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Derechos de Autor 2019, ACIPET
Este artículo técnico fue preparado para presentación en el Congreso Colombiano del Petróleo organizado por ACIPET en Bogotá D.C.
Este artículo fue seleccionado para presentación por el comité técnico de ACIPET, basado en información contenida en un resumen enviado por el autor(es).
Resumen
Este estudio analizó la vulnerabilidad de los Activos de un campo petrolero expuesto a deslizamientos de tierras, basado en el
potencial de pérdida de valor por daño a personas, ambiente, propiedad y/o negocio, con el objetivo de visibilizar, priorizar, planear y
ejecutar acciones para atender las zonas de riesgo, mediante la aplicación de tecnologías digitales.
Este plan de gestión de infraestructura, es determinado a partir del estudio de deslizamientos ocurridos en la zona, los cuales son
referentes para realizar un análisis relativo y cuantitativo de las características geológicas, geomorfológicas, ambientales y geotécnicas
en las vías, localizaciones o centrales de procesamiento de fluidos (CPF) del campo petrolero en estudio. La metodología
implementada consiste en el aprovechamiento de información pública y gratuita (litología y estructura de la geología de superficie,
relieve, ubicación de cuerpos de agua, geomorfología y su evolución a través del tiempo vista en fotografías aéreas históricas, y la
facilidad de su visualización y análisis en sistemas de información geográfica (SIG)), y la ponderación y calificación de estos atributos
según criterios de ingeniería geotécnica en cada zona analizada.
Como resultado de este estudio de vulnerabilidad, se logra identificar 14 zonas, correspondiente al 7% del área estudiada, (vías de
acceso, localizaciones y/o CPF) calificadas con vulnerabilidad alta, que requieren mayor atención por el potencial de impactar el
ambiente, entorno y la propiedad o afectaciones a la producción de fluidos hidrocarburos estimadas en 750 BOPD, suspensión de
inyección de 14.000 BAIPD y limitación de uso de una central de procesamiento de fluidos con capacidad superior a 100.000 BFPD.
Introducción
En los dos últimos años en dos campos de producción petrolera del área en estudio, se presentaron deslizamientos de tierra en tres
vías, en uno de los cuales se tuvo que suspender la línea de flujo y producción de pozos, con diferidas de producción que alcanzaron
los 150 barriles de petróleo al día (BOPD) y pérdida de valor del activo (menor VPN), en consecuencia. La causa de este
deslizamiento, está asociada a la condición geológica de la zona (presencia de coluviones) y como evento detonante un pico de
precipitación, evento de baja predictibilidad cuya probabilidad de impacto pudiera reducirse con un estudio de vulnerabilidad del
Activo asociado a la condición de su infraestructura, que permita visibilizar zonas de interés y priorizar planes de acción tendientes a
disminuir los niveles de riesgo de deslizamientos.
El campo petrolero en estudio genera relevancia desde el punto de vista de geotécnico y de activo por las siguientes
características:
• Geología: Presenta una combinación de fallas de tipo inverso y pliegues anticlinales y sinclinales, relacionadas con el Sistema
de Fallas de Chusma, que se interpretan como las estructuras responsables del levantamiento del flanco oriental de la
Cordillera Central. En el campo de estudio afloran depósitos coluviales, intercalaciones de lodolitas y lutitas con areniscas,
formaciones que con buzamientos hacia el eje de las excavaciones, discontinuidades alteradas son de alta susceptibilidad a
los deslizamientos.
ACIPET
Análisis de vulnerabilidad de Activos en un campo petrolero por susceptibilidad a los
deslizamientos de tierra mediante la aplicación de tecnologías digitales
ACuellar; HQuiroga
ACUELLAR – HQUIROGA
2
• Relieve: Conformado por zona montañosa con inclinaciones que van hasta los 50°.
• Sismicidad: Amenaza sísmica alta
• Condición de las obras: Cortes en taludes a media ladera de longitudes superiores a 100 m, con obras de drenaje escasas o sin
mantenimiento y muros de contención fallados.
• Vulnerabilidad: El campo petrolero cuenta con al menos 200 pozos perforados, con una producción superior a los 4,000
BOPD, más de 200.000 barriles de agua de inyección al día (BAIPD), con presencia de comunidades y recursos naturales
importantes en la zona de influencia donde se desarrollan las operaciones.
Igualmente se pretende resaltar la importancia de la aplicación de las conclusiones de numerosos estudios publicados por
organizaciones como el Banco Mundial o el Banco Interamericano de Desarrollo, sobre las ventajas y de lo imperativo que resulta
a las organizaciones hacer gestión en la infraestructura en aras de su conservación, evitando su deterioro y su costosa reparación o
reconstrucción, o incluso de aumentar la resiliencia de la misma ante posibles eventos naturales. Así mismo sobre el beneficio del
uso de herramientas tecnológicas e información presente en el desarrollo de esta planificación de infraestructura en la actual era
digital.
Objetivo
Establecer un plan de trabajo priorizado en función de la susceptibilidad, determinada a partir de las condiciones geológicas y
geotécnicas de vías, locaciones o Centrales de Procesamiento de Fluidos (CPF) de un campo de producción; y vulnerabilidad de los
activos basado en el potencial de pérdida de valor por daño a las personas, el ambiente, la propiedad o el negocio (diferidas de
producción de hidrocarburos).
Glosario
La Unión Internacional de Ciencias Geológicas (IUGS) definió una serie de términos para la utilización en el análisis cuantitativo de
amenaza y riesgo para taludes y deslizamientos, algunos de los cuales se indican a continuación (Modificado del IUGS1
, 1997):
Vulnerabilidad: El grado de probabilidad de pérdida de un determinado elemento o grupo de elementos dentro del área
afectada por el deslizamiento.
Susceptibilidad a los deslizamientos: generalmente, expresa la facilidad con que un fenómeno puede ocurrir sobre la base de
las condiciones locales del terreno. La susceptibilidad es una propiedad del terreno que indica qué tan favorables o desfavorables son
las condiciones de éste, para que puedan ocurrir deslizamientos.
Consideraciones generales a un proceso de análisis y/o aplicación de tecnologías digitales
La Cuarta Revolución Industrial nos ha promovido en muchos casos la implementación de soluciones digitales exógenas a los
procesos operacionales propios de cualquier negocio o industria, y casi siempre, nos ha movilizado a la implementación de
habilitadores tecnológicos de diferente complejidad o que demanden experticia superior a los niveles de nuestro personal técnico
disponible incluso en Colombia, pero así mismo, no ha volcado el pensamiento ingenieril hacia la implementación y uso inmediato de
soluciones digitales de mercado, de fácil implementación y resultados de alta escalabilidad a nuestras operaciones en cualquier lugar
del planeta.
El estudio aquí presentado, realizado a lo largo del análisis para titulación en Maestría de Gestión Avanzada de Promoción y
Explotación de Infraestructuras de uno de los autores, nos pone en consideración un elemento disruptivo para la industria petrolera en
particular, que combina el análisis geotécnico con elementos de validación cuantitativa y cualitativa, exponencialmente motivadores a
decisiones de validación de riesgo operacional, que pueden motivar a Compañías Petroleras a la protección proactiva y preventiva de
sus sistemas, alineados con mejores prácticas en Seguridad de Procesos.
Ahora bien, las tecnologías digitales, y este estudio lo prueba, no deben ser complejas, para permitirnos revisar la integridad
de un Activo en Operación, y tampoco ejecutar un software ha de ser la solución inmediata ante una necesidad interna.
Metodología
Se describe la metodología empleada, como sigue:
3
ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA
MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES
1. Recolección y análisis de información:
Información del Activo:
• Información relacionada con la ubicación de los pozos, capacidad de las facilidades y caudales de producción de
hidrocarburos o inyección de agua en los pozos.
• Informes de visitas realizadas y estudios llevados a cabo para atender deslizamientos ocurridos en el campo.
Información geológica:
• La geología se estableció basado en la información publicada por el Servicio Geológico Colombiano (SGC) escala 1:100.000,
levantamiento geológico de la plancha 323 Neiva – Huila y los distintos atributos que envió el SGC, por solicitud del interesado.
2. Selección de la metodología a utilizar y los parámetros a evaluar basados en la información existente, características
de la zona a estudiar, objetivos del estudio y limitaciones.
