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ACIDIFICACION MATRICIAL REACTIVA CON ÁCIDO ACÉTICO
1.-Antecedentes YPFB Andina, una de las principales compañías operadoras en Bolivia realizo diferentes estudios y pruebas para incrementar la producción de petróleo en Bolivia.YPFB andina escogió el campo los Penocos !P"#, donde la formación Petaca constituye el principal yacimiento de petróleo. $ste campo a estado en producción desde el %&&' y sus pozos fueron terminados con empa(ue con grava debido a (ue el yacimiento esta compuesto de areniscas no consolidadas. YPFB Andina )a estado traba*ando en la reactivación de este campo maduro y )a e+plorado los tratamientos matriciales como estrategia de estimulación de la formación Petaca. "e )an realizado varios intentos de estimulación en los Penocos sin resultados positivos debido a (ue la producción posttratamiento no se mantenía en el tiempo. !a producción del yacimiento )a sido )istóricamente inestable con una caída constante a partir del %&&-. $n consecuencia, el e(uipo de ingeniería de producción y de desarrollo de YPFB Andina propuso un sistema de levantamiento artificial por gas con empacadores y vlvulas calibradas, utilizando un e(uipo de línea de acero. $l pozo alcanzo una producción de %&& Bbl/dia durante % meses y luego se observo una fuerte declinación. Posteriormente, se realizo una limpieza acida del pozo. !a producción se incremento a los valores iniciales, pero comenzó a declinar despu0s de un año fig.'#.
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1espu0s de un anlisis global del )istorial del pozo, se concluyo (ue su desempeño se encontraba afectado por la disminución del dimetro de la tubería en los empacadores, causado por la presencia de parafina y finos. "c)lumberger recomendó el sistema de fluido 23A 2rganic 3lay Acid# para estimular la matriz y estabilizar los finos, debido a los resultados negativos se decidió encomendar a "c)lumberger un estudio completo de estimulación, la cual recomendó realizar una limpieza del pozo con un tratamiento cido matricial. Basado en el anlisis de caracterización del daño de la formación, la propuesta incluyo efectuar un tratamiento principal con 3lean"4eep5, acido clor)ídrico y el acido 23A. 1ebido a la longitud del intervalo, se re(uirió el agente divergente 2il"$$6$7.
!a producción probada despu0s de la estimulación fue de %-8 bbl/dia fig.%#, lo cual representa un crecimiento e+cepcional9 cuatro veces la producción previa al tratamiento del pozo citado.
$n la fig.: se muestra el anlisis ;21A!5 del pozo !P"<=, el pozo mostro un incremento productivo del =&&> respecto de su producción inicial, el cual se mantuvo en el tiempo.
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Objetivos
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!os ob*etivos principales de la estimulación o acidificación matricial reactiva son? ! 7estaurar la capacidad natural de flu*o de la formación, a trav0s de un tratamiento en la matriz crítica, reducir o remover el daño en la vecindad del pozo esto debido a? - @nvasión de fluidos durante la perforación del pozo lodo, cemento, etc.# - 1año por fluidos de completación - Arcillas y finos en sitio b! ambi0n permite restablecer la permeabilidad natural. c! 3ambio en las propiedades de la formación - ona de la Mt"i# C"$tic - A pocos pies del pozo : C 8 ft#
$n este caso, el daño se encuentra en la matriz crítica, y por esto es necesaria la inyección de fluido, por deba*o de la presión de fractura. •
•
$n las areniscas, una pe(ueña fracción de la matriz es soluble entonces la estimulación de la matriz consiste en restaurar la permeabilidad natural, es decir, obtener la capacidad de flu*o en buen estado en la zona productiva mediante la eliminación de daños a la formación. $n los carbonatos, un gran porcenta*e de la matriz es soluble D8&># "e crean nuevos canales de flu*o por disolución de la roca, se forman los famosos 4orm)oles Agu*eros de Eusano#. 1
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Para este proceso de acidificación matricial reactiva e+isten varios cidos tanto orgnicos como inorgnicos, pero en este apartado solo analizaremos y describiremos la estimulación matricial reactiva con Acido Ac0tico.
ACIDO ACETICO %C&'COO&( $s un cido orgnico, (ue generalmente se usa en el tratamiento de pozos de temperaturas anormalmente altas, (ue )arían poco efectivo al cido clor)ídrico. !as mezclas de cido ac0tico con agua son corrosivos con la mayoría de los metales, pero es muc)o menor (ue la del cido 3lor)ídrico. ;ormalmente el cido Ac0tico es usado en pe(ueñas cantidades con el cido 3lor)ídrico, como un retardador de reacción. !os usos generales y propiedades del cido Ac0tico son los siguientes? •
cido Ac0tico es relativamente d0bil debido a su lenta y parcial ionización en agua.
