Metodos de Recuperación Secundaria Por Inyección de Gas

CAPITULO 2

METODOS DE RECUPERACIÓN SECUNDARIA POR INYECCIÓN DE GAS La inyección de gas es el primer método utilizado para continuar con la producción de  pozos petrolíferos después de la recuperación primaria. El proceso consiste en provocar  empuje por presión de gas con el objeto objeto de recuperar recuperar reservas remanentes atrapadas atrapadas en las arenas productoras en volúmenes que están en función a la intensidad de eplotación  primaria y tipos de arenas acumuladas. Los primeros métodos consistían en la aplicación de inyecciones cíclicas e intermitentes de gas para energizar yacimientos agotados y restaurar las presiones con el objeto de !mantener la producción en esta segunda etapa de eplotación. " partir de #$%& el dise'o de proyectos de ingeniería para recuperación secundaria por  inyección de gas se (a generalizado para ser aplicada en algunos tipos de yacimiento como casquete de gas y los de gas en solución! y en algunos yacimientos con empujes (idráulicos donde la saturación de agua (a bajado a unos niveles menores menores al #&). El método consiste  básicamente en la inyección de gas tratado *gas seco+ con presiones establecidas en la base de acumul acumulaci ación ón de liqui liquidao daoss con volúme volúmenes nes calcul calculado adoss en función función a los paráme parámetro tross actuales de flujo de reservorios y fundamentalmente de los datos referidos a los volúmenes  porales vacíos que (an quedado después de la recuperación primaria! los cuales deben ser  invadidos para desplazar la masa de petróleo residual (acia el fondo delos pozos y de estos (acia la superficie. ,urante este mecanismo de desplazamiento gas-petróleo la eficiencia de recuperación esta en función de los cambios cambios de saturación saturación que se originan originan o sea mayor saturación saturación inicial de  petróleo y menor saturación inicial de gas para luego obtener mayor saturación de gas en función del tiempo de aplicación del proyecto! al final del cual la saturación del gas es menor o igual a #&& *alrededor de $&-$/)+! lo que puede ser utilizado utilizado o para proyectos proyectos de reciclaje en otros tiempos! métodos de recuperación secundaria o comercialización. 0ara dise'ar y aplicar aplicar el proyecto proyecto de inyección inyección de gas se analiza analiza los parámetros parámetros básicos de geología! tales como las alturas actuales de las arenas! las porosidades! las permeabilidades actuales! las saturaciones y sobre todo la interrelación de fases para sistematizar los datos y definir la actual distribución de fluidos en los reservorios y las 12 en los espacios porales  para que en base a estos dise'ar el nuevo modelo geológico del campo! ca mpo! donde el parámetro  principal es el calculo del Epp para luego calcular con este dato los volúmenes de inyección y proyectar los volúmenes de recuperación.

1

En general! los trabajos y la metodología que se aplican para realizar los estudios geológicos y los de ingeniería de reservorios son similares a los utilizadas para inyección de agua y las variantes se presentan en el requerimiento de materiales! equipos y la disponibilidad de gas para la inyección! siendo el trabajo más importante a efectuarse y que esta relacionado con el nuevo espaciamiento de pozos para definir el numero y la ubicación de los pozos respecto al numero y ubicación de los pozos. La disponibilidad básica requerida para aplicar un proyecto de inyección de gas esta relacionado con los siguientes aspectos3 a+ 4uentes de abastecimiento de gas tratado 5 gas seco con mínimo contenido de líquidos y en volúmenes suficientes que son calculados en función al volumen poral toral vacío.  b+ ,isponibilidad de recursos 0ara implementar en forma eficiente al proyecto que contempla inversiones en instalaciones de gasoductos! líneas de flujo! plantas de gas! sistemas de control para la inyección. c+ 6ontar con personal capacitado En proyectos de recuperación secundaria.

1. DISEÑO DE RECUPERACIÓN DE INYECCIÓN DE GAS

0ara dise'ar proyectos de inyección de gas se utilizan en forma similar los métodos de calculo de parámetros de procedimientos utilizados para inyección de agua! con algunos estudios específicos en los siguientes aspectos3 a+ Estudios geológicos para inyección de gas 7ue esta relacionado con el tipo de estructura y características geológicas de las arenas tales como tetura de las rocas que es la propiedad que define el tipo de granulometría de acuerdo a eperiencias de aplicación se (a establecido que en arenas petrolíferas de grano grueso la inyectividad de gas es más efectiva que en las de grano fino! aunque estas última los tienen mejor uniformidad en los valores de  permeabilidad lo que facilita la circulación de fluidos de una manera más definida reduciendo la dispersión. La sedimentología que esta relacionado con el grado de compactación de las arenas después de la recuperación primaria y que esta combinado con el tipo de estratificación de las formaciones! se tiene los datos requeridos para confeccionar  los mapas isópacos e isóbaros en los que se delimitara el área final de l yacimiento donde se aplicará la inyección de gas.

