FRACTURAMIENTO HIDRAULICO.ppt

7/13/2019 FRACTURAMIENTO HIDRAULICO.ppt

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BACHILLERES:

ARMAS ANGELBRITO MARYAN

CHIQUITO MAIRA

CONTRERAS

ERIKA

CONTRERAS LUIS

DELGADO JOSE

LOPEZ FREDDY

RIVERO ALIS M.

SUB- PROYECTO: YACIMIENTO I

PROFESOR: JOSE RAFAELROJAS

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

DE LOS LLANOS OCCIDENTALES

EZEQUIEL ZAMORA

BARINAS ESTADO BARINAS

FEBRERO 2008


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El fracturamiento es una tcnica de estimulacin que consiste en la

inyeccin sostenida de un fluido a una presin tal que provoque la ruptura dela roca del yacimiento y mantenerla abierta con un agente apuntalante, arena

natural o sinttica, una vez que se haya liberado la presin de inyeccincon 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


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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.


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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


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Caractersticas del Sistema

Roca-Fluido

- Tipos de Fluidos

- Humectabilidad

- Gravedad API

- Composicin del Agua

- Profundidad

- Gradiente de Fractura

- Porosidad

- Saturaciones

- Permeabilidad

- Presin de Yacimiento

-Contactos Gas-Petrleo y Petrleo-

Agua

- Litologa

- Mineraloga

- Espesor

- Temperatura

Datos del Pozo

Integridad del Revestidor y del

Cemento

Intervalos abiertos a Produccin

Profundidad

Registros disponibles

Configuracin mecnica

Caractersticas del Caoneo

Trabajos anteriores en el pozo y en

pozos vecinos

Geometra de la Fractura

Esfuerzo mnimo en sitio

Relacin de Poisson

Mdulo de Young

Presin de Poro (yacimiento)

Informaciny Datos Requeridos


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Teora del FracturamientoMecnica del Fracturamiento:

El conocim iento de la mecnica de la fractu ra perm ite determin ar y

explicar:

Presin de inicio de fractura

Presin de propagacin

Geometra de la fractura

Problemas de produccin:

estimulaciones no exitosas

colapso de la matriz

inestabilidad de hoyo


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Deformacin y esfuerzos

La roca al someterse a una carga se deformar

cumpliendo la ecuacin de elasticidad:

= E= esfuerzo

E = Mdulo de elasticidad de Young= deformacin

Los esfuerzos en una direccin generan

deformaciones en otras direcciones:

= 2/1= Relacin de Poisson

Mecnica del Fracturamiento

= 2/1

1

= E

2


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Origen de la Fractura

La roca falla por tensin

La resistencia de las rocas a la

tensin es baja.

La generacin de fracturas consiste

en vencer :

presin de poro...................................pf

esfuerzo mnimo (de compresin)....Hminresistencia a la tensin.......................T

Mecnica del FracturamientoGeometra de la Fractura

Consideraciones:

Material isotrpico y

homogneo.

Comportamiento elstico

lineal.

Reologa conocida.

pozo

pf,Hmin ,T


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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 elmdulo 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 disminuyeen el desarrollo de la fractura, puede

haber un crecimiento incontrolado.

La mayora de las fracturas son de

crecimiento vertical controlado.

Mecnica del Fracturamiento


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Extensin de la Fractura(Con t.)

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.


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Los fluidos de fracturamiento originan la fractura ytransportan 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


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Base Acuosa.

Polmeros (Viscosificante).

Fluidos a Base Aceite.

Fluidos Multifsicos.

Espumas.

Emulsiones.

Los Geles.

Tipos de Fluidos


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Los polmeros solubles en agua, tales como carboximetilcelulosa,

goma xantano, poliacrilamidas y poliacrilamidas modificadas, sonutilizados 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.

Geles

Geles de polmeros (con entrecruzador)de baja viscosidad: Se utilizan

en situaciones en las que se desea mejorar la eficiencia de barrido enroca 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.


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ADITIVOS FUNCIN

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

Interruptores Eliminar el gel polmero en pozos de baja temperatura

SurfactantesPromover la formacin de burbujas estables en espumas. Agentereductor 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 fluido Taponar los poros y evitar la prdida de fluido a travs de la formacin.

Tipos de Aditivos


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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.


