Presentación fracturamiento hidraulico

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  • hola buenas noches!! una pregunta Cuales son los mecanismos del fracturamiento hidraulico ah? eso es algo que no entiendo o en realidad no hay unos mecanismos directo ah?
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Presentación fracturamiento hidraulico

  1. 1. Andrea Paola Martínez Gina Gonzales Deissy Johanna Bautista Oscar Castro Melany AcevedoAndrés Camilo Ballesteros Rodríguez Andrés Felipe Suarez Barbosa
  2. 2. AGENDA•Qué es el fracturamiento hidráulico.•Evolución.•Objetivos.•Beneficios.•Orientación de la fractura.•Factores que influyen en la fractura.•Geometría de la fractura.•Hidráulica de fracturamiento.
  3. 3. Qué es un Fracturamiento HidráulicoEs el proceso mediante el cual se inyecta un fluido al pozo, a una tasa ypresión que supera la capacidad de admisión matricial de la formaciónexpuesta, originando un incremento de presión y la posterior ruptura.El fracturamiento hidráulico se realiza debido a que la baja permeabilidadnatural y partículas del fluido de perforación depositadas en el estrato,imposibilitan que pueda existir flujo hacia el pozo.
  4. 4. Qué es un Fracturamiento HidráulicoUn tratamiento de fracturamiento consiste en el rompimiento de la formaciónmediante un fluido a una alta tasa y presión. La inyección continua de dichofluido permite ampliar y extender la fractura , cuando se alcanza una amplitudtal, se le agrega un material sólido al fluido para que lo conduzca y evitar altermino del tratamiento cierre de la fractura. El fluido empleado recibe elnombre de fluido fracturante y el sólido es conocido como agente apuntalante .
  5. 5. Qué es un Fracturamiento HidráulicoEste tipo de tratamiento se utilizabásicamente para:•formaciones de baja permeabilidad.•Permitir que los fluidos producidoso inyectados atraviesen un dañoprofundo.•Mejoramiento del índice deinyectividad del pozo y la creaciónde canales de flujo de altaconductividad en el área de drenedel pozo productor.
  6. 6. Qué es un Fracturamiento Hidráulico•Inicialmente se inyecta fluido fracturante al pozo y posteriormente esnecesario que el material soportante comience a ingresar en las fracturas.•El diseño de concentración de material soportante es importante para obteneruna excelente conductividad de los fluidos en el interior de la fractura.•Al final de un tratamiento, la fractura debe tener la concentración adecuadade material soportante, para evitar el cierre de la fractura.•Finalmente, se bombea un volumen de fluido con el objeto de realizar lalimpieza del exceso del material soportante del pozo.
  7. 7. Qué es un Fracturamiento HidráulicoPara controlar la operación, se debenregistrar continuamente los valores de:1. Presión.2. Gasto.3. Dosificación del apuntalante.4. Dosificación de aditivos.5. Condiciones del fluido fracturante(control de calidad). Unidad de tubería flexible adaptada a las necesidades de fracturamiento hidráulico.
  8. 8. Evolución•Inyección de volumenes de 200 a 400galones de fluido con media libra dearena por galon.•Velocidades de 2 a 4 barriles por minutoera considerado como un tratamientopromedio, y el doble de esas cantidadesera ya un trabajo grande.• Muchas veces se inyectaban volumenesde 1500 a 2000 galones considerandoseun trabajo arriesgado para la epoca.•Estos trabajos de inyección y frackingdieron como resultado el aumentopaulatino de las tazas y presiones defracturamiento.
  9. 9. Evolución•A medida que las tasas aumentaban se experimenta con fluidos de menor viscosidad loque reduce los costos y da muy buenos resultados.•Los tratamientos realizados en 1975 mostraron en promedio 37000 a 45000 libras dearena, una relacion arena- fluido de de 1,25 libras por galon.•En el presente los tratamientos difieren mucho a los de hace 25 años, se bombean200,000 a 500,000 galones de fluido y 500,000 o 1’000,000 de libras de arena.
  10. 10. Evolución•Hoy en día los fluidos defracturamiento gelatinosos sonpreparado en superficie einyectados al pozo a presionesmáximas de unos 20 mil PSI(libras por pulgada cuadrada) encabeza de pozo, esto es 666 vecesmás que la presión de una llantade vehículo, que es de 30 PSI•A cada pozo se puede adicionarentre 30 mil y 70 mil libras dearena, pero en Estados Unidos seconocen trabajos con la adición dehasta 1 millón 500 mil libras.