• Los atributos geológicos como formaciones, buzamientos, pliegues, fallas y demás información entregada por SGC, fueron
convertidas en un archivo KMZ para poder visualizarse en el programa Google Earth ®, junto con la identificación de los pozos.
• Dado el tamaño del área de estudio aproximadamente 45 Km2
y el Activo (194 pozos, 3 centrales de procesamiento de fluidos
(CPF)), la geomorfología y caracterización de los taludes (altura y pendiente) se realizará basada en imágenes de Google Earth ®,
realizando visitas sólo en sitios reportados con movimientos (caso AA-18 y batería AA), con el objeto de verificar condiciones de los
taludes y/o caracterización geológica, identificar buzamientos, características de las discontinuidades, plegamientos y obras de
geotecnia y su estado.
• Uso de Google Earth ® para determinar historial de movimientos mediante el análisis de fotos históricas de las localizaciones
y vías de acceso, pendientes y alturas de los taludes.
• Para este caso de estudio se seleccionó una técnica de análisis relativo, comparando cada criterio con situaciones reales, que
servirán de base y referencia para el estudio; por tanto, no se determinará Factores de Seguridad de estabilidad de taludes a cada
infraestructura a evaluar.
• La determinación de los criterios a evaluar se establece basado en la vulnerabilidad del Activo y susceptibilidad a los
deslizamientos.
Vulnerabilidad del Activo: el grado de pérdida del Activo está asociado al impacto en el valor que producen a la Compañía
Operadora en caso de que un deslizamiento o movimiento de tierras que generará una parada temporal o definitiva del Activo o
por la afectación al entorno y no a la inversión de las mismas; es decir por los volúmenes de producción diaria de hidrocarburos
que se dejaría de percibir o por el eventual daño que se podría ocasionar.
Susceptibilidad a los deslizamientos: se establecen diferentes criterios en geología, geomorfología y geotecnia, y su peso en la
evaluación depende del análisis y determinación de causas en deslizamientos ya ocurridos en la zona y con referencia de tablas
usadas por investigadores en la evaluación de amenazas por deslizamientos (Modificado de Ambalagan, 1992; Ali Jawaid,
2000; Mendoza y Domínguez, 2005), como se detallará más adelante.
3. Preparación de archivos de trabajo, análisis y asignación de puntajes
• Archivos de trabajo: Una vez definido los criterios, se prepara una hoja de trabajo en Excel y se crea una matriz donde se
asignan valores para cada criterio de una lista desplegable de opciones por criterio y la asignación de puntaje de manera programada
que facilite la evaluación.
• Se identifican los pozos que están en clústers1
, es decir más de un pozo por localización petrolera y cada uno de los pozos que
están allí, para realizar una sola evaluación por localización.
1
Localizaciones o áreas de terreno que agrupan un número mayor a un (01) pozo perforado.
ACUELLAR – HQUIROGA
4
• Se comienza a realizar la identificación de cada localización por formaciones geológicas de norte a sur para facilitar su
estudio.
• Se empieza a priorizar, depurando la evaluación y sólo se asignan puntajes a pozos activos, descartando de esta manera los
pozos que están abandonados o inactivos.
• Con las capas de ubicación de pozos, formaciones geológicas, pliegues, buzamientos, fallas geológicas, drenajes, curvas de
nivel visualizados en Google Earth ®, juntos con las imágenes históricas, empieza la evaluación en planta y perfil y asignación de
puntajes por cada localización y su vía de acceso; capturando imágenes y consolidando un archivo de revisión pozo a pozo que sirve
de memoria a la evaluación asignada en los lugares más importantes que requieren una revisión más detallada en el sitio por su
susceptibilidad a los deslizamientos.
4. Conclusiones y recomendaciones
Basados en la información analizada, se destacan los aspectos más relevantes del estudio y se dan recomendaciones que
permitan un plan de gestión de infraestructura que permita visibilizar zonas de interés y priorizar planes de acción tendientes a
disminuir los niveles de riesgo de deslizamientos.
Descripción del Activo
El campo de estudio está localizado en la zona norte de una de las cuencas sedimentarias más importantes de Colombia, al sur del
país, a la fecha, en el área se han perforado alrededor de 200 pozos; de los cuales el 49% son productores, 39% son inyectores, 11%
abandonados y 1% inactivos.
Actualmente el promedio de producción es superior a 4,500 BOPD, la producción de gas es de 3,000 KPCD. La tasa de
inyección de agua es de superior a los 200,000 BAIPD.
A continuación, se presentan imágenes aéreas tomadas de Google Earth ® del campo:
Imagen 1. Visualización de Google Earth ® de la ubicación de los pozos del campo sobre atributos del levantamiento geológico de la
plancha 323 del lugar de consulta2
2
Los nombres de los pozos se han modificado preservando los derechos de propiedad de información de la Compañía Operadora, y el sistema geológico del área se toma como referencia real,
cuya validación de información le corresponde a los autores, con autorización previa y expresa del dueño del área.
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ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA
MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES
Análisis de deslizamientos casos base o referencia. A continuación se presentan dos casos de deslizamientos en vías de acceso que
son correlacionables en el campo de estudio, el primer deslizamiento se presentó en la vía a la localización del pozo AB-05 y el
segundo deslizamiento se presentó en la vía a la localización de pozo AA-18.
Deslizamiento vía a localización de pozo AB-05. Este sector está afectado por una falla rotacional, fenómeno que corresponde a
un deslizamiento de tipo rotacional presentando un escarpe a media ladera del talud superior de la vía, depositándose parte del
material deslizado paralelo a la vía y en el talud inferior de la vía aproximadamente 60 m abajo. Su profundidad es del orden entre
2.5 m y 3.0 m.
Fotografía 1. Deslizamiento vía de acceso a localización de pozo AB-05
Geología
• El RQD de la lutita generalmente varía entre 0-25%, debido a intensa fracturación de origen tectónico asociado a la
proximidad de la Falla de Bache. Localmente la lutita presenta tramos de roca “triturada”.
• La zona de roca meteorizada, presenta fracturas, abiertas y oxidadas, que evidencian circulación de agua meteórica.
En la perforación de los sondeos mecánicos, se “perdió” el agua de perforación, al alcanzar el nivel de roca meteorizada.
• La profundidad del nivel freático en los sondeos SM-1 y SM-2 se la Zona 2 coincide con el nivel de roca
meteorizada. (mediciones realizadas al final de la temporada seca)
• La pendiente de la ladera a la altura de la corona del deslizamiento tiene 45 grados y por encima de la corona alcanza
48 grados.
• La saturación de los depósitos de coluvión (Qco) y la pronunciada pendiente de las laderas hacen a estos depósitos
muy susceptibles a deslizar.
• El subsuelo del área se compone en primer término materiales granulares, permeables, del depósito coluvial
compuesto por cantos y clastos sub-redondeados de material sedimentario. En la zona este depósito tiene un espesor entre 6.5 y
8.5 metros.
• Infrayaciendo el depósito coluvial se encontraron rocas de la Formación Olini con espesores no determinados por
ningún sondeo y representado por lutitas y liditas.
ACUELLAR – HQUIROGA
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Imagen 2. Perfil geológico del deslizamiento vía de acceso localización pozo AB-05
Causas del deslizamiento Causa básica: Coluviones en alta pendiente sin obras de drenaje. Causa detonante: fuertes lluvias
saturaron el coluvión.
Correlación del caso AB-05 con condiciones del Campo de estudio. A continuación los parámetros correlacionables de este
deslizamiento con el estudio.
Formaciones geologicas: La formación geologica que se tendría de la plancha 323 Neiva, ubicaría la formación del Grupo
Olini (Ko) Lutitas, que efectivamente se encontraron, no obstante por la exploración realizada en el lugar del deslizamiento, se
observó que dada la cercanía de la falla se encontaron depositos de pendientes Coluviones (Qc) y en la parte alta areniscas de la
formación La Tabla (Kt).
Distancia a fallas geológicas: El campo AA tiene localizaciones y vías de acceso muy cercas a fallas, no obstante se observa
que en el campo de estudio hay más infraestructura cercana a fallas que en el campo AB.
Morfología las caracteristicas en cuanto a pendientes, cobertura vegetal y lluvias también son similares, sin embargo el
campo de estudio AA presenta mayor cantidad de infraestructura en alta pendiente.
