Tesis Fracturamiento

7/29/2019 Tesis Fracturamiento

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UNIVERSIDADVERACRUZANA

Facultad de Ciencias QumicasPoza Rica- Tuxpan

CARACTERIZACION DE UN FLUIDO POLIMERICO PARA

FRACTURAMIENTO HIDRAULICO

TESIS

PARAAPROBARELEXAMENDEMOSTRATIVODELAEXPERIENCIARECEPCIONALDELPROGRAMADELACARRERADEINGENIERIAQUIMICA

PRESENTA:

ALONDRAHERNANDEZAMADOR

ASESORDETESIS:

DR.R.OSVALDOGONZALEZPARDES

PozaRica,Ver. JUNIO2011

COASESOR:

MTRO.L.ELIASCARDENASPEREZ


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Quiero expresar mi agradecimiento

A mi Directora de Tesis, Asesor de Tesis:

DR. R. Osvaldo Gonzlez Paredes por su generosidad al brindarme laoportunidad de recurrir a su capacidad y experiencia cientfica en un marco deconfianza, afecto y amistad, fundamentales para la concrecin de este trabajo.

Al M.C. L. Elas Crdenas Prez, por sus valiosas sugerencias y al DR. Israel

Hernndez Romero acertados aportes durante el desarrollo de este trabajo

Al M.C Rene Alejandro Hernndez Mndez por su permanente disposicin ydesinteresada ayuda, y por su aportacin generosa, cientfica y valiosas crticas aldiscutir los resultados de este trabajo.

A mis padres y hermanos por brindarme un hogar clido y ensearme que laperseverancia y el esfuerzo son el camino para lograr objetivos.

A mi novio por su cario, comprensin y constante estmulo.

A la Fac. De Ciencias Qumicas.

Al Instituto Mexicano del Petrleo por colaborar brindado las instalaciones y elequipo necesario para realizar la parte experimental.


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INDICE

PAG.

Introduccin ... 3

Justificacin. 5

Objetivos.. 6

Hiptesis... 7

CAPITULO I

1.1.1 Resumen . 8

1.1.2 Generalidades 10

1.1.2.1 Fluidos fracturantes ... 11

1.1.2.2 Propiedades de los fluidos ..... 12

1.1.2.3 Geles fracturantes .. 12

1.1.3 Fluidos base agua ...... 14

1.1.4 Fluido lineal ... 15

1.1.4.1 Agentes activadores ... 16

1.1.4.2 Rompedores 16

1.1.5 Aditivos para perdida de fluidos de fractura . 17

1.1.5.1 Agente sostn .. 20

1.1.5.2 Comportamiento del fluido fracturante .. 22

1.1.6 Procedimiento de preparacin de equipo .. 25

1.1.6.1 Viscosmetros . 26

CAPITULO II

2.1 Metodologa experimental ... 38

2.1.1 Procedimiento de laboratorio de acuerdo a las normas API 38

2.1.1.3 Materiales ... 40


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2.1.1.3.1 Preparacin de la muestra del fluido 41

2.1.1.4 Tcnicas y mtodos experimentales . 42

2.1.1.4.1 Flujo laminar estable y mtodos de caracterizacin reologica . 43

2.1.1.5 Equipos utilizados en la caracterizacin . 44

CAPITULO III

3.1.1 RESULTADOS Y DISCUSIONES . 45

3.1.1.2 Comportamiento de la viscosidad 45

3.1.1.3 Efecto de la velocidad de corte . 45

3.1.1.4 Efecto de la temperatura .. 46

3.1.1.5 Efecto de la concentracin 47

3.1.1.6 Efecto de la presin 48

3.1.1.7 Comportamiento reologico del gel reticulado . 50

3.1.1.8 Efecto de la presin sobre el gel gelificado .. 51

CONCLUSIONES . 55

BIBLIOGRAFIA ... 57


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CARACTERIZACION DE UN FLUIDO POLIMERICO PARA TRATAMIENTOS DE FRACTURAMIENTO HIDRAULICO

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CARACTERIZACION DE UN FLUIDO POLIMERICO

PARA TRATAMIENTOS DE FRACTURAMIENTO

HIDRAULICO


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INTRODUCCION

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INTRODUCCION

En la ltima dcada el fracturamiento hidrulico se ha convertido en uno de los

tratamientos ms importantes en la terminacin de pozos. Los beneficios potenciales

del fracturamiento han despertado el inters de los operadores de petrleo y gas

durante ms de 50 aos, ya que las operaciones del fracturamiento hidrulico evitan

el dao en la zona vecinal del pozo y restablecen la buena conectividad con el

yacimiento

En este documento se muestran diferentes caractersticas mediante una comparacin

del comportamiento reologico de los diferentes fluidos, comnmente utilizados por las

compaas que actualmente se encuentran realizando procesos de estimulacin en la

zona norte de Veracruz.

Esta investigacin se estructura de la siguiente manera:

Se inicia con una introduccin para dar a conocer la problemtica y las caractersticas

principales de los fluidos, su justificacin, el objetivo y la hiptesis en que se basa este

trabajo. En el captulo I Se incluye una recopilacin de las propiedades deseadas en

un fluido fracturante. A este lo prosigue una recopilacin acerca de los numerososfluidos disponibles, incluyendo fluidos base agua, base aceite, base alcohol,

emulsiones, y fluidos base espuma. Tambin se detalla el uso de aditivos en sistemas

de fluidos fracturantes.

En el capitulo II se expondr la metodologa experimental utilizada en este trabajo,

con lo cual se pretende evidenciar ciertas caractersticas de los fluidos fracturantes.

Por otra parte, debido a que no se encontr informacin acerca del efecto de la

presin en las pruebas simuladas bajo condiciones de yacimiento. Se decidipracticar una metodologa, para observar el efecto de la presin en el comportamiento

reologico de los fluidos fracturantes base agua.

En el captulo III se muestran los resultados obtenidos as como las discusiones

respectivas. Y finalmente en esta ltima se dan a conocer las conclusiones obtenidas,


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INTRODUCCION

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las recomendaciones y la bibliografa que fue consultada para el desarrollo de este

trabajo, tambin se incluye los anexos.


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JUSTIFICACION

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Justificacin

La importancia del comportamiento de los fluidos fracturantes para el diseo

de la fractura-tratamiento, las relaciones de esfuerzo cortante como las

funciones de flujo se usa para predecir las cadas de presin en tuberas y

fracturas. Las consideraciones de presin son importantes para estimar los

costos de bombeo, lmite de presiones de tubera y geometra de la fractura. La

reologa del fluido tambin influye en el transporte del apuntalante y prdida del

fluido en la roca matriz. El comportamiento de flujo (responde a pruebas

oscilatorias) recientemente ha sido usado para definir la naturaleza

viscoelstica de los fluidos fracturantes. Esto puede indicar la estructura

crosslinkeada y el comportamiento momentneo esperado de los fluidos

fracturantes.En el diseo del tratamiento-fractura, el comportamiento de flujo es

normalmente especificado con relaciones de esfuerzo cortante conveniente

determinado bajo condiciones de flujo laminar flujo turbulento.

Dentro de las principales propiedades observadas, la viscosidad y consistencia

de estos materiales son las que le dan mayor valor a los fluidos por lo que se

hace necesario aparte del estudio comparativo tener un banco de datos de las

propiedades reologicas. . Tambin es necesario contar con un control de

calidad, que garantice el buen funcionamiento del fluido fracturante, lo que traecomo consecuencia una mejora en los costos de la produccin. Lo anterior, se

obtiene al no ser utilizadas concentraciones por arriba de lo necesario,

asegurar trabajos por medio de la propagacin de fractura y el transporte de

apuntalante; y uno de los factores mas importantes, minimizar el dao

realizado a la formacin dando como resultado una mejor produccin. Todo

este conjunto de variables, pueden ser utilizadas de manera positiva ya que

contando con la informacin pertinente, se puede hacer uso de esta en la toma

de decisiones, en funcin de la optimizacin del tratamiento de fracturamientohidrulico.

En resumen, el objetivo de este trabajo es describir las caractersticas

reolgicas de los fluidos polimricos para tratamientos de fracturamiento

hidrulico, basndose en la ley de potencia para predecir el comportamiento

del fluido fracturante, bajo diferentes condiciones de operacin.


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OBJETIVOS

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OBJETIVOS

Objetivo general

Describir las caractersticas reologicas de los fluidos polimricos para

tratamientos de fracturamiento hidrulico, basndose en la ley de

potencia para predecir el comportamiento del fluido fracturante, bajo

diferentes condiciones de operacin.

Objetivos especficos

Disear nuevas concentraciones para optimizar el proceso de desarrollode un aditivo o el polmero del sistema, facilitando el tipo de rendimiento

de producto a un bajo costo.

Obtener datos representativos de rendimientos en reas crticas tales

como la reologa, conductividad de la fractura y la formacin de

yacimiento que pueden ser utilizados en el diseo de fracturas y por

simuladores.

Demostrar los beneficios de los fluidos polimricos dentro del

tratamiento para fracturamiento hidrulico y as mismo dar a conocer las

propiedades requeridas de un fluido fracturante, adems a seleccionar el

fluido fracturante adecuado para cada tratamiento.


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HIPOTESIS

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Hiptesis

Es posible hacer una comparacin reologica del sistema utilizado en

tratamientos de fracturamiento hidrulico y seleccionarel ms adecuado en

base a sus caractersticas.

Alcance y Limitaciones

Se han escogido diferentes cargas de fluido polimrico HPG de una de las

compaas establecidas en la zona norte del estado de Veracruz para la

caracterizacin reolgica. Con lo que se espera generar grficos de

comportamiento con las variables ),,,`( t . Los clculos sern obtenidos

con la ya conocida Ley de potencia y sus desviaciones. Se emplearaestadstica de grupos para la seleccin de cada uno de los parmetros y

estadstica de comportamiento para el ajuste de las curvas.


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CAPITULO I. RESUMEN Y GENERALIDADES.

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CAPITULO I

1.1.1 Resumen.

Este captulo trata de los fluidos fracturantes y aditivos necesarios para lograr ciertas

propiedades.