  11. 11. Objetivos• Mejora la producción.• Desarrolla reservas adicionales.• Sobrepasa zonas altamente dañadas.• Reduce la deposición de asfaltenos.• Controla la producción de escamas.• Conecta sistemas de fracturas naturales.
  12. 12. Objetivos• Disminuye la velocidad de flujo en la matriz rocosa.• Incrementa el área efectiva de drenaje de un pozo.• Disminuye el número de pozos necesarios para drenar un área.• Reduce la necesidad de perforar pozos horizontales.• Retarda el efecto de conificación del agua.
  13. 13. ObjetivosUn buen candidato para el fracturamiento hidráulico son rocas de baja permeabilidad;Esta puede ser provocada por:• Procesos diageneticos.• Perforación de pozos.• Casing es colocado y cementado en su lugar.El daño ocurre debido a que los fluidos de perforación y/o completación se filtrandentro del reservorio y alteran los poros y el espacio poroso. Cuando unfracturamiento hidráulico no es diseñado adecuadamente, este podría serantieconómica si es que exitoso .
  14. 14. BeneficiosDisminución del daño.Aumento de la conductividad.Mayor área de flujo.Mejoramiento de la producción.
  15. 15. Orientación de la fracturaLa fractura se crea y se propaga siempre en sentidoperpendicular al de menor esfuerzo de la roca. Horizontal La orientación puede ser: Vertical Inclinada
  16. 16. Orientación de la fractura
  17. 17. Orientación de la fracturaFactores con mayor influencia en la orientación de la fractura:  Esfuerzos locales.  La presión de los poros.  El módulo de Poisson.  El módulo de Young.  Compresibilidad de la roca.
  18. 18. Orientación de la fractura Es importante resaltar que la orientación de la fractura está íntimamente ligada al estado original de esfuerzos in-situ y al mecanismo que la genera. El caso que aquí nos ocupa es donde el estado original de esfuerzos cumple la siguiente condición: σv ˃ σH ˃σh Bajo esta condición y para el caso particular donde la fractura hidráulica es generada por tensión, la orientación de la fractura estará en dirección perpendicular al esfuerzo mínimo.
  19. 19. Orientación de la fracturaLas fracturas hidráulicas se inician y propagan a lo largo de un planopreferencial de fracturamiento. En la mayoría de los casos, el esfuerzomayor se presenta en la dirección vertical, por lo que el PFP es vertical yyace en la dirección del siguiente esfuerzo mayor, el esfuerzo horizontalmáximo.
  20. 20. Orientación de la fractura Si la tasa de bombeo se mantienesuperior a la tasa de pérdida de fluidoen la fractura, entonces la fractura se propaga y crece. Si la formación es homogénea, el crecimiento tiende a ser radial.
  21. 21. Orientación de la fractura
  22. 22. Factores que influyen en la fracturaSistema HumectabilidadRoca- Fluido Gravedad API Composición del agua Profundidad Porosidad Saturaciones Permeabilidad Presión del Yacimiento WOC y GOC Litología Espesor Temperatura Gradiente de fractura
  23. 23. Factores que influyen en la fractura Gradiente de fractura• Presión a la cual ocurre la ruptura de una formación .• Es esencial para optimizar el diseño del pozo, este, puede estimarse a partir de datos de los pozos de referencia.
  24. 24. Factores que influyen en la fractura Esfuerzos locales (In Situ Stresses) Presión de Normal Sobrecarga Presión de Poro AnormalGeometría de la Relación de Subnormal fractura Poisson Modelo de Young Compresibilidad de la roca Toughness
  25. 25. Factores que influyen en la fractura In situ Stresses : Pruebas de Resistencia de la formaciónPrueba de Fuga (LOT) Prueba de integridad de la formación (FIT) Bombear fluido a una velocidad  Presurizar la columna de fluido lenta y controlada para aumentar hasta un limite predeterminado que la presión contra la cara de la mostrará una presión hidrostática formación hasta crear una de fluido de densidad equivalente trayectoria de inyección de fluido hasta la cual el fluido no tendrá en la roca, lo cual indica la presión fuga hacia la formación ni la de ruptura de la formación quebrara expresada en densidad de fluido equivalente, lbs/gal
  26. 26. Factores que influyen en la fracturaPresión de sobrecarga Presión ejercida por el peso total de las formaciones sobrepuestas por arriba del punto de interés Es una función de: La densidad total de las rocas La porosidad Los fluidos congénitos
  27. 27. Factores que influyen en la fracturaPresión de PorosPresión que actúa sobre los fluidos en los espacios porosos de la roca. Serelaciona con la salinidad del fluido. Presión Anormal de Poros > 0,465 psi/ft Presión Normal de Poros = 0,465 psi/ft Presión Subnormal de poros > 0,465 psi/ft
  28. 28. Factores que influyen en la fracturaRelación de PoissonRelación de la expansión lateral a lacontracción longitudinal de una rocabajo de una fuerza uniaxial. Ho ro
  29. 29. Factores que influyen en la fracturaModelo de YoungRelación entre el esfuerzo a ladeformación causado por unafuerza uniaxial.
