Repblica Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental de la Fuerza Armada

Ncleo Delta Amacuro

Profesor: Bachiller:

Ing. Nstor Melchor. Yuriselys Subero.

Tucupita, 2014

Estimulacin de pozos

Entre los ms importantes desarrollos tecnolgicos con que cuenta la industria petrolera estn los mtodos de estimulacin de pozos. El proceso de estimulacin de pozos consiste en la inyeccin de fluidos de tratamiento a gastos y presiones bajas que no sobrepasen a la presin de fractura, con la finalidad de remover el dao ocasionado por la invasin de los fluidos a la formacin durante las etapas de perforacin y terminacin del pozo.

Determinacin y tipo de dao a la formacin

El dao a la formacin es un fenmeno que causa una distorsin en el flujo lineal en direccin al pozo debido a restricciones en el tamao de los poros de la roca.

Componentes del dao

Los tratamientos de estimulacin en la mayora de los casos reducen el factor de dao, sin embargo el efecto total de dao involucra varios factores donde algunos de ellos no pueden ser alterados.

Efectos del dao

Los efectos producidos por los disparos originan un compactamiento de las formaciones sufriendo alteraciones en sus caractersticas fsicas, las cuales propician el inicio de los problemas asociados con la restriccin del flujo a travs de las perforaciones, y estas se ven incrementadas por los detritos de las pistolas, la tubera, el cemento y la propia formacin.

Origen del dao

El dao a la formacin puede ser causado por procesos simples o complejos, presentndose en cualquiera de las etapas de la vida de un pozo.

Tipos de dao

Dao por invasin de fluidos: Este tipo de dao se origina por el contacto de fluidos extraos con la formacin y el radio de invasin depende del volumen perdido, de la porosidad y permeabilidad de la formacin y de su interaccin con los fluidos contenidos en ella o con los componentes mineralgicos de la roca.

Dao por invasin de solidos: Uno de los ms comunes tipo de dao se debe al obturamiento del sistema poroso causado por los componentes solidos de los fluidos de perforacin, cementacin, terminacin, reparacin y estimulacin.

Dao asociado con la produccin: La produccin de los pozos propicia cambios de presin y temperatura en o cerca de la vecindad del pozo provocando un desequilibrio de los fluidos agua, aceite y/o gas, con la consecuente precipitacin y depsito de solidos orgnicos y/o inorgnicos, generando obturamiento de los canales porosos y por lo tanto dao a la formacin.

Seleccin del tipo de tratamiento

Dependiendo del tipo y caracterizacin del dao los tratamientos de estimulacin de pozos pueden ser de dos formas: estimulacin matricial y estimulacin por fracturamiento hidrulico, la diferencia entre estos dos tipos de estimulacin recaen en el gasto y presin del yacimiento.

Anlisis de muestra

El xito de un tratamiento en su gran porcentaje depende de los anlisis y pruebas de laboratorio, que sirven para determinar y conocer el mecanismo de dao presente en la formacin a estimular, para ello se enlista una serie de anlisis y pruebas y pruebas ms comunes.

Pruebas de laboratorio

Pruebas de compatibilidad: De esta prueba se determina la mezclabilidad, homogeneizacin, dispersin y solubilidad, rompimiento de emulsiones y la mojabilidad por agua, de los fluidos de tratamiento con los fluidos contenidos en la formacin productora.

Prueba de emulsin: Estas pruebas se realizan para determinar la cantidad de cido separada en el menor tiempo, la calidad de las fases acido hidrocarburos y la tendencia a precipitados de asfltenos o lodo asfaltico.

Tcnicas bsicas de estimulacin de pozos

Despus de la terminacin de un pozo, en un mantenimiento mayor o en el desarrollo de la vida productiva de los pozos generalmente se requiere restaurar o mejorar las condiciones de flujos del intervalo productor o inyector.