Este captulo comienza con la caracterizacin de la fractura de fluidos, seguida de la

traduccin de laboratorio obteniendo informacin de las condiciones del campo.

Se debatir la tecnologa referente al comportamiento de fluidos fracturantes

presentado de acuerdo al tipo de fluido fracturante y rgimen de flujo.La argumentacin se enfoca en tcnicas experimentales usadas en la

caracterizacin del comportamiento del fluido fracturante, incluyendo mtodos de

prueba de corte estacionario, dinmico y flujo turbulento y datos de laboratorio para

varios aspectos de diseo de fractura.

Se analizara la prediccin de la cada de presin, cdula del gel, y el diseo de

fluidos fracturantes lquidos y espumosos fluyendo abajo de la tubera de

revestimiento. Las ltimas tres secciones presentan las tendencias observadas en

flujo laminar y turbulento para soluciones fracturantes, geles, y espumas con o sin

apuntalante. Se examina tambin los efectos de deformacin de flujo, por el medio

ambiente y qumicos.

El fracturamiento hidrulico utiliza fluidos especiales que son destinados

principalmente para crear una fractura mientras que el fluido transporta el

apuntalante a la geometra, clave para todo el tratamiento es la reologa de fluidos,

que afecta a la viscosidad de fluidos, su apuntalante y su capacidad de transporte

propensa a la fuga hacia el medio poroso. (Pierce, et al., 1975, Lacy, 1984).


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Existe un vnculo claro entre la qumica de los fluidos de fractura, la mayora de los

cuales son soluciones de polmeros con sus propiedades aumentadas por varios

aditivos, y las propiedades fsicas deseadas de estos fluidos. La Reologa, su

modelado y control ocupan un lugar central en el captulo. Esto incluye no slo

fluidos tradicionales a base de agua, soluciones de polmeros, sino tambin fluidoscomplejos, tales como espumas. (Howard and fast., et al 1970 and coffer., 1964)

Se incluye una discusin de las propiedades deseadas en un fluido fracturante ideal.

A este sigue un tema acerca de los numerosos fluidos disponibles, incluyendo

fluidos base agua, base aceite, base alcohol, emulsiones, y fluidos base espuma.

Tambin se detalla el uso de aditivos en sistemas de fluidos En la actualidad existen

otros geles lineales utilizados hoy en da como fluidos fracturantes el hidroxipropil

guar (HPG), hidroxietilcelulosa (HEC) carboxilmetil HPG (CMHPG), y la gomaxantana, y en algunos casos raros, los poliacridamidas.


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1.1.2 Generalidades

1.1.2.1 FLUIDOS FRACTURANTES

1.1.2.2 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS FRACTURANTES

Los fluidos de fractura son componentes crticos del tratamiento de

fracturamiento hidrulico. Sus principales funciones son abrir y transportar el agente

apuntalante a lo largo de la longitud de la fractura.

En consecuencia, las propiedades de viscosidad del fluido se consideran

normalmente las ms importantes.

Sin embargo, el xito del tratamiento de fracturamiento hidrulico debe exigir que los

fluidos tengan otras propiedades especiales. Adems de exhibir la buena viscosidad

en la fractura, que debe romper y limpiar rpidamente una vez que el tratamiento

este concluido, es ms proporcionando un control para perdidas de fluidos,

exhibiendo bajas presiones de friccin en el bombeo y sea lo mas econmico y

practico .

Debido a que los reservorios deben estimularse, los trminos de temperatura,

permeabilidad, composicin de la roca y la presin de poro varan notablemente,

muchos tipos diferentes de fluidos se han desarrollado para proporcionar dichas

propiedades.

Los fluidos fracturantes son bombeados hacia las formaciones subterrneas para

estimular la produccin de gas y aceite. Para lograr una estimulacin exitosa el fluido

fracturante debe tener ciertas propiedades fsicas y qumicas:

debe ser compatible con el material de la formacin. debe ser compatible con los fluidos de la formacin.

debe ser capaz de suspender el apuntalante y transportarlo en lo profundo de

la fractura.


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La viscosidad del fluido de facturacin es normalmente reducida por degradacin

termal en pozos con altas temperaturas o por la degradacin controlada a travs del

uso de agentes fracturantes tales como enzimas, oxidantes o cidos dbiles.

Los sistemas modernos de fluidos fracturantes han sido desarrollados para permitiraltas viscosidades pero tener reducidas propiedades de friccin. Muchos de estos

fluidos pueden bombearse a bajas presiones con fluidos base de baja viscosidad,

tales como agua o aceite, a travs de la superficie de la turbulencia por sistemas

polimtricos de cadena larga. Si el fluido no puede ser bombeado fcilmente no es

aceptado como un fluido fracturante.

Un fluido que rpidamente pierde su viscosidad a causa de la reduccin termal o de

la activacin no es aplicable para el tratamiento de pozos con altas temperaturas. Un

fluido fracturante podra ser capaz de mantener la viscosidad diseada con perdidasmnimas de viscosidad contra el tiempo a una temperatura de fondo (BHT).

En criterio de seleccin para un fluido de facturacin es la relacin costo-efectividad

tratndose de la formacin bajo estudio. Es bastante obvio, que un fluido que tiene

todos estos atributos pero no tiene un rendimiento costo-efectividad de estimulacin

podra no ser un fluido ideal.

1.1.2.3 Geles Fracturantes (Fluidos croslinkeados o Reticulados).

El flujo de soluciones croslinkeados o geles es una proposicin ms contradictoria

por definicin, un gel es un material con una fase (externa) continua slida y una

fase lquida dispersa (interna). La causa de que los slidos no fluyen, un fluido

fracturante gelado no deber ser un gel en el sentido estricto cuando es hecho fluir.

Ya sea que un "gel" fracturante fluya como una solucin croslinkeados o como un gel

fracturante o degradado depende de su composicin qumica, tanto como de sus

registros de deformacin y trmicas. En algunos casos, los geles fracturantes no

pueden fluir en el sentido convencional del todo; mejor dicho pueden fluir por algn

tipo de mecanismo deslizante o como un fluido no homogneo. El comportamiento


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de flujo verdadero de geles fracturante es actualmente incierto, aun para condiciones

controladas en el laboratorio.

Comportamientos de viscosidad, para soluciones fracturantes, la mayora de las

pruebas reologicas desarrolladas comnmente para geles fracturantes son lasreologias. Es una prctica comn croslinkear soluciones de fluidos fracturantes para

aumentar las capacidades de transporte de apuntalante y viscosidad. El polmero se

degrada y el riesgo potencial de dao a la fractura de grandes cantidades de

productos de polmeros insolubles es reducido. Las soluciones acuosas compuestas

de guar, derivadas de guar, y derivados de celulosa son comnmente reticulados

con activadores metlicos u organometlicos. Los metales usados como activadores

incluyen titanio, circonio, boratos, aluminio, cromo y antimonio. Los caracteres de

enlazamiento de estos metales varan desde dbilmente enlazados, como en lassoluciones de boratos, hasta altamente enlazados, como en los sistemas reticulados

con circonato.

Los hidrocarburos (fluidos), como el diesel, kerosina, y aceite crudo pueden ser

"activados" con complejos de esteres ortofosfatos con sales de aluminio o cidos

grasos, o complejos con sosa custica. El complejo qumico resultante puede ser

referido como una asociacin de polmero. Situacin para las soluciones

fracturantes, los geles fracturantes no son fcilmente caracterizados por

viscosmetro convencionales. Una razn es que muchos de los fluidos reticulados

son todava reactivos durante el periodo de caracterizacin, el cual hace que se

dificulte la reproducibilidad de los resultados de prueba, adems, la presencia de

fuerzas normales grandes pueden causar que el fluido se salga de las superficies de

prueba del viscosmetro Vgr. Salindose del espacio anular entre los cilndricos. Una

fuente de consternacin particular en los geles fracturantes que no obedecen las

leyes de aumento progresivo convencidos para los flujos viscomtricas como

resultado de algn tipo de fenmeno de flujo, slip o algn defecto experimental

desconocido. Cuando este es el caso, la aplicabilidad de los datos de laboratorio

para uso en campo es aun ms dudosa.

Las viscosidades de los geles fracturantes (soluciones croslinkeados) son

usualmente medidos con viscosmetro rotatorios de cilindros concntricos o


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Aunque muchos perfeccionamientos han sido hechos de fluidos basados en aceite,

el desarrollo tcnico ms reciente, ocurri con la tecnologa de los fluidos basados

en agua, parcialmente por el reconocimiento de que los fluidos basados en agua se

escogen para fracturas en la mayora de las reservas.

Muchos polmeros solubles en agua puede usarse para hacer viscosificado en una

solucin capaz de suspender el propante a temperatura ambiente. Sin embargo, a

medida que la temperatura aumenta la solucin se adelgaza significativamente.

1.1.4. Fluido lineal

Un fluido es viscosificado por la adicin de polmeros sin el uso de aditivosreticulantes es llamado fluido lineal. Un fluido lineal ser no- Newtoniano y tambin

ser un fluido pseudoplstico. Los Polmeros tpicos utilizados en los fluidos

fracturantes base agua son el guar, derivados del guar (HPG, CMHPG), derivados

de celulosa (HEC; CMHEC).

