FRACTURAMIENTO HIDRAULICO

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  • BACHILLERES: ARMAS ANGELBRITO MARYANCHIQUITO MAIRACONTRERAS ERIKACONTRERAS LUISDELGADO JOSELOPEZ FREDDYRIVERO ALIS M. SUB- PROYECTO: YACIMIENTO IPROFESOR: JOSE RAFAEL ROJASUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DE LOS LLANOS OCCIDENTALES EZEQUIEL ZAMORABARINAS ESTADO BARINAS

    FEBRERO 2008

  • El fracturamiento es una tcnica de estimulacin que consiste en la inyeccin sostenida de un fluido a una presin tal que provoque la ruptura de la roca del yacimiento y mantenerla abierta con un agente apuntalante, arena natural o sinttica, una vez que se haya liberado la presin de inyeccin con el objeto de crear nuevos canales o conectar canales de flujo existentes y de esa forma aumentar la tasa de flujo del pozo y con ello su productividad.La fractura apuntalada se comporta como un canal de alta conductividad entre el reservorio y el pozo, mejorando significativamente su capacidad productiva.Fracturamiento Hidrulico

  • Conductividad de la fractura.

    Es la habilidad de la fractura para transportar fluido desde el yacimiento hasta el pozo y puede expresarse por la siguiente ecuacin:

    Conductividad de la fractura = k * wf

    donde: k = permeabilidad, md. wf = ancho de la fractura, pies.Aplicacin del fracturamiento hidrulico.

    El fracturamiento hidrulico se emplea para crear canales de penetracin profunda en el yacimiento y con ello mejorar la productividad.

  • Mejora la produccin.

    Desarrolla reservas adicionales.

    Sobrepasa zonas altamente daadas.

    Reduce la deposicin de asfltenos.

    Controla la produccin de escamas.

    Conecta sistemas de fracturas naturales.

    Asegura la produccin de intervalos laminares. Conecta formaciones lenticulares.

    Disminuye la velocidad de flujo en la matriz rocosa.

    Incrementa el rea efectiva de drenaje de un pozo.

    Disminuye el numero de pozos necesarios para drenar un rea.

    Reduce la necesidad de perforar pozos horizontales.

    Retarda el efecto de conificacin del agua. Objetivos del Fracturamiento Hidrulico

  • Caractersticas del Sistema Roca-Fluido

    - Tipos de Fluidos- Humectabilidad- Gravedad API- Composicin del Agua- Profundidad- Gradiente de Fractura- Porosidad- Saturaciones- Permeabilidad- Presin de YacimientoContactos Gas-Petrleo y Petrleo-Agua- Litologa- Mineraloga- Espesor- TemperaturaDatos del Pozo

    Integridad del Revestidor y del CementoIntervalos abiertos a ProduccinProfundidadRegistros disponiblesConfiguracin mecnicaCaractersticas del CaoneoTrabajos anteriores en el pozo y en pozos vecinosGeometra de la Fractura

    Esfuerzo mnimo en sitioRelacin de PoissonMdulo de YoungPresin de Poro (yacimiento)

    Informacin y Datos Requeridos

  • Teora del FracturamientoMecnica del Fracturamiento:

    El conocimiento de la mecnica de la fractura permite determinar y explicar:

    Presin de inicio de fracturaPresin de propagacinGeometra de la fracturaProblemas de produccin:estimulaciones no exitosascolapso de la matriz inestabilidad de hoyo

  • Deformacin y esfuerzos

    La roca al someterse a una carga se deformar cumpliendo la ecuacin de elasticidad: = E = esfuerzoE = Mdulo de elasticidad de Young = deformacin

    Los esfuerzos en una direccin generan deformaciones en otras direcciones: = 2/1 = Relacin de PoissonMecnica del Fracturamiento

  • Origen de la Fractura

    La roca falla por tensinLa resistencia de las rocas a la tensin es baja.La generacin de fracturas consiste en vencer :

    presin de poro...................................pfesfuerzo mnimo (de compresin)....Hmin resistencia a la tensin.......................TMecnica del FracturamientoGeometra de la Fractura Consideraciones:Material isotrpico y homogneo.Comportamiento elstico lineal.Reologa conocida.

  • Extensin de la Fractura:

    Dado que el menor esfuerzo se encuentra usualmente en direccin horizontal, las fracturas suelen ser verticales.El esfuerzo mnimo en sitio (no el mdulo de elasticidad) domina el desarrollo de la fractura. Formaciones blandas pueden tener el mismo esfuerzo en sitio que formaciones duras.Cuando el esfuerzo en sitio disminuye en el desarrollo de la fractura, puede haber un crecimiento incontrolado. La mayora de las fracturas son de crecimiento vertical controlado.Mecnica del Fracturamiento

  • Extensin de la Fractura (Cont.)

    Si la formacin es homognea, el crecimiento tiende a ser radial.Rara vez crece ms de 300 pies en longitud.El ancho es independiente de la reologa, depende de la elasticidad.Se inicia en la roca permeable y crece a la impermeable.

  • Los fluidos de fracturamiento originan la fractura y transportan los agentes de soporte a travs de la longitud de la fractura.

