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BACHILLERES:
ARMAS ANGELBRITO MARYAN
CHIQUITO MAIRA
CONTRERAS
ERIKA
CONTRERAS LUIS
DELGADO JOSE
LOPEZ FREDDY
RIVERO ALIS M.
SUB- PROYECTO: YACIMIENTO I
PROFESOR: JOSE RAFAELROJAS
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL
DE LOS LLANOS OCCIDENTALES
EZEQUIEL ZAMORA
BARINAS ESTADO BARINAS
FEBRERO 2008
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El fracturamiento es una tcnica de estimulacin que consiste en la
inyeccin sostenida de un fluido a una presin tal que provoque la ruptura dela roca del yacimiento y mantenerla abierta con un agente apuntalante, arena
natural o sinttica, una vez que se haya liberado la presin de inyeccincon el
objeto de crear nuevos canales o conectar canales de flujo existentes y de esa
forma aumentar la tasa de flujo del pozo y con ello su productividad.
La fractura apuntalada se comporta como un canal de alta
conductividad entre el reservorio y el pozo, mejorando significativamente su
capacidad productiva.
Fracturamiento Hidrulico
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Conductividad de la fractura.
Es la habilidad de la fractura para transportar fluido
desde el yacimiento hasta el pozo y puede expresarse
por la siguiente ecuacin:
Conductividad de la fractura = k * wf
donde:
k = permeabilidad, md.
wf = ancho de la fractura, pies.
Aplicacin del fracturamiento hidrulico.
El fracturamiento hidrulico se emplea para crear canales de
penetracin profunda en el yacimiento y con ello mejorar la
productividad.
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Mejora la produccin.
Desarrolla reservas adicionales.
Sobrepasa zonas altamente
daadas.
Reduce la deposicin de asfltenos.
Controla la produccin de escamas.
Conecta 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 numero de pozos
necesarios para drenar un rea.
Reduce la necesidad de perforar
pozos horizontales.
Retarda el efecto de conificacin del
agua.
Objetivos del Fracturamiento Hidrulico
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Caractersticas del Sistema
Roca-Fluido
- Tipos de Fluidos
- Humectabilidad
- Gravedad API
- Composicin del Agua
- Profundidad
- Gradiente de Fractura
- Porosidad
- Saturaciones
- Permeabilidad
- Presin de Yacimiento
-Contactos Gas-Petrleo y Petrleo-
Agua
- Litologa
- Mineraloga
- Espesor
- Temperatura
Datos del Pozo
Integridad del Revestidor y del
Cemento
Intervalos abiertos a Produccin
Profundidad
Registros disponibles
Configuracin mecnica
Caractersticas del Caoneo
Trabajos anteriores en el pozo y en
pozos vecinos
Geometra de la Fractura
Esfuerzo mnimo en sitio
Relacin de Poisson
Mdulo de Young
Presin de Poro (yacimiento)
Informaciny Datos Requeridos
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Teora del FracturamientoMecnica del Fracturamiento:
El conocim iento de la mecnica de la fractu ra perm ite determin ar y
explicar:
Presin de inicio de fractura
Presin de propagacin
Geometra de la fractura
Problemas de produccin:
estimulaciones no exitosas
colapso de la matriz
inestabilidad de hoyo
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Deformacin y esfuerzos
La roca al someterse a una carga se deformar
cumpliendo la ecuacin de elasticidad:
= E= esfuerzo
E = Mdulo de elasticidad de Young= deformacin
Los esfuerzos en una direccin generan
deformaciones en otras direcciones:
= 2/1= Relacin de Poisson
Mecnica del Fracturamiento
= 2/1
1
= E
2
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Origen de la Fractura
La roca falla por tensin
La resistencia de las rocas a la
tensin es baja.
La generacin de fracturas consiste
en vencer :
presin de poro...................................pf
esfuerzo mnimo (de compresin)....Hminresistencia a la tensin.......................T
Mecnica del FracturamientoGeometra de la Fractura
Consideraciones:
Material isotrpico y
homogneo.
Comportamiento elstico
lineal.
Reologa conocida.
pozo
pf,Hmin ,T
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Extensin de la Fractura:
Dado que el menor esfuerzo se
encuentra usualmente en direccin
horizontal, las fracturas suelen ser
verticales.
El esfuerzo mnimo en sitio (no elmdulo de elasticidad) domina el
desarrollo de la fractura.
Formaciones blandas pueden tener el
mismo esfuerzo en sitio que
formaciones duras.
Cuando el esfuerzo en sitio disminuyeen el desarrollo de la fractura, puede
haber un crecimiento incontrolado.
La mayora de las fracturas son de
crecimiento vertical controlado.
