65474150 Estimulacion de Pozos Mediante Fracturamiento y Empaque
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ESTIMULACION DE POZOS MEDIANTE FRACTURAMIENTO Y EMPAQUE
INTRODUCCIN
INTRODUCCIN En yacimientos de areniscas se tienen distintos problemas durante la vida productiva de un pozo tales como: dao, produccin de arena, desconsolidacin de la formacin, una pobre comunicacin con el yacimiento y el pozo, en el caso de pozos de gas seco gas y condensado se presenta flujo no-Darciano.
La tcnica de fracturamiento aplicada a este tipo de pozos es un proceso de estimulacin mediante fracturamiento hidrulico combinado con un empacamiento de grava que ayuda a resolver dichos problemas.
RANGOS DE PERMEABILIDAD EN EL FRACTURAMIENTO HIDRULICOTipo de yacimiento
Permeabilidad
Gas
Aceite
Baja
k < 0.5 md
k < 5 md
Moderada
0.5 < k < 5 md
5 < k < 50 md
Alta
k > 5 md
k > 50 md
Petroleum Well Construction. Michael J. Economides. Halliburton
GEOMETRA DE LA FRACTURAFracturamiento convencionalL >> 50 pies
W
Fracturamiento en alta permeabilidadL pulgadas
OBJETIVOS DEL FRACTURAMIENTO EN ALTA PERMEABILIDAD
Atravesar la zona daada
Reducir las cadas de presin en la vecindad del pozo durante la produccin
Mejorar la comunicacin entre el yacimiento y el pozo
Reducir el efecto del flujo No-Darciano
Igualar la distribucin del flujo a lo largo del intervalo productor
RESTRICCIN DEL CRECIMIENTO LATERAL DE LAS FRACTURASLa clave del fracturamiento en altas permeabilidades es la tcnica de tip-screenout (TSO), que es una tcnica en la cual se detiene el crecimiento lateral de las fracturas para despus poder inflarlas y sustentarlas con el apuntalante necesario.
SELECCIN DE POZOS CANDIDATOS
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Pozos en los cuales se busca tener un mejoramiento en la produccin.
Pozos en los que se tienen problemas de flujo o cadas de presin en la vecindad del pozo.
SELECCIN DE POZOS CANDIDATOSPozos en los cuales se busca tener un mejoramiento en la produccin
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Formaciones en las cuales la acidificacin matricial no puede ser usada a causa de la mineraloga o por que el dao es muy profundo o es muy grande para ser removido mediante la estimulacin matricial.
Arenas donde los perfiles de permeabilidad indican flujo irregular que puede influir en la longevidad de la terminacin.
Mltiples zonas productoras en secuencias de arena y lutitas, en donde las capas laminadas no permiten una comunicacin con el pozo a menos que una fractura pueda proporcionar tal conexin.
Pozos de gas en donde la produccin se obstaculiza a causa del flujo No-Darciano.
SELECCIN DE POZOS CANDIDATOSPozos en los que se tienen problemas de flujo o cadas de presin en la vecindad del pozo
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Pozos pobremente consolidados. El principal mecanismo que favorece el fracturamiento en alta permeabilidad es la reduccin en el flujo de fluidos a un ritmo deseado a causa del incremento sustancial en el rea de contacto con el yacimiento. Este incremento en el rea previene la desconsolidacin de la arena y su migracin hacia el pozo.
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Distribucin de permeabilidad discontinua con secciones de alta permeabilidad que puede causar problemas durante la vida productiva.
CONSIDERACIONES PARA EL RECONOCIMIENTO DE POZOS CANDIDATOSDeterminar que el pozo es de bajo rendimiento
Realizar una prueba de presinAnalizar el desempeo del pozo e identificar los impedimentos de la produccin Conocimiento de la roca del yacimiento y la qumica de los fluidos Identificar produccin de arena
DISEO
Recopilar la informacin necesaria para el diseo
Ejecucin del tratamiento
Materiales utilizados en el fracturamiento hidrulico
Diseo
Calibracin del tratamiento
Requerimientos de disparos
INFORMACIN NECESARIA PARA EL DISEOPARAMETROS Permeabilidad promedio del yacimiento, md Radio del drene del pozo Datos de registros DESCRIPCIN Y USO til para el clculo de la prdida de fluido. Esto ayudar a la eleccin del tamao del apuntalante y la geometra de la fractura requerida. Requisito necesario para lograr la geometra ptima de la fractura. Los perfiles de rayos gama, densidad, porosidad, Sw, So, Sg, litologa, resistividad; nos ayudan a limitar las zonas productoras, prdida de fluido.