Los fluidos activados base agua son comnmente usados para el tratamiento de

fractura de yacimientos de aceite o gas. Las propiedades de estos fluidos pueden

ser controladas para proveer muchas de las caractersticas deseadas en un fluidofracturante. Por ejemplo, los fluidos fracturantes proporcionan altas viscosidades a

bajas velocidades de corte en una fractura, pero relativamente tienen presiones de

friccin bajas relacionadas con altas velocidades de corte en el pozo durante el

bombeo. La alta viscosidad de los geles activados pueden reducirse (degradarse)

hasta viscosidades muy bajas al final del tratamiento de fractura para permitir que el

fluido regrese y limpie la fractura. Tpicamente, la base polimrica para preparar los

geles activados son las siguientes:

a.- Goma guar

b.- Hydroxypropyl guar (HPG)

c.- Carboxymethylhydroxypropyl guar (CMHPG)

d.- Carboxymethylhydroxyethyl celulosa (CMHEC)


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1.1.4.1 Los agentes activadores comnmente usados para estas bases polimricas

incluyen lo siguiente:

A: Compuestos boratos

B: Compuestos zirconatos

C: Compuestos de titaneo

1.1.4.2 La degradacin del fluido se consigue utilizando lo siguiente, dependiendo de

las condiciones del sistema activado y de la formacin:

A: Enzimas

B: Agentes oxidantes

C: cidos

La necesidad de espesar agua para ayudar al transporte los apuntalantes, decrece

la prdida de fluido, e incrementa el ancho de la fractura, siendo aparentemente para

investigadores lo ms rpido. La primera viscosificacion de agua fue con almidn. El

almidn ha sido usado para espesar y para decrecer la perdida de fluido en

perforacin de lodos.

Este particular fluido tuvo una vida corta, ya que rompe con facilidad, por la falta de

estabilidad en la temperatura y por la activacin bacterial. En los principios de los

60s la goma Guar fue encontrada para tenerla lista como un reemplazo. El polmero

Guar se extrae de un grano y cuando se adhiere, o es aadido al agua espesa o el

fluido viscosificado. Guar es un polmero que se da de manera natural y que

experimenta hidratacin al contacto con el agua.

El polmero se desenrolla cuando las molculas de agua atacan a las propias

cadenas polimricas. Esto crea un fluido viscoso por la interaccin de enrollamiento,

uno a otro en los sistemas basados en agua.


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1.1.5 Aditivos para fluidos de fractura.

Estos aditivos son muy importantes en muchos casos. No obstante, se necesita

verificar la relacin de compatibilidad de varios aditivos. Las pruebas de pretratamiento de las compaas de servicios podran anular potencialmente los

problemas de compatibilidad.

Bactericidas.

Prcticamente los fluidos fracturantes que no son base agua podran ser bombeados

dentro de la formacin sin algn tipo de bactericida presente.

Los bactericidas son usados para degradar la superficie de los polmeros en lostanques. Su propsito muy importante es que los bactericidas diseados detendrn

el crecimiento de bacterias anaerobias en la formacin.

Rompedores.

Un rompedor es un aditivo que posibilita a un fluido fracturante viscoso para ser

degradado controladamente por u fluido ligero que puede ser retirado fuera de la

fractura. Todos lo rompedores utilizados hoy son rompedores internos, ellos son

incorporados a los fluidos fracturantes en la superficie. Los sistemas rompedores

frecuentemente utilizados incluyen encimas y sistemas rompedores oxidantes

catalizados para aplicaciones a baja temperatura 70 a130 F (21 a 54C). Los

sistemas rompedores oxidantes convencionales son utilizados para un rango de

temperatura130 a 200F (93C) y sistemas retardados de oxidantes activos son

aplicables para temperaturas de 180 a 240F. Los sistemas oxidantes rompedores

funcionan para pH de 3 hasta 14. Los sistemas oxidantes tambin trabajan para

romper la estructura molecular del polmero.

Sistemas de geles base aceite, los rompedores orgnicos son los bicarbonatos, cal

y/o soluciones acuosas de aminas. cidos dbiles han sido utilizados con xito

limitados para degradar el sistema. El gel rompedor base aceite trabaja por adicin


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Estabilizador de arcillas.

Los estudios de laboratorios y resultados de campo han indicado que las arcillas y

partculas finas presentes en las formaciones de produccin pueden reducir el xito

de a estimulacin. (Mc laughlin,1967)

Aditivo para perdida de fluido.

Este aditivo derivado del petrleo denominado adomite mark, da un control

excelente en la perdida de fluido utilizados con fluido base aceite sin viscosificantes.

La mayora de los aditivos de perdida de fluido consiste de granos finos de silica

flor. Un producto relacionado usa arcilla no inflamable, silica flor, goma guar, otrausa una resina soluble en aceite y goma inflamable.

Estos productos tienden a taponear la superficie de la fractura con muy poca

penetracin dentro de la matriz de la formacin.

Los fluidos que tienen el mejor control de la perdida de fluido son los que mas se

aproximan ala goma guar, los cuales tuvieron altos residuos combinados con silica

flor. Tambin fue utilizada exitosamente una combinacin de talco y gomas

inflamable con guar.

Estas mezclas proporcionaran una excelente eficiencia del fluido casi independiente

de la permeabilidad.

Fluidos limpios como HEC o CMHEC, no pueden ser tratados adecuadamente para

dar un control excelente en la perdida del fluido en formaciones con alta

permeabilidad.

El uso de muchos fluidos limpios (el HPG o derivados de la celulosa) a menudo

ocasiona adiciones de grandes concentraciones de aditivos de perdidas de fluido

para llevar acabo un control uniforme moderado de la perdida de fluido. Debido a

que el control de la perdida de fluido es un requisito para una fractura efectiva, el

uso de tales fluidos limpiadores surge para ser en cierto modo deshecho por si

mismo.


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1.1.5.1 Agente de sostn

La presin aplicada al fluido mantiene abierta la fractura durante la inyeccin. El

fluido es, usualmente mezclado con el apuntalante, el cual mantiene abierta lafractura una vez que la presin ha declinado despus del tratamiento.

La efectividad del tratamiento depende de varios factores:

1) La longitud apuntalada de la fractura.

2) La conductividad de la fractura apuntalada.

3) La altura de la fractura apuntalada, especialmente de la posicin relativa del

apuntalante en la formacin productora.

Estos factores dependen de la cantidad, las caractersticas del fluido, del

apuntalante y de la manera en que stos son inyectados.Para comprender el transporte del apuntalante dentro de la fractura, es necesario

examinar primero la secuencia de los sucesos o eventos de un fracturamiento

hidrulico:

1.-El primer fluido que se inyecta es llamado pre colchn (mini frac). Este fluido no

contiene apuntalante y es de baja viscosidad y es utilizado para analizar las

condiciones de yacimiento asi como para enfriar la formacin. (Novotny, 1977).

2.-El siguiente fluido inyectado es llamado colchn. Este fluido tiene ms

viscosidad que el pre colchn y en algunos casos este es bombeado en forma

activada, para que nos ayude a sostentar las diferentes etapas de apuntalante y que

el fluido no se degrade antes del termini de bombeo, pero tambin no contiene

apuntalante.

3.-El apuntalante se mezcla en la siguiente etapa formando un slurry. La

concentracin del apuntalante en el slurry esta dada usualmente en ppg, pounds per

gallon (libras por galn) o kg/m3. Usualmente la mezcla comienza con menores a

ms altas concentraciones de apuntalante.

A principios del bombeo el pre colchn esta al frente de la fractura, detrs de l

viene el colchn, seguido por el slurry, el cual se extiende hasta el pozo.

Debido a que el fluido fracturante es bombeado a una alta presin, mayor que la de

la formacin y adems de que sta es permeable, ocurre prdida del fluido

fracturante hacia la formacin. La ms alta prdida ocurre en el frente de la fractura,

el cul est formado por el precolchn que tiene baja viscosidad. Como resultado de


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esta prdida de fluido, los volmenes del precolchn y el colchn dentro de la

fractura decrecen con el tiempo. Esto da como consecuencia que el fluido del

colchn y del slurry est ms cercano al frente de la fractura a medida que el

tratamiento avanza, lo cual incrementa su prdida. (Schols and visser, 1974).

El slurry inyectado tambin sufre prdidas, y debido a que slo parte del fluido puede

penetrar en la formacin, la concentracin del apuntalante en la fractura se

incrementa gradualmente. A medida que el tratamiento avanza y las primeras etapas

de apuntalante estn ms cerca al borde de la fractura, se incrementa la prdida de

fluido y consecuentemente se incrementa gradualmente la concentracin del

apuntalante en el slurry.

Cmo el slurry se mueve dentro de la fractura, el apuntalante se precipitagradualmente al fondo de la fractura como resultado de la gravedad. Cmo veremos

ms tarde, el asentamiento del apuntalante depende de muchos factores, incluyendo

la viscosidad del fluido, la densidad y tamao del apuntalante. En fluidos de baja

viscosidad, el asentamiento del apuntalante es relativamente alto;

consecuentemente, el apuntalante se deposita en una cama en el fondo de la

fractura. En estos instantes, la concentracin de apuntalante suspendido no se eleva

significativamente.

En fluidos de alta viscosidad, el asentamiento de apuntalante es muy bajo. Por lo

tanto, en tratamientos largos, el apuntalante puede viajar a distancias considerables

dentro de la fractura.(Aboud and melo, 2007).

.

El objetivo de la colocacin del agente de sostn, en el interior de la fractura, es

mantener la conductividad deseada de la misma, dentro de los lmites econmicos

pertinentes. ( Novotny, 1977).

La conductividad de la fractura depende de una serie de factores, relacionados entre

s, como son: tipo, tamao y uniformidad del agente de sostn, grado de empaque

del mismo, grado de trituracin y/o deformacin, cantidad y manera de colocacin.

(Aboud and melo, 2007)


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Debido a la interdependencia existente entre todos los elementos que gobiernan el

diseo de fracturas, debe tenerse cuidado especial con cada uno de ellos,

especialmente cuando se trata del agente de sostn, debido a que el mismo es el

responsable de lograr la conductividad final de la fractura. La correcta seleccin y

colocacin del agente de sostn gobernar el incremento de la productividad delpozo, despus del trabajo de fracturamiento.

Para predecir el comportamiento del agente de sostn, bajo condiciones especficas

del pozo en cuestin, se deben medir y comparar las propiedades fsicas de varios

tipos del mismo, antes de hacer la decisin. Las propiedades a considerar son las

siguientes:

Redondez y esfericidad Tamao y uniformidad de tamao

Permeabilidad

Gravedad especfica

Densidad total

Solubilidad en cido

Partculas finas

Resistencia a la trituracin

La conductividad de una fractura rellena con agente de sostn, influye en la

efectividad del trabajo de fracturamiento realizado. La conductividad va a depender

del tamao y resistencia del agente sostn y de la distribucin del mismo en la

fractura. ( Schols and visser, 1974; and Blot and medlin, 1985).