  30. 30. Factores que influyen en la fracturaCOMPRESIBILIDAD DE LA ROCA Compresibilidad de la matriz de roca, Cr:Cambio fraccional en el volumen del material sólidos de la roca, por unidad decambio en la presión. Compresibilidad de los poros, Cp:Cambio fraccional en el volumen poroso de la roca por unidad de cambio depresión
  31. 31. Factores que influyen en la fracturaValores promedio de compresibilidadArena Consolidada 4-5x10^-6 lpc-1Calizas 5-6x 10^-6 lpc-1Arenas semi-consolidadas 20x10^-6 lpc-1Arenas no consolidadas 30x10^-6 lpc-1Arenas altamente no consolidadas 100x10^-6 lpc-1Compresibilidad de un Yacimiento Ct= SoCo+SwCw+Sgcg+Cf
  32. 32. Factores que influyen en la fracturaToughness (Dureza)• Medida de la resistencia de los materiales a la propagación de la fractura, es proporcional a la cantidad de energía que puede ser absorbida por el material antes de ocurrir la propagación.• No es igual a la resistencia de la roca a la tensión. To = Esfuerzo de tension de la roca. Ac = Area del defecto mas grande. Kic= Toughness de la fractura.
  33. 33. Factores que influyen en la fracturaTambién se conoce como factor de intensidad de esfuerzos críticos.Los valores mas frecuentes son:
  34. 34. GEOMETRIA DE LA FRACTURALa geometría de la fractura creada puede ser aproximada por modelosque tomen en cuenta:  Propiedades mecánicas de la roca.  Propiedades del fluido fracturante. Condiciones a las cuales el fluido fracturante es inyectado (tasa de inyección y presión). Esfuerzo de la formación. Distribución de esfuerzos en el medio poroso.Estos conceptos son necesarios no solamente para la construcción delmodelo del proceso de la fractura en sí, sino también en la prediccióndel crecimiento de la fractura.
  35. 35. GEOMETRIA DE LA FRACTURAEl cálculo de la geometría de fractura es esencialmente unaaproximación, debido a que se supone que el material es isotrópico,homogéneo y linealmente elástico, lo cual sucede sólo en unmaterial ideal.Los modelos de fracturamiento hidráulico los podemos dividir en tresfamilias: Modelos en dos dimensiones (2-D). Modelos en pseudo tridimensional (p-3-D). Modelos tridimensionales (3-D).
  36. 36. GEOMETRIA DE LA FRACTURAModelos en dos dimensiones: Determinan el ancho (W) yla longitud de la fractura (XF) la hipótesis genera unparalelepípedo.•PKN (Perkins - Kern y Nordgren)Para longitudes de fractura mucho mayores que la altura de la fractura. xf >> hf•KGD (Khristianovic-Zheltov y Geertsma de Klerk)Para longitudes de fractura mucho menores que la altura de la fractura. hf >> xf• Modelo radialLa altura es igual a dos veces la longitud de fractura. 2xf = hf
  37. 37. GEOMETRIA DE LA FRACTURA
  38. 38. GEOMETRIA DE LA FRACTURAModelos en tres dimensionesResponde a las limitaciones de los modelos 2- D en relación a la formade fractura en cuanto tiene que ver con la altura de esta.•Modelo PKNConsidera la fractura de una forma elíptica en el eje vertical del pozo.