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Esfuerzo de Cierre, 1000 psi

Arena

Arena Cubierta

de Resina

Cermica de

Resistencia Intermedia

Bauxita de Resistencia

Intermedia

Bauxita de Alta

Resistencia

0 5 10 15 20

agente sobrediseado

Gua de Seleccin de Agentes de Soporte


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Factores que afectan la Produccin

Permeabilidad 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.


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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 (parahidrocarburos de baja compresibilidad) fluidos de fracturamiento con

formadores de revoque.

PERDIDA DE FLUIDO


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Los equipos de fracturamiento actualmente usados, se puedenagrupar 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


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Equipos de Fracturamiento Hidrulico


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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


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El objetivo de la evaluacin Pre-Frac es definir si el reservorio es

un buen candidato para ser fracturado; esto implica determinar lafactibilidad 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.

EVALUACIONPRE-FRAC


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El MiniFrac es un fracturamiento previo de diagnstico yevaluacin, 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 cantidad de agente

apuntalante.

El objetivo principal del MiniFrac

Conocer las condiciones especficas de fracturamiento de cada

reservorio en particular, determinando los parmetros operativos

como: presin de fractura, eficiencia del fluido fracturante,

tortuosidad y restricciones de la completacin, presin de cierre ytiempo de cierre de la fractura.

Estimar la altura de la fractura mediante el perfil de temperatura.

Toda esta informacin permite redisear el fracturamiento

principal y reducir su incertidumbre operativa.

Minifrac


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MiniFrac

El anlisis de las presiones de bombeo y disipacin del MiniFrac

permite hacer un estimado cualitativo de la calidad del reservorio que ha sido

fracturado, ya que la eficiencia del fluido fracturante y el tiempo de cierre de

la fractura dependen de la permeabilidad. Se ha observado que tiempos de

cierre de 2 a 5 minutos estn relacionados con permeabilidades altas,

mientras que tiempos superiores a 30 minutos corresponden apermeabilidades de fracciones de milidarcy. La determinacin de la altura de

la fractura se efecta mediante el Perfil de Temperatura, el cual se corre con el

pozo cerrado entre 5 y 20 horas despus del MiniFrac.

EVALUACIONDURANTE EL MINIFRAC


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Cuando la permeabilidad es media a buena, la altura de la

fractura queda determinada entre las zonas que permanecen msfras. Si la permeabilidad es muy baja, se presenta lo que se denomina

la nariz caliente en el tope de la fractura, y la zona ms fra por debajo.

Esta informacin obtenida en el MiniFrac sirve para confirmar o

modificar los estimados previos y, de ser el caso, redisear o incluso

reconsiderar el fracturamiento.

EVALUACIONDURANTE EL MINIFRAC (cont)


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El diseo del fracturamiento incluye la seleccin de:

los fluidos de fractura, el tipo y tamao del agente apuntalante,

el equipo de bombeo requerido; y la preparacin del programa

de bombeo.

Durante la operacin de fracturamiento, principalmente

en el MiniFrac, se obtienen los diferentes parmetros

operativos, as como informacin cuantitativa de las

propiedades mecnicas de las rocas y la propagacin vertical

de la fractura. Tambin se obtienen indicaciones cualitativas

de la calidad de la roca reservorio. Los nuevos sistemas que

permiten el monitoreo y anlisis de la informacin en tiempo

real, son de gran ayuda para modificar, redisear o

reconsiderar el fracturamiento.

EVALUACIONDURANTE EL FRACTURAMIENTO


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Fracturamiento

Durante las operaciones de fracturamiento, la atencin est centrada,

casi completamente, en el seguimiento de los parmetros operativos,

por lo que los anlisis y evaluaciones se efectan una vez concluida

la operacin.

La aplicacin de los sistemas de monitoreo y anlisis, que permiten

la simulacin y el rediseo del fracturamiento en tiempo real, estayudando en la toma de decisiones.

EVALUACIONDURANTE EL FRACTURAMIENTO(Cont)


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Fractura conApunta lante

FRACTURAMIENTO HIDRAULICO

CONDUCTIVIDAD DE LA

FRACTURA


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1. Precolchn.

Fluido ligeramente gelificado o no gelificado que se bombea

antes del fluido de fracturamiento. En muchos casos se utiliza

un pequeo volumen de cido clorhdrico para removerescamas o mejorar el estado de las perforaciones de caoneo.

Si antes de comenzar el tratamiento, la tubera del pozo

contiene fluido, ste ser bombeado y se considerar como

un precolchn.

