INCR INCRE EMENT MENTO O DE PROD PRODUC UCCI CION ON DE HIDR HIDROC OCA ARBUR RBUROS OS MEDI MEDIA ANTE NTE LA ESTIMULACION POR FRACTURAMIENTO HIDRAULICO EN EL POZO SABALOX8. 1. INTRODUCCION En Tarija que es el mayor productor de gas natural del país y el que, prácticamente, sostiene la economía del estado boliviano. El 28% del valor de las eportaciones bolivianas corresponde a ese comportamiento. !entro de la provincia del c"aco, Tarija donde se encuentran los denominados mega camp campos os como como el caso caso de #an #an $lber lberto to desc descub ubie iert rto o en el ao ao &'() &'() y #ába #ábalo lo descubierto en &''* entre otros son lo que más producci+n aportan a olivia. #e estima que el inicio de la per-oraci+n del campo #ábalo data del ao &''*, en el poo #/0 1&, el cual resulto seco, pero "oy en día el campo #ábalo es uno de los principales campos productores de "idrocarburos líquidos en olivia. /os poos de gas y petr+leo durante la etapa de producci+n pueden representar problemas de -lujo con disminuci+n o incremento del caudal, inestabilidad de las presiones, -luctuaciones en los valores de la 34, producci+n de arenas de -ormaci+n u otros. Estos problemas que pueden estar relacionados con el comportamiento de las arenas o el -uncionamiento de los equipos subsuper-iciales son consideradas como síntomas que que puede ueden n crear rear la nec necesid esida ad de rea realia liarr tra trabajo bajos s de repa repara rac ci+n i+n o de reacondicionamiento de poos, aplicando t5cnicas de intervenci+n para normaliar los parámetros de -lujo y normaliar la recuperaci+n de "idrocarburos En los campos productores en eplotaci+n estos problemas pueden a-ectar a un poo en particular o a un grupo de poos "aciendo variar las proyecciones de recuperaci+n de reservas por lo que es recomendable repararlos en sus inicios, aplicando m5todos sistematiados de intervenci+n con programas especí-icos para cada poo.
2. ANTEC NTECED EDEN ENTE TES S
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E/ 6ampo 6ampo #ábalo #ábalo,, descu descubie bierto rto en &''*, &''*, se ubica ubica sobre sobre el eje estructu estructural ral #an #an $ntonio, aproimadamente )7 m al norte de #an $lberto. El anticlinal de super-icie esta en desarmonía estructural con el anticlinal pro-undo debido al desacople que produce el apilamiento anti-ormal de /os 9onos, que en este caso no llega a alcanar los 2777 m. la estructura pro-unda es un pliegue anticlinal por propagaci+n de -alla trasladado, que "a sido rotado por otra trampa ubicada al este que tambi5n despega en la base del sil:rico.
Figura 1: a!a "# $r#%#& #&$ru'$ura(#& "#( &u)a%"i%* &ur + u)i'a'i,% "# (*& +a'ii#%$*&
Fu#%$#: I%&$i$u$* Arg#%$i%* "#( P#$r,(#* + "#( a& /a -all -alla a de prop propag agac aci+ i+n n cort corta a el sinc sincli lina nall en su eje eje y tien tiene e su punt punto o cieg ciego o en sedimentos del 6arbonico. /a culminaci+n del anticlinal pro-undo esta segmentada por una serie de -allas de convergencia, que producen "asta tres repeticiones de los reservorios de inter5s. El tope de la trampa se ubica ubica en t5rminos de ;uamampampa ;uamampampa a < &)(= msnm, unos &777 &777 m. más más alto alto que #an $lbe $lbert rto o
y los los nive nivele les s mine minera rali lia ado dos s se ubica ubican n en
2
;uam ;uamam ampa pamp mpa a e Icla Icla,, cuy cuyas cara caract cter erís ísti tica cas s de rese reserv rvor orio ios s y colu column mna a de "idrocarburos son equiparables al campo #an $lberto.
Figura 2: U)i'a'i,% "#( SBL - 1
Fu#%$#: I%&$i$u$* Arg#%$i%* "#( P#$r,(#* + "#( a&
2.1HISTORIA 2.1 HISTORIA DEL FRACTURAMIENETO FRACTURAMIENETO HIDRAULICO> /a primera estimulaci+n por -racturamiento "idráulico -ue realiada en el poo ?lepper < & en julio de &'*), un poo de gas operado por $merican 4etroleum 6orporation en el campo de ;ugoton, en el estado de ?ansas. 6omo resultado de aos de eperimentaci+n en el laboratorio y estudios en el campo, en maro de &'*' una compaía norteamericana, realio en -orma simultánea los primeros dos tratamientos de -racturamiento con -ines comerciales en el estado de Teas. $sí comen+ uno de los procesos de estimulaci+n de poos más importantes que se "aya conocido en la "istoria de la industria petrolera. En la actualidad si el -racturamiento "idráulico se "ubiera dejado de lado muc"os campos productores se "ubieran considerado improductivos o no comerciales.