  39. 39. GEOMETRIA DE LA FRACTURACaracterísticas importantes : •En ambas direcciones el ancho es mucho menor que las otras dimensiones de la fractura: altura y longitud. •La geometría elíptica, aunque no es enteramente verdadera, es una aproximación acertada. •La altura de la fractura es constante. •La longitud es mayor que las otras dimensiones de la fractura: altura y ancho.
  40. 40. GEOMETRIA DE LA FRACTURA •Modelo KGDSupone una Altura mucho mayor que la longitud de la fracturahf>>Xf. Este modelo es semejante al PKN pero con un giro de 90 .El modelo KGD no será recomendado para el caso donde grandesfracturas en la formación productora se generan con el tratamientode fracturamiento hidráulico.
  41. 41. Hidráulica de fracturamientoDurante la operación: Bombear Fluido que Bombeo del precolchón produce la tratamiento de salmuera fracturaPara controlar la operación: Registrar … • Presión • Gasto • Dosificación del apuntalante • Dosificación de aditivos • Condiciones del fluido fracturante
  42. 42. Hidráulica de fracturamientoFluidos fracturantes: Bajo coeficiente de pérdida Fácil remoción Compatibilidad con fluidos Propiedades que debe cumplir Mínimo daño a k de la formación y fractura Alta capacidad de transporte del apuntalante Bajas pérdidas de P por fricción en la tubería y altas en la fractura
  43. 43. Hidráulica de fracturamientoFluidos Apuntalantes: Resistencia Densidad Propiedades que debe Redondez y esfericidad cumplir Distribución y tamaño del grano Cantidad de finos e impurezas
  44. 44. Hidráulica de fracturamientoFactores influyentes Presiones de Cálculos de estimulación fricción Tamaño de Número de las Perforaciones perforaciones Caudal de inyección
  45. 45. Hidráulica de fracturamiento Durante el proceso se deben monitorear: Presión de cierrePresión de rotura instantánea• Es el punto en • Es la que se que la formación Presión de registra al parar falla y se rompe. bombeo el bombeo. • Es la necesaria para extender la fractura.
  46. 46. Hidráulica de fracturamientoPresiones de Estimulación Es la necesaria para mantener abierta la fisura Presión de y propagarla más allá del Fractura punto de falla. Puede varias durante la operación. La presión para extender la fractura se calcula de acuerdo a: BHPF = GF * Profundidad Pef = Pci + Ph
  47. 47. Hidráulica de fracturamientoPresiones de Estimulación Densidad del fluido Presión multiplicada por la Hidrostática profundidad y un factor de conversión. Ph= 0,052* Densidad F * Profundidad
  48. 48. Hidráulica de fracturamientoPresiones de Estimulación Pérdidas de presión por fricción BHTP= STP + Ph - Pf Pf = Ppipe + Pfper + Pfnwb
  49. 49. Hidráulica de fracturamientoPresiones de Estimulación • Regímenes de flujo: - Flujo Tapón. Fricción en - Flujo Laminar. tubulares - Flujo Turbulento. - Flujo Transicional. • Número de Reynolds • Número de fricción de fanning.
  50. 50. Hidráulica de fracturamientoFluidos Newtonianos Fricción en Número de tubulares Reynolds
  51. 51. Hidráulica de fracturamientoFactor de fricción de Fanning
  52. 52. Hidráulica de fracturamientoFluidos no Newtonianos Número de Fricción en Reynolds tubulares
  53. 53. Hidráulica de fracturamiento Fricción en perforados Corrección por efectos de erosión en la perforación• “C” es conocida como “coeficiente de descarga” esta basado en los efectos del tunel de la perforación. Los valores varían entre 0.6 al inicio del tratamiento hasta 0.9 al final del mismo.
  54. 54. Hidráulica de fracturamiento Fricción cerca al pozo:• Fricción a través de los disparos• Tortuosidad• Desalineamiento de fases
  55. 55. Hidráulica de fracturamientoPresión de tratamiento en superficie: Ps= Pef + Pfrict + Pfricp - PhPotencia Hidráulica: Phid= (Ps*Q)/ 40.8
  56. 56. Hidráulica de fracturamiento • Camino “retorcido” que conecta el pozo al cuerpoTortuosidad principal de la fractura.
  57. 57. Hidráulica de fracturamientoPresiones de estimulación Presión de • Presión a la cual la fractura se cierre cierra.
  58. 58. Hidráulica de fracturamientoPresiones de estimulación • Variable que nos ayuda a Presión Neta determinar la geometría de la fractura durante la operación.

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