Estimulacin no acida

Es en la cual los fluidos de tratamientos no reaccionan qumicamente con los materiales de rocas, utilizndose para la remocin de daos ocasionados por bloqueos de agua, aceite o emulsin, perdidas de fluidos de control o depsitos orgnicos. Los fluidos a utilizar son: soluciones oleosas o acuosas, alcoholes o solventes mutuos, acompaados principalmente de surfactante u otros aditivos a fines.

Surfactante

Los agentes de superficie son compuestos de molculas orgnicas formados por dos grupos qumicos, uno afn al agua (hidrofilico) y el otro afn al aceite (lipofilico).

Utilizacin de los surfactantes

La utilizacin de los surfactantes se manifiesta principalmente en los siguientes fenmenos:

a) Disminucin de las fuerzas retantivas de los fluidos en el medio poroso.

b) Movimiento de la roca.

c) Rompimientos de emulsiones.

Requerimiento de los surfactantes

Un surfactante debe cumplir con los siguientes requisitos:

Reducir la tensin superficial e interfacial.

Prevenir las formaciones de emulsiones o romper las existentes.

Mojar de agua a la roca de yacimiento considerando la salinidad y el ph del agua utilizada.

No hinchar o dispersar las arcillas de la formacin.

Mantener la actividad de superficie a las condiciones de yacimiento.

Ser compatible con los fluidos de tratamiento y los fluidos de formacin.

Ser solubles en el fluido de tratamiento a la temperatura de yacimiento.

Fluidos de tratamientos

Los fluidos base utilizados en los tratamientos son oleosos, acuosos, alcoholes, solventes mutuo y soluciones micelares.

Estimulacin acida

Es en la cual los fluidos de tratamientos reaccionan qumicamente disolviendo materiales que daan la formacin y a los slidos contenidos de las rocas.

Tipos de cidos

cido clorhdrico (HCI)

El cido clorhdrico es el ms utilizado para la estimulacin de pozos, es una solucin de hidrocloro en forma de gas en agua y se disocia en agua rpidamente complementan hasta un lmite del 43% en peso a condiciones estndar y esto le da la condicin de cido fuerte.

cido fluorhdrico

Este acido es el nico que permtela disolucin de minerales silicos como las arcillas, feldespatos cuarzo, etc. En el marcador se puede obtener en soluciones acuosas del 40 al 70% en peso o como un material puro en forma de anhidrita.

cidos orgnicos

Entre estos podemos citar los ms comunes:

cido actico: Son utilizados por su lenta reaccin con los carbonatos y el metal es la remocin de incrustaciones calcreas y en la estimulacin de calizas y dolomitas a altas temperaturas.

cido frmico: Es ms fuerte que el cido actico y su principal uso es en la estimulacin de rocas calcreas en pozos de altas temperaturas.

Aditivos

Entre estos se encuentran comnmente:

a) Surfactantes.

b) Inhibidores corrosin.

c) Agentes no emulsificantes.

d) Agentes controladores de fierro.

e) Reductores de ficcin.

f) Agentes emulsificantes.

g) Agentes espumantes.

h) Solventes mutuos.

i) Agente retardadores de reaccin, entre otros.

Procedimientos operativos para realizar la estimulacin de un pozo

Actualice el estado mecnico del pozo el cual debe incluir: asentamientos de tubera de explotacin, aparejo de produccin con dimetro, librajes y profundidades, anomalas, intervalos abierto, etc. Analice el programa proporcionado por su departamento. Elabore un programa alterno para solventar cualquier problema que se presente durante la operacin. Realice una reunin de seguridad con las personas involucradas en la operacin, explique importancia y alcance de la operacin. Asigne tareas y funciones especficas a las personas involucradas. Para detectar anomalas reprecione el espacio anular con la mitad de la presin esperada. Evale el desempeo del personal y compaas que participaron en la operacin. Elabore el reporte final de la operacin, el cual debe incluir: presiones, volmenes y gastos de inyeccin durante la estimulacin.

Fracturamiento hidrulico

El fracturamiento hidrulico puede ser definido como el proceso en el cual la presin de un fluido es aplicado a la roca del yacimiento hasta que ocurra una falla o fractura generalmente conocido como rompimiento de formacin.