3
/a d5cada de los (7 en olivia, estuvo caracteriada, al comieno del periodo, por algunos "ec"os que con-iguraban un estancamiento en el desarrollo de @4A, debido a la -alta de cooperaci+n del gobierno y a la política in-lacionaria que a -ines de la d5cada de los =7 soporto el país y descapitalio a @4A. $ comienos de &'(&, con el -in de contrarrestar la caída de producci+n de 6amiri se vio la necesidad de conseguir un cr5dito de organismos internacionales como el I! y el anco Internacional de Aomento y !esarrollo, para la compra de materiales, repuestos para mantenimiento y aplicar un reacondicionamiento de poos, para la 4lanta de 3as mediante el -racturamiento "idráulico. En &'(2, se inicio un programa de -racturamiento "idráulico en 6amiri, para el cual se contrataron los servicios de la compaía !oBell #c"lumberger que instalo sus laboratorios en 6amiri y se -ormo un equipo de -racturamiento "idráulico en el departamento de producci+n. El -racturamiento es una
t5cnica de estimulaci+n que consiste en inyectar a las
-ormaciones productoras de -luido -racturante preparado en base a la mecla de una -ase liquida con una -ase solida en porcentajes y pesos determinados. /a -ase liquida tiene la -unci+n de transmitir la presi+n "idráulica necesaria para penetrar la -ormaci+n, e-ectuar su limpiea, su lubricaci+n y prepararla para -acilitar el ingreso de la -ase solida a trav5s de esos conductos que deben ser permeables para que al -inaliar el tratamiento -acilite el -lujo de petr+leo yCo gas "acia los poos productores. /a -ase solida es denominada agente de sost5n o de relleno que es introducida a las arenas de la -ormaci+n para originar -racturas o canales de -lujo, ensanc"ando las -racturas naturales eistentes, para incrementar o restaurar la producci+n de poos petrolí-eros yCo gasí-eros.
. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
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.1 IDENTIFICACION DEL PROBLEMA !ebido a que la producci+n del poo #/ < 18 se encuentra en declinaci+n ya que produce de un reservorio naturalmente -racturado D;uamampampa, siendo uno de los mayores problemas generados es el dao a la -ormaci+n que quiere decir que el poo #/018 cuenta con una -ormaci+n de -racturas naturales daadas que esto impide a que la producci+n no sea tan e-iciente como se espera y la permeabilidad sea baja por naturalea del reservorio y esto llega a generar perdidas de circulaci+n de los "idrocarburos, por lo que este proyecto aprovec"ara las -racturas naturalmente inducidas para aplicar el m5todo de -racturamiento "idráulico para incrementar la producci+n del poo y aumentar la permeabilidad del reservorio, y de esta manera no se tengan posibles p5rdidas de circulaci+n.
.2 FORMULACION DEL PROBLEMA /a baja permeabilidad que eiste en la -ormaci+n de arenas en el poo #ábalo 108 provoca una declinaci+n de la producci+n de "idrocarburos.
/. OB0ETIOS /.1 OB0ETIO ENERAL !esarrollar un sistema aplicando la t5cnica de estimulaci+n de -racturamiento "idráulico para incrementar la producci+n de "idrocarburos en el poo #/ < 18
/.2 OB0ETIOS ESPECIFICOS a ealiar un diagnostico de la situaci+n actual del poo #/ < 18. b Identi-icar las etapas del proceso de estimulaci+n por -racturamiento "idráulico. c !eterminar los cálculos necesarios para establecer los parámetros de inyecci+n del -luido para el -racturamiento "idráulico y evaluar las propiedades del reservorio. d !esarrollar la integraci+n de los componentes del sistema. e ealiar un análisis t5cnico < econ+mico.
. 0USTIFICACION
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.1 0USTIFICACION TECNICA. /a consecuencia de las operaciones de estimulaci+n en el poo #/ < 18, es que se utiliara la t5cnica de -racturamiento "idráulico, que es una de las t5cnicas más utiliadas para realiar estimulaci+n en reservorios naturalmente -racturados.
Figura : #&$iu(a'i,% !*r 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'*
Fu#%$#: H+"rau(i' S+&$# *3 H+"r*'ar)*%& 6 U%i7#r&i$+ T#a& El -racturamiento "idráulicos es un m5todo de estimulaci+n que consiste en inyectar a las -ormaciones productoras un -luido -racturante preparado en base a la mecla de una -ase liquida con una -ase solida en porcentajes y pesos determinados. /a -ase solida es denominada agente de sost5n o de relleno que se introduce a las arenas para originar -racturas o canales de -lujo ensanc"ándolos naturalmente eistentes para incrementar o restaurar la producci+n de poos petrolí-eros o gasí-eros. /a -ase liquida tiene la -unci+n de transmitirla presi+n "idráulica necesaria para penetrar "acia la -ormaci+n, e-ectuar su limpiea, su lubricaci+n y preparara a las -racturas naturales ensanc"ándolas para -acilitar el ingreso de la -ase solida a trav5s de esos conductos
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que deben ser permeables para que al -inaliar el tratamiento -acilite el -lujo de petr+leo y gas "acia los poos productores. 6omo las -ormaciones productoras normalmente están saturadas de -luidos a presiones que origina una combinaci+n de es-ueros roca < -luido cuya densidad varía en -unci+n de la naturalea y tipo de -ormaciones cuando se aplica presi+n mediante la inyecci+n de -luidos para -racturarla, los es-ueros en la matri provocan tensiones y compresiones originando la ruptura de las rocas en las F dimensiones dando lugar al proceso de -racturamiento. 6on la aplicaci+n de la estimulaci+n por -racturamiento "idráulico se pretende incrementar la producci+n en el 6ampo #ábalo.