Mecnica del Fracturamiento
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Extensin de la Fractura(Con t.)
Si la formacin es homognea, el crecimiento tiende a ser radial.
Rara vez crece ms de 300 pies en longitud.
El ancho es independiente de la reologa, depende de la elasticidad.Se inicia en la roca permeable y crece a la impermeable.
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Los fluidos de fracturamiento originan la fractura ytransportan los agentes de soporte a travs de la
longitud de la fractura.
Caractersticas
Viscosidad (Reologa).
Compatibilidad con la formacin y sus fluidos.
Eficiencia.
Control de prdidas del fluido.
Fcil remocin postfractura.
Econmicos y prcticos.
Fluidos de Fracturamiento
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Base Acuosa.
Polmeros (Viscosificante).
Fluidos a Base Aceite.
Fluidos Multifsicos.
Espumas.
Emulsiones.
Los Geles.
Tipos de Fluidos
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Los polmeros solubles en agua, tales como carboximetilcelulosa,
goma xantano, poliacrilamidas y poliacrilamidas modificadas, sonutilizados como aditivos en muchas etapas del proceso de perforacin,
produccin, transporte y procesamiento de crudo durante tratamientos de
estimulacin en geles de fracturamiento hidrulico. tambin existen
aditivos polimricos para el control de la deposicin de escamas y de
parafinas y asfaltenos.
Geles
Geles de polmeros (con entrecruzador)de baja viscosidad: Se utilizan
en situaciones en las que se desea mejorar la eficiencia de barrido enroca matriz y se inyectan volmenes definidos de baja concentracin,
tambin denominados microgeles. Para corregir fracturas o canales
de alta permeabilidad debe aumentarse la concentracin de polmeros.
En ambos casos, la tcnica se conoce como conformance control.
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ADITIVOS FUNCIN
Amortiguadores
(buffer)Ajustar pH en fluidos acuosos, Promover la hidratacin de polmeros.
BactericidasPrevenir prdida de viscocidad en fluidos acuosos por degradacin
bacterial
EstabilizadoresPrevenir la degradacin de geles polisacridos a temperaturas encima
de los 200 F
Interruptores Eliminar el gel polmero en pozos de baja temperatura
SurfactantesPromover la formacin de burbujas estables en espumas. Agentereductor de tensin superficial. Ayudar a la limpieza de la fractura del
fluido de fracturacin. Bactericida y agente controlador de arcillas.
Estabilizadores de
arcillasPrevenir e inhibir la hidratacin de arcillas y migracin.
Control de prdida
de fluido Taponar los poros y evitar la prdida de fluido a travs de la formacin.
Tipos de Aditivos
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Agentes de Soporte Apuntalante)
Agentes de Soporte
Previenen el cierre la fractura tras el
bombeo. Se aaden al fluido de
fracturamiento al mismo momento que
ste es bombeado dentro de la fractura.
Pueden ser:
Arena Brady,Texana y Ottawa
(ejemplos: US mesh 12/20, 20/40 y
40/70).
Agentes Mejorados: Bauxita
Sinterizada, Arenas cubiertas de
resina.
Propiedades
Redondez y esfericidad.
Gravedad especfica.
Densidad volumtrica.
Partculas finas y limos.
Resistencia a la ruptura.
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Esfuerzo de Cierre, 1000 psi
Arena
Arena Cubierta
de Resina
Cermica de
Resistencia Intermedia
Bauxita de Resistencia
Intermedia
Bauxita de Alta
Resistencia
0 5 10 15 20
agente sobrediseado
Gua de Seleccin de Agentes de Soporte
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Factores que afectan la Produccin
Permeabilidad de la Matriz
Material Cementante de la
Formacin:
Silicato.Arcilla.
Carbonatos.
Retencin de Fluidos.
Componentes de Hierro.
Residuos del Fluido.
Conductividad de la Fractura
Incrustamiento.
Migracin de Finos en la
Fractura.Residuos de Gel.
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Prdida de FluidoProceso de filtrado controlado por:
Composicin del fluido.
Tasa de inyeccin.
Permeabilidad, presin.
Saturaciones.
Tamao de poro.Fallas y fracturas.
Cmo se controla la prdida de fluido?
m de fluido fracturante > m fluido de yacimiento (en yacimientos de
gas)
viscosidades y compresibilidades similares en ambos fluidos (parahidrocarburos de baja compresibilidad) fluidos de fracturamiento con
formadores de revoque.
PERDIDA DE FLUIDO
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Los equipos de fracturamiento actualmente usados, se puedenagrupar de la siguiente forma:
* Equipos de almacenamiento de fluidos.
* Equipos de almacenamiento de agentes de soporte.
