m1 Expo Con Bas Vhsa Oct12

OPERACIONES DE ESTIMULACIN

DE POZOS PETROLEROS

M. I. CARLOS ISLAS SILVA

OCTUBRE 2012

LA MONTAA 99,

LOS PASTORES, C. P. 53340

NAUCALPAN, EDO. MXICO

TELF. 55 53 73 38 40, 53 73 48 47

CEL. 01 55 54 52 80 81

e-mail [email protected]

PEMEX EXPLORACIN Y PRODUCCIN

MODULO 1.- CONCEPTOS BSICOS

CONTENIDO

I.- INTRODUCCIN

II.- MODULO 1.- CONCEPTOS BSICOS

II.1.- EXPLORACIN Y PRODUCCIN DE HIDROCARBUROS

II-2.- CONCEPTOS GEOLGICOS

II.2.1.- HISTORIA DE LA TIERRA

II.2.2.- ORIGEN DE LOS HIDROCARBUROS

II.2.3.- CUENCAS SEDIMENTARIAS

II.2.4.- DEFORMACIONES DE LA CORTEZA TERRESTRE

II.2.5.- ACUMULACIONES DE HIDROCARBUROS

II.2.6.- ROCAS SEDIMENTARIAS EN QUE SE ENCUENTRAN LOS HIDROCARBUROS

II.3.- YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS

II.3.1.- YACIMIENTOS NO CONVENCIONALES

II.3.2.- YACIMIENTOS CONVENCIONALES

II.4.- PROPIEDADES PETROFSICAS DE LAS ROCAS DE LOS YACIMIENTOS CONVENCIONALES

II.4.1.- CONCEPTOS DE POROSIDAD DE LA ROCA

II.4.2.- CONCEPTOS DE SATURACIN DE FLUIDOS

II.4.3.- CONCEPTOS DE PERMEABILIDAD DE LA ROCA

II.5.- CARACTERSTICAS DE LOS YACIMIENTOS PETROLEROS CONVENCIONALES

II.5.1.- YACIMIENTOS DE ACEITE Y/O GAS

II.5.2.- DIAGRAMAS DE FASES

II.5.3.- MECANISMOS DE EMPUJE

III.- MODULO 2.- DAO A LA FORMACIN Y ESTIMULACIN MATRICIAL DE POZOS

PARA ESTE MDULO SE PRESENTA COMO MANUAL EL LIBRO: MANUAL DE ESTIMULACIN MATRICIAL DE POZOS PETROLEROS

III.1.- DAO A LA FORMACIN

III.1.1.- CARACTERIZACIN DE LA MATRIZ CRTICA

III.1.2.- EFECTOS DEL DAO A LA FORMACIN

III.1.3.- MECANISMOS Y TIPOS DE DAO

III.2.- ADITIVOS Y MATERIALES PARA LA ESTIMULACIN

III.2.1.- FUNCIONES DE LOS ADITIVOS Y MATERIALES

III.2.2.- TIPOS DE ADITIVOS. SURFACTANTES Y OTROS

III.2.3.- CIDOS

III.3.- DISEO DE ESTIMULACIONES MATRICIALES

III.3.1.- ESTIMULACIN DE LIMPIEZA

III.3.2.- ESTIMULACIN MATRICIAL NO REACTIVA

III.3.3. ESTIMULACIN MATRICIAL REACTIVA

III.3.4.- ESTIMULACIN MATRICIAL MIXTA

III.3.5.- EJECUCIN DE ESTIMULACIONES MATRICIALES

IV.- MDULO 3.- FRACTURAMIENTO HIDRULICO DE POZOS PETROLEROS