Figura /: a!(i'a'i,% "#( 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'*
Fu#%$#: H+"rau(i' S+&$# *3 H+"r*'ar)*%& 6 U%i7#r&i$+ T#a& .2 0USTIFICACION OPERACIONAL. El mecanismo de -racturamiento está basado en el siguiente procedimiento> $plicar presi+n a la -ormaci+n "asta su ruptura usando el -luido adecuado para transmitir la presi+n "idrostática necesaria con la siguiente secuencia de trabajos> a ompimiento de la -ormaci+n que se obtiene bombeando -luido -racturante sin -ase solidaG para esta operaci+n el volumen debe ser calculado
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eactamente para bombear con presiones de inyecci+n que está en -unci+n a la durea de las rocas. b ombear el -luido -racturante con -ase solida para invadir las -racturas abiertas y dispersar en ellas el agente de sost5n. c 4osteriormente se inyecta un -luido acarreador que lleva el material de sost5n. d !esplaamiento inmediatamente despu5s de calculada la -ase solida bombear un volumen de -luido de desplaamiento que es igual a la suma del volumen de la caería o tubería medida desde super-icie "asta el nivel de los baleos para no sobrepasar el volumen eacto requerido para desplaar el -luido -racturante y evitar el ingreso de este -luido "acia la -ormaci+n "asta tener certea del balance de vol:menes para iniciar reci5n la aplicaci+n de la presi+n de -racturamiento. Esta t5cnica se utilia básicamente con el prop+sito de crear un canal con alta capacidad de -lujo Dconductividad en la -ormaci+n, para mejorar el índice de productividad del poo por medio de un cambio o incremento en el patr+n de -lujo del mismo. #iempre que un poo presente una o ambas de las condiciones siguientes se pueden esperar un aumento en la producci+n con un -racturamiento "idráulico. a aja permeabilidad b !aos en la -ormaci+n
. 0USTIFICACION AMBIENTAL. El proceso de estimulaci+n por -racturamiento "idráulico a trav5s del cual se bombearan a la -ormaci+n miles de litros de agua tratada con sustancias químicas, se tendrá en cuenta las consideraciones para que las sustancias químicas sean mínimas al impacto ambiental, cumpliendo con todas las normas requeridas por el sector "idrocarburi-ero, como lo estipulado en el $#;, l ey &FFF, etc.
./ 0USTIFICACION SOCIOECONOMICA.
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/a inversi+n de esta operaci+n de reacondicionamiento mediante la estimulaci+n por -racturamiento "idráulico está dentro de los costos de poo previo a la puesta en producci+n, los caudales a obtener posteriormente serán mayores a los actuales, recuperando los vol:menes
de "idrocarburos remanentes y obteniendo mayores
utilidades, al considerarse que tiene por objeto incrementar la producci+n que servirá de parámetro t5cnico < econ+mico para la implementaci+n de nuevos proyectos de optimiaci+n de la producci+n . Este incremento de la producci+n bene-iciara primeramente a la localidad de Hillamontes, posteriormente al departamento de Tarija y -inalmente a olivia, por el ingreso de las regalías que originara incrementar la producci+n en el 6ampo #ábalo.
9. ALCANCES 9.1 ALCANCE TEMATICO El presente trabajo tiene relaci+n con las siguientes materias> • • •
Ingeniería de reservorios 3eología del petr+leo Ingeniería de producci+n
9.2 ALCANCE TEMPORAL El trabajo tendrá una duraci+n de && meses desde la presentaci+n del per-il de trabajo
9. ALCANCE EORFICO El presente trabajo será aplicado en el 6ampo #ábalo, en la provincia de 3ran 6"aco en el departamento de Tarija, especí-icamente en el poo #/ < 18. bicaci+n del poo #/ < 18, coordenadas T9. 1> *2()*),F) m E @> )(&782(,*) m E J> )F) m
Figura : U)i'a'i,% "#( Ca!* S5)a(*
9
Fu#%$#: 4i"r*'ar)ur*&B*(i7ia.'*;4#rrai#%$a&;a!a&-"#-ar#a&-)(*
=. MARCO TEORICO INICIAL =.1 CONCEPTOS FUNDAMENTALES =.1.1. Pr*!i#"a"#& !#$r*3>&i'a& "# (a r*'a #on propiedades que correspondiente a la roca que constituyen el reservorio donde está almacenado los -luidos de gas y petr+leo. Estas propiedades son la porosidad, la permeabilidad y la saturaci+n.