* Equipos mezcladores.
* Equipos de bombeo de alta presin.
* Centro de control.
* Lneas de superficie y de distribucin.
Equipos de Fracturamiento Hidrulico
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Equipos de Fracturamiento Hidrulico
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Seleccin de las Variables de Diseo:
Se debe evaluar lo siguiente:
1.- Fluido de fracturamiento apropiado.
2.- Adecuada Longitud Soportada.
3.- Espesor de la Fractura creada.
4.- Rango de la Tasa de inyeccin.
5.- Tipo, Tamao y Concentracin del Agente de Soporte.
6.- Introducir, cotejar y ajustar todos lo parmetros que definen
el diseo del tratamiento en un Simulador.
Diseo del Tratamiento
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El objetivo de la evaluacin Pre-Frac es definir si el reservorio es
un buen candidato para ser fracturado; esto implica determinar lafactibilidad tcnica y econmica, disear la operacin del fracturamiento
y establecer las bases de comparacin con los resultados. Es importante
en este punto tener en cuenta el objetivo principal del fracturamiento, ya
sea incrementar produccin, mitigar problemas de arenamiento o
minimizar deposicin de asfaltenos.
EVALUACIONPRE-FRAC
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El MiniFrac es un fracturamiento previo de diagnstico yevaluacin, con un volumen menor pero representativo del
tratamiento principal, es decir, al mismo caudal y con el mismo
fluido de fractura, aunque con muy pequea cantidad de agente
apuntalante.
El objetivo principal del MiniFrac
Conocer las condiciones especficas de fracturamiento de cada
reservorio en particular, determinando los parmetros operativos
como: presin de fractura, eficiencia del fluido fracturante,
tortuosidad y restricciones de la completacin, presin de cierre ytiempo de cierre de la fractura.
Estimar la altura de la fractura mediante el perfil de temperatura.
Toda esta informacin permite redisear el fracturamiento
principal y reducir su incertidumbre operativa.
Minifrac
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MiniFrac
El anlisis de las presiones de bombeo y disipacin del MiniFrac
permite hacer un estimado cualitativo de la calidad del reservorio que ha sido
fracturado, ya que la eficiencia del fluido fracturante y el tiempo de cierre de
la fractura dependen de la permeabilidad. Se ha observado que tiempos de
cierre de 2 a 5 minutos estn relacionados con permeabilidades altas,
mientras que tiempos superiores a 30 minutos corresponden apermeabilidades de fracciones de milidarcy. La determinacin de la altura de
la fractura se efecta mediante el Perfil de Temperatura, el cual se corre con el
pozo cerrado entre 5 y 20 horas despus del MiniFrac.
EVALUACIONDURANTE EL MINIFRAC
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Cuando la permeabilidad es media a buena, la altura de la
fractura queda determinada entre las zonas que permanecen msfras. Si la permeabilidad es muy baja, se presenta lo que se denomina
la nariz caliente en el tope de la fractura, y la zona ms fra por debajo.
Esta informacin obtenida en el MiniFrac sirve para confirmar o
modificar los estimados previos y, de ser el caso, redisear o incluso
reconsiderar el fracturamiento.
EVALUACIONDURANTE EL MINIFRAC (cont)
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El diseo del fracturamiento incluye la seleccin de:
los fluidos de fractura, el tipo y tamao del agente apuntalante,
el equipo de bombeo requerido; y la preparacin del programa
de bombeo.
Durante la operacin de fracturamiento, principalmente
en el MiniFrac, se obtienen los diferentes parmetros
operativos, as como informacin cuantitativa de las
propiedades mecnicas de las rocas y la propagacin vertical
de la fractura. Tambin se obtienen indicaciones cualitativas
de la calidad de la roca reservorio. Los nuevos sistemas que
permiten el monitoreo y anlisis de la informacin en tiempo
real, son de gran ayuda para modificar, redisear o
reconsiderar el fracturamiento.
EVALUACIONDURANTE EL FRACTURAMIENTO
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Fracturamiento
Durante las operaciones de fracturamiento, la atencin est centrada,
casi completamente, en el seguimiento de los parmetros operativos,
por lo que los anlisis y evaluaciones se efectan una vez concluida
la operacin.
La aplicacin de los sistemas de monitoreo y anlisis, que permiten
la simulacin y el rediseo del fracturamiento en tiempo real, estayudando en la toma de decisiones.
EVALUACIONDURANTE EL FRACTURAMIENTO(Cont)
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Fractura conApunta lante
FRACTURAMIENTO HIDRAULICO
CONDUCTIVIDAD DE LA
FRACTURA
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1. Precolchn.