PARA ESTE MDULO SE PRESENTA COMO MANUAL EL LIBRO: ESTIMULACIN POR FRACTURAMIENTO HIDRULICO DE POZOS PETROLEROS

IV.1.- INTRODUCCIN

IV.2.- MECNICA DE ROCAS Y EL FRACTURAMIENTO HIDRULICO

IV.3.- DIMENSIONES DE FRACTURAS INDUCIDAS POR FRACTURAMIENTO HIDRULICO. MODELOS DE FRACTURA

IV.4.- FLUIDOS FRACTURANTES

IV.5.- AGENTES SUSTENTANTES

IV.6.- DISEO DE UN FRACTURAMIENTO HIDRULICO CON SUSTENTANTE

IV.7.- FRACTURAMIENTO CON CIDO

IV.8.- EJECUCIN DE UN FRACTURAMIENTO HIDRULICO

V.- MDULO 4.- CONTROL DE AGUA

V.1.- INTRODUCCIN

V.2.- ORIGEN DEL AGUA PRODUCIDA

V.3.- DIAGNSTICO DEL PROBLEMA DE PRODUCCIN EXCESIVA DE AGUA

V.4.- TECNOLOGAS PARA EL CONTROL DE AGUA

V.5.- SOLUCIONES RECOMENDABLES PARA EL CONTROL DE AGUA

V.6.- BIBLIOGRAFA CONSULTADA Y RECONOCIMIENTOS

MDULO 1.- CONCEPTOS BSICO

OBJETIVO

EN ESTE PRIMER MDULO, SE TIENE COMO OBJETIVO UNIFORMIZAR LOS

CONOCIMIENTOS RELACIONADOS CON LOS YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS

QUE PERMITAN UNA MEJOR COMPRENSIN DE LAS DOS MS IMPORTANTES

TECNOLOGAS DE LA ESTIMULACIN DE POZOS, LA ESTIMULACIN MATRICIAL

Y EL FRACTURAMIENTO HIDRULICO.

CONTENIDO

II.- MODULO 1.- CONCEPTOS BSICOS

II.1.- EXPLORACIN Y PRODUCCIN DE HIDROCARBUROS

II-2.- CONCEPTOS GEOLGICOS

II.2.1.- HISTORIA DE LA TIERRA

II.2.2.- ORIGEN DE LOS HIDROCARBUROS

II.2.3.- CUENCAS SEDIMENTARIAS

II.2.4.- DEFORMACIONES DE LA CORTEZA TERRESTRE

II.2.5.- ACUMULACIONES DE HIDROCARBUROS

II.2.6.- ROCAS SEDIMENTARIAS EN QUE SE ENCUENTRAN LOS HIDROCARBUROS

II.3.- YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS

II.3.1.- YACIMIENTOS NO CONVENCIONALES

II.3.2.- YACIMIENTOS CONVENCIONALES

II.4.- PROPIEDADES PETROFSICAS DE LAS ROCAS DE LOS YACIMIENTOS CONVENCIONALES

II.4.1.- CONCEPTOS DE POROSIDAD DE LA ROCA

II.4.2.- CONCEPTOS DE SATURACIN DE FLUIDOS

II.4.3.- CONCEPTOS DE PERMEABILIDAD DE LA ROCA

II.5.- CARACTERSTICAS DE LOS YACIMIENTOS PETROLEROS CONVENCIONALES

II.5.1.- YACIMIENTOS DE ACEITE Y/O GAS

II.5.2.- DIAGRAMAS DE FASES

II.5.3.- MECANISMOS DE EMPUJE

MDULO I. CONCEPTOS BSICOS.

