levantamiento Sísmico 3D, Plazos y Costos

Se estima que un levantamiento sísmico 3D óptimo para el área elegida de dos millas cuadradas costará aproximadamente $380,000. El diseño sugerido incluye lo siguiente:

Área: 2 millas cuadradas

Líneas receptoras: 330′ con intervalos de grupo receptor de 165′

Líneas de fuente: 330′ con intervalos de grupo de fuente de 165′

Tamaño Bin: 82.5′ x 82.5′

Geometría del parche: 26 líneas x 64 estaciones

Línea más larga: 56 estaciones

Un levantamiento de 2 millas cuadradas es indispensable para: 1) delimitar sistemas de fracturas principales y secundarias, 2) estimar densidad de fracturas (DFN – Discrete Fracture Network), 3) determinar zonas con mayor conectividad hidráulica, 4) definir el azimut óptimo del lateral horizontal perpendicular a fracturas dominantes y 5) reducir riesgo geológico y no-productivo (NPT).

Pozos Horizontales “Infill”

El objetivo operativo descrito en este artículo requiere aumentar las tasas de producción en cuatro concesiones seleccionadas, cada una con un pozo horizontal. Un pozo horizontal perforado entre pozos verticales existentes, y alejado una distancia de al menos 152 metros (500 pies), con tasas de producción inicial (PI) de 30 bopd, puede recuperar petróleo derivado a un nivel de producción estabilizado aproximadamente diez veces mayor, que oscila entre100 bopd y 300 bopd. Sabemos, gracias a los datos de producción, que existen numerosas fracturas en el área de interés, y que la porosidad y la permeabilidad efectiva han permitido que el petróleo y el agua migren hacia trampas como anticlinales, a lo largo de fallas, en sistemas de fracturas o contra muros de impermeabilidad.

Debido a la poca profundidad de los yacimientos 2400 pies (735 m) y a que los pozos requieren tramos laterales cortos de 2000 pies (610 m), el costo de perforar y completar uno de estos pozos se estima en 1.5 millones de dólares. El levantamiento sísmico 3D, que se realizará antes de la fase de perforación, ayudará a determinar el azimut del tramo lateral horizontal y su longitud ideal.

Evaluación Económica – Perforación Horizontal

A pesar de su madurez productiva, evaluaciones volumétricas recientes indican la existencia de 1.2 millones de barriles de petróleo remanentes, cuya recuperación económica solo es factible mediante la aplicación de perforación horizontal moderna y técnicas de completación avanzadas. Inicialmente, se recomienda perforar un pozo horizontal, a un costo de $1.5 millones.  Basado en los resultados de producción, es posible perforar pozos adicionales. Una evaluación económica indica que un costo aproximado de $1.9 (perforación y sísmica 3D) para dicho programa generará un NPV (net present value) a 10 años de $3.3 millones.

Cabe señalar que los datos históricos de producción suelen mostrar tasas de declinación altas (80%) durante el primer año en pozos horizontales perforados en yacimientos de caliza con fracturamiento natural, baja porosidad y baja permeabilidad, como la Formación Austin Chalk. Esta condición de tasa de declinación se aplicó en la evaluación económica para los pozos en las cuatro concesiones (leases) en esta investigación.

Los siguientes son los seis elementos utilizados en la evaluación económica de un pozo horizontal con completacion “openhole”. Basada en la experiencia de expertos en perforación horizontal, se estima que la tasa de producción inicial (PI) de un pozo horizontal puede ser diez veces mayor que la de un pozo vertical. Por lo tanto, en la evaluación económica, se consideraron importantes los siguientes escenarios.

1. Por pozo: tasa inicial de producción baja de 100 bopd, tasa media de 200 bopd y tasa alta de 300 bopd.
2. Según estimaciones de CAPEX y OPEX, los desembolsos en dólares para la completacion de un pozo “openhole” pueden totalizar aproximadamente $1.5 millones por pozo y los costos del levantamiento sísmico 3D (2 millas cuadradas) se estiman en $377,400.
3. Costos operativos de $5000/pozo por mes. 
4. Tasa de disminución estimada del 80% el primer año, 10% el segundo año y 5% el tercero año que es típico para estos yacimientos de caliza naturalmente fracturados. 
5. Interés neto sobre los ingresos del 75% para el inversionista. 
6. Precio del petróleo a $60 por barril de petroleo.

La evaluación económica, para perforar un pozo horizontal de 2000 pies con completacíon “openhole”, indica que con una inversión de $1.5 millones y un costo de $377,400 para el levantamiento sísmico 3D, este plan generará un flujo de caja (net present value-NPV) a 10 años de aproximadamente $3.3 millones. Esto, después de impuestos sobre la renta (AIT) y tras considerar los riesgos geológicos y comerciales. Los resultados muestran un plazo de recuperación de 14 meses, un retorno de la inversión (ROR) del 26% y una tasa interna de retorno (IRR) del 46%.   

Obviamente, con el precio del barril de petróleo de $60 como el de hoy día, utilizado en esta evaluación económica, indica que el retorno económico de este programa es marginal. 

Conclusiones

Los campos petrolíferos maduros en los Condados Guadalupe y Caldwell, con las Formaciones Austin Chalk y Buda, de baja porosidad y baja permeabilidad, pueden considerarse candidatos para la perforación con pozos horizontales “infill”. Las altas tasas de producción con esta tecnología podrían generar excelentes flujos de caja a corto plazo. Sin embargo, esta tecnología presenta ventajas y desventajas.

Una desventaja es la alta tasa de declinación (80%) que suele ocurrir el primer año en yacimientos de caliza naturalmente fracturadas como el Austin Chalk y Buda. Dichas tasas de declinación pueden influir negativamente a corto plazo en la economía de un programa de perforación con pozos horizontales.

La ventaja es que con el precio del barril de petróleo mayor de $70, los bajos costos de perforación, combinados con altas tasas de producción inicial (PI) promedio estimadas de petróleo de 100 a 300 bopd por pozo, un programa de perforación de este tipo alcanzará un éxito económico importante en el mediano a largo plazo.