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=.1.1.1 P*r*&i"a" /a porosidad nos indica la "abilidad de la roca para contener -luidosG es el volumen de los poros por cada unidad volum5trica de -ormaci+nG es la -racci+n del volumen total de una muestra que es ocupada por poros o "uecos.
=.1.1.2 P#r#a)i(i"a" /a permeabilidad es una característica petro-ísica de las rocas reservorios, que se de-ine como la capacidad que tiene una roca de permitir el -lujo de -luidos a trav5s de sus poros interconectados. #i los poros de la roca no se encuentran interconectados no puede eistir permeabilidad&.
Figura 9: P#r#a)i(i"a" "# (a r*'a
Fu#%$#: '*%'#!$*& "# r#&#r7*ri* )5&i'* M#%#&#& =.1.1.1.2.1. Fa'$*r#&
Escobar Areddy ;umberto, Aundamentos de la ingeniería de reservorios.
/os -actores que in-luyen en la porosidad e-ectiva tambi5n in-luyen en la permeabilidad, es decir 2> 0 El tamao de los granos. 0 El empaquetamiento. 0 /a redonde y es-ericidad de los granos
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0 /a distribuci+n. 0 /a liti-icaci+n Dcementaci+n y consolidaci+n.
Figura =: Cara'$#r>&$i'a& "# (a !#r#a)i(i"a"
Fu#%$#: '*%'#!$*& "# r#&#r7*ri* )5&i'* M#%#&#& =.2 FRACTURAMIENTO HIDRAULICO =.2.1. D#3i%i'i,% "# 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'* El -racturamiento "idráulico consiste en la inyecci+n de un -luido -racturante, altamente viscoso, por encima de la presi+n de -ractura de una -ormaci+n, con el objeto de generar en ella canales de -lujo D-racturas y colocar un elemento de empaque Darena que permita incrementar la conductividad de la -ormaci+n y, por ende, el -lujo de -luidos "acia el poo. 2
Escobar Areddy ;umberto, Aundamentos de la ingeniería de reservorios.
Es la propagaci+n de -racturas en una roca a causa de un -luido presuriado. Estas -racturas "idráulicas son utiliadas para mejorar o posibilitar la etracci+n de petr+leo o gas desde el subsuelo. Este tipo de trabajo es realiado desde el poo per-orado en los puntos o pro-undidades deseadas.
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/a energía de la inyecci+n del -luido a altas presiones, crea nuevos canales en la roca, la cual mejora su permeabilidad y se "ace más susceptible a la etracci+n de "idrocarburos. Esta t5cnica se utilia básicamente para lograr el incremento de la conductividad del petr+leo o gas y para reducir o eliminar el e-ecto de dao en los poos. Tambi5n se utilia para controlar la producci+n de arena en -ormaciones poco consolidadas y para atenuar la velocidad de deposici+n de materiales que daan la -ormaci+n Das-áltenos, para-inas y arcillas migratorias El -racturamiento "idráulico es tambi5n considerado una "erramienta para realiar una adecuada administraci+n del yacimiento, que en estos :ltimos tiempos "a dado resultados satis-actorios. n -racturamiento selectivo, con buena planeaci+n optimia la recuperaci+n de reservas y controla la producci+n en los yacimientos de "idrocarburos, tanto de petr+leo como de gas.
Figura 8: Pr*'#&* "#( 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'*
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Fu#%$#: Bu$(#r + S$#!4#%&. ?4+"rau(i' !r*'#&&@ 18 =.2.2. M$*"*& "# 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'* #on clasi-icados en base a los tipos de magnitud de las operaciones y los objetivos que se persigue con el tratamiento, de acuerdo a estos -actores se disponen de los siguientes m5todos.
•
Aracturamiento "idráulico convencional m:ltiple o masivo.
•
Aracturamiento "idráulico con entrada limitada.
•
Aracturamiento "idráulico a baja velocidad.
El -racturamiento "idráulico masivo se practica generalmente en arenas abarcando áreas de drenaje grandes en -ormaciones con valores altos de gradiente de -racturamiento y bajas permeabilidades que -luct:an entre 7,7& a & Dmd ubicados en niveles pro-undos mayores a &777 mts.
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En algunos trabajos de estimulaci+n el m5todo de entrada limitada se utilia para iniciar la prolongaci+n del -luido de -racturamiento en la matri de las arenas para luego completar el trabajo con el -racturamiento "idráulico masivo para tratar arenas de gran espesor, bajas permeabilidades y dureas variables o sea arenas con características "eterog5neas.
=.. FRACTURA =..1. D#3i%i'i,% "# 3ra'$ura Es el proceso mediante el cual se inyecta un -luido al poo, a una tasa y presi+n que supera la capacidad de admisi+n matricial de la -ormaci+n epuesta, originando un incremento de presi+n y la posterior ruptura.