1.1.5.2 Comportamiento Del Fluido Fracturante.

La seleccin de un fluido para tratamiento de fracturamiento hidrulico esta basado

en una variedad de criterios se desempean y que impactan en el diseo, la

ejecucin y el costo del tratamiento, as como la eventual productividad del pozo, las


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propiedades reologicas del fluido fracturante juegan una parte crucial por que ellos

influyen directamente en la formacin.

Las relaciones de flujo bsico:

Las caracterizaciones de viscosidad tiene una simple participacin desde lasmediciones de la tensin que resulta de la aplicacin de un la velocidad de corte

conocido en el flujo, la velocidad de Corte en el flujo laminar puede ser dada un

proceso en el fluido es infinitamente delgado, puede deslizarse por planos paralelos

entre s. La () velocidad de corte se define como la diferencia de velocidad de entre

los planos divididos por la distancia entre los lo planos

La taza habitual de corte se refleja en experimentos viscomtricos es el valor en la

pared del instrumento y se conoce como la viscosidad newtoniana aparente onominal la velocidad de corte.

La tensin de cortante es la fuerza de rotura por unidad de rea de la superficie en

la mayora de las mediciones, el corte el estrs est determinado midiendo ambos

esfuerzos ejercidos sobre una medida Bob o por la cada de presin a travs de un

tubo. La viscosidad aparente a es la razn de esfuerzo de corte de la tensin a la

velocidad de deformacin:

El comportamiento de Newton implica que los fluidos tienen una constante de

viscosidad a todos los tipos de corte de agua, de baja viscosidad como los aceites y

el gas son ejemplos de lquidos que presentan este comportamiento. Los fluidos de

fractura han sido predominantes en el comportamiento de la viscosidad de Newton.

Esto significa que la viscosidad aparente de los lquido depende de esfuerzo de

corte que el lquido est experimentando en un punto especfico. La ecuacin(1.1)

determina la viscosidad aparente de una fractura simple de fluido sobre un esfuerzo

de corte.

Fluido newtoniano: : es constante (1.1)

Un fluido de fracturacin tendr muy diferentes los valores de a, dependiendo del

esfuerzo de corte que se ejerce sobre el fluido. El comportamiento no newtoniano de


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la mayora de fluidos de fracturamiento juega un papel importante en la presin de

friccion desarrollada en la tuberia y en el tratamiento y tambin en la capacidad del

fluido para transportar el propante (apuntalante).

La caracterizacin reolgica de un fluido no-newtoniano requiere de la respuestadel fluido a los cambios de la velocidad de corte y debe ser determinado y

relacionada con un modelo para que la viscosidad aparente se puede calcular en las

distintas condiciones de corte en la fractura.

Modelo de ley de la potencia:

El modelo de ley de potencia es el modelo ms ampliamente utilizado para

representar el comportamiento de fluidos de fractura en los diseos de simuladoresde fracturas.

Fluido de ley de potencia: KyK n ; y n son constantes (1.2)

En donde K es el ndice de consistencia en lbf-sn/ft2 o kPa sn y n es el ndice de

comportamiento de flujo (adimensional). Ecuacin (1.2)

Estas relaciones son vlidas para la mayora de los fluidos de fractura de la gama de

velocidades de deformacin en la que la muestra de lquido comportamiento no

newtoniano.

Un Log-Log de vs. suele producir una lnea recta sobre una porcin

de la gama de corte. La pendiente de la porcin de lnea recta es igual al ndice n de

comportamiento, y el valor de en = 1,0 s-1 es igual al ndice de consistencia K.

A Log-Log de a frente tiene una pendiente de lnea recta de n cuando el modelo

de ley de potencia es aplicable por La ecuacin. La pendiente es cero para

comportamiento newtoniano.


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La capturacion de datos reologcos de fluidos se determinan bajo condiciones de

flujo laminar en una rotacin viscosmetro de cilindros concntricos y de inform en

funcin de la potencia n parmetros de la ley y el K.

Sin embargo, K depende de la geometra de flujo para la los dispositivos cilindros

concntricos y se conoce como el ndice de la constante viscosimetrica Kv.Para que la ley de energa de fluido, dependa de la velocidad de corte en el valor

de n, adems del gasto de flujo y de la dimensin del conducto, el resultado de la

determinacin de la tasa de corte se ajusta a la determinacin de n a partir de los

datos de flujo. Sabinares (1958) super el problema de acoplamiento al asumir que

la tasa de corte fue el mismo un fluido no Newtoniano. Esta hiptesis permite

determinar el valor de n y un dispositivo de valor independiente de K para cada

flujo.

El correspondiente dispositivo de valores independientes depende de la relacin deesfuerzo de corte y de las tazas aparentes de Newton, elevado a la ensima

potencia. Relaciones Savin para los tres dispositivos de flujo. ( Gidley et al. (1989),

Ofrecen un resumen completo desde estas consideraciones de flujo

1.1.6 Procedimiento de preparacin de equipo

1.1.6.1 VISCOSIMETROS

El viscosmetro marsh fue de uso general en la industria era un embudo del pantano,

en forma cnico con un pequeo tubo de enlaje en el extremo inferior a travs del

cual el fluido (originalmente lodo de perforacin) fluye bajo gravedad. Una pantalla

sobre la tapa remueve las partculas grandes que pueden obstruir el tubo.

En la prueba estandarizada por el API para la base de evaluacin del agua y los

lodos bajos en aceite, la medida de viscosidad del embudo es el tiempo (en

segundos) requerido para un cuarto de galn de crudo para salir a raudales del

embudo del marsh en un rango del lodo. La viscosidad del embudo se interpreta en

segundos (para un cuarto de galn). Empapar las salidas del embudo cerca de 26

segundos. Esta tcnica fue una de las primeras medidas para determinar la

viscosidad del lodo en campo. Sencilla, rpida y eficiente, todava sirve como


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indicador til del cambio en lodos comparando lodo interno y lodo externo

mostrando la viscosidad.

Sin medios de la calefaccin y guardando los lquidos de la evaporacin, l se utiliza

principalmente como herramienta del control de calidad para los geles bajos. Elinstrumento de la generacin siguiente super esto teniendo cmara de calefaccin

con aceite y presuriz el compartimiento de la prueba para guardar soluciones de la

evaporacin

Gdanski, detallo el uso de este instrumento para medir la reologa del titanato

reticulado en los lquidos del HPG. Aunque la reologa limitada se puede espigar de

medidas de este instrumento en una gama limitada de tarifas del esquileo, no puede

evaluar el efecto de la historia del corte de los lquidos y el efecto del apuntalantesobre la viscosidad. Craigie (1983) utiliz un simulador de la historia de corte para

pre acondicionar el lquido antes de la prueba con el instrumento del FANN 50. El

viscosmetro capilar consiste en una bomba fluida, una serie de tubos y una bomba

aditiva para inyectar el activador. La longitud de la tubera y la taza de flujo se puede

ajustar para simular historiales de esfuerzo cortante en las tuberias durante el

tratamiento de fractura. Mientras que el lquido sale del simulador tubular, fluye en

un viscosmetro del cilindro-concntrico, donde se simulan las condiciones

seleccionadas de la historial de corte y de temperatura de yasimiento. En esta pieza

del aparato, los ndices de tiempo de la degradacin de los lquidos que fracturan

reticulados son resueltos. El viscosmetro de intercambio capilar, donde el lquido se

intercambia en un tubo capilar mide la gota de presin y la viscosidad se calcula de

la gota de presin. Kraynik (1984) desarroll un remetro de tornillo- helicoidal (hsr).

Shackleford et al(1988) y (1989) describieron el uso del hsr para los lquidos de

evaluacin del estmulo. Este hsr es un solo estruder del tornillo integrado por un

tornillo medidor del solo vuelo con una hlice constante y una profundidad pequea,

uniforme del canal. Este tornillo gira a una velocidad constante con la separacin

mnima dentro de un cilindro externo. Las medidas de la gota de presin a travs del

barril se hacen con una vlvula de escape cerrada. La reologa fluida es resuelta de

la tarifa de la presin diferenciada y de la rotacin. El hsr puede medir los lquidos

que contienen la micro partcula porque la circulacin fluida en el hsr proporciona

una muestra homognea, que es una ventaja sobre viscmetros rotatorios y de las


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pipas convencionales. Aunque la tensin de esquileo y la tarifa directas del esquileo

no puedan ser medidas, un acercamiento semi-empirical extrajo parmetros de la ley

de energa de los datos rotatorios de la velocidad de la gota de presin de kruif

describi otro tipo de hsv. Este hsv tiene un impeledor del tornillo helicoidal el girar

en un tubo de bosquejo de cristal cilndrico montado coaxial en un recipientecilndrico. En este aparato, el tornillo circula aproximadamente 1300 ml de lquido de

la prueba alrededor del tubo de bosquejo. El hsv mide rangos de esfuerzos de

torsin de la rotacin. El tornillo y el tubo de bosquejo fueron modelados como

sistema de dos cilindros coaxiales para permitir clculos de la energa-ley. Este hsv

fue hecho para medir con eficacia las caractersticas reologicas de fluidos que

fracturaban con cargas de apuntalante porque (1) su boquete de medicin es grande

con respecto al dimetro de la partcula del apuntalante, y (2) el lquido se circula

continuamente de modo que las partculas del apuntalante no puedan colocar a laparte inferior del remetro

A pesar de estos progresos, el viscosmetro del FANN 50 y sus remetros

equivalentes son todava ampliamente utilizados para medir la reologa de lquidos

de fractura. Por esta razn fue buscado un mtodo para la reologa de medicin

cuando el apuntalante se encuentra presente en la muestra. El thesing (2000)

adiciono un movimiento giratorio del tornillo helicoidal que se puede utilizar con el

FANN 50 para prevenir el establecimiento de apuntalante en la taza de esfuerzo del

viscosmetro.

