Evolución de Técnicas de Fracturamiento en el Laboratorio de Campo Presidente Miguel

Alemán

Ing. Alejandro René Hernández MéndezIng. Javier Ballinas Navarro

Jornadas Técnicas AIPM 2013Poza Rica, Veracruz, Octubre -2013

INDICE

� Introducción

� Objetivo y alcance

� Planteamiento del problema

� Características de las iniciativas

� Comparación de Resultados

� Evaluación Económica

� Observaciones y conclusiones

INTRODUCCIÓNLas propuestas técnicas presentadas estánenfocadas a yacimientos de areniscas con bajapermeabilidad natural con alto contenido decarbonatos con el propósito de mejorar losresultados de permeabilidad / conductividadinducida

4ACTIVO DE PRODUCCIÓN ACEITE TERCIARIO DEL GOLFO

Objetivo y Alcance

Históricamente el campo del LCPA ha sidodrenado con pozos verticales y tipo “S”,produciendo en flujo natural.

Con las condiciones imperantes en la zona:moderada porosidad, baja permeabilidad,declinación agresiva, intermitencia de pozos,etc, uno de los principales retos de fue encontrarmecanismos que permitieran incrementar laproducción, el factor de recobro y especialmentela longevidad productiva.

El Campo Presidente Miguel Alemáncomprende un yacimiento de múltiples capascon reservas principales en la Cuenca deChicontepec, constituida principalmente pordepósitos de lutitas y areniscas, calcáreas ysiliciclásticas, y un Complejo de Carbonatos enla parte inferior del mismo (Sistema deCarbonatos Complejos).

Se plantea optimizar el tratamiento para seraplicado en yacimientos con alto contenido dearcilla, especialmente aplicable a yacimientoslenticulares con estratigrafía secuencial arena-lutita, controlando la velocidad de asentamientoy la pérdida de fluido.

Objetivo. Alcance.

5ACTIVO DE PRODUCCIÓN ACEITE TERCIARIO DEL GOLFO

Planteamiento del Problema

Un problema desde hace décadas ha sido la severadeclinación de los pozos fracturadoshidráulicamente. Para contrarrestar este problemaes necesario pensar en una optimización de lapropagación geométrica e inducir la manifestaciónplena del potencial productivo de los yacimientos,buscando también un mejor rendimiento enlongevidad productiva.

Dentro del objetivo de optimizar las técnicas defracturamiento se pensó en incrementar la longitudde fractura, la cual junto con la conductividad de lamisma, son los parámetros que dictaminan elcomportamiento y tiempo e producción del pozo.

Existen secuencias estratigráficas de capas con altocontenido de calcitas (> 65%), intercalados concuerpos areno – arcillosos, lo cual es una condiciónque a veces desfavorece la aplicación de fracturasconvencionales con arena de malla estándar,persistiendo la necesidad de alcanzar una Lf yConductividad favorables.

Histórico de Producción LCPA

7ACTIVO DE PRODUCCIÓN ACEITE TERCIARIO DEL GOLFO

Evolución de técnica de Fractura

El proyecto inicio en el año 2010 con unaproducción inicial de 981 Bbld, durante ese año seprocedió a la reactivación de pozos y los primerostrabajos de fractura convencional.

Durante el año 2011 se realizaron 32 RMA con latécnica de doble malla, observándose de inmediatola mejora tanto en el caudal de producción como enla menor declinación (mayor vida) de los pozosluego de terminada la intervención.

A comienzos del año 2012 se incorpora a la técnicade fracturamiento hibridos un pre-tratamiento conun bache ácido. Se completánron 19intervenciones con resultados aún mejores, quesustentaron el aumento significativo en laproducción diaria del campo que paso de 2,500bbld a 4,500 bbld a final de año.

HIBRIDAS

COMBO FRAC

COMBO FRAC

Interpretación Petrfísica y Litológica Deimos # 1

Conceptos de Monocapa y Multicapa

Importancia de la Propagación Geométrica de Fractura

11ACTIVO DE PRODUCCIÓN ACEITE TERCIARIO DEL GOLFO

Evolución Técnica de Fractura

12ACTIVO DE PRODUCCIÓN ACEITE TERCIARIO DEL GOLFO

Características de la Iniciativa

Consiste en la inducción de una mayor longitud defractura apuntalada mezclando en la operación dostipos de arenas de diferentes mallas en gelatina linealy activada.