Fluido ligeramente gelificado o no gelificado que se bombea
antes del fluido de fracturamiento. En muchos casos se utiliza
un pequeo volumen de cido clorhdrico para removerescamas o mejorar el estado de las perforaciones de caoneo.
Si antes de comenzar el tratamiento, la tubera del pozo
contiene fluido, ste ser bombeado y se considerar como
un precolchn.
OperacionesPrograma de Bombeo
1.- Precolchn (si aplica)
2.- Colchn (o Preflujo)
3.- Dosificacin del Agente de Soporte
4.- Desplazamiento
2 Colchn (Preflujo)
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2. Colchn (Preflujo).
Fluido gelificado (viscoso) que se bombea antes de agregar el
agente de soporte.
Entre sus funciones estn:
1.- Generar una grieta de ancho suficiente para permitir en
ingreso del agente de soporte.
2.- Absorber las mayores prdidas por filtrado y reducir as las
prdidas del fluido con agente de soporte.
3.- Mantener al agente de soporte alejado de la punta de la
fractura para evitar arenamiento en punta.
3. Dosificacin del Agente de Soporte.
* Concentraciones escalonadas y crecientes
* Distribucin final uniforme
* Rango de concentraciones muy variables
4. Desplazamiento.
Al terminar el bombeo de agente de relleno, se vuelve a bombear fluido
limpio con la finalidad de desplazar la mezcla fluido/agente de soporte que
pueda quedar en la tubera de produccin
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EVALUACION POST-FRAC
Los principales objetivos de la evaluacin Post-Frac son: (i)
conocer lo que realmente se ha alcanzado con el fracturamiento:
cmo es la fractura que se ha generado, dnde est localizada,
cul es el nuevo comportamiento productivo del reservorio y del
pozo; y (ii) comparar los resultados operativos, productivos y
econmicos con los pronsticos efectuados, a fin de mejorar el
proceso de seleccin de candidatos, el diseo y la capacidad de
pronstico en los futuros fracturamientos.
La evaluacin incluye la ejecucin de pruebas de flujo yrestauracin de presin BU y PLT para determinar: el incremento
de produccin, la nueva capacidad productiva del reservorio, la
geometra de la fractura creada, el perfil de produccin y la
evolucin de la capacidad productiva.
EVALUACIONPOST- FRACTURAMIENTO
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EJEMPLOLos ms importantes campos productores de petrleo negro, gas-
condensado y petrleo voltil del Oriente de Venezuela estn ubicadosen lo que se denomina el Norte de Monagas.
La produccin proviene principalmente de las areniscas las Fms. Los
Jabillos de edad Cretcea y Naricual de edad Terciaria, a profundidades
entre 14,000 y 18,000 pies.
Desde que comenz la produccin de los yacimientos profundos del
Norte de Monagas, en 1987, se han observado problemas de deposicin
de asfaltenos y produccin de arena, los cuales, cada vez ms han
incidido en: la disminucin de la capacidad y vida productiva de los
pozos, as como en el incremento de los costos de produccin.
Para ayudar a prevenir, mitigar y/o superar los problemas anteriores,
tratando de no reducir los caudales de produccin, se han hecho, y se
siguen haciendo, esfuerzos para la aplicacin de diversas tcnicas,
siendo el ms efectivo fracturamiento hidrulico, ya que ha permitido
mitigar los problemas mencionados e incrementar significativamente la
capacidad productiva de los pozos.
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El fracturamiento hidrulico es una de las tcnicas mas
efectivas para mejorar la capacidad productiva de los pozosprofundos de alta presin y temperatura. Es una tcnica
aplicable en los trabajos de recuperacin primaria y
secundaria de petrleo y en la estimacin de esfuerzos en
profundidad.
Las tcnicas del fracturamiento en los yacimientos
profundos del Oriente de Venezuela son esenciales y de
gran importancia ya que han permitido alcanzar un alto
porcentaje de xito en el mejoramiento de la capacidad
productiva de los reservorios y en la superacin de muchosde los problemas de produccin de arena y deposicin de
asfltenos.
OPININ DEL GRUPO
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Las tcnicas de evaluacin han permitido alcanzar un alto
porcentaje de xito en el mejoramiento de la capacidad
productiva, mediante el fracturamiento en los reservorios del
Oriente de Venezuela.
Es indispensable el conocimiento cuantitativo y la
caracterizacin detallada de los reservorios para la adecuada
seleccin de candidatos, diseo del fracturamiento y
pronostico de produccin.
Los anlisis y simulaciones de sensibilidad para evaluar el
comportamiento productivo pre y post-frac han demostrado
ser una herramienta efectiva cuando no se dispone de
informacin representativa de las propiedades del reservorio.
CONCLUSIN
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