=..2. Ori#%$a'i,% "# (a 3ra'$ura /a -ractura de una roca se realia perpendicularmente al mínimo es-uero y por lo tanto en la mayoría de poos,
la -ractura es vertical. #i la tasa de bombeo se
mantiene superior a la tasa de p5rdida de -luido en la -ractura, entonces la -ractura se propaga y crece, como se observa en la Aigura ).
Figura : Pr#&i,% "# 3ra'$urai#%$* "# (a r*'a #% (a 3*ra'i,% !r*"u'$*ra
Fu#%$#: gu>a "# "i&#* !ara 3ra'$urai#%$* 4i"rau(i'* 15
/a perdida de -luido en la -ractura es el resultado de un balance volum5trico. na parte del volumen del -luido abre la -ractura y otra invade las vecindades de la misma. Inicialmente se inyecta solo -luido pues se espera a que se abra la -ractura para comenar a adicionar el material soportante.
Figura 1: Pr*!aga'i,% "# (a 3ra'$ura #% (a 3*ra'i,% !r*"u'$*ra
Fu#%$#: gu>a "# "i&#* !ara 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'* =... Ti!*& "# 3ra'$ura $plicando los di-erentes m5todos de -racturamiento se pueden originar los siguientes tipo>
=...1. Fra'$ura H*ri*%$a(. #uponiendo que se ejercen componentes verticales de -uera contra la -ormaci+n, la condici+n necesaria para la iniciaci+n de la -ractura "oriontal es que la presi+n del -ondo del poo eceda el es-uero vertical mas la resistencia tensional vertical de la roca.
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Figura 11: Fra'$ura& 4*ri*%$a(#&
Fu#%$#: gu>a "# "i&#* !ara 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'* =...2. Fra'$ura #r$i'a(. /as condiciones necesarias para la iniciaci+n de una -ractura vertical dependen de la resistencia relativa de los dos es-ueros "oriontales principales compresivos. 4ara que -alle la -ormaci+n, la presi+n del -ondo del poo debe ser un poco mayor que el es-uero mínimo del -ondo del poo y debe tambi5n superar el es-uero tensional de la roca.
Figura 12: Fra'$ura& 7#r$i'a(#&
Fu#%$#: gu>a "# "i&#* !ara 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'* =.... Fra'$ura *)(i'ua * i%'(i%a"a
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#e originan con la aplicaci+n de la 4 de -racturamiento y los caudales de inyecci+n,
se originan -racturas cuyo $ngulo de inclinaci+n varía entre
o
30 y 45
, este tipo de
-ractura es característico de -ormaciones medianamente compactas y arenas "omog5neas donde no se presentan sectores con componentes mineral+gicos duros como los silicatos.
Figura 1: Fra'$ura& i%'(i%a"a&
Fu#%$#: gu>a "# "i&#* !ara 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'* =../. M*"#(*& "# 3ra'$ura /a geometría de la -ractura creada puede ser aproimada por modelos que toman en cuenta las propiedades mecánicas de las rocas, las propiedades del -luido de -ractura, las condiciones con las cuales el -luido es inyectado Dcantidad, presi+n y la distribuci+n de es-uero en el medio poroso. En la descripci+n de propagaci+n de -ractura, que es un -en+meno particular complejo que requiere dos tipos de leyes> • •
6riterios de propagaci+n /ey de conservaci+n del momento
18
El cálculo de la geometría de -ractura es esencialmente una aproimaci+n, debido a que se supone que el material es isotr+pico, "omog5neo y linealmente elástico, lo cual sucede s+lo en un material ideal. /os modelos de -racturamiento "idráulico los podemos dividir en tres -amilias> • • •
=../.1.
9odelos en dos dimensiones D20!. 9odelos en pseudo tridimensional Dp0F0!. 9odelos tridimensionales DF0!.
PGN P#ri%& - G#r% + N*r"gr#%J
El modelo 4?K mostrado en la -igura tiene una -orma elíptica en el ori-icio del poo. El anc"o máimo está en la línea central de esta elipse, con cero de anc"o en la parte superior y en el -ondo.
Figura 1/: M*"#(* g#*$ri'* PGN
Fu#%$#: Fu%"a#%$*& "# (a $#*r>a "#( 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'*K 0*rg# Pai%* Ur
GD G4ri&$ia%*7i'-Z4#($*7 + ##r$&a "# G(#r
El modelo ?3! representado en la -igura que gira '77 del modelo 4?K, y es particularmente aplicable para aproimar la geometría de -ractura donde la altura de -ractura es mayor que la longitud de -ractura D43 3JK de tal -orma, que este modelo no debería ser usado en casos donde la distancia larga de -ractura sea generada.