•
3oncentraciones comunes del G.8> al '&>
•
Hsado con mezclas en cido 3lor)ídrico
•
"e considera un agente secuestrante de )ierro y controlador de arcillas.
•
Acidificación de carbonatos
•
@ndicado para la remoción de incrustaciones calcreas, y en la estimulación de calizas y dolomitas.
•
Preflu*os y postflu*os de mezclas I3l
•
"oluble en agua y en aceite
•
$s Jtil para remover blo(ueos de agua y romper emulsiones.
•
raba*a a altas temperaturas y puede controlar el pI.
•
7eacciona ms lentamente (ue el acido Fórmico.
"in embargo, tienen las siguientes limitaciones?
! Kue no se pueden utilizar en concentraciones de cido altas. $sto es debido a la limitada solubilidad de sus sales de calcio. !os cidos ac0ticos se utilizan típicamente en concentraciones de )asta '& > en peso, respectivamente, para evitar la precipitación de acetato de calcio.
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b! !os cidos orgnicos tienen una constante de disociación ba*a. Por lo general no reaccionan a su capacidad cida completa debido a la liberación de 32% a partir de carbonato de disolución. c! $l grado de generación de iones de )idrógeno disminuye al aumentar la temperatura. d! $l costo de cido orgnico es significativamente mayor (ue la de I3l de masa e(uivalente de roca disuelta. !a reacción (uímica de estos cidos con las rocas calcreas es la siguiente?
)" * C*cit+ %3I:322I
L
Ac. Ac0tico
3a32:
M
3arbonato de calcio
3a3I:322#% Acetato de calcio
L
I%2
L
32%
Agua
)" * Do*o,it+ =3I:322I L 3aNg32:# % M 3a3I:322#% L Ng3I:322#% L %I%2 L %32% Ac. Ac0tico
3arbonato doble de Acetato de calcio Acetato de magnesio 3alcio y magnesio
'.-Tecno*oi iste,s de Ácido Ac/tico 0c*,be"e"!
Ácido c/tico coso 0L344 en !
!a venta*a primaria del cido ac0tico acuoso es (ue puede ser in)ibida para el uso en temperaturas altas por tiempos e+tendidos de e+posición. Adems, ofrece un lento índice de reacción con los minerales de carbonato, proporciona la acción tapón para el control de la arcilla, y controla con eficacia la precipitación del )ierro f0rrico de soluciones cidas gastadas. "e utiliza como lí(uido de perforación y )a encontrado el uso en temperatura alta pozos como mezcla con el cido clor)ídrico. $n base de coste unitario de disolver energía, el cido ac0tico es ms costoso (ue el cido )idroclórico o el cido fórmico. $ste mayor costo generalmente dicta su uso en pe(ueñas cantidades y usos especiales. 1
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Ácido c/tico no coso 0L344 en ceite!
$l cido ac0tico no acuoso no ionizar )asta (ue entre en contacto con el agua. $sto permite una penetración ms profunda del cido no gastado en la formación. "in embargo, el uso principal para el cido ac0tico no acuoso es (uitar aguablo(ueadora pues (uitar grandes cantidades de agua. !os lí(uidos del BA77@12 !@NP@2 (ue utilizan !=&& son una forma de cido ac0tico no acuoso#.
Ventjs+ •
Nayor penetración a un determinado caudal.
$l siguiente grafico muestra el efecto relativo de los diferentes tipos de fluidos para un caudal de inyección optimo, en un carbonato a una temperatura D %&&OF. !a parte sombreada representa los caudales típicos utilizados para estimulación matricial. !os resultados muestran (ue el I3l por sí solo no logra una penetración significativa sin el re(uerimiento de un caudal e+cesivo de inyección en el cual se pueda fracturar la formación. $n contraste, algunos fluidos alternativos como cidos orgnicos, o I3l emulsionado pueden lograr mayor penetración sin el re(uerimiento de caudales mayores a una tasa matricial. •
•
3omo agente de control de )ierro no presenta problemas de posible precipitación de acetato de calcio. $l grado de disociación de los iones de )idrógeno de la mol0cula de cido, *unto con la concentración de cido, determina la actividad de los iones )idrógeno, (ue es directamente proporcional a la corrosividad del acero. $l grado relativo de la disociación para algunos cidos comunes es? clor)ídrico D fórmicoD ac0tico. Por lo
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tanto, cido clor)ídrico I3l# es ms corrosivo sobre el acero (ue el cido fórmico, (ue es ms corrosivo (ue el ac0tico cido. Por lo tanto el acido ac0tico tiene menor grado de corrosividad. •
elocidad de reacción ms lenta. fig.''.'#
Figura '''? $fecto de la temperatura sobre el gasto de cido ac0tico
$n la figura se puede observar la comparación de velocidades de disolución de tres distintos cidos, en la cual el acido ac0tico se utiliza normalmente en una concentración del '&> y se puede observar (ue tiene la menor velocidad de disolución y reacción conforme va aumentando la temperatura. •
$l cido ac0tico es ms eficaz al estimular las formaciones de caliza.
