Planificación del abastecimiento de arena en pozos no convencionales

Sin agentes de sostén, alias arena, no hay paraíso.

¿Cuánta arena es mucha arena? No estamos hablando de ninguna playa, pero sí de los más de 100 camiones diarios que son necesarios para abastecer de arena a un único pad (conjunto de pozos perforados en una misma locación). Puede haber variaciones según la tecnología, pero podemos asumir que en general cada uno de esos camiones carga 30tn.

Para el 2026 se proyecta un consumo de aproximadamente 6 millones de toneladas. Este no es un dato extraordinario: para el 2028 la operación global en Vaca Muerta requerirá cerca de 9 millones de toneladas al año, mientras que el pico de demanda aparecería en el 2030 cuando esa cifra llegará a 12,5 millones. Traducido a viajes individuales, estamos hablando de más de 290.000 en 2028 y más de 400.000 durante el 2030.

En la entrega anterior de esta saga hablamos de cómo armar un cronograma de perforación y fractura, y de cómo ponerlo a prueba para validar su robustez antes de confiar en él. Hoy, siguiendo con ese hilo, empezamos a analizar cómo podemos utilizar herramientas de decision intelligence para asegurar el cumplimiento de dicho cronograma. En esta edición lo analizaremos bajo la óptica del aprovisionamiento de agentes de sostén, uno de los recursos clave.

El rol de los agentes de sostén

Para quienes no están en el día a día de la operación, el petróleo y el gas de Vaca Muerta quedan atrapados en una roca muy compacta, de la que no pueden migrar por sí solos. Por eso, después de perforar el pozo, primero en forma vertical y luego en forma horizontal, entre 3.000 y 5.000 metros de rama, se lo debe fracturar: se generan pequeñas perforaciones en el revestimiento para comunicar el pozo con la roca y se inyecta una mezcla de agua, arena y aditivos a muy alta presión, generando fisuras en la roca que rodea a la rama horizontal. Las perforaciones se espacian horizontalmente entre las llamadas etapas de fractura.

En ese punto es donde entra en juego la arena: actúa como agente de sostén, manteniendo esas fisuras abiertas una vez que se libera la producción del pozo. Sin los agentes de sostén, las fisuras en la roca madre colapsarían, imposibilitando que los hidrocarburos fluyan. El proceso se repite etapa por etapa a lo largo de toda la rama horizontal.

Cada etapa de fractura consume en promedio 240 toneladas de arena. Un pozo tipo, con 50 etapas de 60 metros cada una a lo largo de una rama de 3.000 metros, se lleva entonces unas 12.000 toneladas. Y como la operación no se hace pozo por pozo sino por pad -de 3 a 6 pozos en conjunto, típicamente- estamos hablando de entre 36.000 y 72.000 toneladas por locación. Ahí es donde el problema deja de ser una cuenta simple y se vuelve un problema logístico de alta complejidad y magnitud.

Por otra parte, como vimos en la edición 1 de Decision Point, es clave y prioritario garantizar su abastecimiento en tiempo y forma, ya que en caso contrario existe el riesgo de detener la actividad del set de fractura, lo cual tiene costos altísimos en todo el sistema de producción o well factory model.

El problema no es tener arena: es que llegue cuando hace falta

La mayoría de las operadoras hoy en día elige abastecerse con arena de Entre Ríos, en principio con una mayor performance que la de canteras de cercanía de Río Negro. La performance de la arena es toda una discusión en sí misma, pero una forma sencilla de pensarlo es que una arena de mayor calidad es una que puede resistir mayores tensiones admitiendo una buena permeabilidad del fluido, ergo, cumple mejor su función como agente de sostén. La contracara de esa calidad es la distancia, y con la distancia, la logística.

Conviene hacer una aclaración: en esta operación, el principal costo a evitar es la ociosidad que se genera en los equipos de fractura. Un set de fractura esperando arena implica un costo muy alto, así que la pregunta relevante no es solo “¿va a llegar arena?” sino “¿va a llegar exactamente cuando hace falta?”.

Entonces, ¿cómo se mueve un volumen masivo de toneladas en trayectos tan largos sin que un pad se quede esperando? Dado un cronograma de fractura tentativo, ¿se puede planificar de forma robusta ese abastecimiento? Y sobre todo, ¿qué hacer frente a las decisiones de compromiso que aparecen en el camino? Por nombrar algunas:

• ¿Conviene el envío directo desde cantera, o pasar por un acopio o hub intermedio cerca de la locación?
• ¿Cuánto stock y espacio de almacenamiento hay que mantener en cada pad? Si es excesivo se acumulan camiones esperando en la entrada, pero si es insuficiente puede ocurrir que un set se quede sin arena para fracturar.
• Con varios orígenes posibles, cada uno con su propio límite de despacho diario, ¿cómo conviene repartir el abastecimiento entre pads según distancias, costos y el tipo de arena (la malla) que pide cada uno?
• En caso de demoras en el sistema, ¿qué niveles de stock hay que mantener en ciertos hubs de contingencia, y con qué flota, para abastecer on-call ante imprevistos en la red?
• ¿Qué estrategias hay que seguir para compensar la velocidad creciente de fractura con el avance de la operación en un pad, y la consiguiente suba gradual de la demanda de arena? ¿Se usan esquemas de flota variable o flota fija + stock?
• Cuando ocurren los DTM de los equipos (desmontaje, transporte y montaje), ¿cómo se gestiona la baja puntual de la demanda? ¿Se debe seguir una estrategia de acumulación de stock, se debe buscar vender esa diferencia a otras operadoras o reducir el nivel de flota?

Ninguna de estas preguntas tiene una respuesta trivial, y menos cuando se analizan de forma holística. La cuestión se complica más todavía cuando entran en juego múltiples orígenes, múltiples destinos, distintos contratistas, distintos medios de transporte (camión, tren, barco), distintos tipos de arena según la malla requerida, y una demanda que no es pareja: depende de si el pad fractura en modalidad Zipper o Simul, de la longitud de rama de cada pozo, y de un ritmo de etapas que en la práctica es variable.

Abordaje del problema

Frente a este escenario, buscamos en esta instancia trabajar sobre un horizonte de mediano plazo, algunos meses hacia adelante, tomando como dato de entrada el cronograma de fractura: qué pads se van a fracturar y en qué fecha. Luego, decidimos abordar el desafío con la misma lógica que usamos para el cronograma en la entrega anterior: combinar optimización matemática con simulación de eventos discretos. Este enfoque nos permite contestar dos preguntas distintas con dos miradas diferentes: primero, ¿cuál es la mejor forma de diseñar la logística de arena según una dada estructura? Y después, ¿qué tan bien se sostiene esa planificación cuando las cosas no salen exactamente como estaban previstas -que es, en definitiva, lo que va a pasar?

En primera instancia buscamos la asignación de arenas de origen a destino que minimice el costo total del sistema: costo de transporte (distancia x tarifa x volumen), costo del producto -que varía según el origen- y costo de mantener stock en los puntos intermedios. La restricción de fondo es cubrir la demanda promedio diaria de cada pad durante su ventana de fractura, sin superar lo que cada origen y cada contratista de transporte pueden despachar por día, ni romper el balance de entrada y salida en cada nodo de la red. El resultado, en criollo, es una matriz que nos indica para cada combinación de origen, destino, tipo de arena y medio de transporte, cuántas toneladas o viajes hay que realizar cada día.

Pero ese resultado está calculado sobre promedios de demanda diarios, mientras que en la operación real la performance de los sets de fractura impacta en los requerimientos de arena, los tiempos de viaje no son siempre los mismos, y aparecen imprevistos -lluvia, viento, tránsito- que frenan o adelantan partes de las operaciones. Por eso sometemos ese plan a una simulación de eventos discretos que busca analizar la robustez de la solución. Dicha simulación, repetida miles de veces considerando la variabilidad del sistema, a la vez replica decisiones similares a las de un despachador real:

• ¿Se envía este viaje o lo demoro?
• Hay camiones acumulados esperando, ¿conviene redirigir alguno a otro pad o a un punto de acopio?
• El ritmo de una locación se aceleró de golpe, ¿cómo se refuerza con más volumen esa ruta de abastecimiento?
• ¿Cuántos camiones “on-call” o “bomberos” necesito para reaccionar antes del potencial quiebre de stock?

Conclusión: diseñar la supply chain con una mirada más amplia, más allá de los costos

Este tipo de abordajes no sólo brinda una solución óptima en términos de costos, sino que también permite evaluar su robustez y los riesgos asociados a una dada solución. Permite conocer, para cada escenario, qué tan probable es que ese plan efectivamente se cumpla, qué probabilidad hay de que un set de fractura quede en stand-by esperando arena, o de que se acumulen camiones en una locación o en un punto de espera.

De esta forma, la decisión deja de pasar solo por costos y empieza a pasar por qué nivel de riesgo está dispuesta a asumir la operación -el mismo tipo de trade-off que ya habíamos visto con el cronograma de perforación y fractura en la entrega anterior. Porque, otra vez, de poco sirve el plan más eficiente en el papel si en la práctica un tercio de las veces deja un set parado esperando agentes de sostén.

Y la arena es apenas uno de los insumos masivos que hay que planificar en esta industria.

Seguimos tirando del hilo en la próxima entrega.

📌 Próximo post: 29/09 — Gestión avanzada del agua de fractura // Saliendo del oasis: optimización para asegurar su disponibilidad.