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ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA
MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES
Imagen 3. Distancia entre los campos AA y AB 8 Km / Formaciones geologicas que afloran y fallas
La comparación de las siguientes imágenes de Google Earth ® de fechas julio 2017 y septiembre 2018, muestra la evolución del
deslizamiento en la zona.
Imagen 4. Imagen de Google Earth ® de la vía de acceso a pozo AB-05 de julio de 2017
ACUELLAR – HQUIROGA
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Imagen 5. Imagen de Google Earth ® de la vía de acceso a pozo AB-05 de septiembre de 2018
Deslizamiento vía a localización de pozo AA-18 A continuación se describen los aspectos relevantes observados en la visita
de la via hacia la localización del pozo AA-18.
Imagen 6. Google Earth ®, ubicación y perfil del deslizamiento (K1+280, via a localización pozo AA-18)
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ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA
MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES
Geología y geomorfología En la zona afectada por el deslizamiento, afloran rocas sedimentarias de la Formación La Tabla (Kt) de
edad Cretáceo Superior. Kt: Areniscas cuarzosas, blancas, friables, separadas por láminas medias de lodolitas negras.
Imagen 7. Plancha 323 Neiva - Ingeominas, ubicación deslizamiento (K1+280, via localización pozo AA-18)
ACUELLAR – HQUIROGA
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Fotografía 2. Estratigrafía y superficies de sedimentación de los distintos tipos de rocas expuestas que afloran en los taludes de la vía,
se evidencia los distintos grados de meteorización causada en mayor medida por el agua, causa de los deslizamientos en la zona.
K5+900. En este punto a pesar de los pliegues y meteorización, la condición de buzamiento hace que sea estable en el sentido que las
capas no presentan buzamiento hacia el eje de la excavación.
Geotécnia La zona visitada presenta distintos movimientos de masa, sin embargo, nos centraremos en el deslizamiento del K1+280
de localización AA-18.
Según la clasificación de tipos de movimientos dada por Cruden & Varnes (1978, 1996), el deslizamiento estudiado es
traslacional de bloques y detritos con superficie de falla planar, activo, y es típico que se presente con velocidades rápidas, se
evidencian dos estados que se identificaran con zona A y zona B. El talud presenta un ángulo de inclinación promedio de 29° y el
estrato rocoso que subyace la capa deslizada es competente y se evidencia estable.
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ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA
MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES
Imagen 8. Falla planar simulada del talud en software Slide ® – Esquema de deslizamiento planar típicos
Fotografía 3. Sectorización del deslizamiento en K1+280, via localización AA-18, foto tomada en el pie deslizamiento (sobre la vía)
Causas del deslizamiento
Principales:
• Estructura geológica y relieve: en la zona del deslizamiento afloran rocas sedimentarias, areniscas cuarzosas
que alternan con rocas más debiles tipo lutitas, entre moderamente a muy meteorizada, con discontinuidades persistentes y
A B
ACUELLAR – HQUIROGA
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con perdida de rugocidad en la zona fallada, con buzamiento hacia el eje de la excavación y perdida de contención al
momento de excavar la ladera para construir la vía.
Detonantes:
• La principal causa detonante es el agua, la cual actua meterorizando la roca, principalmente ingresando
sobre el estrato que subyace más competente, disminuyendo la resistencia a la fricción en las discontinuiades, disminuyendo
el esfuerzo efectivo en la masa de suelo de material meteorizado y sobrecargando dicho material.
Susceptibilidad a los deslizamientos
Hay técnicas de análisis relativo y técnicas de análisis absoluto. Como se mencionó anteriormente en el acápite de Metodología, el
análisis a utilizar es el relativo, que se aplica para estimar la posibilidad de ocurrencia de deslizamientos en diferentes zonas basado en
la comparación con situaciones reales (casos bases), fundamentado en similitudes de las condiciones y/o causas que dieron origen a
los deslizamientos; mientras que en el análisis absoluto se determina el factor de seguridad de cada talud, calculando la relación entre
las fuerzas resistentes y actuantes.
Para este caso de estudio se utilizarán como casos bases o casos referencia, los análisis de los deslizamientos ocurridos en las
vías de acceso a los pozos AB-05 y AA-18, los cuales presentan condiciones geológicas y geomorfológicas similares a las presentes
en el Campo AA.
A continuación se presentan los pesos de los diferentes factores analizados: geología, geomorfología y geotecnia, tomando
como referencia el método Modificado de Ambalagan4
, 1992; Ali Jawaid, 2000; Mendoza y Domínguez, 2005) y el análisis de los
casos del área de estudio.
Criterios y pesos de características Geológicas. Las características geológicas se dividirán en dos: litología y estructura.
Litología. De acuerdo a los eventos ocurridos y los pesos establecidos por investigadores se asignarán a las formaciones
geológicas que afloran en la zona los siguientes pesos:
Sigla Formación Peso Descripción
Qc Depósitos de pendiente 3 Coluviones de matriz arcillosa
KPgs Formación Seca 1 Intercalaciones de areniscas y lodolitas rojizas, en capas hasta de 5 m de espesor,
con contactos planos a levemente ondulosos. Las areniscas son de grano fino a
medio.
Kt Formación La Tabla 1,3 La secuencia consta de areniscas cuarzosas, predominantes hacia la base y el
techo, que alternan con lutitas grises. La parte media consta, principalmente, de
lutitas con pequeñas intercalaciones de arenas; las areniscas del tope pasan a
conglomerados de cantos de cuarzo, lidita y chert.
Ko Grupo Olini 1,625 Paquete de 11,7 m de espesor de intercalaciones de chert, lodolitas silíceas,
areniscas de grano muy fino, estratificadas en capas delgadas, planas paralelas;
los niveles de chert no tienen más de 5 cm de espesor y son de color negro a gris.
Kh-Kl Formación Hondita (Kh)
- Formación Loma
Gorda (Kl)
1,3 KH intercalaciones de calizas arenosas, lutitas y shales
KL: de lodolitas gris a negro, limolitas silíceas (chert) de color negro, calizas
micríticas y esparíticas, capas de fosforita y arenisca de grano muy fino con
lentes calcáreos y algo fosfóricos. En general, estas rocas se encuentran
estratificadas en capas delgadas a medias, con contactos levemente ondulosos y
laminación ondulosa no paralela
Ngh Grupo Honda 1 La conformación litológica general consiste en una frecuente intercalación de
capas de 3 a 6 m de espesor de areniscas y arcillolitas con lentes delgados de
conglomerados; el carácter cuneiforme de los estratos impide seguir lateralmente
los niveles.
Kl Formación Loma Gorda 1 KL: de lodolitas gris a negro, limolitas silíceas (chert) de color negro, calizas
micríticas y esparíticas, capas de fosforita y arenisca de grano muy fino con
lentes calcáreos y algo fosfóricos. En general, estas rocas se encuentran
estratificadas en capas delgadas a medias, con contactos levemente ondulosos y
laminación ondulosa no paralela
Tabla 1. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según la litología presente en la zona de estudio.
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ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA
MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES
Estructura. En la estructura se tendrán en cuenta dos criterios, distancia desde el lugar estudiado a una falla geológica importante,
entendido esta, como una falla que presenta evidencias de fracturamiento de la roca a una distancia de más de 100 metros. El otro
criterio a considerar es el buzamiento del estrato o estratos analizado, considerando que son rocas sedimentarias, las cuales se
caracterizan en la zona de estudio por su marcada estratificación.
Distancia a falla Peso
0 a 200 metros 0,8
200 a 500 metros 0,6
500 metros a 1 Km 0,3
1 a 2 Km 0,2
2 a 5 Km 0,1
Tabla 2. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según la distancia a alguna falla geológica importante.
Buzamiento Peso
Menos de 15º 0,2
16º a 25º 0,25
26º a 35º 0,3
36º a 45º 0,4
Más de 45º 0,5
Tabla 3. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según el ángulo del buzamiento del estrato en estudio.
Criterios y pesos de características Geomorfológicas (topográficas y ambientales) Las características geomorfológicas de los
terrenos del área de estudio y alrededores, son el resultado de los procesos tectónicos y denudativos, y en menor proporción
ambientales. A continuación se visualiza en una imagen de Google Earth el relieve del campo de estudio, observándose una
pendiente máxima en el sentido oriente – occidente de 48%.