Se Instalan tubos a los remetros en los lazos del flujo para la medida de la reologa,

se utiliza el principio de gota de presin a travs de varios dimetros para

correlacionar parmetros de la ley de la viscosidad y de energa. Adems de evaluar

los lquidos de fractura convencionales, stos han sido tiles para evaluar los

comportamientos que forman espuma y las emulsiones en solo un paso o modo de

la recirculacin. Hutchins y blender (2003) describieron el desarrollo de un remetro

de circulacin de la espuma para medir los comportamientos con espuma.

Viscosmetro Couette.

El couette es un viscosmetro rotacional que consiste de un bob cilndrico

concntrico y un rotor cilndrico. La muestra del fluido se situa en el espacio anular


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entre el bob y el rotor. Normalmente, el rotor es girado para ejercer un rango de

corte especificado sobre el fluido cercano a la superficie del rotor. El rango de

esfuerzos es medido a travs del boquete entre el rotor y el bob por medicin del

torque sobre el bob.

Los viscosmetros tubulares tienen la ventaja de la duplicacin ms cercana al perfil

de esfuerzo de corte experimentado por el fluido en el campo. Variando linealmente

desde cero en el centro de la fractura o del tubing a un mximo en la pared. Los

viscosmetros tubulares fueron diseados para los fluidos fracturantes usualmente

usando aditivos para simular las condiciones de mezclado en el campo.

Un viscosmetro porttil (modelo Fann 35 o equivalente) se requiere para evaluar

las propiedades viscosas del gel lineal y fluido activado. El viscosmetro debe serfcil de transportar y debe ser capaz de funcionar con energa y batera.

Procedimiento para la operacin del viscosmetro fann 50.

a. Monitoree la muestra durante el calentamiento con la temperatura

programada y a lo largo de la prueba. La temperatura de la prueba (5F)

deber ser alcanzada en por lo menos 20 min., y estabilizarse para el resto de

la prueba.

b. Empezar la primer rampa a 90% de la temperatura alcanzada o a los 20 min.,

de haber iniciado la prueba, lo que suceda primero.

c. Las rampas de rango de corte consisten en cambiar la velocidad del rotor de

118 RPM (base B5) por un periodo de 10, 20,30 segundos o ms como sea

razonable grabar los esfuerzos constantes de corte. Sin embargo, las rampas

debern ser acopladas los mas rpido posible, especialmente a temperaturas

altas, para estar seguros de que el fluido no se degradara demasiado durante

las rampas. Este procedimiento deber llevarse a cabo de la siguiente

manera:

1) 75 seg-1 (88.5 RPM)

2) 50 seg-1 (59 RPM)


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3) 25 seg-1 (29.5 RPM)

4) 50 seg-1 (59 RPM)

5) 25 seg-1 (29.5 RPM)

6) 100 seg-1 antes de la siguiente rampa (118 RPM)

d. cada una de las rampas son llevadas a cabo cada 30 min., durante la

duracin de la prueba.

e. Se archiva cada uno de los datos de esfuerzo de corte para cada valor de

rango de corte.

f. Deje enfriar la muestra a 100 F o menos antes de abrir el equipo.

g. Cuando remueva la muestra del equipo mida el pH y observe las condiciones

del gel.

1.1.6.2. Equipo requerido.

Equipo de mezclado estacionario. Este equipo debe ser capaz de proveer

barios niveles de mezclado. Inicialmente el polmero debe de ser disperso

rpidamente con el agua usada sin aire. Una vez que el polmero es

dispersado el movimiento de mezclado es reducido a un movimiento ms

lento para evitar la estratificacin del polmero hidratado en el contenedor.

Simulador de historia de esfuerzo (SHE SHS por sus siglas en ingles). Un

simulador de historia de esfuerzo que satisfaga los requerimientos de este

manual de prcticas recomendadas puede generalmente ser clasificado

como un tubo que opera en rgimen laminar.

Las operaciones en flujo laminar ofrecen algunas ventajas para las

comparaciones internas del laboratorio, a un rango de corte especificado, la

velocidad de disipacin de energa es la misma en cada simulador de

laboratorio aun cuando se utilice diferente tamao de lnea a tubera. Por lo

tanto el diseo y funcionalizacin de un SHE puede ser flexible y aun as

mantener los criterios de precondicionamiento. Para mantener el SHE en

un tamao razonable es recomendado un tubo de dimetro interno (DI) en

el rango de .080 a .305 pulgadas. Este tubo es el que se necesita para


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proveer un criterio especifico de precondicinamiento. Por ejemplo para

mantener un rango de corte, , y un tiempo tdeterminado es:

vtL

dQdv

dv

n

n

n

353.96

96/

/96

VISCOSMETRO FANN MODELO 75.

El Viscosmetro Automtico modelo 75 es del tipo de cilindro coaxial que fue

desarrollado para medir reologas del fluido bajo presiones y temperaturas altas con

un alto grado de seguridad. El diseo FANN est basado en un equipo desarrollado

por los Laboratorios the sandia nacional laboratorios. Fue diseado para los fluidos

de perforacin geotrmicos y de pozos petroleros, pero tiene aplicaciones en

muchos otros campos. Tiene caractersticas amplias de seguridad y unacomputadora sencilla para un control automtico de presin, temperatura y velocidad

del rotor y resultados de prueba.

El Viscosmetro Automtico modelo 75 puede ser operado en alguna de las tres

configuraciones, como un instrumento de prueba autnomo, un instrumento bajo

control de computadora, o como parte de una red de coleccin de datos de

laboratorio de fluidos. La operacin bajo computadora o red de control permite la

ejecucin automtica compleja, definida por el usuario, perfiles de prueba devariacin de temperaturas,

velocidades de rotor y presin.

El viscosmetro integra varios sistemas dentro de la parte superior de la unidad de

escritorio. Estos sistemas incluyen el mdulo de control electrnico, el sistema de


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control de presin, la estacin de prueba, y la celda de prueba. El servidor puede ser

localizado en un lugar conveniente ubicado a 6 pies (1.80 m.) del viscosmetro.

A. El MDULO ELECTRNICO DE CONTROL.

Contiene las fuentes de suministro de bajo voltaje, computadora de tecladosencillo, teclado para el control del motor, teclado numrico para introduccin de

parmetros, pantalla de cristal lquido, LEDs de alarma y comunicacin, y alarma

de botn de restauracin.

B. SISTEMA DE CONTROL DE PRESIN.

Incluye la bomba de presurizacin operada por aire, vlvulas de alivio de presin,

transductor de presin, depsito del fluido de presurizacin y filtros.

C. LA ESTACIN DE PRUEBA.

Es dominado por la cubierta de seguridad vertical y cilndrica. La cubierta est

unida a una bisagra tal que la parte superior pueda ser columpiada fuera para

cargar la Celda de Prueba. La Estacin de Prueba contiene la celda de prueba,

sensor magntico de ngulo de torsin, control magntico de la celda,

calentadores de celda, sistema de enfriamiento para la celda, sensor de

temperatura, y los ventiladores de enfriamiento. La cubierta de seguridad es un

respaldo secundario en caso de una falla de la celda a alta presin. Las

conexiones de tubera a alta presin hacia la celda son hechas para usarse sin

herramientas. Las mediciones de viscosidad no pueden ser hechas a menos que

la cubierta protectora superior est cerrada.

D. LA CELDA DE PRUEBA.

La celda est hecha de metales resistentes a la corrosin y est diseada para

20.000 PSIG (137.900 kPa) la operacin en 500F (260C). Incluye un ensamble

de torsin que utiliza un bob tipo API y rotor geomtrico. El rotor tiene ranuras

externas para inducir la circulacin, y es manejado por un poderoso magneto

permanente de samario-cobalto. El ensamble de torsin consta de un resorte de

torsin tipo FANN. El movimiento del ensamble de torsin es transmitido fuera de

la celda por otro magneto el cual rota con el ensamble de torsin.


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E. ESTACION DE TRABAJO.

La Estacin de trabajo es una computadora avanzada clase Pentium. El

software propio controla todas funciones de la prueba, adquiere y almacena los

datos a la base de datos InterBase para su presentacin subsecuente,

impresin y el anlisis. Las Comunicaciones bidireccionales con el mdulo decontrol electrnico estn hechas por la industria protocolo estndar de IEEE

RS232. Todo software de la Estacin de trabajo corre un sistema operativo de

WindowsNT. Un mximo de cinco Estaciones de trabajo puede ser conectado

para proporcionar una red de datos del laboratorio comprensibles. Los reportes y

grficos de impresin se pueden realizar en cualquier impresora compatible

Windows NT.

Figura 1. Pantalla y teclado numrico.

Fuente: manual de procedimientos del fann 75

Tabla 1. Especificaciones y descripcin tcnica del instrumento para rotor estndar

R1, bob B1 y anillo torsin F1.

ESPECIFICACIONES.

Geometra del Instrumento. Cilndrico coaxial.

Velocidad del rotor, rpm (normal). 3 a 600.

Radio del Rotor, cm. 1.8415.

Radio del Bob, cm. 1.7245 (B1 Bob)

Altura del Bob, cm. 3.805 (B1 Bob)

Espacio de corte en el espacio anular, cm. . 1168.


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Constante del Anillo de Torsin, K1 N-

cm/grado de deflexin.

0.00386 (F1 Anillo de torsin)

Constante de rango de corte, K2 cm-3 0.01323 Bob B1.

Shear Rate constant, K3 sec-1 per rpm 1.7023

Constante Total del instrumento, K centipoise-

rpm/grado

300

Precisin del Esfuerzo de corte. 0.5% F.S

Mxima Temperatura, F, C 500 (260C)

Mnima Temperatura, F, C 20 (-7C)

Mxima Presin, psi, kPa 20,000 (137900 kPa, 1361 atm)

Volumen simple, in3, cm3 7.76 in3 (175 cm3) (nominal)

Energa 115/230 V, 60/50 Hz, 1 KVA

Rango de Viscosidad, cP 0-300 @ 300 rpm

Viscosidad Mnima, cP 5 @ 600 rpm

Viscosidad Mximo, cP 300 @ 300 rpmTAMAO Y PESO DEL INSTRUMENTO

Tamao de la celda de prueba, pulgadas,

(cm)

15 alto, 4-1/2 dimetro (38 x 11.4 cm)

Peso, libras(kg) 29.6 (13.4 kg)

Test Station size, inches (cm) 36-1/2alto,34-1/2ancho,24D (93x88x61cm)

Peso, libras (kg) 169 (76.8 kg)

Tamao de la computadora, pulgadas (cm)

Peso de la computadora ,pulgadas (kg

Fuente: manual de procedimiento del viscosmetro fann 75.