Pruebas de inyectividad

Previa ejecucin de cualquier operacin de fracturamiento hidrulica, es altamente recomendable realizar una prueba de inyectividad. En caso de aplicarse la tcnica de entrada limitada dicha prueba adquiere mxima relevancia.

Comparacin del fracturamiento cido y fracturamiento con apuntalante

Los principios bsicos y objetivos de un fracturamiento acido son similares que el fracturamiento con apuntalante en ambos casos la meta es crear una fractura conductiva con longitud suficiente que permita ms rea de drene efectiva del yacimiento. La diferencia principal es la forma de alcanzar el canal conductivo.

Fracturamiento acido

Es un proceso de estimulacin de pozos en el cual el cido, generalmente cido clorhdrico es inyectado a la formacin carbonatada a una presin suficiente para fracturar la misma o abrir fracturas naturales existentes.

Factores que controlan la efectividad de un tratamiento de fracturamiento acido

Existen dos factores principales que controlan la efectividad de un tratamiento acido, la longitud de fractura y la conductividad de la misma.

Longitud de fractura efectiva: Este parmetro est controlado por las caractersticas de las prdidas del fluido, el ritmo de reaccin del cido y el gasto del cido en la fractura.

Conductividad de fractura: Este parmetro es la culminacin del tratamiento, en l se basa la efectividad del mismo del mismo, ya que para obtener canales altamente conductivos, depende de la forma en que el cido reacciona con la formacin y la forma en que este grava las caras de la fractura al cierre de la misma al trmino del tratamiento.

Modelos de tratamiento

Existen varios modelos matemticos para la prediccin de los resultados de tratamientos del cido fracturamiento, Barron en 1962 desarrollaron el primer intento para la modelacin de un tratamiento de fracturamiento acido en el cual se bas en el ritmo de reaccin del cido durante la inyeccin del mismo entre dos placas paralelas de mrmol, para la medicin de la distancia de penetracin.

Mecanismo de penetracin del acido

El objetivo de un fracturamiento acido es la de crear una fractura con penetracin suficiente y ancho gravado, la simulacin de este fenmeno es ms complejo que la prediccin de propagacin de fractura con apuntalante.

Fluidos de tratamiento

Los fluidos ms comunes para realizar un fracturamiento acido es la gelatina, ya sea base aceite o agua la cual es utilizada como colchn y cuya finalidad es crear y propagar la fractra e interdigitarse con el cido para el logro de mayor penetracin del mismo.

Diseo de tratamiento

En el diseo de un fracturamiento acido todos los factores que afectan en xito del mismo deben ser considerados. En pozos con baja a moderada temperatura, la perdida de fluido puede ser el factor de mayor importancia.

Fracturamiento con apuntalante

Un tratamiento de fracturamiento consiste esencialmente en el rompimiento de la formacin productora mediante un fluido a un gasto mayor que pueda admitir matricialmente la roca. La inyeccin continua de dicho fluido permite ampliar y extender la factura cuando se alcanza una amplitud tal se le agrega un material solido al fluido para que lo acarre y evitar al trmino del tratamiento cierre la fractura dejando un empaque altamente permeable.

Usos de fracturamiento hidrulico

Este tipo de tratamiento se utiliza bsicamente en:

En formaciones de baja permeabilidad.

Permitir que los fluidos producidos o inyectados atraviesen un dao profundo.

En el campo de la recuperacin secundaria para el mejoramiento del ndice de inyectividad del pozo y la creacin de canales de flujo de alta conductividad en el rea de drene del pozo productor.

Fluidos fracturantes

Existen una gran variedad de fluidos que se utilizan en el tratamiento y para seleccionarlo adecuadamente es necesario analizar las propiedades del fluido a utilizar, las condiciones de presin y temperatura del pozo, caractersticas de los fluidos de formacin y el tipo de roca.