Imagen 7. Imagen de Google Earth ® planta y relieve W-E del campo de estudio
Para efectos de asignación de pesos en la geomorfología se tuvieron en cuenta aspectos relevantes observados en los mapas
de Google Earth ® la topografía y aspectos ambientales.
Los criterios relacionados con la topografía son la pendiente de la ladera y la altura relativa con respecto a la divisoria de
agua y la locación estudiada, asignando los puntajes de la siguiente manera:
ACUELLAR – HQUIROGA
14
Pendiente ladera Peso
Mas de 100 2
Entre 100 y 70% 1,7
Entre 70 y 47% 1,2
Entre 47 y 27% 0,8
Menos de 27% 0,5
Tabla 4. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según la pendiente de la ladera
.
Relieve relativo Peso
5 a 20 m 0,1
20 a 50 m 0,2
50 a 100 m 0,3
101 a 300 m 0,6
Mas de 300 m 1
Tabla 5. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según el relieve relativo
Los criterios ambientales están relacionados con el recubrimiento de los taludes y el aporte de aguas subsuperficiales o
subterráneas, ambos relacionados entre sí. Entre las causas posibles de deslizamientos son la reducción de la resistencia al esfuerzo
cortante por el aumento de las presiones de poros por el agua entre la matriz del suelo o entre capas en rocas, aspecto que es
fundamental y de suma relevancia, más cuando fue causa detonante en deslizamientos anteriores, no obstante, es un aspecto al que no
se le aportará el peso de su incidencia real en este estudio por la incertidumbre en el estado y eficiencia de las obras, aspecto que se
deberá corroborar en sitio, mediante observación directa o perforaciones para determinar el nivel freático.
Recubrimiento vegetal Peso
Vegetación intensa 0,8
Vegetación moderada 1,2
Vegetación escasa 1,5
Terrenos áridos o desprotegidos 2
Tabla 6. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según el recubrimiento vegetal
Presencia Agua Peso
Inundable 1
Pantanoso o con fuente de agua
cercano por aspectos antrópicos
0,8
Muy húmedo 0,5
Húmedo 0,2
Seco 0
Tabla 7. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según la presencia de agua
Criterios y pesos de características Geotécnicas. Considerando que en los aspectos geológicos sólo se tuvo en cuenta la magnitud
del ángulo de buzamiento del estrato en evaluación, aquí se incluye la favorabilidad o incidencia que tiene la inclinación de este
estrato con respecto al talud evaluado, principalmente como incide el sentido del buzamiento y paralelismo con respecto al talud de
excavación o ladera.
Buzamiento
adverso
Peso
Si 1
No 0,5
Tabla 8. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según el buzamiento con respecto al talud
En la geomorfología se evalúa la pendiente y altura relativa de la ladera, dando mayor importancia al análisis de estabilidad
general de la ladera, no obstante, considerando que para la construcción de las plataformas y vías se realizan cortes que modifican
sustancialmente el comportamiento o estabilidad de la ladera, se incluye la evaluación de la altura del talud.
15
ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA
MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES
Altura de
Talud
Peso
>10 m 2
<10 m 0
Tabla 9. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según la altura del talud
La masa en movimiento se estima principalmente con antecedentes conocidos de deslizamientos o por la revisión de
imágenes históricas en Google Earth ® que muestran cambios significativos en la vegetación, los pesos asignados a estos criterios se
describen a continuación.
Masa en
movimiento
Peso
Si 3
No 0
Tabla 10. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según la masa en movimiento
El grado de susceptibilidad al deslizamiento para los casos bases o referencia, según los parámetros aplicados al campo de
estudio son: 12.03 para la vía de acceso al pozo AA-05 AA y 12.3 al deslizamiento para la vía de acceso al pozo AA-18.
Vulnerabilidad del activo
La vulnerabilidad del activo está asociado al daño a las personas, el ambiente, la propiedad o al negocio; en esta última por el impacto
en el valor que producen a la compañía en caso de que un deslizamiento o movimiento de tierras que generará una parada temporal o
definitiva del activo y no a la inversión de las mismas; es decir por los volúmenes de producción diaria de hidrocarburos que se dejaría
de percibir.
Para efectos de diferenciar los activos más vulnerables por el criterio de producción, se establece como frontera, los pozos
que aportan o inyectan el 80% de los volúmenes del campo, para el caso de los productores aquellos que producen más de 45 BOPD y
en los inyectores los que inyecten más de 1.650 BAIPD.
Se consideran tres tipos de vulnerabilidad Alta, Baja y Mínima, como se muestra a continuación:
Descripción Vulnerabilidad
Pozos Productores Producción > 45 BOPD Alta
Pozos Productores Producción < 45 BOPD Media
Pozos Inyectores > 1.687 BWPD Alta
Pozos Inyectores < 1.687 BWPD Media
CPF Alta
Pozos abandonados o inactivos Mínima
ACUELLAR – HQUIROGA
16
Conclusiones y recomendaciones
Una vez analizados las locaciones de los 183 pozos del campo AA y las 3 centrales de procesamiento de fluidos, en función de la
vulnerabilidad de sus activos y la susceptibilidad a los deslizamientos estimada, según los criterios mencionados anteriormente, se
concluye:
1. De las 89 zonas que presentan vulnerabilidad alta, 13 zonas presentan susceptibilidad a los deslizamientos considerable,
que se recomiendan estudiar con mayor profundidad, correspondientes a zonas con pozos productores que suman 767
BOPD, zonas con pozos inyectores que suman 9.888 BAIPD y una central de procesamiento de fluidos (CPF1) con
capacidad superior a los 100.000 BFPD.
2. Es recomendable intervenir en el corto plazo y en el orden relacionado a continuación, realizando una visita y estudios en
mayor detalle con el propósito de determinar y precisar las causas de los movimientos, y diseñar las medidas, sean de
sólo monitoreo o construcción de obras que permitan mejorar su condición de estabilidad, disminuir la probabilidad de
ocurrencia que se presenten deslizamientos y evitar el las consecuentes pérdidas en el entorno o en la compañía.
Pozo Tipo Actividad
Caudal
Prod - Iny
(BPD)
Vulnerabilidad Formación Susceptibilidad Observación Visita
AA-117 Iny ACT 4169 Alta Kt 12,7 Revisar vía de acceso y localización S
AA-018 Prod ACT 117 Alta Kt 12,3 Revisar vía de acceso y localización S
CPF1 ACT Alta Qc 11,7 Revisar talud en movimiento GB - zona coluvión S
AA-053 Prod ACT 93 Alta Kt 11,15 Revisar vía de acceso, localización parece estable S
AA-104 Iny ACT 1994 Alta Kh-Kl 10,9 Vía de acceso con 4 posibles movimientos S
AA-059 Prod ACT 89 Alta Kt 10,9 Vía de acceso con posibles movimientos S
AA-02 Prod ACT 79 Alta Kh-Kl 10,7 Revisar vía de acceso contigua a la localización S
AA-139 Prod ACT 66 Alta Kt 10,65 Revisar costado oriental de la localización S
AA-154 Prod ACT 68 Alta Kt 10,5 Posible movimiento en costado oriental de localización S
AA-102 Iny ACT 2213 Alta Qc 9,6 Revisar vía de acceso, zonas desprotegidas S
AA-01 Iny ACT 1512 Media Kt 9,45 Vía de acceso con posibles movimientos S
AA-042 Prod ACT 121 Alta Qc 9,4
Revisar vía, presenta cambio en la vegetación en zona de
coluvión
S
AA-024 Prod ACT 60 Alta Kt 5,3 Verificar talud costado occidental, aporte por agua en vía S
AA-078 Prod ACT 74 Alta KPgs 3,6 Vía de acceso con posibles movimientos S
Referencias
Kakou, B.G., H. Shimizu and S. Nishimura. March 2001. Residual Strength of colluvium and Stability Analysis of Farmland Slope. Agricultural
Engineering International: the CIGR Journal of Scientific Research and Development. “Vol. III.”
Suarez J. Mecanismos de activación de deslizamientos en ambientes tropicales Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga, Colombia, 1992.
Suarez J. Deslizamientos - análisis geotécnico – Capitulo 13. Zonificación de Susceptibilidad, Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga,
Colombia, 1992.