    Caractersticas

    Viscosidad (Reologa).Compatibilidad con la formacin y sus fluidos.Eficiencia.Control de prdidas del fluido.Fcil remocin postfractura.Econmicos y prcticos.Fluidos de Fracturamiento

  • Base Acuosa.

    Polmeros (Viscosificante).

    Fluidos a Base Aceite.

    Fluidos Multifsicos.Espumas.Emulsiones.

    Los Geles.

    Tipos de Fluidos

  • Los polmeros solubles en agua, tales como carboximetilcelulosa, goma xantano, poliacrilamidas y poliacrilamidas modificadas, son utilizados como aditivos en muchas etapas del proceso de perforacin, produccin, transporte y procesamiento de crudo durante tratamientos de estimulacin en geles de fracturamiento hidrulico. tambin existen aditivos polimricos para el control de la deposicin de escamas y de parafinas y asfaltenos.

    GelesGeles de polmeros (con entrecruzador) de baja viscosidad: Se utilizan en situaciones en las que se desea mejorar la eficiencia de barrido en roca matriz y se inyectan volmenes definidos de baja concentracin, tambin denominados microgeles. Para corregir fracturas o canales de alta permeabilidad debe aumentarse la concentracin de polmeros. En ambos casos, la tcnica se conoce como conformance control.

  • Tipos de Aditivos

    Hoja1

    ADITIVOSFUNCIN

    Amortiguadores (buffer)Ajustar pH en fluidos acuosos, Promover la hidratacin de polmeros.

    BactericidasPrevenir prdida de viscocidad en fluidos acuosos por degradacin bacterial

    EstabilizadoresPrevenir la degradacin de geles polisacridos a temperaturas encima de los 200 F

    InterruptoresEliminar el gel polmero en pozos de baja temperatura

    SurfactantesPromover la formacin de burbujas estables en espumas. Agente reductor de tensin superficial. Ayudar a la limpieza de la fractura del fluido de fracturacin. Bactericida y agente controlador de arcillas.

    Estabilizadores de arcillasPrevenir e inhibir la hidratacin de arcillas y migracin.

    Control de prdida de fluidoTaponar los poros y evitar la prdida de fluido a travs de la formacin.

    Hoja2

    Hoja3

  • Agentes de Soporte (Apuntalante)Agentes de Soporte

    Previenen el cierre la fractura tras el bombeo. Se aaden al fluido de fracturamiento al mismo momento que ste es bombeado dentro de la fractura.Pueden ser:Arena Brady,Texana y Ottawa (ejemplos: US mesh 12/20, 20/40 y 40/70).Agentes Mejorados: Bauxita Sinterizada, Arenas cubiertas de resina.

    Propiedades

    Redondez y esfericidad.Gravedad especfica.Densidad volumtrica.Partculas finas y limos.Resistencia a la ruptura.

  • Gua de Seleccin de Agentes de Soporte

  • Factores que afectan la ProduccinPermeabilidad de la Matriz

    Material Cementante de la Formacin:Silicato. Arcilla. Carbonatos. Retencin de Fluidos.Componentes de Hierro.Residuos del Fluido.

    Conductividad de la Fractura

    Incrustamiento.Migracin de Finos en la Fractura.Residuos de Gel.

  • Prdida de FluidoProceso de filtrado controlado por: Composicin del fluido. Tasa de inyeccin. Permeabilidad, presin. Saturaciones. Tamao de poro. Fallas y fracturas.

    Cmo se controla la prdida de fluido?m de fluido fracturante > m fluido de yacimiento (en yacimientos de gas)viscosidades y compresibilidades similares en ambos fluidos (para hidrocarburos de baja compresibilidad) fluidos de fracturamiento con formadores de revoque.PERDIDA DE FLUIDO

  • Los equipos de fracturamiento actualmente usados, se pueden agrupar de la siguiente forma:

    * Equipos de almacenamiento de fluidos.

    * Equipos de almacenamiento de agentes de soporte.

    * Equipos mezcladores.

    * Equipos de bombeo de alta presin.

    * Centro de control.

    * Lneas de superficie y de distribucin.

    Equipos de Fracturamiento Hidrulico

  • Equipos de Fracturamiento Hidrulico

  • Seleccin de las Variables de Diseo:

    Se debe evaluar lo siguiente:

    1.- Fluido de fracturamiento apropiado.

    2.- Adecuada Longitud Soportada.

    3.- Espesor de la Fractura creada.

    4.- Rango de la Tasa de inyeccin.

    5.- Tipo, Tamao y Concentracin del Agente de Soporte.

    6.- Introducir, cotejar y ajustar todos lo parmetros que definen el diseo del tratamiento en un Simulador.Diseo del Tratamiento

  • El objetivo de la evaluacin Pre-Frac es definir si el reservorio es un buen candidato para ser fracturado; esto implica determinar la factibilidad tcnica y econmica, disear la operacin del fracturamiento y establecer las bases de comparacin con los resultados. Es importante en este punto tener en cuenta el objetivo principal del fracturamiento, ya sea incrementar produccin, mitigar problemas de arenamiento o minimizar deposicin de asfaltenos.

    EVALUACION PRE-FRAC

  • El MiniFrac es un fracturamiento previo de diagnstico y evaluacin, con un volumen menor pero representativo del tratamiento principal, es decir, al mismo caudal y con el mismo fluido de fractura, aunque con muy pequea ca