Fluidos base aceite

Estos pueden ser aceites crudos o refinados, la ventaja que ofrecen son: no inhiben las arcillas, tienen baja tensin interfacial en el sistema roca fluido, son compatibles con la mayora de las formaciones y los fluidos contenidos en ellas.

Fluidos base agua

Este tipo de fluidos es el ms utilizado en la actualidad, ya que se obtiene de diversas fuentes de suministros, pero se debe verificar porque podra contener slidos en suspensin que afectaran el comportamiento de fluidos mezclado con sus aditivos.

Apuntalantes

Del conjunto de materiales utilizados en el fracturamiento hidrulico el agente apuntalante o sustentante es el nico que permanecer en la fractura mantenindola abierta y estableciendo un canal conductivo para la afluencia de los fluidos de formacin hacia el pozo.

Tipos de Apuntalantes

Apuntalantes naturales: Principalmente se encuentran las arenas de slice y soportan bajos esfuerzos de cierre de la fractura, hasta un lmite de 4.000 psi.

Apuntalante sintticos: Este grupo se caracteriza por contener Apuntalantes de gran resistencia a cierres de formacin al cerrarse la fractura, en la actualidad se han desarrollado Apuntalantes para resistir esfuerzos de cierre hasta 14.000 psi.

Fracturamiento con espumas

Por sus propiedades la espuma es un fluido ideal para el fracturamiento de formaciones de baja permeabilidad productoras de gas o sensibles al agua.

Dichas propiedades son:

Alta capacidad de acarreo del sustentante.

Baja perdida de filtrado.

Baja perdida de presin por friccin.

Alta viscosidad en la fractura inducida.

El dao a la formacin es prcticamente nulo, debido a que el lquido filtrado es mnimo y sin residuos.

Limpieza rpida despus de la intervencin.

Fracturamiento con gas altamente energizado

Esta avanzada tecnologa est basada en el uso del propelente cientfico, desarrollado por la industria aeroespacial. Esta tcnica es una estimulacin dinmica desarrollada con el objeto de incrementar la permeabilidad de la formacin en las cercanas del pozo, revirtiendo as el dao existente.

La combustin del propelente, contenido dentro de un cilindro hueco (La herramienta de Radial frac), produce un pulso de presin controlado del orden de 2,500 a 25,000 psi, originado por la expansin de gas (CO2), el cual est confinado solamente a la zona de inters por la hidrosttica de la columna de fluido dentro del pozo; y por el diseo de la herramienta, que al deflagrar hace que la energa se disipe lateralmente, o sea hacia la formacin.

Diseo

Para realizar un diseo de tratamiento deben complementarse varios factores, tipo de formacin en funcin de los esfuerzos que ser sometido apuntalante a la compatibilidad de los fluidos de tratamiento con el sistema roca fluido de la formacin.

Se debe contar con la formacin de yacimiento tal como: permeamilidad, porosidad, presin de yacimiento, factor de dao, temperatura de yacimiento, espesor del estrato a estimular, etc.

Evaluacin de tratamiento

Es un tpico de suma importancia ya que a travs de los anlisis post tratamiento se puede regular u optimizar los trabajos futuros, para este anlisis final de los tratamientos se dispone de toda la informacin para tal efecto.

Software

El software tcnico nos sirve para disear el tratamiento en funcin de los parmetros de yacimiento, con este mismo podemos redisear el tratamiento con los parmetros reales obtenidos a final de la operacin en funcin del comportamiento de la presin, gasto, concentracin de apuntalante.

Trazadores radioactivos

Una herramienta de actualidad son el utilizar trazadores radioactivo, los cuales reflejaran una idea de cmo se desarrolla el crecimiento de la fractura, y por correlaciones en funcin de la actividad radioactiva indicar el ancho alcanzando al cese la fractura. Otro dato de sumo inters es la distribucin del apuntalante.

Curvas de variacin de presin

El anlisis del comportamiento de las presiones registradas en el pozo tanto abierto como fluyente refleja la conductividad alcanzada por el fracturamiento y del factor del dao logrado al final de este.