Hydraulic Fracturing Fracture’s Mechanics · “seleÇÃo de poÇos de petrÓleo para a...

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May 8th 2014 Hydraulic Fracturing Fracture’s Mechanics Miguel Medinas Nº67474

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May 8th 2014

Hydraulic Fracturing Fracture’s Mechanics

Miguel Medinas Nº67474

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Reservoir’s Type

- Conventional

- Non Conventional

•Shale Gas

•Coalbed Methane (CBM)

•Tight Sands

•Heavy Oil

1.Reservoir’s Type

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- Non Conventional

•Shale Gas

-Low porosity and permeability;

-Well stratified

-High reservoir´s volume

1.Reservoir’s Type

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- Non Conventional

•Coalbed Methane (CBM)

1.Reservoir’s Type

-Coal’s High specific Area leads

to great CH4 storage

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- Non Conventional

•Tight Sands

1.Reservoir’s Type

-Permeabilty lower than 0,1mD

-Absence of conectivity

-geological uncertainty

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- Non Conventional

•Heavy Oil

1.Reservoir’s Type

-API between 10º and 22,3º

-High viscosity

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Horizontal Drilling • Causes

2. Directional well

• Consequences

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3. Well’s Stimulation

Well’s Stimulation

•Matrix Acidification

•Acid Fracturing

•Hydraulic Fracturing

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•Acid Fracturing

•Matrix Acidification

Higher conductivity , due to the formation of residual

channels associated with a non-homogeneous acid’s

diffusion

3. Well’s Stimulation

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•Hydraulic Fracturing

•History

•Hydraulic fracturing operation

•Fracture’s Fluid (proppant)

•Fracture’s Mechanics

•Ambiental Integration and problems

3. Well’s Stimulation

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•History

Evolution of Hydraulic Fracturing

1st Stage :

1947 Rudimentary technique of

stimulation

1950’s : First Mathematical Models

1960’s : Advances in equipments, fluids

and monitoring processes

1970’s: Tight gas e massive fracs

1990’s: New scenarios for the aplication

of the technique: plays with high

permeability and introduction to

“fracpacking”

3. Well’s Stimulation

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• Hydraulic Fracturing Operation

• Rock’s rupture by negative stresses

• Fluid pumped to 8.000 psi is enough to

prefurate until 914,4 meters distance

•Under pressure, the fractures nearest

the well can measure between 3,175 mm

and 6,35 mm

3. Well’s Stimulation

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• Hydraulic Fracturing Operation

3. Well’s Stimulation

Enormous water consumption ; 50% recycled !

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• Hydraulic Fracturing Operation

3. Well’s Stimulation

Enormous water consumption ; 50% recycled !

Logistic’s managment is essential!

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• Proppant

3. Well’s Stimulation

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• Fracture’s Mechanics

3. Well’s Stimulation

-Anisotropic

-Non homogeneous

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• Fracture’s Mechanics

3. Well’s Stimulation

Resistence Viscosity

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• Fracture’s Mechanics(Fluid Propagation)

3. Well’s Stimulation

-Lagrangian aproach:

•Fracture Volume

•Fluids Loss

FEM 2D Vs 3D (for spatial variation)

*Variation in time domain by FDM

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• Fracture’s Mechanics(Fluid Flow)

3. Well’s Stimulation

Fluid Flow analysis

(Darcy’s Law)

*Quasi-static conditions

*Quasi-incompressible Fluids

Forchheimer’s equation

turbulence coefficient

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• Fracture’s Mechanics(Resistence)

3. Well’s Stimulation

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• Fracture’s Mechanics

3. Well’s Stimulation

*In global coordinates

Optimization At least 2,88 minutes discretization!

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3. Well’s Stimulation

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4. Ambiental concerns

• Ambiental integration and problems

• Aquifer contamination

•BlowOut Risk

• Seismic Risk

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• Ambiental integration and problems

4. Ambiental concerns

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• Ambiental integration and problems

4. Ambiental concerns

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• Ambiental integration and problems

4. Ambiental concerns

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• Ambiental integration and problems

4. Ambiental concerns

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6. Conclusion

• Hydraulic fracturing can provide to most countries an atractive

combustible’s alternative

• It’s believed the inovation and new practises at the industry can help to

manage the risks with the aplication of the technique: Bad construction,

blowouts, Aquifer contamination, among others

• There are many constitutive model, focused in different parameters and

properties, but the advanced of the FEM modelling can bring the feeling of

complete comprehension of the theme by all people in general

“Wall Street's Brightest Minds Reveal Their Best Investment Ideas For The Next Decade”

8. International pressure pumping

"The one investment I think I'd make to hold over the next 10 years would be in oil services, particularly focusing on

international pressure pumping. While crude oil continues to ratchet upwards in price and get more and more expensive

to find, natural gas through hydraulic fracturing seems to get easier with the boundaries for ever wider-scale production

halted by the factionalism and arbitrary hypocrisy of government controls, particularly in the shale rich areas of South

America. Those barriers must fall, given the price differential that continues to expand between crude and gas; and the

international services group will be the most likely long-term benefactors — think Schlumberger (SLB) and Baker-

Hughes (BHI)."

—Dan Dicker, president of MercBloc

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7. Bibliography

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5.ROCHA, L.A.S; AZUAGA, D., ANDRADE, R., et.al, "Perfuração Direcional". Editora Interciência, 2011, 3a Edição

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HIDRÁULICO: UMA COMPARAÇÃO ENTRE 10.SISTEMAS – FUZZY- GENÉTICO E NEURO-FUZZY”.

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2. http://www.geofisicabrasil.com/artigos/111-tecnologia11/3161-bacia-do-reconcavo-x-fraturamento-hidraulico.html

3. http://www.geofisicabrasil.com/artigos/41-opiniao/4951-shale-gas-estados-unidos-dao-a-volta-por-cima.html

4. http://www.asiacomentada.com.br/2013/08/impressionante-producao-de-petroleo-do-texas/

5. http://www.youtube.com/watch?v=WP5wSfD0fk4

6. http://www.youtube.com/watch?v=TGC0K9tPPTo

7. http://www.youtube.com/watch?v=6_j7UkuzJTU

8. http://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_fracturing_by_country

9. http://en.wikipedia.org/wiki/Hydraulic_fracturing#Environmental_impact

10. http://www.lneg.pt/CienciaParaTodos/edicoes_online/diversos/boa_pratica/texto