Descripcin tcnica.

1. Materiales de la celda de prueba.

La celda de prueba est hecha de cuatro principales partes. La tapa (superior) y

la celda (fondo) son hechos ambas de Aleacin de Monel K-500 (Nquel, Cobre, y

aleacin de Aluminio). Son endurecidos por coccin. Estas partes no debern sermagnticas para el funcionamiento apropiado del motor magntico y el sensor de

torque. El cople (centro) est hecho de acero inoxidable 17-4 pH (17 Cr-4Ni-4Cu)

barra de reserva en condiciones de endurecimiento H 1150 m. El pivote/termo

pozo en el centro de la celda es tambin hecho del mismo material. La porcin

del fondo acta como un tapn de presin. Los tres Adaptadores de puerto


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enroscan en los puertos de la Celda de prueba y estn hechos de acero

inoxidable 303. El que se usa en el puerto de Muestra normalmente entrara en

contacto con el fluido a temperaturas relativamente bajas. En operacin normal,

solo el Acoplamiento, Pivote/Termo pozo, y la Celda entran en contacto con los

fluidos de prueba.

La mayor parte de las partes internas de la celda que no son sometidos a presin

estn hechas de acero inoxidable 303.

Las excepciones son: (Nmeros en [ ] se refieren a la Figura 35501):

a. En el fondo de la Celda de Prueba en contacto normal con la muestra:

1. Sapphire Vee Jewel [5] (Joya).

2. Tungsten Carbide Pivot [4] (Pivot).

3. Steel Angular Contact Bearing [36] (wearing part - replace as required).

4. Plastic Rotor Bushing [40] (wearing part replace as required).

5. Samarium, Cobalt, rare earths Driven magnet [38].

6. 17-4PH stainless steel Pivot Bushing [43] (wearing part - replace as required).

7. 17-4PH stainless steel Backup Ring [31].

b. En la parte superior de la celda de prueba donde las partes normalmente

contactan solo el fluido de presurizacin:

1. Alnico V Upper Torsion magnet [6].

2. Items 1 and 2 above.

3. Titanium Upper Magnet Mount [7] and Limit Stop [25].

4. Beryllium-Copper Torsion Spring [15] and Upper Pivot Spring [3].

5. Aluminum - Spring mandrels [9, 10, 16], Clamping Sleeves [12, 18], and the

Zeroing Sleeve [11].

6. 17-4PH stainless steel Backup Ring [22].

2. Control de temperatura.

El calentamiento de la muestra se produce mediante un calentador de resistencia

elctrica unido a la pared del termo pozo. Durante una prueba, la porcin de


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muestra de la Celda descansa en el termo pozo. El calor se transfiere a travs de

un espacio angosto de la pared del termo pozo directamente de la pared de la

celda de prueba. El calentador es de un rango de 700 watts, 115 VAC. Cuando

se opera desde 230 VAC, una onda modificada produce un valor RMS de 115

VAC. La temperatura es censada por medio de un sencillo RTD (Instrumento deTemperatura de Resistencia) que est permanentemente montado en el centro

del termopozo. Se proyecta desde el centro del fondo del pozo. Se fija en el

termopozo en la celda de la prueba cuando la celda es bajada en el Pozo

Calentador. El sensor de temperatura se localiza en el centro del Pivote Rotor, el

cual soporta el Rotor (cilindro rotatorio exterior). Este est colocado lo ms

cercano al centro del fluido de la muestra. Hay un revestimiento con aislante

trmico considerable en el sistema. El revestimiento es tambin influenciado por

las propiedades del fluido de prueba y el rango de corte. Normalmente, lamuestra es cortada constantemente para ayudar a minimizar el revestimiento

trmico. Esto permite a las ranuras externas del rotor generar flujo arriba del

interior de la pared de la celda de prueba. Entonces fluye abajo a travs del

Bafle, el centro del Bob (la parte estacionaria de los cilindros concntricos), y los

agujeros cercanos al fondo del rotor. Los agujeros lo dirigen a la pared del pozo,

para recircular.

El RTD se conecta a un PID Controlador de Temperatura proporcional-integral-

derivativo integrado al mdulo de control electrnico. Esto permite completa

flexibilidad en la seleccin de temperaturas, con el rango de temperatura del

instrumento. La alarma del controlador abortar los ciclos de calentamiento si se

exceden las temperaturas preseleccionadas. Esta alarma debe ser manualmente

restablecida por el operador.

El enfriamiento es consumado por medio de la inyeccin de un flujo capilar

controlado de agua corriente u otro lquido refrigerante dentro del espacio

angosto entre la celda de prueba y el pozo calentador. El vapor expandido y el

agua se ventean a travs de un dren en el centro del fondo del Pozo Calentador.

La parte alta del espacio est ligeramente sellado por un O-ring que es retenido

en la celda de prueba y sella contra la parte superior del pozo calentador. El

mismo sistema de control es usado para enfriamiento y calentamiento. El

enfriamiento es activado cuando el botn COOL sobre el teclado es seleccionado

y el controlador abre una vlvula solenoide. La caracterstica de enfriamiento es


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principalmente dirigida para enfriar rpidamente la celda de prueba a el final de la

prueba. Las temperaturas de ambiente bajo pueden ser alcanzadas por conexin

de un sistema enfriador externo. Mientras este activo, la presin del enfriador

temporalmente dejar pasar a la vlvula de enfriamiento normal an

manteniendo la capacidad de enfriamiento cuando se alcanzan las temperaturaselevadas. Estableciendo una temperatura arriba de la deseada prevendr que el

calentador trate de incrementar la temperatura.

3. Control del Ritmo de corte

El rotor es magnticamente manejado a travs de la pared de la celda de prueba.

Un poderoso magneto permanente de cobalto est unido al fondo del rotor.

Magnticamente cierra el magneto permanente cilndrico, el cual rota con un

aislante, alrededor del calentador del termopozo. La lata aislante es manejada atravs de un reductor de engrane por un motor pequeo magntico permanente.

La velocidad del motor es sensada por medio de un codificador ptico el cual

genera una frecuencia proporcional a la velocidad. Esta frecuencia es usada por

un circuito fase cerrada para controlar un FET transistor de efecto campo

energtico, el cual regula la energa al motor. La masa alta de las partes

rotativas, y el relativo pequeo tamao del motor, limita el sistema para las

mediciones de velocidad estacionaria. La respuesta de la velocidad del sistema

es relativamente rpido. La regulacin de la velocidad es 1revolucin por

minuto.

Cualquier velocidad del rotor entre 1 y 600 RPM est disponible incluyendo las

estndar 600, 300, 200, 100, and 3 RPM, la cual es igual a 1021, 511, 340, 172,

y 5.1 segundos recprocos (S-1).

El sistema de control de la velocidad total es suministrado por un generador de

12 Volt DC 6 amp el cual trabaja ya sea con 115 Volt AC 230 Volt AC.

4. Control y Medicin de Presin.

La presurizacin de la muestra de prueba se consigue por un Maxpro

Technologies Maximator operado por aire, la vlvula de control de compuerta, la

bomba de pistn, con una relacin de presin de salida hidrulica a entrada de

aire 1400. La presin de aire a esta bomba es controlada por un regulador de


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presin aire electrnico Norgren Pneu-Stat. Una seal baja del voltaje del mdulo

electrnico de control establece la salida electrnica de la presin del regulador

en una relacin correspondiente a la presin deseada de la muestra.

La liberacin de la presin es principalmente a travs del pistn de la vlvula norotatorio operado por aire, que est intermitentemente operado a travs de una

vlvula de aire solenoide. El volumen de fluido liberado es filtrado y regulado a

travs de un tubo orificio de medicin no ajustable. Una vlvula manual de alta

presin es tambin provista y es principalmente usada para purgar aire desde la

celda previo a la prueba. A 22,500 psi el disco de ruptura reemplazable provee

seguridad adicional. Todos los fluidos de presurizacin liberados son regresados

a la botella de desecho.

La medicin de presin se hace usando un transductor de presin que es

continuamente monitoreado por el teclado I/O y una computadora de teclado

sencillo e el mdulo de control electrnico y mostrado sobre la Pantalla de cristal

lquido. Las lecturas de presin son comparadas contra los puntos establecidos

actuales tambin como en contra de los lmites de seguridad absolutos. Cuando

la presin es mayor de 100 psig abajo del set point establecido, el regulador de

presin electrnico se ajusta para una salida mayor, y la bomba de aire

incrementa su presin. Cuando la presin es ms de 150 psig arriba del set point

actual, la vlvula operada por aire de alta presin se abre.

Los fluidos de presurizacin usados deben ser compatibles con el acero

inoxidable tipo 303. Consultar el manual de ingeniera al fabricante del fluido

para verificar la compatibilidad de un luido especfico. Cualquier fluido usado

deber estar libre de slidos suspendidos. Los slidos podran erosionar la

bomba y causar dao. Alguno de los siguientes fluidos fracturantes puede ser

usados: Agua, Aceite Soluble, una emulsin aceite en-agua, Agua-glicoles,

Poliglicoles o Petrleo (aceites hidrulicos).


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CAPITULO I1 METODOLOGIA EXPERIMENTAL.

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CAPITULO II

2.1 Metodologa experimental

2.1.1 Procedimiento de Laboratorio de acuerdo a las normas API.

Las prcticas recomendadas en este documento cubren dos situaciones, queson (a) prueba de fluidos en el laboratorio, y (b) prueba de fluidos en el campo.

Esta seccin presenta las prcticas recomendadas para pruebas de laboratorio.