2

 b+ "spectos de ingeniería de reservorios

c+

reducir da'os que afectaban la eficiencia productiva utilizando para estos casos una serie de fluidos preparados en base a solventes mezclados con petróleo crudo de baja densidad. " partir de #$%& se inicia prácticamente la aplicación de los primeros programas de acidificación con uso de soluciones ácidas de las cuales los cloruros y floruros mezclados con sus surfactantes y aditivos empiezan a ser utilizados en tratamientos de formaciones duras y compactas para reducir tensiones superficiales y obtener flujo mejorado de fluidos de formación al fondo de pozo. 0osteriormente estos primeros tipos de soluciones fueron sometidos a análisis de laboratorio usando núcleos de diversas formaciones para identificar y establecer   principalmente las reacciones químicas de diferentes tipos de ácidos con componentes mineralógicos de diversos tipos de formaciones petrolíferas así como identificando los  problemas que los diferentes tipos de ácidos presentaban en contacto con los fluidos de formación. Estos problemas estaban referidos a al formación de emulsiones! problemas de disolución de los ácidos con los gases y otros problemas que posteriormente sirvieron para la preparación de soluciones adecuadas para todo tipo de formaciones en base a estos resultados en #$%8 las empresas proveedoras empezaron a ofrecer todo topo de aditivos! surfactantes! in(ibidores orgánicos! agentes controladores! agentes desviadores y reguladores de velocidades de reacción de los ácidos con los que se identifica el método de control de las reacciones negativas de los ácidos cuando toman contacto con los como  ponentes mineralógicos de todo tipo de formaciones. 3

Definición de acidificación

9e define como estimulación ácida de pozos a los trabajos de intervención consistente en inyección de ácidos sean puros o soluciones ácidas preparadas (acia las formaciones  productoras de gas o de petróleo para disolver y:o remover productos de da'o! minerales o incrustaciones de parafinas que se depositan en los canales afectando a la porosidad y  permeabilidad de las arenas productoras con una disminución de la capacidad productiva. El objetivo de la acidificación es restaurar o incrementar la conductividad de las formaciones para mejorar sus caudales de recuperación. En los pozos ;productores los caudales de producción pueden declinar por las siguientes causas principales3 a+
6onsiderando de que con la acidificación se estimula alas formaciones productoras para mejorar sus condiciones de flujo afectados por da'os al mecanismo de la estimulación en este caso consiste en la inyección de ácidos preparados que penetran en las arenas  productoras! disuelven los productos de da'o! limpian y amplian los canales permeables  para facilitar la circulación de los fluidos reponiendo en varios casos sus velocidades ed  producción y en otros incrementado dic(as velocidades por el efecto del incremento de los factores de conductividad *φ!>+. El grado de restauración o mejoramiento de la capilaridad productiva es función del3 • • • •

?ipo de ácido. 6alidad del ácido. 6oncentración de solución ácida. @elocidad de reacción del ácido. 4

• •

0resión de inyección del ácido. Arado de penetración..

2.2 Selección de pozos para practicar la acidificación

0ara la selección de pozos se toma en consideración los siguientes criterios3 a+ Estado de agotamiento de las arenas.  b+ ?ipos de arenas! si son blandas! arenas duras! arenas calcáreas! dolomitas! areniscas o conglomerados. c+ Bistoria de la producción para determinar los grados de declinación! las presiones fluyentes y de boca pozo! análisis de las curvas de declinación. d+ Estado actual de los instrumentos de pozo! es decir el grado de desgaste de la ca'ería! tuberías y 0C. e+ Estado de la cementación primaria. Objetivos de la acidificación

a+ 1emover mediante al intervención del pozo los da'os de la formación que se (an  presentado cerca de las paredes internas del pozo disolviendo mediante el método adecuado las partículas de carbonatos y silicatos que son los componentes más importantes que originan obstrucciones.  b+ Limpiar por disolución taponamientos de los baleos de asentamiento de sólidos fluios  provenientes de los fluidos de formación. c+ Eliminar presencia de emulsiones en algunos tipos de tratamientos se originan por el contacto de ácido con agua de formación y el efecto de las presiones y temperaturas que en algunos casos son elevados. d+ ,isolver formaciones con permeabilidades absolutas y relativas naturales bajas que dificultan el flujo normal de los fluidos. e+ En algunos pozos restaurar las permeabilidades reducidas por problemas de taponamiento o bloqueos parciales con sólidos finos de la formación. En estos casos las permeabilidades relativas se reducen por el incremento en las saturaciones de  petróleo y agua cerca de las paredes internas del pozo y que no son detectados a tiempo  pueden derivar en síntomas de conificación de agua.