Perfiles de esfuerzo
Registro acstico, calibrado con datos de ncleos; las correlaciones son validadas por medio de mediciones de campo reales; se usan para definir la geometra de la fractura y el comportamiento de la presin; tambin permite la evaluacin del esfuerzo del apuntalante y la conductividad durante la produccin.Se obtiene de medidas de ncleos. El valor del mdulo de Young es necesario para determinar el mdulo de tensin natural, E. Este mdulo se usa para describir la geometra que se genera. Esta propiedad de la formacin es medida de ncleos; se usa para entender los parmetros geomtricos de la fractura; se requiere para el clculo del mdulo de tensin natural. La densidad, formulacin, comportamiento a distintas temperaturas, etc.
Mdulo de Young, E
Relacin de Poisson,
Propiedades y reologa del sistema de fluido fracturante
MATERIALES UTILIZADOS EN EL FRACTURAMIENTO
Fluidos fracturantes
Tipos de fluido y propiedades Anlisis y control de prdida de fluido
Agentes Sustentantes
Propiedades Seleccin
FLUIDOS UTILIZADOS ACTUALMENTEFluidos newtonianos
Prdida de fluido grande debido a su baja viscosidad. Capacidad de transporte mnima. Pueden ofrecer un dao mnimo al realizar el tratamiento.
Geles de polmero noreticulado
Mayor control de prdida de fluido debido a que su viscosidad es mayor que los fluidos newtonianos. Tambin ofrecen una mayor capacidad de transporte del apuntalante.
Fluidos reticulados de borato
Es un fluido reversible, que es una propiedad que ayuda a tener un mayor control de prdida de fluido debido a la formacin de un enjarre en la superficie de la cara de la fractura. Es muy efectivo para transportar el apuntalante
FLUIDOS UTILIZADOS ACTUALMENTEFluidos reticulados rganometlicos
Estables a temperaturas mayores a 300 F, capacidad de transporte excelente, este tipo de fluido genera un dao mucho mayor debido a que forma pequeos filtros irreversibles en la cara de la fractura.
Aceite gelificado
Compatibles con los fluidos de la formacin, altos costos en el aceite refinado. Tienen un gran impacto al medio ambiente por ello su uso es solo e operaciones en tierra.
Fluido viscoso libre de polmeros eliminando los mecanismos de dao convencional, el control de la prdida de fluido se Geles surfactantes obtiene de la viscosidad siendo menos eficientes que los fluidos reticulados pero ms eficientes que los geles lineales.
Condiciones del yacimiento
Fluido adecuado
Fluido no adecuado
Longitud del intervalo productor 100 pies Gel lineal, gel surfactante Gel lineal, gel surfactante, borato reticulado Borato reticulado Borato reticulado Gel lineal, gel surfactante
Permeabilidad del yacimiento y tipo de fluido Gas, < 50 md Gas, > 50 md Aceite, < 500 md Aceite, > 500 md Aceite pesado, > 500 mdCalidad del yacimiento Arena uniforme Intervalos laminados Capas intercaladas con arcillas Contactos cercanos de agua o gas < 50 pies > 50 pies Gradiente de presin del yacimiento < 0.4 psi/pie > 0.4 psi/pie Borato reticulado Gel lineal, gel surfactante, borato reticulado Gel lineal, gel surfactante Gel lineal, gel surfactante Borato reticulado Borato reticulado Gel lineal, gel surfactanteGel lineal, gel surfactante, borato reticulado Borato reticulado
Gel lineal, gel surfactante, borato reticulado Borato reticulado Gel lineal, gel surfactante, borato reticulado Borato reticulado Gel lineal, gel surfactante, borato reticulado
Gel lineal, gel surfactante Gel lineal, gel surfactante
Gel lineal, gel surfactante Gel lineal, gel surfactante
Borato reticulado
Tabla de referencia de seleccin de fluidos
AGENTES SUSTENTANTESForma
Resistencia
Propiedades
Tamao
Densidad
SELECCIN DEL APUNTALANTE
Potencial de produccinControl de arena de la formacin Disponibilidad del apuntalante
REQUERIMIENTOS DE DISPAROSFase
Densidad de disparos Longitud del intervalo disparado
Tipo de carga
Disparos bajobalance y sobre-balance