DESARROLLO

- PERFORACIN DE DESARROLLO

- INFRAESTRUCTURA DE PRODUCCIN

PRODUCCIN -EXTRACCIN -SEPARACIN -MEDICIN -TRANSPORTE

-PROCESAMIENTO -DISTRIBUCIN

EXPLORACIN - GEOLOGA - GEOFSICA - PERFORACIN

EXPLORATRIA

ABANDONO -TAPONAMIENTO

-DE POZOS

-DESMANTELAR

INSTALACIONES

DE PRODUCCIN

EXPLORACIN Y PRODUCCIN DE HIDROCARBUROS

-ESTUDIOS

-GEOLGICOS

ESTUDIOS

GEOFSICOS PERFORACIN

EXPLORATORIA


DESARROLLO






EXPLORATRIA


-DE POZOS

-DESMANTELAR

INSTALACIONES

DE PRODUCCIN

ESTUDIOS

DEL POSIBLE

YACIMIENTO

PERFORACIN DE

DESARROLLO

INFRAESTRUC-

TURA DE

PRODUCCIN

DESARROLLO






EXPLORATRIA


-DE POZOS

-DESMANTELAR

INSTALACIONES

DE PRODUCCIN


PLATAFORMA

RECUPERADORA

DE POZOS

ERA PERIODO EPOCA EDAD

(millones aos)

CENOZOICO CUATERNARIO

TERCIARIO

RECIENTE

PLEISTOCENO

PLIOCENO

MIOCENO

OLIGOCENO

EOCENO

PALEOCENO

60 a la actualidad

MESOZOICO CRETCICO

JURSICO

TRISICO

230 60

PALEOZOICO PRMICO

CARBONFERO

DEVNICO

SILRICO

ORDOVCICO

CMBRICO

600 230

PRECMBRICO 4600 - 600

CONCEPTOS GEOLGICOS

HISTORIA DE LA TIERRA

ESTADO DE ESFUERZOS EN EL SUBSUELO

S1

S1

S2 S2

S1 S2

Plegamiento Alargamiento y

adelgazamiento Cizallamiento

Falla

inversa

Falla

normal Falla de

corrimiento

Compresin Tensin Corte

EFECTOS DE LAS

FUERZAS TECTNICAS

ORIGEN DE LOS HIDROCARBUROS

FORMACIN DEL KERGENO

HIDROCARBUROS ESTADO @ATM COMPUESTOS ASOCIADOS

METANO (CH4) GASEOSO NITRGENO (N2)

ETANO (C2H6) GASEOSO BIXIDO DE CARBONO (CO2)

PROPANO (C3H8) GASEOSO SULFURO DE HIDRGENO (H2S)

iso-BUTANO (C4H10) GASEOSO AGUA SALADA

n-PENTANO (C5H12) LQUIDO METALES

HIDROCARBUROS SATURADOS

CON C6 A C15

LQUIDO ------------------------------------

SATURADOS DE C16 Y MAS SLIDO

NO SATURADOS LQUIDOS Y

SLIDOS

RESINAS Y ASFLTENOS COLOIDALES

COMPOSICIN COMN DE LOS HIDROCARBUROS

ELEMENTO % EN PESO % EN PESO TPICO

CARBONO 85-95 85

HIDRGENO 5-15 13

AZUFRE < 5 1.3

OXGENO < 2 0.5

NITRGENO < 0.9 0.2

METALES < 0.1

O

ROCA GENERADORA Y SELLO

ROCA ALMACENADORA

ROCAS GENERADORAS Y ROCAS ALMACENADORAS

ROCA ALMACENADORA

AGUA ACUFERO

ACUMULACIONES DE HIDROCARBUROS

SECCIN SSMICA DEL CINTURN PLEGADO PERDIDO EN LOS EUA.

ACUMULACIONES DE HIDROCARBUROS

FALLA NORMAL ANTICLINAL DISCORDANCIA

CARACTERSTICAS DE LAS ROCAS DE LA CORTEZA

TERRESTRE

RICAS GNEAS ROCAS

SEDIMENTARIAS

ROCAS

METAMRFICAS

Formadas a partir de la

solidificacin o

cristalizacin de

materiales fundidos en

el magma

Formadas por el

depsito y posterior

enterramiento de

partculas, provenientes

de la desintegracin de

rocas existentes, por

efectos de

intemperismo y erosin

(viento, lluvia, agua,

cambios de

temperatura, etc.)

Formadas a partir de

rocas sedimentarias

prexistentes, por

procesos de

recristalizacin,

principalmente por

calor

MINERALES MAS COMUNES QUE COMPONEN LAS ROCAS SEDIMENTARIAS.