2.

METODO DE ACIDIFICACIÓN

9on tres los métodos usados para acidificar formaciones3 a. "cidificación para limpieza de arenas.  b. "cidificación de la matriz de las formaciones.

5 

c. 4racturamiento ácido. 3.1 Acidificación para limpieza de arenas

9on aplicados para remover incrustaciones de sólidos solubles en algunos tipos de ácidos sean orgánicos o inorgánicos. Estos sólidos generalmente se depositan detrás de la ca'ería de revestimiento donde el tratamiento correspondiente mediante la aplicación de presiones  bajas de soluciones ácidas de concentración baja. Los objetivos concretos de los trabajos de limpieza son los siguientes3 a+ ,isolver productos corrosivos! parafinas o partículas finas de arena que sea sientan generalmente en las arenas de influencia de los agujeros de los baleos con tendencia al taponamiento.  b+ ,isolver productos calcáreos asentados en el interior de los baleos y la pared eterna de las ca'ería. 3.2 Acidificación de la matriz de las formaciones

Es el método más utilizado para el taponamiento en unos casos de todo el volumen de la arena productora afectada por da'o y en otros casos para acidificar parte o niveles determinados de la arena con problemas de da'o. En este método de acidificación las soluciones ácidas son confinadas (acia los espacios  porales naturales aplicando presiones de inyección siempre menores a la presión de fracturamiento de las formaciones para provocar reacciones químicas incrementando generalmente las permeabilidades originando capas impermeables en las paredes porosas y mejorando el flujo de fluidos por el desbloqueo de estos D parámetros de conductividad. Los volúmenes de las soluciones ácidas utilizados para la acidificación a la matriz son muc(o mayores que los usados en trabajos de limpieza y los ácidos que más frecuentemente se usan el B 6l de #/ a D& ) de concentración en formaciones de carbonatos *65%+ y mezclas de ácidos entre el B 6l y B 4 en areniscas de sílice! areniscas lutíticas y en algunas arenas que tienen componentes de feldespatos. La matriz es todo el volumen que rodea la roca. 3.3 Fracturamiento cido

6onsiste en inyectar soluciones ácidas con opresiones suficientes para fracturar la formación o en algunos casos para ensanc(ar las fracturas eistentes. En fracturamiento ácido la estimulación se obtiene cuando después del tratamiento las fracturas permanecen abiertas por la reacción de los ácidos que tienden a mantener estables las paredes internas de dic(as fracturas después de que se (a concluido el tratamiento! o sea cuando se termina de inyectar el volumen de la solución ácida calculada se liberan las presiones de inyección y se obtienen geometrías de fracturas teóricamente bien definidas em sus % dimensiones! o sea3 6 

a+  b+ c+

3.

Longitud de las fracturas L4. "ltura de las fracturas (4. "nc(o de las fracturas "4.

PROCESOS DE REACCIÓN DE LOS ACIDOS

Las soluciones ácidas que son usadas en los trabajos de acidificación deben tener como mínimo las siguientes características3 a.

1eaccionar positivamente en contacto con los componentes y los fluidos de formación que están obstruyendo el flujo normal de (idrocarburos por presencia de da'o.  b. ,eben tener propiedades que le proporcionen facilidad de ser in(ibidos apara evitar reacciones químicas negativas en contacto con la partes metálicas de las instalaciones de pozo. c. ,eben ser seguros de manejar para esto es necesario de que todo el sistema de circulación del acudo debe ser cerrado desde los camiones acidificadores (asta fondo de pozo. d. ,eben ser de fácil preparación y bajo costo. na solución ácida convenientemente e seleccionada dará comp. 1esultado final los siguientes datos manejables3 a+ n restauración eficiente de las permeabilidades originando grados de penetración longitudinales y laterales adecuados para obtener resultados finales de acidificación efectiva! o sea permeabilidades y porosidades limpias de obstrucción! en unos casos o permeabilidades y porosidades efectivamente ampliadas en sus % dimensiones  para mejorar los caudales de producción.  b+ 0ara crear sectores permeables permanentes garantizando la apertura constante de los canales de flujo en las dimensiones establecidas. c+ Eficiencia de una acidificación que depende de los anteriores factores tiene una elación directa de la velocidad de reacción del ácido que es función de su concentración. 0or ej.3 mediante ensayos de laboratorio en núcleos de rocas sedimentarias se (a llegado a establecer que areniscas petrolíferas calcáreas constituidas por un alto porcentaje de 65% 6a en contacto con soluciones de B 6l al D8 ) de concentración disuelve aproimadamente el 8/ ) de da'o en %/ minutos y $& ) de da'o en F& minutos. Esto demuestra que la capacidad de disolución de los ácidos es directamente proporcional a su concentración y tiempo de aplicación. Las reacciones químicas que se originan en este caso con arenas de carbonatos! por ej.3 es la siguiente3