Considerando las diferentes velocidades deasentamiento de las arenas se inducen los depósitosde arenas rebasando inclusive los radios de drene encuanto a longitud. Habrá dos zonas perfectamenteidentificadas, una de ellas de conductividad normal yotra de conductividad moderada

Parámetros Clave para Asentamiento de arena:• Reología de Fluido• Ancho de Fractura• Gasto de Inyección• Extensión de Frac (Lf)• Pérdida de Fluido• Diámetro de la Arena

Generalmente, se consideran las arenas mallas 40-80y 20-40, inyectando por delante el apuntalante finogeneralmente a un gasto de inyección mayor aldiseñado con la gelatina activada con el apuntalantemayor.

Fracturamiento Hibrido1

Velocidad de asentamiento alta Velocidad de asentamiento baja

Perfiles de Fractura Apuntalado

Arena Malla 40-80

Tabla Comparativa de Frac Híbridos vs Convencionales

14ACTIVO DE PRODUCCIÓN ACEITE TERCIARIO DEL GOLFO

Características de la Iniciativa

Consiste en la ejecución de un fracturamiento ácido yapuntalado sobre el mismo cuerpo, la sección acidaes principalmente con el objetivo de generar unadilución parcial del material cementante y mejorar losresultados de permeabilidad/conductividad delyacimiento post-fracturamiento hidráulico apuntalado

Existen referencias actuales de análisis de Difracciónde Rayos X (XRD) y Microscopia indican una altapresencia de carbonatos y cuarzo en los yacimientos,por otra parte las cantidades de arcilla en volumen seven de manera escazas en algunos casos

Las muestras roca manifiestan:• Porosidad (Ø) cercana al 1%• Permeabilidad de (k) de 0.002 mD• Volumen de Calcita de 63%, la cual es arenisca

de grano fino (0.19 mm).

La cementación de calcita por todas partes, esresponsable por la pérdida de porosidad ypermeabilidad experimentada durante elenterramiento.

Combo Frac2

Los resultados de XRD muestran en promedio lossiguientes valores de minerales:• Calcita 52.3%• Cuarzo 35.3%• Dolomita 5.3%• Ankerita 5%• Pirita 0.5% y Arcilla 1.5%.

Existen en el polígono correspondiente al LCPA pozoscon características muy similares, los datos decorrelación indican que en la mayoría del campo sepresenta esta característica

15ACTIVO DE PRODUCCIÓN ACEITE TERCIARIO DEL GOLFO

Características de la Iniciativa

Existen referencias acerca del uso de HCL enformaciones con estas características, los resultadosobtenidos no presentan cambios en la permeabilidad(K) de la roca después de un tratamiento condiferentes volúmenes. Sin embargo también se hatrabajado en pruebas dinámicas usando HCL-HF, eneste caso se han obtenido resultados interesantesdando un cambio de permeabilidad a 50 veces enpromedio la permeabilidad inicial de la roca.

Se plantea una nueva alternativa de tratamientobasados en los resultados vistos y la caracterizaciónde la roca que tenemos disponible en estosmomentos, aunado a las evaluaciones petrofísicasque se han ido sensibilizados con el aprendizaje quenos brinda el estudio del campo.

La propuesta está dividida en 6 etapas principales:1. Análisis compatibilidad fluido-acido/No-

emulsificante.2. Análisis de MiniFrac3. Tratamiento de Fractura Acida se realizara un

fracturamiento Acido con 12%HCL-3% HF yHCL al 20%. El bombeo se efectuara a ungasto de 45 bpm

4. Evaluación del fluido teniendo énfasis en lamedición del pH del fluido de retorno y laobservación de posibles emulsiones.

5. Análisis de MiniFrac: Un segundo MiniFrac conlas mismas características del anterior en buscade diferencias en la admisión del fluido yprincipalmente en modificación de lapermeabilidad del yacimiento debido a lainyección del tratamiento acido.

6. Tratamiento de fractura hibrida

Propuesta de Tratamiento2.