OperacionesPrograma de Bombeo

1.- Precolchn (si aplica)

2.- Colchn (o Preflujo)

3.- Dosificacin del Agente de Soporte

4.- Desplazamiento

2 Colchn (Preflujo)


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2. Colchn (Preflujo).

Fluido gelificado (viscoso) que se bombea antes de agregar el

agente de soporte.

Entre sus funciones estn:

1.- Generar una grieta de ancho suficiente para permitir en

ingreso del agente de soporte.

2.- Absorber las mayores prdidas por filtrado y reducir as las

prdidas del fluido con agente de soporte.

3.- Mantener al agente de soporte alejado de la punta de la

fractura para evitar arenamiento en punta.

3. Dosificacin del Agente de Soporte.

* Concentraciones escalonadas y crecientes

* Distribucin final uniforme

* Rango de concentraciones muy variables

4. Desplazamiento.

Al terminar el bombeo de agente de relleno, se vuelve a bombear fluido

limpio con la finalidad de desplazar la mezcla fluido/agente de soporte que

pueda quedar en la tubera de produccin


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EVALUACION POST-FRAC

Los principales objetivos de la evaluacin Post-Frac son: (i)

conocer lo que realmente se ha alcanzado con el fracturamiento:

cmo es la fractura que se ha generado, dnde est localizada,

cul es el nuevo comportamiento productivo del reservorio y del

pozo; y (ii) comparar los resultados operativos, productivos y

econmicos con los pronsticos efectuados, a fin de mejorar el

proceso de seleccin de candidatos, el diseo y la capacidad de

pronstico en los futuros fracturamientos.

La evaluacin incluye la ejecucin de pruebas de flujo yrestauracin de presin BU y PLT para determinar: el incremento

de produccin, la nueva capacidad productiva del reservorio, la

geometra de la fractura creada, el perfil de produccin y la

evolucin de la capacidad productiva.

EVALUACIONPOST- FRACTURAMIENTO


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EJEMPLOLos ms importantes campos productores de petrleo negro, gas-

condensado y petrleo voltil del Oriente de Venezuela estn ubicadosen lo que se denomina el Norte de Monagas.

La produccin proviene principalmente de las areniscas las Fms. Los

Jabillos de edad Cretcea y Naricual de edad Terciaria, a profundidades

entre 14,000 y 18,000 pies.

Desde que comenz la produccin de los yacimientos profundos del

Norte de Monagas, en 1987, se han observado problemas de deposicin

de asfaltenos y produccin de arena, los cuales, cada vez ms han

incidido en: la disminucin de la capacidad y vida productiva de los

pozos, as como en el incremento de los costos de produccin.

Para ayudar a prevenir, mitigar y/o superar los problemas anteriores,

tratando de no reducir los caudales de produccin, se han hecho, y se

siguen haciendo, esfuerzos para la aplicacin de diversas tcnicas,

siendo el ms efectivo fracturamiento hidrulico, ya que ha permitido

mitigar los problemas mencionados e incrementar significativamente la

capacidad productiva de los pozos.


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El fracturamiento hidrulico es una de las tcnicas mas

efectivas para mejorar la capacidad productiva de los pozosprofundos de alta presin y temperatura. Es una tcnica

aplicable en los trabajos de recuperacin primaria y

secundaria de petrleo y en la estimacin de esfuerzos en

profundidad.

Las tcnicas del fracturamiento en los yacimientos

profundos del Oriente de Venezuela son esenciales y de

gran importancia ya que han permitido alcanzar un alto

porcentaje de xito en el mejoramiento de la capacidad

productiva de los reservorios y en la superacin de muchosde los problemas de produccin de arena y deposicin de

asfltenos.

OPININ DEL GRUPO


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Las tcnicas de evaluacin han permitido alcanzar un alto

porcentaje de xito en el mejoramiento de la capacidad

productiva, mediante el fracturamiento en los reservorios del

Oriente de Venezuela.

Es indispensable el conocimiento cuantitativo y la

caracterizacin detallada de los reservorios para la adecuada

seleccin de candidatos, diseo del fracturamiento y

pronostico de produccin.

Los anlisis y simulaciones de sensibilidad para evaluar el

comportamiento productivo pre y post-frac han demostrado

ser una herramienta efectiva cuando no se dispone de

informacin representativa de las propiedades del reservorio.

CONCLUSIN


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