7 

CO3Ca + 2 HCl  → CaCl 2

+ CO2 + H 2O

0ara la acidificación de carbonatos se usa también con bastante éito el B4 en este caso la reacción química es3 CO3Ca + 2 HF  → CaF 2

+ CO2 + H 2O

En este tipo de tratamientos el tiempo y el mecanismo de reacción del ácido con las formaciones es variable de acuerdo a las composiciones mineralógicas de las arenas y que es generalmente determinado mediante ensayos de laboratorio antes de su aplicación en los  pozos el que se calcula los factores de disolución y las velocidades de reacción para diferentes concentraciones de soluciones ácidas. Factor de dilatación

9e define como la capacidad de una solución ácida para disolver el mayor porcentaje  posible de los productos que originan da'o en un tiempo *t+ y se mide en libras de da'o por  un minuto y es función de la concentración de el tipo de ácido seleccionado. 2ediante  pruebas en laboratorio por ej.3 utilizando ácido clor(ídrico en formaciones de carbonatos se (a obtenido los siguientes resultados3 B 6l al #&) de concentración disuelve apro. F& *lb:min+ 65% 6a B 6l al #/) de concentración disuelve apro. $D *lb:min+ 65% 6a B 6l al D8) de concentración disuelve apro. #8G *lb:min+ 65% 6a !elocidad de reacción

?iempo que tarda una solución ácida para disolver una unidad de da'o sea de formaciones  petrolíferas o gasíferas y es función de los siguientes factores3  Área de contacto ácido-formación al incrementarse la superficie de contacto entre el ácido con un determinado volumen de roca se incrementa la velocidad de reacción. En acidificaciones a la matriz se presenta generalmente relaciones altas área-volumen. D. Temperatura factor que en la práctica puede medir la geometría de las fracturas y el grado de penetración de las soluciones ácidas en esas fracturas. %.  Presión de inyección que tiene poco efecto sobre la velocidad de reacción ácido-formación pero que esta relacionada con la velocidad de inyección! o sea mayor velocidad de inyección menor la velocidad de reacción y viceversa. G. Tipo de ácido y tipo de aditivos factor importante que determina el grado de penetración que es variable de acuerdo as las características de las arenas de formación! es función de la concentración del ácido y de la intensidad de filtrado que puede originar cuando toma contacto con #.

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los productos de da'o. ,esde este punto de vista los ácidos pueden ser de reacción retardada y reacción acelerada. /.  Efecto de la velocidad de inyección la profundidad óptima a la que penetrara el ácido en la formación aumenta a medida que la velocidad de  penetración aumenta tomando en cuenta este efecto la penetración s define como al distancia máima que recorre en ácido a lo largo de la matriz de las formaciones. En los procesos de acidificación eisten D tipos de penetraciones3 a+ 0enetración límite por pérdida de fluido en interior de formaciones.  b+ 0enetración limite por efecto de la velocidad de reacción.

4.

CLASIFICACIÓN DE ÁCIDOS

Los ácidos usados en acidificación de formaciones se clasifican en los siguientes tipos3 0uros Hcidos 2ezclados de ácidos
- de reacción retardada - de reacción acelerada

0uros Hcidos 5rgánicos

Hcidos Especiales

2ezclados de ácidos 5rgánicos

- de reacción retardada - de reacción acelerada

2ezcla de ácidos
El grado de reacción de estos tipos de ácidos es función de la cementación. 0ara la aplicación de estos tipos de ácidos en su generalidad son tratados con reactivos y aditivos diversos para obtener los fluidos de tratamiento que deben ser efectivas! o sea reacciones favorablemente cuando toman contacto con las formaciones. ".1 #aracter$sticas de los cidos inor%nicos

Las soluciones ácidas preparadas con ácidos inorgánicos son las más usadas para la estimulación de pozos y son de los dos tipos de ácidos más comúnmente aplicados en gran variedad de formaciones estos ácidos son3