MINERAL COMPOSICIN QUMICA

Cuarzo SiO2

Feldespatos:

Ortoclasa

Albita

Anorita

Plagioclasa

Si3AlO8K

Si3AlO8Na

Si3AlO8Ca

Si2-3Al1-2-O8(NaCa)

Micas:

Biotita

Muscovita

(AlSi3O10)K(Mg,Fe)3(OH)2

(AlSi3O10)K(Al)2(OH)2

Arcillas:

Caolinita

Illita

Smectita

Clorita

Al4(SiO4O10) (OH)8

Si4-xAlxO10(OH)2KxAl2

(1/2Ca,Na).7(Al.Mg,Fe)4

(Si,Al8)O20(OH)4nH2O

(AlSi3O10)Mg5(Al,Fe) (OH)8

Carbonatos:

Calcita

Dolomita

Ankerita

CaCO3

Ca,Mg (CO3)2

Ca (Mg,Fe(CO3)2

Sulfatos:

Yeso

Anhidrita

CaSO4, 2H2O

CaSO4

Otros:

Halita

xidos de Fierro

NaCl

FeO, FeO3, Fe3O4

YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS

YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS NO CONVENCIONALES

EN LUTITAS SHALE GAS Y OIL SHALE

YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS CONVENCIONALES

EN ARENAS, ARENISCAS, CALIZAS Y DOLOMAS

FIGURA ll.10 EXPLOTACIN DE GAS DE LUTITAS.

YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS.

COMPOSICIN TPICA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS DE

YACIMIENTOS CONVENCIONALES

MINERAL

CONTENIDO % EN PESO

ARENAS Y

ARENISCAS

CALIZAS Y

DOLOMAS

Cuarzo 70 4

Feldespatos:

Ortoclasa

Albita

Anorita

Plagioclasa

8 2

Micas:

Biotita

Muscovita

1 Trazas

Arcillas:

Caolinita

Illita

Smectita

Clorita

7 1

Carbonatos:

Calcita

Dolomita

Ankerita

10 92

Sulfatos:

Yeso

Anhidrita

trazas Trazas

Otros:

Halita

xidos de Fierro

2 1

MEDIO POROSO OCUPADO POR AGUA E

HIDROCARBUROS

ACEITE Y/O GAS

AGUA

CONGNITA

PARTCULAS SLIDAS

FLUJO DE FLUIDOS

CONCEPTOS DE POROSIDAD DE LA ROCA.

PROPIEDADES PETROFSICAS DE LAS ROCAS DE LOS YACIMIENTOS

TIPOS DE POROSIDAD

DENOMINACIN CARACTERSTICA

Porosidad absoluta Incluye espacios vacos (poros)

comunicados o no comunicados

Porosidad efectiva Solo incluye los espacios vacos

comunicados

Porosidad primaria Se refiere a la porosidad de origen

Porosidad secundaria Concierne a los espacios vacos

posteriores a su origen

Porosidad intergranular Formada por los espacios vacios

entre las partculas slidas que

componen la roca

Porosidad vugular Se refiere a los espacios vacos

generados por disolucin de los

minerales de la roca

Porosidad por fracturas o fisuras Se caracteriza por los espacios

vacos originados por efectos de la

sobrecarga y las fuerzas tectnicas

Porosidad intercristalina Formada por los espacios vacos es

la estructura de los cristales que

forman los minerales de la roca

CONCEPTOS DE SATURACIN DE FLUIDOS

Si el espacio vaco est ocupado por tres fluidos, por ejemplo

agua, aceite y gas, se tendr:

CONCEPTOS DE PERMEABILIDAD DE LA ROCA

L: longitud del ncleo

A: rea de flujo

Pe: presin de entrada

m: viscosidad del fluido

inyectado

Ps: presin de salida

L: longitud del ncleo

A: rea de flujo

Pe: presin de entrada

m: viscosidad del fluido

inyectado

Ps: presin de salida

PERMEABILIDAD ABSOLUTA (K)