!a figura 8G muestra (ue la estimulación óptima con I3l se limita a las ba*as temperaturas, si las tasas de inyección e+cesivas para fracturar la formación deben ser evitados. Figura 8G ambi0n revela (ue los cidos d0biles y I3l emulsionado son ms eficaces (ue I3l acuoso al estimular formaciones de piedra caliza de alta temperatura. 1
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$strategias de inyección óptimas para diferentes sistemas cidos a %&& QF RS: Q 3T. $l rea sombreada representa las tasas típicas de inyección utilizados en tratamientos de acidificación de la matriz.
Desventjs+ •
•
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!a ba*a solubilidad de los productos de reacción )acen (ue el acido ac0tico no deba empelarse a concentraciones mayores al '&>. Nenor capacidad de disolución con respecto a otros cidos.
3omo agente de control de )ierro es efectivo solo a temperaturas de alrededor de '8&OF
Donde se *o 5ede s"
"e lo puede usar en el tipo de daño por blo(ueos de agua cuando se tiene pozos de petróleo de altas temperaturas, mayor a %8&OF.
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ambi0n se lo puede usar en daños por incrustaciones inorgnicas o escamas esto a temperaturas mayores a %8&OF.
3uando la permeabilidad en pozos de? 5Eas
6D 'md
5Petróleo 6D '&md $n carbonatos cuando la temperatura de fondo pozo est entre :&&OF y =&&OF se lo usa con un '8> de I3l y cuando la temperatura es mayor a =&&OF con una menor concentración de I3l. $n areniscas cuando se tiene calcita D %&>, con clorita y glauconita D &>, y cuando la temperatura del donde del pozo es mayor %&&OF se utiliza '&> de acido ac0tico.
3.-Mecnis,os !os pasos bsicos para el diseño de una acidificación son bsicamente los siguientes?
! "eleccionar los candidatos de pozos ms adecuados, evaluando la severidad del daño, su localización, radio de penetración del daño y si un cido puede remover el mencionado daño. b! 1iseñar el tratamiento ms adecuado de acuerdo a? el tipo de cido (ue puede remover el daño de la formación y su compatibilidad con la formación y los fluidos contenidos en ella, caudal m+imo de operación. c! 3ontrol de calidad. d! Nonitoreo del tratamiento. e! $valuación de resultados. $ntre los daños removibles por el cido tenemos? sólidos y filtrado de lodo durante la perforación, invasión de filtrado durante el proceso de cementación a causa del efecto del pI#, compactación de la zona cañoneada , taponamiento de depósitos orgnicos, carbonato de calcio, migración de fluidos y ó+idos de )ierro durante la producción9 invasión de sólidos, )inc)amiento de arcillas durante traba*os de reacondicionamiento9 desprendimiento de arcillas y finos, precipitación de sólidos formados por las reacciones (uímicas entre los fluidos tratamientoformación y cambio de mo*abilidad durante un traba*o de estimulación.
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Eeneralmente el procedimiento operacional en un traba*o de acidificación es el siguiente?
! PicUling? consiste en inyectar agentes de control de )ierro tanto en la tubería de producción, casing y coiled tubing, para evitar posible contaminación del tratamiento principal. b! 1esplazamiento del crudo solvente# '&G8 gal/pie c! 1esplazamiento del agua de formación '%%8 gal/pie d! Preflu*o de cido ac0tico para limpieza %8'&& gal/pie e! Preflu*o de I3l con el ob*etivo de evitar reacciones secundarias %8%&& gal/pie 6! ratamiento principal I3lIF, cido orgnico, IF de acuerdo al tipo de formación# %8 %&& gal/pie ! 2verflus) (ue debe ser el mismo cido para mantener el e(uilibrio del sistema#.
7.-Conc*siones Podemos utilizar el A3@12 A3$@32 para la mayoría de los daños a la formación, utilizable tanto en carbonatos como en areniscas, tambi0n se lo puede utilizar con mezclas de otros cidos y como prelimpieza o sobredesplazamiento en el pozo, este acido es muy utilizado debido a (ue es un acido (ue reacciona lentamente teniendo así el mayor grado de penetración en la formación y resiste a altas temperaturas.
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