9

a+ Hcido clor(ídrico *B 6l+ 6on el que se pueden preparar soluciones con concentraciones variables desde #&#/ y D8 ) incluido los aditivos surfactantes! reactivos para acidificar por ej.3 formaciones de carbonatos de magnesio y lutitas con los que este ácido reacciona  para disolver minerales comunes de las formaciones productoras evitando que se formen precipitados insolubles que pueden taponar los canales permeables. La reacción del B 6l con las calizas es la siguiente3 2 HCl  + CO3Ca

→ Cl 2Ca + CO2 + H 2O

6on las dolomitas que sin carbonatos dobles de calcio y magnesio la reacción es3 4 HCl + ( CO3  )2 Ca Mg  → Cl 2 Mg + Cl 2Ca + 2CO2

+ 2 H 2O

9e ejemplifica las reacciones del B 6l con los carbonatos de 6a y 2g debido a que la mayor parte de las formaciones petrolíferas y gasíferas están constituidas por estos componentes mineralógicos.  b+ Hcido fluor(ídrico *B 4+ 7ue tiene la característica de reacciones con intensidades variables en relación al B 6l cuando toma contacto con las formaciones de carbonatos! sin embargo como la mayoría de las formaciones de areniscas están compuestas por partículas de cuarzo ligadas a los carbonatos y arcillas estas en contacto con el B 4 reaccionan3 4 HF  +  SiO2

→

F 4 Si  + 2 H 2 O

" la vez el tetrafluoruro de silicio *4G 9i+ en contacto con el agua de formación  productora reacciona para formar el ácido fluorsilícico! o sea3 4 F 4 Si + 2 H 2O

→ 2 H 2 SiF 4 + O2

6uando las formaciones petrolíferas tienen mayores porcentajes de carbonatos en relación al óido silícico cuando son tratados con B4 presentan la siguiente reacción3 2 HF  + CO3Ca

→ F 4 Ca + H 2O + CO2

6onsiguientemente los ácidos inorgánicos universalmente usados para la acidificación de formaciones son el B 6l y el B4 los cuales mezclados en determinados porcentajes pueden ser también utilizados en algunas formaciones de lutitas y carbonatos. 2ezclas de B 6l y B4 El B 6L mezclado con el B4 es una solución ácida especial denominada mud acid que sirve para acidificar algunos tipos de areniscas y atacar químicamente partículas silícicas que son componentes de lutitas y algunos tipos de arcillas. 10

Esta mezcla es también usada para limpiar partículas de lodo que algunas veces  pueden impregnarse en las paredes pórcales de las formaciones cerca a la pared eterna del revestimiento antes de continuar con los trabajos de terminación de  pozos. 0ara el tratamiento de estos casos se dispone de % tipos de mud acid en las siguientes concentraciones3 #/) B 6l I %) B 4

mud acid #/ ) regular

D&) B 6l I % a G) B 4

mud acid D& ) super 

D8) B 6l I $) B 4

ultra mud acid D8 )

".2 #aracter$sticas de los cidos or%nicos

Los ácidos orgánicos más usados en acidificación de formaciones son el ácido acético y fórmico. Estos D tipos de ácidos son considerados como más débiles que los inorgánicos! sus velocidades de reacción son más bajas y sus concentraciones de utilización están limitadas (asta un #&) en peso para evitar precipitados de acetatos y formatos de calcio y de magnesio cuando estos ácidos se (an agotado por desgasto en el interior de las formaciones. Entre las características de los D tipos de ácidos se tiene3 Hcido acético  soluble en el agua por lo que las soluciones ácidas se obtienen rápidamente mezclando 6B%-655B con agua al #&) para tratar carbonatos *65%+! aunque estas mezclas que son usadas en acidificación son consideradas como corrosivas para la mayor parte de las piezas metálicas con la que van a tener  contacto su velocidad de corrosión es siempre menor en comparación al del B 6l y B4 por lo que estas soluciones son recomendadas en trabajos de acidificación donde el ácido permanecerá en el interior de las formaciones por tiempos mayores a JD (oras! o sea cuando se trata de da'os intensos en sectores limitados de las formaciones. La reacción química que se genera en contacto con los carbonatos es la siguiente3 CO3Ca + CH 3

− COOH  → Ca( CH 3 + COO )2 + H 2O + CO2

2ediante ensayos de laboratorio se (an llegado a establecer que #&&& galones de 6B%-655B al #& ) en peso disuelven aproimadamente GDD lb de 65%6a con una velocidad de reacción que es #:#D a #:D& menor a las velocidades de reacción que se obtiene con el B 6l. Hcido fórmico se caracteriza por tener menor peso molecular que el 6B%-655B  por lo que su costo es más económico que sumado a la característica que tiene de ser completamente miscible con el agua y su mayor capacidad de reacción en comparación al acético es audio más preferentemente en dolomitas cuarcíferas