1

16ACTIVO DE PRODUCCIÓN ACEITE TERCIARIO DEL GOLFO

Resultados de Análisis de Núcleos

Se realizaron Análisis de solubilidad Acida en lasmuestras N5M2F67, N6M2F3 and N9M2F48suministradas por Weatherford Laboratories Mexico.El ácido usado en la prueba fue 90% de 15% HCl,10% de Acido Acético y 0.2%

El ensayo de solubilidad acida mostró porcentajes dematerial disuelto por el acido entre 48.4% y 56.2 %,para las muestras N5M2F67, N6M2F3 y N9M2F48.

Permeabilidad Acida resultante fue probada en lamuestra N6M2F3. manifestándose un incremento depermeabilidad hacia algún liquido de cerca del 150%.

La tomografía de la muestra después del ensayo conacido muestra claramente que el mismo se forma unagujero de gusano desarrollado longitudinalmente. Laformación de este agujero con volumen poral de 1.4de acido es un resultado positivo de este tipo deensayo.

Tomografia Pre Tratamiento

Tomografia Post Tratamiento

17ACTIVO DE PRODUCCIÓN ACEITE TERCIARIO DEL GOLFO

Comparación de Resultados

Las figuras ilustran un comparativo de resultado entretres pozos del campo Presidente Alemán quemostraron un significativo aporte productivo uno deello, el PA-738 con fractura convencional y el PA-1423 con fractura hibrida y el PA-1794 con ComboFrac.

PozoQo

(BPD)

NP@ 1 mes(BP)

NP@ 6 meses (BP)

NP@ 12 meses (BP)

PA 738 261 2,999 7,657 12,348

PA 1423 293 7,296 24,648 32,844

PA 1794 269 7,200 36,377 56,529

Aportes de las Tecnologías Descritas

19ACTIVO DE PRODUCCIÓN ACEITE TERCIARIO DEL GOLFO

Comparación de Resultados

La fractura hibrida ofrece más ventajas: control de pérdidade fluido y una formación óptima de capas de arena quegenera una conductividad estable. La inducción de unamayor longitud apuntalada impacta directamente alcomportamiento y longevidad productiva del pozo. Asímismo el bache ácido ha contribuido directamente en laproductividad y longevidad atenuando la severadeclinación típica de la zona

La figura muestra la producción acumulada un gruporepresentativo de pozos con fracturas ( 6 convencionalesy 6 hibridas y 5 Combo Frac).

Como consecuencia inmediata tenemos:

• Incremento de producción acumulada, segúnestadísticas de pozos tratados hasta la fecha.

• Reducción de la necesidad de RMA posteriores a lafractura o el espaciamiento entre las mismas.

• Evitar la implementación temprana de sistemasartificiales de producción.

• Al momento los pozos no han presentado retorno dearena.

• Al término de un año, el acumulado de un pozo hibridoes 93% superior a uno convencional, y a su vez , elacumulado de un pozo ComboFrac es 32% superior alde una hibrida

20ACTIVO DE PRODUCCIÓN ACEITE TERCIARIO DEL GOLFO

Evaluación Económica (RESUMEN)

21ACTIVO DE PRODUCCIÓN ACEITE TERCIARIO DEL GOLFO

Evaluación Económica (RESUMEN..Cont)

Observaciones y Conclusiones

� Las Tecnologías de fracturamiento presentadasestán enfocadas a inducir un mayor rendimientoproductivo

� Se observó en LCPA una alta presencia decarbonatos especialmente como materialcementante

� Las Fracturas Híbridas optimizan la longitud defractura que junto con la conductividad de lamisma son parámetros clave para la respuestaproductiva del frac

Observaciones y Conclusiones� Las fracturas combinadas ácidas/apuntaladas

han roto añejos paradigmas y son aplicables enun alto porcentaje de formaciones en LCPA

� Se requieren exhaustivos estudios de núcleosrepresentativos en laboratorio, especialmentepruebas de deformación axial, que proporcionandatos de planos preferentes de fractura ydirecciones de esfuerzos

� Se recomienda alternar estas opciones de fraccon sistemas de fluidos fracturantes libres depolímero

GRACIAS !!

PREGUNTAS ??