FRACTURAMIENTO HIDRULICO

1. Definicin

Podemos definir el Fracturamiento Hidrulico como el proceso mediante el cual, la presin de un fluido es aplicada a la roca del yacimiento hasta ocurrir una falla o fractura de la misma, conocida como fractura de la formacin.

Al mantener la presin del fluido hace que la fractura se propague desde el punto de fractura de la roca, creando canales de flujo que proveen un rea adicional de drenaje.

Al fluido utilizado para transmitir la presin hidrulica se le llama fluido de fractura.

2. Objetivos

Entre los objetivos principales del fracturamiento hidrulico tenemos:

Mejorar la produccin.Desarrollar reservas adicionales.Sobrepasar zonas altamente daadas.Reducir la deposicin de asfltenos.Controlar la produccin de escamas.Conectar sistemas de fracturas naturales.Asegura la produccin de intervalos laminares.Conecta formaciones lenticulares.Disminuye la velocidad de flujo en la matriz rocosa.Incrementa el rea efectiva de drenaje de un pozo.Disminuye el nmero de pozos necesarios para drenar un rea.Reduce la necesidad de perforar pozos horizontales.Retarda el efecto de conificacin del agua.

3. Mecnica de las Rocas

La geomecnica es la disciplina que estudia las caractersticas mecnicas de los materiales geolgicos que conforman las rocas de formacin.

Est basada en los conceptos y teoras de mecnica de rocas y mecnica de suelos, que relacionan el comportamiento de la formacin bajo los cambios de esfuerzo producto de las operaciones petroleras de perforacin, completacin y produccin de pozos.

Aplicaciones de la geomecnica:

a. Perforacin:Estabilidad de hoyo.Ruptura de la formacin.

b. Produccin:Estabilidad de la formacin.Movimientos de finos.

c. Fracturamiento:

Diseos de tratamientos.Presin de inicio de fractura.

Presin de propagacin de la fractura.Geometra de la fractura.

Esfuerzo y Deformacin de rocas:

Esfuerzo es la cantidad de fuerza que acta sobre una unidad de roca y que como resultado de su accin, la roca cambia de forma y/o volumen. Conjunto de fuerzas que afectan a un cuerpo o material y tienden a deformarlo.

Deformacin Elstica: se produce cuando la relacin entre esfuerzo y deformacin es constante, y el cuerpo puede recuperar su forma original al cesar el esfuerzo deformante.

Deformacin Plstica: se produce cuando la relacin entre el esfuerzo y la deformacin no es constante y aunque se retire el esfuerzo, el cuerpo quedar con una deformacin permanente.

Mdulo de Elasticidad (Young)

Indica cuanto se deforma un material cuando se le aplica un esfuerzo.

Relacin de Poisson

La Relacin de Poisson indica cuanta deformacin transversal provoca cierta deformacin axial.

Toughness

Una medida de la resistencia de la roca a la propagacin de la fracturaGradiente de Fractura

Dnde:

Pfg = Gradiente de presin de fractura, lpc/pie v= Razn de Poissonv= Esfuerzo total Overburden, vertical, lpc= Constante de Biots = 1 (1 / (1 + 20 )Po= Presin del Reservorio, lpcTo = Esfuerzo de tensin, lpc(de fallas, etc.) D= Profundidad, ft

Orientacin de la fractura

El esfuerzo mnimo de los tres principales esfuerzos ortogonales de un punto en la formacin productora, es el parmetro determinante que controla la geometra de la fractura.

Una fractura se desarrolla perpendicular al mnimo esfuerzo y para el caso del fracturamiento hidrulico, si el mnimo esfuerzo esta en el plano horizontal, entonces el desarrollo de la fractura ser en el plano vertical.

Este esfuerzo mnimo se encuentra en el plano horizontal para la mayora de los pozos (debido a la profundidad que se encuentran las formaciones que contienen petrleo o gas).

4. Geometria de la fractura.

Mecnica de Fracturamiento Hidrulico

Iniciacin de la Fractura: Inyeccin de fluido a tasas mayores que la tasa mxima de flujo matricial.

Propagacin o crecimiento de la Fractura.

Orientacin.

Crecimiento

o Longitud.

o Altura.

o Ancho.

a. Propiedades mecnicas de la roca. b. Propiedades del fluido fracturante. c. Condiciones a las cuales el fluido fracturante es inyectado(tasa de inyeccin y presin). d. Esfuerzo de la formacin.e. Distribucin de esfuerzos en el medio poroso.