11

mezclado con determinados porcentajes de B 6l. El ácido en contacto con los carbonatos reacciona de la siguiente manera3 CO3Ca + 2( CH  − OOH  ) → Ca ( CHOO )2

+ H 2O + CO2

"L igual que el caso del ácido acético #&&& galones de 6B-55B al $ ) disuelve aproimadamente JG& libras de calcita y su reacción es más lenta en relación a los ácidos inorgánicos y el ácido acético! o sea #:D& y #:%&. ,e una manera general cuando se efectúa una acidificación para seleccionar la solución ácida sea orgánica o inorgánica adecuada a las características de las formaciones se tienen los siguientes factores para no reaccionar da'o3 a+ Los componentes mineralógicos de las rocas y diferentes tipos de ácidos.  b+ 0roblemas de emulsiones que pueden presentarse con ácidos agotados o baja concentración. c+ 0roblemas de dispersión de las arcillas en diferentes concentraciones de ácidos. d+ ?endencia de precipitaciones de formatos o acetatos en los canales de flujo cuando se usa ácidos orgánicos bien preparados. ".3 &rincipales aditivos ' reactivos utilizados en acidificación

9e indican los siguientes3 -

-

-

-

1eductores de fricción! que se utilizan para reducir al mínimo en la tubería y ca'ería y mantener las velocidades de circulación de acuerdo para lo dise'ado en un determinado tratamiento! son generalmente polímeros sintéticos. "gentes desviadores! que se aplican en arenas con permeabilidades (eterogéneas que son mezcladas en las soluciones para orientar su penetración a zonas de mayor o menor dureza en forma (eterogénea. ?omando en cuenta que una solución ácida para tender a desviar su trayectoria (acia sectores de arena de menor dureza o blandas. =actericidas! que son compuestos químicos para controlar la presencia de microorganismos y evitar de que estos ácido sulf(ídrico en contacto con metales y  puedan originar problemas de corrosión unos de los más usados son los denominados bactroles y adonoles. 9ecuestradores! que son productos químicos utilizados para controlar la  precipitación de partículas de (ierro que puede originarse cuando el ácido toma contacto con las partes metálicas del equipo especialmente cuando se usa ácido clor(ídrico y fluor(ídrico. 9olventes mutuos! utilizados para reducir al máimo la saturación de agua alrededor de las paredes internas del pozo cerca de los baleos y evitar formación de emulsiones.

12

-

"lco(oles que son utilizados eclusivamente en pozos gasíferos para remover  continuamente posible bloqueos de agua en los espacios porales de los sectores de formación cerca a paredes internas de los baleos. 9urfactante! son considerados como agentes tenso activos utilizados para reducir  tensiones interfaciales! superficiales y mantener adecuadamente la mojabilidad en las capas permeables con el objeto de facilitar la penetración del ácido a las zonas de tratamiento sin originar precipitados. Estos son los aditivos obligados en su aplicación en todos los casos de acidificación.

Entre otros aditivos tenemos3 -

5.


MÉTODOS DE ACIDIFICACIÓN A LA MATRIZ DE LAS FORMACIONES

6onsiste en la inyección de soluciones ácidas específicamente preparada (acia las formaciones productoras seleccionadas con presiones menores a la presión de fractura con el objeto de disolver mal de da'o que reduce la permeabilidad natural y en otros para incrementar las permeabilidades. En ambos casos loas presiones de inyección aplicadas en fondo de pozo son menores a la presión de fractura y estas presiones de aplicación son solo necesarias para provocar una penetración lenta de los ácidos de acuerdo a la intensidad de da'o. 0ara todos los tratamientos las soluciones ácidas deben ser preparadas en concentraciones adecuadas dosificadas con aditivos y reactivos con el objeto de controlar   permanentemente la acción y distribución del ácido desde los sectores de la arena de menor  > a los de mayor > y obtener penetraciones adecuadas cuyas profundidades son calculadas son el programa correspondiente. (.1 &roceso de acidificación a la matriz

El mecanismo consiste en bombear las soluciones ácidas con concentraciones! volúmenes adecuados originando reacciones químicas controladas por efecto de la disolución de las partículas de da'o con el flujo radial de penetración que debe obtenerse con la presión de inyección que es determinada en función a la dureza y carácter mineralógico de las arenas. "l final de la aplicación su concentración debe ser  mínima o cero de acuerdo a la velocidad de reacción! en este proceso se establece que una máima penetración se obtiene cuando al final del tiempo de permanencia del ácido a la formación! este (a originado limpieza total de canales de flujo con máimo de desgaste. El valor de la penetración se calcula3 Va (  I  )t  =

π * φ * h( rs 2 − rw 2 )

13

@a*<+ t φ

( rs r

K volumen de ácido inyectado *ft%+ o *Aal+ K tiempo de permanencia de la solución ácida de la formación *min+ K porosidad *)+ K altura de la arena tratada *ft+ K radio de penetración del ácido en sector da'ado! radio de da'o *ft+ K radio de pozo *ft+

s

=

a(  I  )t 

πφh

+ rw 2

(.2 M)todos de acidificación

a.