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Figura 1: M*"#(* g#*$ri'* GD
Fu#%$#: Fu%"a#%$*& "# (a $#*r>a "#( 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'*K 0*rg# Pai%* Ur 4ara incrementar su producci+n o inyectividad. #i el tr atamiento se realia en un poo productor, asumiendo que contenga "idrocarburos para producir y que la presi+n sea su-iciente en el yacimiento, el tratamiento de -ractura, por lo general incrementa la producci+n, lo que da como resultado un retorno más rápido a la inversi+n, ya que las reservas son recuperadas en periodo de tiempo más corto. El diseo de un tratamiento involucra un proceso de optimiaci+n que permite balancear la predicci+n del incremento de producci+n con su costo asociado. El costo
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del trabajo depende del tipo y volumen de -luido de -ractura, del uso de agentes gelatiniantes y del control de p5rdida de -iltrado, tipo y cantidad de agente sustentante y nivel de potencia requerida. 6ada -racturamiento requiere di-erentes diseos "asta obtener la mejor propuesta a sus objetivos para la realiaci+n de un trabajo de -racturamiento, debe contarse con una cantidad de in-ormaci+n previa y con una serie de "erramientas como> • • • • •
• • • •
egistros el5ctricos. $nálisis y pre y pos -ractura de poos vecinos. Estudios de laboratorio sobre propiedades en la -ormaci+n. 6aracterísticas del -luido de -ractura y del apuntalante. esultado de análisis de la presi+n transitoria del yacimiento para estimar su permeabilidad y dao. #imuladores del comportamiento de la producci+n del yacimiento. 9odelos para el diseo de -racturas "idráulicas. $nálisis de pruebas micro y mini-rac. $nálisis pos -racturas de poos vecinos.
=..2. aria)(# a '*%&i"#rar&# /as variables que deben considerarse el diseo del proceso de -racturamiento son seis>
1. $ltura DHF , usualmente controlada por los di-erentes es-ueros in situ eistentes entre los di-erentes estratos.
2. 9odulo de @oung DE o resistencia a la de-ormaci+n de la roca. . 45rdida de -luido, relacionada con la permeabilidad de la -ormaci+n y las 6aracterísticas de -iltrado del -luido -racturante.
/. Aactor de intensidad de es-uero crítico D
KIC Dtoug"ness. esistencia
$parente de la -ractura, donde domina la presi+n requerida para propagar la Aractura.
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. Hiscosidad del -luido Dm, a-ecta la presi+n neta en la -ractura, la p5rdida de Aluido y el transporte del apuntalante.
9. 3asto de la bomba DQ, que a-ecta casi todo el proceso. =... Ca('u(* "# (a g#*#$r>a El cálculo de la geometría de -ractura es esencialmente una aproimaci+n, debido a que se supone que el materiales isotr+pico, "omog5neo y linealmente elástico, lo cual sucede s+lo en un material idealG al comportarse este -luido como un modelo matemático, la " se convierte en la mayor ineactitud.
Figura 19: Ca('u(* "# (a g#*#$r>a "#( $u)*
Fu#%$#: Tru)#K $ra%&K AIME1=JK2K
Todos los procedimientos de diseo se basan en que la columna inyectada se divide en dos partes. na parte es el -luido que se pierde por -iltraci+n y la otra es la que ocupa la -ractura creadaG por lo que no "ay una ventaja de uno sobre otro.
=../. M$*"*& "# "i&#*
22
/os m5todos se pueden dividir en tres grupos, dependiendo de la -orma que utilian para calcular el espesor de -ractura. •
ru!* 1. 9odelos desarrollados por 4erins y ?ern D&'(& y Kordgren D&')2. En ellos se supone que el espesor de -ractura es proporcional a la altura de la misma.
•
ru!* 2 9odelos desarrollados por ?ristianovic" y J"eltov D&'==, /e Tirant y !upuy D&'(), 3eertsma y de ?ler D&'(' y !anes"y D&')F. Estos modelos proponen que el anc"o de -ractura es proporcional a la longitud de la misma, a di-erencia de 4erins y ?ern y Kordgren, que proponen la proporcionalidad con la altura de la -ractura.
Figura 19: Di&#* "# (a 3ra'$ura
Fu#%$#: M*"#(*& "# 3ra'$ura !*r Gri&$ia%*7i'4 + Z4#($*7 1J. /as principales suposiciones entre los modelos 4?K D3rupo & y ?3! D3rupo2 son las siguientes> •
$mbos suponen que la -ractura es plana y que se propaga perpendicularmente al mínimo es-uero.
•
#uponen que el -lujo de -luidos es unidimensional D&! a lo largo de la longitud de -ractura.
•
#uponen que la -ractura es -ija en altura o completamente con-inada.
23
•
ru!* . 9odelos tridimensionales y pseudo tridimensionales. Figura 1=: Di&#* "# (a 3ra'$ura #% D
Fu#%$#: M*"#(*& "# 3ra'$ura !*r Gri&$ia%*7i'4 + Z4#($*7 1J. /os modelos mencionados anteriormente están limitados debido a que se requiere especi-icar la altura de la -ractura o asumir que se desarrollará una -ractura radial. Tambi5n la altura de la -ractura varía del poo a la punta de la -ractura. Esto puede remediarse usando modelos planos tridimensionales DF! y pseudo tridimensionales D4F!.