Para obtener datos reproducibles es necesario utilizar un simulador de historia

para simular como son mezclados los fluidos de fracturas despus de ser

bombeados por la tubera a rangos de corte elevados antes de ser introducidos

a la fractura.

Para obtener datos adecuadamente reproducibles, estos procedimientos de

laboratorio deben ser seguidos con precisin, que este en buenas condicionesy calibrado.

Preparacin de fluidos y prueba.

Soluciones base agua.

Los procedimientos para la preparacin de fluidos fracturantes solucin

polimrica, deben ser especificados y deben de contener lo siguiente:

a. Descripcin y/o composicin de la base del fluido, incluyendo pH ycontenido de sal. La preparacin del fluido deber describir, especificacin

la fuente de agua usada, tales como agua des-ionizada, agua de la ciudad o

agua del ocano.

b. La cantidad de cada componente aadido.

c. El orden y mtodo de adicin de cada componente.

d. Tiempo de mezclado (deber tener temperatura y tiempo de mezclado a

una o ms velocidad de mezclado.

e. Envejecimiento y tiempo de espera.

f. Volumen del fluido requerido para la prueba.

g. Se deben conocer las propiedades del fluido polimrico que se saben

afectan la reologa del fluido. Las siguientes propiedades deben ser

medidas:


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Temperatura.

Viscosidad aparente.

pH.

2.1.1.1 Procedimiento para pruebas de gel base agua.

2.1.1.2 Simulacin de historia de esfuerzo.

a. Los fluidos bombeados a travs del simulador de historia, deber

experimentar las siguientes condiciones de flujo.

1. Los fluidos a ser probados a temperaturas menores de 200 F, la

historia de esfuerzo para su preparacin debe ser de 675 seg-1

., 67.5seg-1., por un periodo de 2.5 min., 10 seg., o para fluidos que sern

probados a temperaturas mayores de los 200 F la historia de esfuerzo

para su preparacin debe de ser 1350 seg-1., 135 seg-1., por un periodo

de 5 min., 10 seg.

b. Para la operacin del simulador de historia de esfuerzo.(ver el manual)

Carga del viscosmetro.

a. Precaliente el viscosmetro hasta la temperatura de la prueba.

b. Ajuste en el viscosmetro el B5 o el B5 extendido. Checar la lectura del

cero. Ajustar la copa rotor.

c. Se desfoga el viscosmetro por 5 o 10 min. para purgar el oxigeno que

puede degradar el polmero prematuramente a temperaturas elevadas.

d. Inserte la lnea de inyeccin de la muestra.

e. Ajuste a un rango de corte de 100 seg-1., por medio d una rotacin de 118

RPM.

f. Inyecte la muestra (ver documento original).

g. Cierre vlvulas (ver documento original).


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gal/MgalH2O, en este momento fueron agregados tanto el rompedor

encapsulado y la enzima para las pruebas que as lo requirieron. La muestra se

mantuvo en agitacin hasta observar una reticulacin del fluido en un 75%,

momento en el cual el fluido es capaz de mantener un aspecto robusto y visco-

elstico.

2.1.1.4 Tcnicas Y Mtodos Experimentales.

2.1.1.4.1 Flujo laminar estable y mtodos de caracterizacin reologica.

El plantear un problema prctico de manera idealizada ofrece ventajas en elmodelado y la posible solucin analtica, as resultan aproximaciones que

proporcionan soluciones viables, tal es el caso de flujo laminar estable. Por

ejemplo, un fluido que atraviesa una fractura en una roca, la cual obviamente

es irregular es comnmente modelado como flujo entre platos paralelos, lo que

disminuye considerablemente en nmero de variables en la interpretacin del

comportamiento.

En relacin a fluidos la ecuacin constitutiva puede ser expresada usualmente

en un modelo reolgico simple, el cual depende de parmetros constantesdeterminados experimentalmente. El modelo mas simple es el llamado modelo

Newtoniano, que tiene un parmetro constante, velocidad de corte

independiente de la viscosidad. Sin embrago, como ya hemos visto anterior

mente, los fluidos fracturantes se desvan considerablemente del modelo de

Newton. Otro modelo como el de Ley Potencia, se convierte en una aplicacin

ms general dada la dependencia de la viscosidad con relacin a la velocidad

de corte. Este modelo tiene dos parmetros constantes, ndices de

comportamiento n e ndices de consistencia K. Estos parmetros y otrasvariables pueden ser obtenidos mediante el uso de diferentes geometras

(Viscosmetros capilares, instrumentos de cono y plato, discos paralelos y

viscosmetros Couette) y la aplicacin de estado estacionario. La seleccin de

la geometra esta gobernada por consideraciones tales como la cantidad de


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material disponible, el rango de velocidad de corte y el equipo disponible. A

continuacin se describe brevemente las caractersticas de los equipos.

2.1.1.5 Equipos utilizados en la caracterizacin reologica.

Viscosmetro Capilar:Los viscosmetros capilares son usualmente empleados

en el anlisis a elevadas velocidades de corte, sin embargo Liauh y Lui

presentan datos de un viscosmetro capilar diseado para cubrir los regmenes

de alta y baja velocidad. En los viscosmetros capilares son requeridos

volmenes ms grandes que los requeridos para viscosmetros rotacionales.

Una de las ventajas de los viscosmetros capilares es que se pueden obtenervariables bajo condiciones de proceso (elevadas presiones y temperaturas), el

proceso de clculo involucra diferenciacin numrica y grafica de los datos de

cada de presin y velocidad de flujo (Ecuacin 2.1). Este proceso no asume

ningn modelo reolgico particular, porque asume un fluido homogneo donde

el esfuerzo de corte es funcin nica de la velocidad de corte. Lo anterior

delimita a este tipo de equipos en clculo de variables que pueden ser de gran

importancia en la caracterizacin de fluidos polimricos. Por otra parte, los

datos experimentales obtenidos en este equipo pueden ser usados parasoluciones de flujo en una tubera.

13

3

)/(3

)/()(

w

w

wdIn

rtqdIn

rtq

+(2.1)

Instrumentos rotacionales: Los instrumentos rotacionales pueden ser usado

con diferentes geometras: Couette (Cilindros concntricos), Cono y plato o

platos paralelos, una de las ventajas de la geometra Couette y la de cono y

plato es que la velocidad de corte es prcticamente uniforme. La viscosidad

puede ser calculada por medio del troque de la geometra conocida. A

diferencia de los platos paralelos, La viscosidad puede ser calcula relacionando

el torque con los datos de velocidad angular como se ve en la Ecuacin (2.3).

En general los equipos rotacionales estn limitados a bajas velocidades de


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corte debido a que la inercia en algunos casos puede generar flujo secundario

el fluido puede derramarse fuera del la copa. Estas dos limitaciones podran

ser resueltas mediante la aplicacin de presin a la copa de la muestra y un

rotor que permita mantener un flujo homogneo. Kramer et al., y Connelly y

Greener, mostraron que es posible obtener datos a 500,000 segundos-1 usando

copas pequeas entre platos paralelos.

Instrumentos de cono y platocc

o

wr

,

)2(

3)(

3(2.2)

Instrumentos de discos paralelos

f

p

R

R

po

R

po

w

w

r

dIn

rdInr

)2/(3

2/)(

33

Viscosmetro Couetteio

iio

ioi

ioo

rr

r

Lr

rrT

;

2

)()(

3

En este trabajo se realizaron pruebas con equipos de geometra tipo Couette,

los cuales son modelos Fann 35, 50 y 75. Cada uno con caractersticas

importantes para la evaluacin de los fluidos polimricos base agua utilizados

en el fracturamiento hidrulico. A continuacin se describen los equipos y su

principio.


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CAPITULO III. RESULTADOS Y DUSCUSIONES.

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CAPITULO III

3.1.1 Resultados y discusiones.

A continuacin se muestran los resultados obtenidos en este trabajo, los cuales

sern discutidos empezando en la primera seccin con los resultados del gel

lineal, para terminar con el gel reticulado. Se estudio principalmente el efecto

de la velocidad de corte, carga polimrica, el efecto de la presin y la

temperatura. Todas estas variables son de gran importancia en el diseo y

seleccin de un fluido fracturante; dado lo anterior, se pretende mostrar un

panorama generalizado del tipo de pruebas viables para diferentes tipos de

fluidos fracturantes tales como: fluidos viscoelsticos, fluidos base aceite, y

base agua. Siendo este ltimo uno de los mas usados, se crey pertinenteestudiar sus propiedades reologicas ().

3.1.1.2 Comportamiento de la viscosidad.

Las pruebas reologicas mas comunes en los fluidos fracturantes son las

pruebas de esfuerzo de corte/velocidad de corte para determinar la viscosidad

aparente del fluido. As tambin, el tiempo es un parmetro debido a que las

soluciones polimricas pueden degradarse por causa de las reaccionesqumicas y la deformacin fsica.

3.1.1.3 Efecto de la velocidad de corte. Las soluciones polimricas son

tpicamente pseudoplasticas, lo que significa que son sensibles al esfuerzo.

Basados en ese concepto se decidi evaluar una solucin polimrica de 30

libras de HPG por cada mil galones de agua, la cual fue sometida a diferentes

velocidades de corte manteniendo la presin y temperatura constante. El rango

de corte seleccionado para esta prueba fue de 5 a 1000 segundos recprocos(s-1). Como se puede observar en la grafica ( 3.1) a velocidades bajas de corte

no se muestran cambios significativos en los valores de viscosidad aparente.

Por otra parte, conforme se incrementa la velocidad de corte se observa una

disminucin significativa en los valores de la viscosidad. Con lo que podemos

suponer, que el fluido polimrico presenta su comportamiento dividido en dos


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CONCLUCIONES.

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etapas. A bajas velocidades de corte este se comporta como un fluido

Newtoniano el cual se puede modelar fijando n igual a uno. En cambio, a altas

velocidades de corte el fluido polimrico exhibe un comportamiento mas

parecido al modelado por la ley potencia en donde para este caso podemos

asumir que n es mayor de cero pero menor de uno. Los datos obtenidos en el

equipo de geometra Couette son comparables a los datos obtenidos por Guillot

y Dunad (1985) con el uso de un viscosmetro capilar.