"cidificación por etapas 9e aplica en arenas con espesores mayores a #& *md+ y permeabilidades efectivas (eterogéneas en todo el área de aplicación que van variando desde las paredes internas del pozo donde las permeabilidades son generalmente mayores (asta zonas más profundas donde las permeabilidades son cada vez menores presentando grados diferentes de da'o. La estimulación de estas formaciones se efectúa aplicado distinta concentración para inyectar por etapas sucesivas! desde las zonas de mayor permeabilidad con mayor  concentración de solución ácida (asta zonas de menor permeabilidad con concentraciones menores. Los valores de concentración ácida recomendada es3 #ra. etapa Dda. etapa %ra. etapa

Hcidos de concentración variable entre D& y D8 ) Hcidos de concentración variable entre #& y #/ ) Hcidos de concentración variable entre G y / )

En este mismo proceso para el post-lavado utilizando circulación inversa se recomienda aplicar soluciones de ácido clor(ídrico de %) de concentración o también mud acid de G a / ) de concentración. na variante de la acidificación por etapas es aquella que se aplica en formaciones con > efectiva con da'o uniforme en toda el área de tratamiento! en este caso el  proceso de acidificación es denominado acidificación en una sola etapa abarcando todo el volumen del matriz de las rocas calculando el volumen del ácido requerido con la ecuación se'alada anteriormente para al penetración! en base a pruebas de laboratorio en núcleos! tomando como parámetro básico el factor de admisibilidad y la presión de bombeo. 14

 'a$i%&

=  '  #r  − 'H  − '  I (s!")

0fr  K 0resión de fractura de la formación 0BK 0resión (idrostática de la columna de la solución ácida

*09<+ *09<+

 'H  = 0 052 * ρ * h

0< K 0resión de inyección que se aplica en superficie

*09<+

Luego la 04r  es igual a  ' Fr  =  F  * h

 b.

6.

"cidificación selectiva Es el método que se aplica en arenas productoras constituidas por niveles de diferente consolidación donde pueden originarse diferentes grados de da'o que afectan a alturas de formación determinadas y que están constituidas por niveles  permeables (orizontales. Esta es una característica de arenas de gran espesor  mayores a #& mts. donde los trabajos de estimulación se realizan aplicando la técnica de los niveles o alturas sucesivas a algún da'o. El procedimiento consiste en aislar los niveles de tratamiento con pac>ers de acidificación o tapones recuperables que son anclados para aislar los niveles da'ados y abarcara eactamente el volumen de la roca que será acidificada. En arenas espesas una o más alturas pueden seguir el tratamiento y el procedimiento de aislamiento a los niveles superiores (asta alcanzar el nivel de contacto donde se ancla el 0C de  producción siempre que su 0 de trabajo este acorde con las presiones de inyección de las soluciones ácidas.

DISEÑO PRACTICO DE ACIDIFICACIÓN LA MATRIZ

a.

6álculo de la 0 de fractura de la formación "plicando la siguiente ecuación3  ' Fra$   ' Fra$ 

 'SI 

= 0 65 

 "i,

=  Fra$  *  H 

* 1394 +ts * 

3 28 "i,s 1+t 

= 2972(  'SI  )

5 sea de acuerdo a la técnica de acidificación a la matriz las presiones de inyección de las soluciones ácidas no deben ser mayores a D$JD *09<+ para no fracturar la formación. 15 

 b.

6álculo del volumen de producción con da'o tilizar la siguiente ecuación3

= πφh( r s 2 − r w 2  ) 3 28 "i,s     V  "&ral  %a.& = 3 14 * 19 *  3+ts  ( 0 33 2 − 0 24 2  ) 1+ts     V  "&ral  %a.&

V  "&ral  %a.&

= 31 #t 3 * 

7   48al  1 #t 3

= 232( al&-,s )

5 sea el volumen de da'o en la arena es de D%D Aalones.

c.