=... Pr*'#&* "# 3ra'$urai#%$* El proceso consiste en aplicar presi+n a una -ormaci+n, "asta que se produce en 5sta una -alla o -ractura. na ve producida la rotura, se contin:a aplicando presi+n para etenderla más allá del punto de -alla y crear un canal de -lujo de gran tamao que conecte las -racturas naturales y produca una gran área de drene de -luidos del yacimiento. El e-ecto de incremento de drene de -luidos decrece rápidamente con el tiempo. Esto se debe a que la -isura se cierra y el poo vuelve a sus condiciones casi originalesL.
Figura 1: Pr*'#&* "# 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'*
24
Fu#%$#: gu>a "# "i&#* !ara 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'* =..9. D#&'ri!'i,% "#( !r*'#&* "# 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'* 6onsiste en una mecla de químicos especiales para obtener un -luido apropiado y así poder bombear la mecla del -luido dentro de la ona a altas tasas y presiones para acuar y etender la -ractura. Inicialmente un -luido llamado M4adL D-luido de -racturamiento es bombardeado para la -ractura inicial, la primera cantidad de -luido que entra en la -ractura se encarga de la creaci+n de la misma y del control de la p5rdida de -luido dentro de la -ormaci+n, a lo largo de las super-icies de la -ormaci+n creadas por la -ractura, las cuales son paredes de la misma. /as -racturas se etienden o se propagan a medida que se contin:a bombeando el -luido de tratamiento. /a -ractura producida proveerá canales de alta conductividad desde el yacimiento "asta el -ondo del poo.
=..EUIPOS DE FRACTURAMIENTO HIDRAULICO /a ejecuci+n e-iciente de cualquier trabajo de -racturamiento eige la combinaci+n correcta de equipos en boca de poo. • • •
Equipos de almacenamiento de -luidos. Equipos de almacenamiento de agentes de sost5n. Equipos mecladores. 25
• • •
Equipos de bombeo de alta presi+n. 6entro de control. /íneas de super-icie y de distribuci+n.
Figura 1: "i&#* "# (a *rga%ia'i,% "# (*& #
Fu#%$#: gu>a "# "i&#* !ara 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'*
Figura 1: "i&#* "# (a *rga%ia'i,% "# (*& #
26
Fu#%$#: gu>a "# "i&#* !ara 3ra'$urai#%$* 4i"r5u(i'*
8.
METODOLOIA 8.1. CUADRO METODOLOICO TITULODEL PROCTO DE RADO. MIK6E9EKTN !E 4N!66INK !E ;I!N6$N# 9E!I$KTE /$ E#TI9/$6INK 4N A$6T$9IEKTN ;I!$/I6N EK E/ 4NJN #$$/N018L F*ru(a'i,% "#( !r*)(#a . M/a baja permeabilidad que eiste en la -ormaci+n de arenas en el poo #ábalo 108 provoca una declinaci+n de la producci+n de "idrocarburosL
O)#$i7* g#%#ra(. M!esarrollar un sistema aplicando la t5cnica de estimulaci+n de -racturamiento "idráulico para incrementar la producci+n de "idrocarburos en el poo #/ < 18L. NOETIHN# E#4E6IAI6N# ealiar un diagnostico de la situaci+n actual del poo #/ < 18.
$6TIHI!$!E#
TE6KI6$#
ecolectar in-ormaci+n, analiar la in-ormaci+n, elaborar conclusiones del diagnostico del poo
27
Nbservaci+n 6uestionarios Entrevistas
TENI$# T5cnicas de recolecci+n de in-ormaci+n y análisis
#/ < 18 Identi-icar las $naliar la etapas del proceso in-ormaci+n sobre la de estimulaci+n por t5cnica de -racturamiento estimulaci+n de "idráulico -racturamiento "idráulico. !eterminarlos instrumentos necesarios para la identi-icaci+n de los procesos !eterminar los ecolecci+n de datos cálculos para la evaluaci+n de necesarios para los cálculos establecer los necesarios del poo parámetros de #/ < 18 inyecci+n del -luido $naliar los procesos para el !eterminar su -racturamiento interrelaci+n "idráulico y evaluar las propiedades del reservorio !esarrollar la Integrar los integraci+n de los componentes del componentes del sistema establecer sistema sus canales de comunicaci+n y coordinaci+n ealiar un análisis $nálisis t5cnico t5cnico < $nálisis econ+mico econ+mico
.