Sf = 100% (fluido inerte)

PERMEABILIDAD EFECTIVA

Si el medio esta saturado de dos o mas fluidos

(Ko + kw)

A REGIN B CKO KW

Swc Soc

0 --------------------- Sw-------------------------------------------------- 1.0

Kro Krw

PERMEABILIDAD RELATIVA

0

1 1

0

CARACTERSTICAS DE LOS YACIMIENTOS

PETROLEROS CONVENCIONALES

Yacimientos de gas

Yacimientos de petrleo y gas disuelto

Yacimientos de petrleo, gas disuelto y gas libre

Tipos de Yacimientos

DIAGRAMAS DE FASES

PR

ES

IN

TEMPERATURA

Pc

Tc

cricondenbara

cri

co

nd

en

term

a

Pc: presin crtica

Tc: temperatura crtica

Py: presin en el yacimiento

Ty: temperatura en el yacimiento

Ps: presin en superficie

Ts: temperatura en superficie

Punto crtico

RE

GI

N D

E F

AS

E L

QU

IDA

RE

GI

N D

E F

AS

E G

AS

EO

SA

100%

0%

Ty

Py

Ts

Ps

TIPOS Y CARACTERSTICAS DE YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS EN

FUNCIN DE SUS DIAGRAMAS DE FASE

MECANISMOS DE EMPUJE

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Expansin de lquido y roca

Empuje de gas en solucin

Expansin del casquete de gas

Empuje por entrada de agua

Drene gravitacional

PR

ES

IN

DE

YA

CIM

IEN

TO

PORCENTAJE DE RECUPERACIN DE HIDROCARBUROS

ALGUNAS CARACTERSTICAS DE LOS MECANISMOS DE

EMPUJE DE YACIMIENTOS DE ACEITE Y GAS.

CARACTERSTICAS DE LOS DIFERENTES MECANISMOS DE EMPUJE

MECANISMOS PRESIN

DEL

YACIMIENTO

RELACIN

GAS-

ACEITE

PRODUCCIN

DE AGUA

EFICIENCIA

DE

RECUPERACIN

OTRAS

CARACTERSTICAS

1.-EXPANSIN

DEL LQUIDO

Y DE LA ROCA

Declina rpida y

continuamente

Permanece

baja y

constante

No hay (excepto

en yacimientos

con alta Sw)

Entre 1 y 10%

(promedio 3%)

S/Observaciones

2.-EMPUJE POR

GAS EN

SOLUCIN

Pi > Pb

Declina rpida y

continuamente

Primero baja,

luego crece a

un valor alto y

finalmente

diminuye

No hay(excepto

en yacimientos

con alta Sw)

Entre 5 y 35%

(promedio 20%)

Requiere bombeo en

una etapa temprana

3.-EMPUJE POR

CASQUETE

GASEOSO

Cae lenta y

continuamente

Crece

continuamente

en los pozos

echado arriba

Ausente o

despreciable

Entre 20 y 40%

(promedio 25% o

ms)

La surgencia de gas en

pozos echado abajo, es

indicativo de un empuje

por casquete de gas.

4.-EMPUJE

HIDRULICO

Permanece alta,

y es muy

sensible a los

ritmos de

produccin de

aceite, gas y

agua.

Permanece

baja si la

presin se

mantiene alta.

Los pozos

echado abajo

producen agua

tempranamente

y sta se

incrementa de

manera

apreciable.

Entre 35 y 80%

(promedio 50%)

La N calculada por balance de materia se

incrementa cuando se

ignora We

5.-DRENE

GRAVITACIOM

Declina rpida y

continuamente

Permanece

baja en pozos

echado abajo

y alta en

posos echado

arriba

Ausente o

despreciable

Entre 40 y 80%

(promedio 60%)

Cuando K > 200 mD, el

echado de la formacin

> 10 y o es baja (< 5 cP)

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