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Análisis de vulnerabilidad de Activos en un campo petrolero por susceptibilidad a los deslizamientos de tierra mediante la aplicación de tecnologías digitales

  • 1. • Artículo Técnico • Tesis Pregrado • Tesis Posgrado X Derechos de Autor 2019, ACIPET Este artículo técnico fue preparado para presentación en el Congreso Colombiano del Petróleo organizado por ACIPET en Bogotá D.C. Este artículo fue seleccionado para presentación por el comité técnico de ACIPET, basado en información contenida en un resumen enviado por el autor(es). Resumen Este estudio analizó la vulnerabilidad de los Activos de un campo petrolero expuesto a deslizamientos de tierras, basado en el potencial de pérdida de valor por daño a personas, ambiente, propiedad y/o negocio, con el objetivo de visibilizar, priorizar, planear y ejecutar acciones para atender las zonas de riesgo, mediante la aplicación de tecnologías digitales. Este plan de gestión de infraestructura, es determinado a partir del estudio de deslizamientos ocurridos en la zona, los cuales son referentes para realizar un análisis relativo y cuantitativo de las características geológicas, geomorfológicas, ambientales y geotécnicas en las vías, localizaciones o centrales de procesamiento de fluidos (CPF) del campo petrolero en estudio. La metodología implementada consiste en el aprovechamiento de información pública y gratuita (litología y estructura de la geología de superficie, relieve, ubicación de cuerpos de agua, geomorfología y su evolución a través del tiempo vista en fotografías aéreas históricas, y la facilidad de su visualización y análisis en sistemas de información geográfica (SIG)), y la ponderación y calificación de estos atributos según criterios de ingeniería geotécnica en cada zona analizada. Como resultado de este estudio de vulnerabilidad, se logra identificar 14 zonas, correspondiente al 7% del área estudiada, (vías de acceso, localizaciones y/o CPF) calificadas con vulnerabilidad alta, que requieren mayor atención por el potencial de impactar el ambiente, entorno y la propiedad o afectaciones a la producción de fluidos hidrocarburos estimadas en 750 BOPD, suspensión de inyección de 14.000 BAIPD y limitación de uso de una central de procesamiento de fluidos con capacidad superior a 100.000 BFPD. Introducción En los dos últimos años en dos campos de producción petrolera del área en estudio, se presentaron deslizamientos de tierra en tres vías, en uno de los cuales se tuvo que suspender la línea de flujo y producción de pozos, con diferidas de producción que alcanzaron los 150 barriles de petróleo al día (BOPD) y pérdida de valor del activo (menor VPN), en consecuencia. La causa de este deslizamiento, está asociada a la condición geológica de la zona (presencia de coluviones) y como evento detonante un pico de precipitación, evento de baja predictibilidad cuya probabilidad de impacto pudiera reducirse con un estudio de vulnerabilidad del Activo asociado a la condición de su infraestructura, que permita visibilizar zonas de interés y priorizar planes de acción tendientes a disminuir los niveles de riesgo de deslizamientos. El campo petrolero en estudio genera relevancia desde el punto de vista de geotécnico y de activo por las siguientes características: • Geología: Presenta una combinación de fallas de tipo inverso y pliegues anticlinales y sinclinales, relacionadas con el Sistema de Fallas de Chusma, que se interpretan como las estructuras responsables del levantamiento del flanco oriental de la Cordillera Central. En el campo de estudio afloran depósitos coluviales, intercalaciones de lodolitas y lutitas con areniscas, formaciones que con buzamientos hacia el eje de las excavaciones, discontinuidades alteradas son de alta susceptibilidad a los deslizamientos. ACIPET Análisis de vulnerabilidad de Activos en un campo petrolero por susceptibilidad a los deslizamientos de tierra mediante la aplicación de tecnologías digitales ACuellar; HQuiroga
  • 2. ACUELLAR – HQUIROGA 2 • Relieve: Conformado por zona montañosa con inclinaciones que van hasta los 50°. • Sismicidad: Amenaza sísmica alta • Condición de las obras: Cortes en taludes a media ladera de longitudes superiores a 100 m, con obras de drenaje escasas o sin mantenimiento y muros de contención fallados. • Vulnerabilidad: El campo petrolero cuenta con al menos 200 pozos perforados, con una producción superior a los 4,000 BOPD, más de 200.000 barriles de agua de inyección al día (BAIPD), con presencia de comunidades y recursos naturales importantes en la zona de influencia donde se desarrollan las operaciones. Igualmente se pretende resaltar la importancia de la aplicación de las conclusiones de numerosos estudios publicados por organizaciones como el Banco Mundial o el Banco Interamericano de Desarrollo, sobre las ventajas y de lo imperativo que resulta a las organizaciones hacer gestión en la infraestructura en aras de su conservación, evitando su deterioro y su costosa reparación o reconstrucción, o incluso de aumentar la resiliencia de la misma ante posibles eventos naturales. Así mismo sobre el beneficio del uso de herramientas tecnológicas e información presente en el desarrollo de esta planificación de infraestructura en la actual era digital. Objetivo Establecer un plan de trabajo priorizado en función de la susceptibilidad, determinada a partir de las condiciones geológicas y geotécnicas de vías, locaciones o Centrales de Procesamiento de Fluidos (CPF) de un campo de producción; y vulnerabilidad de los activos basado en el potencial de pérdida de valor por daño a las personas, el ambiente, la propiedad o el negocio (diferidas de producción de hidrocarburos). Glosario La Unión Internacional de Ciencias Geológicas (IUGS) definió una serie de términos para la utilización en el análisis cuantitativo de amenaza y riesgo para taludes y deslizamientos, algunos de los cuales se indican a continuación (Modificado del IUGS1 , 1997): Vulnerabilidad: El grado de probabilidad de pérdida de un determinado elemento o grupo de elementos dentro del área afectada por el deslizamiento. Susceptibilidad a los deslizamientos: generalmente, expresa la facilidad con que un fenómeno puede ocurrir sobre la base de las condiciones locales del terreno. La susceptibilidad es una propiedad del terreno que indica qué tan favorables o desfavorables son las condiciones de éste, para que puedan ocurrir deslizamientos. Consideraciones generales a un proceso de análisis y/o aplicación de tecnologías digitales La Cuarta Revolución Industrial nos ha promovido en muchos casos la implementación de soluciones digitales exógenas a los procesos operacionales propios de cualquier negocio o industria, y casi siempre, nos ha movilizado a la implementación de habilitadores tecnológicos de diferente complejidad o que demanden experticia superior a los niveles de nuestro personal técnico disponible incluso en Colombia, pero así mismo, no ha volcado el pensamiento ingenieril hacia la implementación y uso inmediato de soluciones digitales de mercado, de fácil implementación y resultados de alta escalabilidad a nuestras operaciones en cualquier lugar del planeta. El estudio aquí presentado, realizado a lo largo del análisis para titulación en Maestría de Gestión Avanzada de Promoción y Explotación de Infraestructuras de uno de los autores, nos pone en consideración un elemento disruptivo para la industria petrolera en particular, que combina el análisis geotécnico con elementos de validación cuantitativa y cualitativa, exponencialmente motivadores a decisiones de validación de riesgo operacional, que pueden motivar a Compañías Petroleras a la protección proactiva y preventiva de sus sistemas, alineados con mejores prácticas en Seguridad de Procesos. Ahora bien, las tecnologías digitales, y este estudio lo prueba, no deben ser complejas, para permitirnos revisar la integridad de un Activo en Operación, y tampoco ejecutar un software ha de ser la solución inmediata ante una necesidad interna. Metodología Se describe la metodología empleada, como sigue:
  • 3. 3 ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES 1. Recolección y análisis de información: Información del Activo: • Información relacionada con la ubicación de los pozos, capacidad de las facilidades y caudales de producción de hidrocarburos o inyección de agua en los pozos. • Informes de visitas realizadas y estudios llevados a cabo para atender deslizamientos ocurridos en el campo. Información geológica: • La geología se estableció basado en la información publicada por el Servicio Geológico Colombiano (SGC) escala 1:100.000, levantamiento geológico de la plancha 323 Neiva – Huila y los distintos atributos que envió el SGC, por solicitud del interesado. 2. Selección de la metodología a utilizar y los parámetros a evaluar basados en la información existente, características de la zona a estudiar, objetivos del estudio y limitaciones. • Los atributos geológicos como formaciones, buzamientos, pliegues, fallas y demás información entregada por SGC, fueron convertidas en un archivo KMZ para poder visualizarse en el programa Google Earth ®, junto con la identificación de los pozos. • Dado el tamaño del área de estudio aproximadamente 45 Km2 y el Activo (194 pozos, 3 centrales de procesamiento de fluidos (CPF)), la geomorfología y caracterización de los taludes (altura y pendiente) se realizará basada en imágenes de Google Earth ®, realizando visitas sólo en sitios reportados con movimientos (caso AA-18 y batería AA), con el objeto de verificar condiciones de los taludes y/o caracterización geológica, identificar buzamientos, características de las discontinuidades, plegamientos y obras de geotecnia y su estado. • Uso de Google Earth ® para determinar historial de movimientos mediante el análisis de fotos históricas de las localizaciones y vías de acceso, pendientes y alturas de los taludes. • Para este caso de estudio se seleccionó una técnica de análisis relativo, comparando cada criterio con situaciones reales, que servirán de base y referencia para el estudio; por tanto, no se determinará Factores de Seguridad de estabilidad de taludes a cada infraestructura a evaluar. • La determinación de los criterios a evaluar se establece basado en la vulnerabilidad del Activo y susceptibilidad a los deslizamientos. Vulnerabilidad del Activo: el grado de pérdida del Activo está asociado al impacto en el valor que producen a la Compañía Operadora en caso de que un deslizamiento o movimiento de tierras que generará una parada temporal o definitiva del Activo o por la afectación al entorno y no a la inversión de las mismas; es decir por los volúmenes de producción diaria de hidrocarburos que se dejaría de percibir o por el eventual daño que se podría ocasionar. Susceptibilidad a los deslizamientos: se establecen diferentes criterios en geología, geomorfología y geotecnia, y su peso en la evaluación depende del análisis y determinación de causas en deslizamientos ya ocurridos en la zona y con referencia de tablas usadas por investigadores en la evaluación de amenazas por deslizamientos (Modificado de Ambalagan, 1992; Ali Jawaid, 2000; Mendoza y Domínguez, 2005), como se detallará más adelante. 3. Preparación de archivos de trabajo, análisis y asignación de puntajes • Archivos de trabajo: Una vez definido los criterios, se prepara una hoja de trabajo en Excel y se crea una matriz donde se asignan valores para cada criterio de una lista desplegable de opciones por criterio y la asignación de puntaje de manera programada que facilite la evaluación. • Se identifican los pozos que están en clústers1 , es decir más de un pozo por localización petrolera y cada uno de los pozos que están allí, para realizar una sola evaluación por localización. 1 Localizaciones o áreas de terreno que agrupan un número mayor a un (01) pozo perforado.
  • 4. ACUELLAR – HQUIROGA 4 • Se comienza a realizar la identificación de cada localización por formaciones geológicas de norte a sur para facilitar su estudio. • Se empieza a priorizar, depurando la evaluación y sólo se asignan puntajes a pozos activos, descartando de esta manera los pozos que están abandonados o inactivos. • Con las capas de ubicación de pozos, formaciones geológicas, pliegues, buzamientos, fallas geológicas, drenajes, curvas de nivel visualizados en Google Earth ®, juntos con las imágenes históricas, empieza la evaluación en planta y perfil y asignación de puntajes por cada localización y su vía de acceso; capturando imágenes y consolidando un archivo de revisión pozo a pozo que sirve de memoria a la evaluación asignada en los lugares más importantes que requieren una revisión más detallada en el sitio por su susceptibilidad a los deslizamientos. 4. Conclusiones y recomendaciones Basados en la información analizada, se destacan los aspectos más relevantes del estudio y se dan recomendaciones que permitan un plan de gestión de infraestructura que permita visibilizar zonas de interés y priorizar planes de acción tendientes a disminuir los niveles de riesgo de deslizamientos. Descripción del Activo El campo de estudio está localizado en la zona norte de una de las cuencas sedimentarias más importantes de Colombia, al sur del país, a la fecha, en el área se han perforado alrededor de 200 pozos; de los cuales el 49% son productores, 39% son inyectores, 11% abandonados y 1% inactivos. Actualmente el promedio de producción es superior a 4,500 BOPD, la producción de gas es de 3,000 KPCD. La tasa de inyección de agua es de superior a los 200,000 BAIPD. A continuación, se presentan imágenes aéreas tomadas de Google Earth ® del campo: Imagen 1. Visualización de Google Earth ® de la ubicación de los pozos del campo sobre atributos del levantamiento geológico de la plancha 323 del lugar de consulta2 2 Los nombres de los pozos se han modificado preservando los derechos de propiedad de información de la Compañía Operadora, y el sistema geológico del área se toma como referencia real, cuya validación de información le corresponde a los autores, con autorización previa y expresa del dueño del área.
  • 5. 5 ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES Análisis de deslizamientos casos base o referencia. A continuación se presentan dos casos de deslizamientos en vías de acceso que son correlacionables en el campo de estudio, el primer deslizamiento se presentó en la vía a la localización del pozo AB-05 y el segundo deslizamiento se presentó en la vía a la localización de pozo AA-18. Deslizamiento vía a localización de pozo AB-05. Este sector está afectado por una falla rotacional, fenómeno que corresponde a un deslizamiento de tipo rotacional presentando un escarpe a media ladera del talud superior de la vía, depositándose parte del material deslizado paralelo a la vía y en el talud inferior de la vía aproximadamente 60 m abajo. Su profundidad es del orden entre 2.5 m y 3.0 m. Fotografía 1. Deslizamiento vía de acceso a localización de pozo AB-05 Geología • El RQD de la lutita generalmente varía entre 0-25%, debido a intensa fracturación de origen tectónico asociado a la proximidad de la Falla de Bache. Localmente la lutita presenta tramos de roca “triturada”. • La zona de roca meteorizada, presenta fracturas, abiertas y oxidadas, que evidencian circulación de agua meteórica. En la perforación de los sondeos mecánicos, se “perdió” el agua de perforación, al alcanzar el nivel de roca meteorizada. • La profundidad del nivel freático en los sondeos SM-1 y SM-2 se la Zona 2 coincide con el nivel de roca meteorizada. (mediciones realizadas al final de la temporada seca) • La pendiente de la ladera a la altura de la corona del deslizamiento tiene 45 grados y por encima de la corona alcanza 48 grados. • La saturación de los depósitos de coluvión (Qco) y la pronunciada pendiente de las laderas hacen a estos depósitos muy susceptibles a deslizar. • El subsuelo del área se compone en primer término materiales granulares, permeables, del depósito coluvial compuesto por cantos y clastos sub-redondeados de material sedimentario. En la zona este depósito tiene un espesor entre 6.5 y 8.5 metros. • Infrayaciendo el depósito coluvial se encontraron rocas de la Formación Olini con espesores no determinados por ningún sondeo y representado por lutitas y liditas.
  • 6. ACUELLAR – HQUIROGA 6 Imagen 2. Perfil geológico del deslizamiento vía de acceso localización pozo AB-05 Causas del deslizamiento Causa básica: Coluviones en alta pendiente sin obras de drenaje. Causa detonante: fuertes lluvias saturaron el coluvión. Correlación del caso AB-05 con condiciones del Campo de estudio. A continuación los parámetros correlacionables de este deslizamiento con el estudio. Formaciones geologicas: La formación geologica que se tendría de la plancha 323 Neiva, ubicaría la formación del Grupo Olini (Ko) Lutitas, que efectivamente se encontraron, no obstante por la exploración realizada en el lugar del deslizamiento, se observó que dada la cercanía de la falla se encontaron depositos de pendientes Coluviones (Qc) y en la parte alta areniscas de la formación La Tabla (Kt). Distancia a fallas geológicas: El campo AA tiene localizaciones y vías de acceso muy cercas a fallas, no obstante se observa que en el campo de estudio hay más infraestructura cercana a fallas que en el campo AB. Morfología las caracteristicas en cuanto a pendientes, cobertura vegetal y lluvias también son similares, sin embargo el campo de estudio AA presenta mayor cantidad de infraestructura en alta pendiente.