Grafica 3.1. Efecto de la velocidad de corte.

3.1.1.4 Efecto de la Temperatura. Es esperarse que la temperatura juegue un

papel importante cuando se sabe que se encuentran interactuando reacciones

qumicas. La temperatura es un parmetro importante en la cintica de

reaccin de las sustancias qumicas, si asumimos un modelo matemtico tipo

Arrhenius, podramos predecir que al incrementar la temperatura se disminuye

la viscosidad (tomando a la viscosidad como la constante cintica). En la

grafica ( 3.2) se muestran las isotermas de viscosidad para una solucin de

HPG de 30 lb. /1000 gal., como se puede ver, el efecto de la temperatura es

mucho mayor en la zona de baja velocidad de corte en comparacin con la


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CONCLUCIONES.

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zona de alta velocidad. Se cree, que este efecto es debido a que a altas

velocidades se reduce la interaccin intermolecular y se promueve la

intramolecular, generando as cmulos que propician los enlaces dentro de las

cadenas de polmero. El cambio de la pendiente podra ser una variable

importante como lo nota Dunad et al., sin embargo en esta caso no es posible

dar una conclusin debido al numero de datos disponibles. Por otra parte, es

prudente aclarar que existen polmeros diseados para hidratarse a ciertas

temperaturas (Ej. 140 F (60C), los cuales tambin podran ser insensibles al

efecto de la temperatura bajo ciertos rangos.

Grafica 3.3. Efecto de la Temperatura.

3.1.1.5 Efecto de la concentracin. Una practica usual para elevar la viscosidad

de un fluido polimrico lineal es incrementar la carga polimrica en la solucin(incremento de la concentracin de HPG). Sin embargo, se debe caracterizar

este incremento relacionando la viscosidad alcanzada a una determinada

velocidad de corte contra la concentracin aadida, podemos suponer por

experiencia que el incremento ser proporcional a la concentracin. En la

grafica 3 se muestra la viscosidad de gel lineal con diferentes concentraciones


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CONCLUCIONES.

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esperarse. A diferencia de los fluidos compresibles donde se espera observar

grandes efectos de la presin, los fluidos de polmero diluido en agua

comparten la caracterstica de incomprensibilidad que tiene el agua. Lo

anterior, no significa que el fluido no pueda ser comprimido o que su densidad

sea constante bajo cualquier condicin; si no, que el efecto de la presin no es

considerable. Por otro lado, partiendo de los datos obtenidos se cree que un

fluidos base aceite podra mostrar un efecto mas significativo, porque el aceite

es mucho mas compresible que el agua. Ferry et al., (1970) realizo estas

pruebas para un fluido base aceite parcialmente gelificado, encontrando ciertas

variaciones en el valor de la viscosidad.

Grafica (3.5). Efecto de la presin.

En la seccin anterior se evalo el comportamiento del fluido fracturante

base agua en su estado lineal (sin gelificar), es turno ahora de presentar y

discutir los datos obtenidos para el gel reticulado, en el cual se decidi solo

estudiar la parte correspondiente a parmetros de la ley potencia, el efecto de

la presin en la estabilidad y el efecto de la presin en el gel reticulado con la

insercin de una Ezima especifica como rompedor. Los resultados se

presentan a continuacin.


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CONCLUCIONES.

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3.1.1.7 Comportamiento reolgico del gel reticulado (activado o gelificados).

Como ya se explico anteriormente los fluidos gelificados poseen un

comportamiento visco-elstico, por lo que pueden ser modelados por la ley

potencia. De este modelo podemos obtener dos parmetros importantes como

el ndice de comportamiento (n) y el ndice de consistencia (K). Estos dos

parmetros son usados en la evaluacin del fluido ya que controlan el estado

fsico en el que se encuentra el fluido y la capacidad a transportar apuntalante

una de sus principales aplicaciones. En la grafica (3.6 y 3.7) podemos observar

el comportamiento de estos dos parmetros como funcin del tiempo, la prueba

fue llevada a cabo para dos concentraciones diferentes de polmero (35 y 50

lbs/Mgal). Claramente se puede ver, que conforme pasa el tiempo el valor delndice de consistencia va disminuyendo con lo que se asume existe una

degradacin del fluido o en si, rompimiento de los enlaces de hidrogeno

formados por el ion metlico y la galactomanosa del polmero. A diferencia del

valor de consistencia el ndice de comportamiento se ve incrementado al

disminuir el valor de consistencia, presentando una tendencia a 1. Hay que

recordar que mientras mas cerca este el valor de uno, mas cerca se esta de un

comportamiento Newtoniano.


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CONCLUCIONES.

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muestras estudiadas en esta ocasin no contaban con rompedor, porque se

quera observar la pendiente de estabilizacin (comnmente llamadas pruebas

de estabilidad). Como podemos apreciar, bajo estas condiciones no se observa

cambios significativos en la tendencia de las pruebas bajo las diferentes

presiones presentadas. Si bien el valor de la viscosidad varia, la tendencia en

todas las pruebas es la misma.

Supusimos que la presin usada no fue suficiente para comprimir el fluido de

manera significativa. Por lo que se decidi introducir una Enzima especfica que

promoviera la ruptura de los enlaces, la idea era probar la tendencia o

comportamiento con la introduccin de esta nueva variable. El la grafica(

3.9)y(3.9-1) se muestra los reogramas de estas pruebas y la tendencia

presentada. Estos resultados prueban que la tendencia del comportamiento noes afectado por la aplicacin de una presin en exceso, aun mas importante

comparando los resultados anteriores donde el gel estaba totalmente reticulado

y los mostrados con rompedor, podemos observar que en funcin de la

viscosidad tenemos menor variacin. Suponemos que esta diferencia es deba

a la misma degradacin del gel reticulado y la tendencia del ndice de

comportamiento a uno, mientras mas cerca esta del comportamiento del agua

se es menos sensible a la presin. Por ultimo, observamos cambios en la

viscosidad que son asumidos al efecto de la presin, pero que no semanifiestan directamente en el comportamiento reologico.


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CONCLUCIONES.

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Grafica (3.8). Reogramas de gel activado sin rompedor.

Grafica (3.8-1). Lienas de tendencia del comportamiento reologico.


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CONCLUCIONES.

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Grafica (3.9). Reogramas de gel activado con rompedor (Enzima).

Graficas (3.9-1). Lienas de tendencia del comportamiento reologico con rompedor.


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CONCLUCIONES.

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CONCLUSIONES.

Comprobamos que el tiempo es un parmetro muy importante debido a que las

soluciones polimricas pueden degradarse y deformarse.

Tambin estudiamos el efecto de la velocidad de corte con lo que vimos que

conforme aumenta la velocidad de corte disminuye significativamente los

valores de la viscosidad con lo que suponemos que el fluido polimrico

presenta un comportamiento dividido en dos etapas, a bajas velocidades de

corte se comporta como fluido newtoniano, y en cambio en altas el fluido

polimrico exhibe un comportamiento mas parecido al modelado por la ley de

potencia.

Por otra parte tambin se observo el efecto de la temperatura como se pudo

ver en las graficas, el efecto de la temperatura es mucho mayor en la zona de

baja velocidad de corte en comparacin con la zona de alta velocidad. Se cree,

que este efecto es debido a que a altas velocidades se reduce la interaccin

intermolecular y se promueve la intramolecular, generando as cmulos que

propician los enlaces dentro de las cadenas de polmero.

Se puede observar que la presin no tiene una influencia marcada en el

comportamiento de la viscosidad como podra esperarse. A diferencia de los

fluidos compresibles donde se espera observar grandes efectos de la presin,

los fluidos de polmero diluido en agua comparten la caracterstica de

incomprensibilidad que tiene el agua. Por otro lado, partiendo de los datos

obtenidos se cree que un fluidos base aceite podra mostrar un efecto mas

significativo, porque el aceite es mucho mas compresible que el agua.

en el comportamiento reologico de fluido reticulado, Claramente se puede ver,que conforme pasa el tiempo el valor del ndice de consistencia va

disminuyendo con lo que se asume existe una degradacin del fluido o en si,

rompimiento de los enlaces de hidrogeno formados por el Ion metlico y la

galactomanosa del polmero. A diferencia del valor de consistencia el ndice de

comportamiento se ve incrementado al disminuir el valor de consistencia,


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CONCLUCIONES.

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presentando una tendencia a 1. Hay que recordar que mientras mas cerca este

el valor de uno, mas cerca se esta de un comportamiento Newtoniano.

Efecto de la presin sobre el fluido gelificado. Se prob el fluido gelificado a

100 segundos recprocos (s-1), a una temperatura promedio de 75 C., bajo un

rango de presin de 1000 a 10000 psi., se selecciono un fluido gelificado de 30

lbs/Mgal., cada una de las pruebas tuvo una duracin de aproximadamente 1

hora 30 minutos. La finalidad de las pruebas fue evaluar el comportamiento

global del fluido y no la viscosidad aparente (puntual), debido a que la anterior

podra ser afectada por una innumerables cantidad de variables que van desde

el historial de esfuerzo al preparar el fluido, la temperatura, hidratacin, flujo

secundario entre muchas otras. Sin embargo el comportamiento se puede

observar de manera generalizada y nos ofrece datos importantes para eldiseo de un tratamiento de fractura hidrulica


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BIBLIOGRAFIA.

BIBLIOGRAFIA:

_Brown, J.E.,King,L.R.,Nelson, E.B., Use or viscoelastic carrier fluid in frac-pack application. Paper SPE31114,1996.

_Dale E. Nierode, PhD., Associate Editor, Senior Research Associate Exxon

Production Research Co.

_Economides Frac Jops., Michael J. Economides.

_Enhancing Natural Gas Production. Tony Martin, BJ Services.

_ Jonh L.Gidley., PhD., Editor-in-Chief Senior technical advisor (retired) Exxon

Co.U.S.A.

_Modern Fracturing., M J Economides., University of Houston.

Documents

Tesis Fracturamiento