CALIBRACIN DEL TRATAMIENTOTrabajo Objetivo
Inyeccin de cido
Remover el dao asociado con la prdida de circulacin despus de los disparosDeterminar el gasto y la presin de extensin de la fractura y lmite superior de la presin de cierre. Determinar la presin de cierre, tiempo de cierre, la eficiencia y el coeficiente de prdida de fluido
Prueba de inyeccin Minifractura
EJECUCIN DEL TRATAMIENTOHerramienta de servicio
Modo de inyeccin forzada Modo de circulacin
TUBOS DE DERIVACIN
CASO HISTRICOARENA I-1, SOUTH MARSH ISLAND AREA
TRABAJOS PREVIOS AL FRACTURAMIENTO
Prueba de inyeccin Inyeccin de 750 galones de fluido al 10% de HCl Se determin el lmite superior de la presin de cierre a 3,307 psia y un gasto de 5.1 bl/min
Presin de cierre de 3,875 psia Eficiencia de fluido de 9% Coeficiente de prdida de fluido de 0.032 pie/
Trabajo con cido
Minifractura
FRACTURAMIENTO HIDRULICOVolumen de fluido por etapa (gal) 5,000 2,000 750 750 750 750 750 750 11,500 Concentracin del apuntalante por etapa (lbm/gal) 0 0.5 0.5 a 2.0 2.0 a 4.0 4.0 a 6.0 6.0 a 8.0 8.0 a 10.0 10.0 27,438 lbm
Total
GEOMETRA DE LA FRACTURA
RESULTADOS EN LA PRODUCCINEl pozo anteriormente estaba produciendo 200 barriles de aceite por da y 200 mil pies cbicos de gas
Despus del fracturamiento se logr obtener una produccin de 1,718 barriles de aceite por da y 968 mil pies cbicos de gas.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
La seleccin de los pozos candidatos debe ser minuciosa teniendo en cuenta la evaluacin econmica y logstica para poder aplicar esta tcnica, a pesar de que existan otros mtodos que puedan ayudar a resolver los mismos problemas durante la vida productiva de un pozo.
Los problemas de prdida de fluido requieren de la comprensin de los sistemas de fluidos que actualmente se usan en el fracturamiento en altas permeabilidades. Las caractersticas del fluido, apuntalante, geometra de la fractura y propiedades del yacimiento permiten realizar estudios en los cuales se seleccione el sistema ptimo que permita el xito del tratamiento. La revisin bibliogrfica que se realiz en este trabajo, permiti ofrecer un anlisis sobre dicho comportamiento de prdida la cual es crucial para la optimizacin de las fracturas en yacimientos de alta permeabilidad.
Es muy recomendable actualizarse en artculos que sean publicados sobre fluidos de vanguardia que se utilicen durante el proceso de fracturamiento en alta permeabilidad, ya que debido al aumento de la aplicacin de esta tcnica alrededor del mundo, se siguen realizando estudios y pruebas a distintos sistemas de fluidos.
El procedimiento de diseo debe tener en cuenta el uso de simuladores, trabajos previos de calibracin del tratamiento, optimizacin del tratamiento mediante el anlisis econmico del valor presente neto; y su ejecucin. Es de suma importancia conocer la longitud de la fractura ptima econmica, ya que se pueden tener longitudes de fracturas innecesarias y costosas.
Con el estudio de los casos histricos presentados se justifican las ventajas que se tienen al realizar un tratamiento de fracturamiento. El aumento de la produccin a causa de la aplicacin de esta tcnica es indicativa de que el mtodo puede remunerar su costo, sin embargo, la mala comprensin de los parmetros claves para el diseo podra conducir a tener grandes prdidas monetarias.
El avance de los mtodos de terminacin en la industria petrolera es muy extenso. Con esta tesis se logr proporcionar un enfoque general de la tcnica de fracturamiento en alta permeabilidad para poder ser aplicado en pozos que tengan problemas en la produccin de hidrocarburos. Se recomienda conocer y estudiar los diversos programas de cmputo que facilitan el diseo del fracturamiento que se tienen en la actualidad ya que son una herramienta esencial diaria en el rea de terminacin de pozos en la industria petrolera, as como la previa comprensin de las bases tericas.