  • 7. 7 ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES Imagen 3. Distancia entre los campos AA y AB 8 Km / Formaciones geologicas que afloran y fallas La comparación de las siguientes imágenes de Google Earth ® de fechas julio 2017 y septiembre 2018, muestra la evolución del deslizamiento en la zona. Imagen 4. Imagen de Google Earth ® de la vía de acceso a pozo AB-05 de julio de 2017
  • 8. ACUELLAR – HQUIROGA 8 Imagen 5. Imagen de Google Earth ® de la vía de acceso a pozo AB-05 de septiembre de 2018 Deslizamiento vía a localización de pozo AA-18 A continuación se describen los aspectos relevantes observados en la visita de la via hacia la localización del pozo AA-18. Imagen 6. Google Earth ®, ubicación y perfil del deslizamiento (K1+280, via a localización pozo AA-18)
  • 9. 9 ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES Geología y geomorfología En la zona afectada por el deslizamiento, afloran rocas sedimentarias de la Formación La Tabla (Kt) de edad Cretáceo Superior. Kt: Areniscas cuarzosas, blancas, friables, separadas por láminas medias de lodolitas negras. Imagen 7. Plancha 323 Neiva - Ingeominas, ubicación deslizamiento (K1+280, via localización pozo AA-18)
  • 10. ACUELLAR – HQUIROGA 10 Fotografía 2. Estratigrafía y superficies de sedimentación de los distintos tipos de rocas expuestas que afloran en los taludes de la vía, se evidencia los distintos grados de meteorización causada en mayor medida por el agua, causa de los deslizamientos en la zona. K5+900. En este punto a pesar de los pliegues y meteorización, la condición de buzamiento hace que sea estable en el sentido que las capas no presentan buzamiento hacia el eje de la excavación. Geotécnia La zona visitada presenta distintos movimientos de masa, sin embargo, nos centraremos en el deslizamiento del K1+280 de localización AA-18. Según la clasificación de tipos de movimientos dada por Cruden & Varnes (1978, 1996), el deslizamiento estudiado es traslacional de bloques y detritos con superficie de falla planar, activo, y es típico que se presente con velocidades rápidas, se evidencian dos estados que se identificaran con zona A y zona B. El talud presenta un ángulo de inclinación promedio de 29° y el estrato rocoso que subyace la capa deslizada es competente y se evidencia estable.
  • 11. 11 ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES Imagen 8. Falla planar simulada del talud en software Slide ® – Esquema de deslizamiento planar típicos Fotografía 3. Sectorización del deslizamiento en K1+280, via localización AA-18, foto tomada en el pie deslizamiento (sobre la vía) Causas del deslizamiento Principales: • Estructura geológica y relieve: en la zona del deslizamiento afloran rocas sedimentarias, areniscas cuarzosas que alternan con rocas más debiles tipo lutitas, entre moderamente a muy meteorizada, con discontinuidades persistentes y A B
  • 12. ACUELLAR – HQUIROGA 12 con perdida de rugocidad en la zona fallada, con buzamiento hacia el eje de la excavación y perdida de contención al momento de excavar la ladera para construir la vía. Detonantes: • La principal causa detonante es el agua, la cual actua meterorizando la roca, principalmente ingresando sobre el estrato que subyace más competente, disminuyendo la resistencia a la fricción en las discontinuiades, disminuyendo el esfuerzo efectivo en la masa de suelo de material meteorizado y sobrecargando dicho material. Susceptibilidad a los deslizamientos Hay técnicas de análisis relativo y técnicas de análisis absoluto. Como se mencionó anteriormente en el acápite de Metodología, el análisis a utilizar es el relativo, que se aplica para estimar la posibilidad de ocurrencia de deslizamientos en diferentes zonas basado en la comparación con situaciones reales (casos bases), fundamentado en similitudes de las condiciones y/o causas que dieron origen a los deslizamientos; mientras que en el análisis absoluto se determina el factor de seguridad de cada talud, calculando la relación entre las fuerzas resistentes y actuantes. Para este caso de estudio se utilizarán como casos bases o casos referencia, los análisis de los deslizamientos ocurridos en las vías de acceso a los pozos AB-05 y AA-18, los cuales presentan condiciones geológicas y geomorfológicas similares a las presentes en el Campo AA. A continuación se presentan los pesos de los diferentes factores analizados: geología, geomorfología y geotecnia, tomando como referencia el método Modificado de Ambalagan4 , 1992; Ali Jawaid, 2000; Mendoza y Domínguez, 2005) y el análisis de los casos del área de estudio. Criterios y pesos de características Geológicas. Las características geológicas se dividirán en dos: litología y estructura. Litología. De acuerdo a los eventos ocurridos y los pesos establecidos por investigadores se asignarán a las formaciones geológicas que afloran en la zona los siguientes pesos: Sigla Formación Peso Descripción Qc Depósitos de pendiente 3 Coluviones de matriz arcillosa KPgs Formación Seca 1 Intercalaciones de areniscas y lodolitas rojizas, en capas hasta de 5 m de espesor, con contactos planos a levemente ondulosos. Las areniscas son de grano fino a medio. Kt Formación La Tabla 1,3 La secuencia consta de areniscas cuarzosas, predominantes hacia la base y el techo, que alternan con lutitas grises. La parte media consta, principalmente, de lutitas con pequeñas intercalaciones de arenas; las areniscas del tope pasan a conglomerados de cantos de cuarzo, lidita y chert. Ko Grupo Olini 1,625 Paquete de 11,7 m de espesor de intercalaciones de chert, lodolitas silíceas, areniscas de grano muy fino, estratificadas en capas delgadas, planas paralelas; los niveles de chert no tienen más de 5 cm de espesor y son de color negro a gris. Kh-Kl Formación Hondita (Kh) - Formación Loma Gorda (Kl) 1,3 KH intercalaciones de calizas arenosas, lutitas y shales KL: de lodolitas gris a negro, limolitas silíceas (chert) de color negro, calizas micríticas y esparíticas, capas de fosforita y arenisca de grano muy fino con lentes calcáreos y algo fosfóricos. En general, estas rocas se encuentran estratificadas en capas delgadas a medias, con contactos levemente ondulosos y laminación ondulosa no paralela Ngh Grupo Honda 1 La conformación litológica general consiste en una frecuente intercalación de capas de 3 a 6 m de espesor de areniscas y arcillolitas con lentes delgados de conglomerados; el carácter cuneiforme de los estratos impide seguir lateralmente los niveles. Kl Formación Loma Gorda 1 KL: de lodolitas gris a negro, limolitas silíceas (chert) de color negro, calizas micríticas y esparíticas, capas de fosforita y arenisca de grano muy fino con lentes calcáreos y algo fosfóricos. En general, estas rocas se encuentran estratificadas en capas delgadas a medias, con contactos levemente ondulosos y laminación ondulosa no paralela Tabla 1. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según la litología presente en la zona de estudio.