Nbservaci+n $nálisis documental $nálisis de sistemas $nálisis eperimental
Teoría sobre la t5cnica de estimulaci+n de -racturamiento "idráulico
$nálisis de sistemas tiliaci+n de las -ormulas adecuadas para la resoluci+n
$nálisis de los datos obtenidos y sistemas
$nálisis de sistemas Integraci+n de componentes
Teoría de los componentes del sistemas $nálisis de los sistemas a tomar
$nálisis de procesos desde el punto de vista t5cnico $nálisis -inanciero
$nálisis de procesos sist5mico 6osto < bene-icio TI H$K
CRONORAMA DE TRABA0O $6TIHI!$! & & 2
2
F
!uraci+n Dmeses = ( ) 8 '
*
!eterminaci+n del tema 4lanteamiento del problema, objetivos
28
&7
&&
&2
F
'
Elaboraci+n de per-il Elaboraci+n del marco te+rico Estructuraci+n del marco te+rico y re-erencial ecolecci+n de datos estadísticos Elaboraci+n del diagnostico del marco practico $nálisis y procesamient o de la in-ormaci+n obtenida !esarrollo de
&7
la propuesta $nálisis de los
&&
resultados Evaluaci+n del
*
=
(
)
8
proyecto
BIBLIORAFIA •
$;9E! Tare, esevoir Engeering ;andboo, Editor. 3ul- 4ro-essional
•
4ublis"ing. Ft" Ed. 277( p &0F= E33# ;.!. 4roduction Nptimiation sing Kodal $nalysis. Nil P 3as
•
6onsultants International, &''& !E9$6;N#, $.#., 6"omatas, $.# y Economides, 9.O.> M4us"ing t"e limits in
•
;ydraulic Aracture !esing.L 4aper #4E 8(*8F, 277* ;alliburton Energy #ervices, Estimulaci+n, mecanismos de dao -ormaci+n,
•
-racturamiento "idráulico. $bril 2* de &'') ;ydraulic #ystem o- ;ydrocarbons < ;alliburton "andboo pag. F < '
29
•
9inisterio de "idrocarburos y energía < 6ampos 3así-eros y 4etrolí-eros de
•
olivia 27&& 4lan de desarrollo del 6ampo #ábalo < 4etrobras olivia 27&F 4lan de trabajo y desarrollo 4etrobras para el campo #ábalo 27&F #I#TE9$# 4ETN/EN# !E /$# 6EK6$# $K!IK$# < 6arlos E. 6ru <
•
Oorge A. odrígue pag. = < ) Teu-el, /.Q. and 6lar, O.$. ;ydraulic Aracture 4ropagation in /ayered oc>
•
Eperimental #tudies o- Aracture 6ontainment #4EO &', &'8. Toapanta $. ;enrry ., Estudio del incremento de la 4roducci+n 9ediante la
• •
#elecci+n de 4oos 6andidatos para Aracturamiento ;idraulico del 6ampo
•
6onoaco Qarpinsi, K.. #"imidt, .$. and Kort"op, !.$. In #itu #tresses> T"e predominant In-luence on ;ydraulic Aracture 6ontainment. O4T 2), Aebruary
•
&')8 Qilliams, .. Aluid /oss -rom ;ydraulic Induced Aracture. O4T, 882 < 888 Ouly &')7
ANEXOS
E
B*)a& "# 3ra'$urai#%$*
30
i&ua(ia'i,% "# u% a%i3*(" '*%#'$a"* a( )(#%"#r
Si&$#a !#$r*(#r*& (i7ia%*& #% #( "#!ar$a#%$* "# Taria
31
C*(u%a #&$ra$igr53i'a g#%#ra(ia"a "#( Ca!* S5)a(*
32
CAPITULO I
TEMARIO TENTATIO ENERALIDADES
&.& IKTN!66INK &.2 $KTE6E!EKTE# &.F 4/$KTE$9IEKTN !E/ 4N/E9$ &.* NOETIHN# &.= O#TIAI6$6INK &.( $/6$K6E#
CAPITULO II
MARCO TERICO
2.& E#TI9/$6INK !E A$6T$6INK ;I!$/I6$ 2.2 6$$6TEI#TI6$# !E/ 4NJN #/ < 18 33
2.F $K$/I#I# !E /N# !$TN# NTEKI!N# @ #I#TE9$# 2.* TENI$ !E /N# 6N94NKEKTE# !E/ #I#TE9$, $K$/I#I# !E /N# #I#TE9$# $ TN9$. 2.= $K$/I#I# AIK$K6IEN D6osto < bene-icio, TI, H$K
CAPITULO III
MARCO PRACTICO
F.& !I$3KN#TI6N !E/ 4NJN #$$/N < 18 .2 IK!ETIAI6$6INK !E /$# ET$4$# !E/ 4N6E#N !E E#TI9/$6INK 4N A$6T$9IEKTN ;I!$/I6N. . !ETE9IK$6INK !E /N# 6$/6/N# KE6E#$IN# 4$$ E#T$/E6E /N# 4$$9ETN# !E IK@E66INK !E/ A/I!N 4$$ E/ A$6T$9IEKTN ;I!$/I6N @ /$ EH$/$6INK !E /$# 4N4IE!$!E#!E/ E#EHNIN. ./ !E#$N//N !E /$ IKTE3$6INK !E /N# 6N94NKEKTE# !E/ #I#TE9$. . $K$/I#I# TE6KI6N < E6NKN9I6N.
CAPITULO I
EALUACION DEL PROECTO
*.& EH$/$6INK TE6KI6$ *.2 EH$/$6INK E6NKN9I6$
CAPITULO
CONCLUCIONES RECOMENDACIONES
=.& 6NK6/6INKE# =.2 E6N9EK!$6INKE#
BILIORAFIA LOSARIO ANEXOS
34