  • 13. 13 ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES Estructura. En la estructura se tendrán en cuenta dos criterios, distancia desde el lugar estudiado a una falla geológica importante, entendido esta, como una falla que presenta evidencias de fracturamiento de la roca a una distancia de más de 100 metros. El otro criterio a considerar es el buzamiento del estrato o estratos analizado, considerando que son rocas sedimentarias, las cuales se caracterizan en la zona de estudio por su marcada estratificación. Distancia a falla Peso 0 a 200 metros 0,8 200 a 500 metros 0,6 500 metros a 1 Km 0,3 1 a 2 Km 0,2 2 a 5 Km 0,1 Tabla 2. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según la distancia a alguna falla geológica importante. Buzamiento Peso Menos de 15º 0,2 16º a 25º 0,25 26º a 35º 0,3 36º a 45º 0,4 Más de 45º 0,5 Tabla 3. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según el ángulo del buzamiento del estrato en estudio. Criterios y pesos de características Geomorfológicas (topográficas y ambientales) Las características geomorfológicas de los terrenos del área de estudio y alrededores, son el resultado de los procesos tectónicos y denudativos, y en menor proporción ambientales. A continuación se visualiza en una imagen de Google Earth el relieve del campo de estudio, observándose una pendiente máxima en el sentido oriente – occidente de 48%. Imagen 7. Imagen de Google Earth ® planta y relieve W-E del campo de estudio Para efectos de asignación de pesos en la geomorfología se tuvieron en cuenta aspectos relevantes observados en los mapas de Google Earth ® la topografía y aspectos ambientales. Los criterios relacionados con la topografía son la pendiente de la ladera y la altura relativa con respecto a la divisoria de agua y la locación estudiada, asignando los puntajes de la siguiente manera:
  • 14. ACUELLAR – HQUIROGA 14 Pendiente ladera Peso Mas de 100 2 Entre 100 y 70% 1,7 Entre 70 y 47% 1,2 Entre 47 y 27% 0,8 Menos de 27% 0,5 Tabla 4. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según la pendiente de la ladera . Relieve relativo Peso 5 a 20 m 0,1 20 a 50 m 0,2 50 a 100 m 0,3 101 a 300 m 0,6 Mas de 300 m 1 Tabla 5. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según el relieve relativo Los criterios ambientales están relacionados con el recubrimiento de los taludes y el aporte de aguas subsuperficiales o subterráneas, ambos relacionados entre sí. Entre las causas posibles de deslizamientos son la reducción de la resistencia al esfuerzo cortante por el aumento de las presiones de poros por el agua entre la matriz del suelo o entre capas en rocas, aspecto que es fundamental y de suma relevancia, más cuando fue causa detonante en deslizamientos anteriores, no obstante, es un aspecto al que no se le aportará el peso de su incidencia real en este estudio por la incertidumbre en el estado y eficiencia de las obras, aspecto que se deberá corroborar en sitio, mediante observación directa o perforaciones para determinar el nivel freático. Recubrimiento vegetal Peso Vegetación intensa 0,8 Vegetación moderada 1,2 Vegetación escasa 1,5 Terrenos áridos o desprotegidos 2 Tabla 6. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según el recubrimiento vegetal Presencia Agua Peso Inundable 1 Pantanoso o con fuente de agua cercano por aspectos antrópicos 0,8 Muy húmedo 0,5 Húmedo 0,2 Seco 0 Tabla 7. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según la presencia de agua Criterios y pesos de características Geotécnicas. Considerando que en los aspectos geológicos sólo se tuvo en cuenta la magnitud del ángulo de buzamiento del estrato en evaluación, aquí se incluye la favorabilidad o incidencia que tiene la inclinación de este estrato con respecto al talud evaluado, principalmente como incide el sentido del buzamiento y paralelismo con respecto al talud de excavación o ladera. Buzamiento adverso Peso Si 1 No 0,5 Tabla 8. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según el buzamiento con respecto al talud En la geomorfología se evalúa la pendiente y altura relativa de la ladera, dando mayor importancia al análisis de estabilidad general de la ladera, no obstante, considerando que para la construcción de las plataformas y vías se realizan cortes que modifican sustancialmente el comportamiento o estabilidad de la ladera, se incluye la evaluación de la altura del talud.
  • 15. 15 ANÁLISIS DE VULNERABILIDAD DE ACTIVOS EN UN CAMPO PETROLERO POR SUSCEPTIBILIDAD A LOS DESLIZAMIENTOS DE TIERRA MEDIANTE LA APLICACIÓN DE TECNOLOGÍAS DIGITALES Altura de Talud Peso >10 m 2 <10 m 0 Tabla 9. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según la altura del talud La masa en movimiento se estima principalmente con antecedentes conocidos de deslizamientos o por la revisión de imágenes históricas en Google Earth ® que muestran cambios significativos en la vegetación, los pesos asignados a estos criterios se describen a continuación. Masa en movimiento Peso Si 3 No 0 Tabla 10. Pesos para determinar la susceptibilidad a los deslizamientos según la masa en movimiento El grado de susceptibilidad al deslizamiento para los casos bases o referencia, según los parámetros aplicados al campo de estudio son: 12.03 para la vía de acceso al pozo AA-05 AA y 12.3 al deslizamiento para la vía de acceso al pozo AA-18. Vulnerabilidad del activo La vulnerabilidad del activo está asociado al daño a las personas, el ambiente, la propiedad o al negocio; en esta última por el impacto en el valor que producen a la compañía en caso de que un deslizamiento o movimiento de tierras que generará una parada temporal o definitiva del activo y no a la inversión de las mismas; es decir por los volúmenes de producción diaria de hidrocarburos que se dejaría de percibir. Para efectos de diferenciar los activos más vulnerables por el criterio de producción, se establece como frontera, los pozos que aportan o inyectan el 80% de los volúmenes del campo, para el caso de los productores aquellos que producen más de 45 BOPD y en los inyectores los que inyecten más de 1.650 BAIPD. Se consideran tres tipos de vulnerabilidad Alta, Baja y Mínima, como se muestra a continuación: Descripción Vulnerabilidad Pozos Productores Producción > 45 BOPD Alta Pozos Productores Producción < 45 BOPD Media Pozos Inyectores > 1.687 BWPD Alta Pozos Inyectores < 1.687 BWPD Media CPF Alta Pozos abandonados o inactivos Mínima
  • 16. ACUELLAR – HQUIROGA 16 Conclusiones y recomendaciones Una vez analizados las locaciones de los 183 pozos del campo AA y las 3 centrales de procesamiento de fluidos, en función de la vulnerabilidad de sus activos y la susceptibilidad a los deslizamientos estimada, según los criterios mencionados anteriormente, se concluye: 1. De las 89 zonas que presentan vulnerabilidad alta, 13 zonas presentan susceptibilidad a los deslizamientos considerable, que se recomiendan estudiar con mayor profundidad, correspondientes a zonas con pozos productores que suman 767 BOPD, zonas con pozos inyectores que suman 9.888 BAIPD y una central de procesamiento de fluidos (CPF1) con capacidad superior a los 100.000 BFPD. 2. Es recomendable intervenir en el corto plazo y en el orden relacionado a continuación, realizando una visita y estudios en mayor detalle con el propósito de determinar y precisar las causas de los movimientos, y diseñar las medidas, sean de sólo monitoreo o construcción de obras que permitan mejorar su condición de estabilidad, disminuir la probabilidad de ocurrencia que se presenten deslizamientos y evitar el las consecuentes pérdidas en el entorno o en la compañía. Pozo Tipo Actividad Caudal Prod - Iny (BPD) Vulnerabilidad Formación Susceptibilidad Observación Visita AA-117 Iny ACT 4169 Alta Kt 12,7 Revisar vía de acceso y localización S AA-018 Prod ACT 117 Alta Kt 12,3 Revisar vía de acceso y localización S CPF1 ACT Alta Qc 11,7 Revisar talud en movimiento GB - zona coluvión S AA-053 Prod ACT 93 Alta Kt 11,15 Revisar vía de acceso, localización parece estable S AA-104 Iny ACT 1994 Alta Kh-Kl 10,9 Vía de acceso con 4 posibles movimientos S AA-059 Prod ACT 89 Alta Kt 10,9 Vía de acceso con posibles movimientos S AA-02 Prod ACT 79 Alta Kh-Kl 10,7 Revisar vía de acceso contigua a la localización S AA-139 Prod ACT 66 Alta Kt 10,65 Revisar costado oriental de la localización S AA-154 Prod ACT 68 Alta Kt 10,5 Posible movimiento en costado oriental de localización S AA-102 Iny ACT 2213 Alta Qc 9,6 Revisar vía de acceso, zonas desprotegidas S AA-01 Iny ACT 1512 Media Kt 9,45 Vía de acceso con posibles movimientos S AA-042 Prod ACT 121 Alta Qc 9,4 Revisar vía, presenta cambio en la vegetación en zona de coluvión S AA-024 Prod ACT 60 Alta Kt 5,3 Verificar talud costado occidental, aporte por agua en vía S AA-078 Prod ACT 74 Alta KPgs 3,6 Vía de acceso con posibles movimientos S Referencias Kakou, B.G., H. Shimizu and S. Nishimura. March 2001. Residual Strength of colluvium and Stability Analysis of Farmland Slope. Agricultural Engineering International: the CIGR Journal of Scientific Research and Development. “Vol. III.” Suarez J. Mecanismos de activación de deslizamientos en ambientes tropicales Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga, Colombia, 1992. Suarez J. Deslizamientos - análisis geotécnico – Capitulo 13. Zonificación de Susceptibilidad, Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga, Colombia, 1992.