6álculo del volumen de las solución ácida para el tratamiento El volumen y el tipo de ácido requerido para inundar al volumen poral con da'o se efectúa en base a ensayos de laboratorio. 0ara el pozo ejemplo se usará una solución de mud acid al #/ ) de concentración preparado con la siguiente mezcla #D ) de B 6l más aditivos. Los aditivos tienen solo la función de controlar la estabilidad de la mezcla son afectar la concentración ni el peso. El procedimiento de cálculo es el siguiente3 #. 9e determina en laboratorio con núcleos de la arena el valor de al admisibilidad de la solución ácida aplicando la 0 de inyección fijada para el trabajo de acidificación! o sea3  'i  = 650 (  'SI  )

asa %, i-,$$i- = 08(/l+i -!t&)

D. Luego para estos datos calcular la admisibilidad de la formación con la siguiente relación3  %+s

=

asa %, i-  lt!ra %, %a.&

=

0 8(  //l    +i-) 10 "i,s

  /l +i-     = 0 08      "i,  

%. 6on ese dato el @ del ácido requerido se calcula utilizando la curva de acidificación *4ig D+ de acuerdo a los datos del problema! o sea3  FO

= 150 F  rw = 3 ("!lg)  ',-,tra$i- %, %a.& = 6 ("!lg)  %+s = 008 C&-$ %, $i%& = 12H Cl 3 HF 

G. Luego en las curvas de acidificación se determina el volumen total de la solución ácida! en este caso3 V a$i%&

=

220

al   "i,s

* 10 "i,s

=

2200 ( al&-,s )

16 

5 sea requiere DD&& Aal de solución ácida de #/) para cubrir el @d. d.

0reparación de DD&& galones de mud acid ,atos requeridos3 6on. de B 6l puro 6on. de mud acid AE de B 6l %/ ) AE de B 6l #/ )

%/ ) #/ ) #.#JJ$ #.&JG$

Luego calcular los volúmenes de aplicación3 V&l  HCl  35 = V&l  HCl  35

=

V&l  +!%  a$i% * : * 15

: %,  H  Cl  35 * 35 2200 * 10749 * 15 = 860 al %, H  Cl al  35 1 1779 * 35

Luego calcular el @ de agua más aditivos que son mezclados con el ácido puro para obtener mud acid. 5 sea3 = V&l  %, +!%  a$i%  ; &l  H Cl  35 = 2200 − 860 = 1340 al&-,s %, ag!a

V ag!a V ag!a

9erán necesarios mezclar 8F& AalB 6l de %/ ) con #%G& Aalagua para obtener DD&& Aal de mud acid de #/) de concentración. e.

6álculo de la 0 de bombeo de la selección ácida sar la ecuación3 =  '  #ra$t!ra − (  'H  + '  I  )  'H  = 0 052 * % * h  'H  = 0 052 * 8 3(  <'  ) * 4521  'H  = 1951(  'SI  )  ' &+,&

( K altura de ubicación 0C inferior *#%J8./ mts+ d K densidad de agua acidulada usada como fluido de desplazamiento lleno en el tubing K 8.% *L0A+

= 2972 − ( 1951 − 650 )  ' &+,& = 371(  'SI  )

 ' &+,&

17 

f.

6álculo del volumen de desplazamiento El fluido de desplazamiento es generalmente agua con un % ) de concentración de ácido y se calcula con la siguiente ecuación3 V t V t

= 0 039

V t

= 176 

= Ca" t * ht  #t 3  #t 

 #t 3  #t 

* 4510  #t  = 176 (  #t 3  )

* 7   48

al   #t 3

= 1316 ( al  )

9erán necesarios bombear #%GF Aal de agua para desplazar DD&& Aal de mud acid con el objeto de cubrir el volumen de da'o. g.

0rocedimiento de aplicación en pozo #. 1ealizar un prelavado del nivel de la arena a ser acidificada bombeando D%J galones de mud acid de %) de concentración con una tasa de &.&8 *=bl:min+ y 0 inicial de F//& *09<+. D. 1ecuperar el fluido de prelavado con circulación inversa. %. =ombear DD&& galones de mud acid de #/) de concentración con %J# *09<+ de  presión! mantener el valor de esa 0 (asta que todo e volumen (alla sido desplazado (acia la formación. G. ,espués del tiempo de permanencia que es determinada en función a la concentración de los ácidos recuperar la solución gastada mediante circulación inversa midiendo los volúmenes en superficie #%#F galones de agua. /. =ombear DD&& galones de fluido de post-lavado usando solución ácida del % ) de B 6l de concentración. F. 1ealizar 6< para recuperar fluido de post-lavado midiendo volúmenes. J. 6orrer registros para verificar porosidad y permeabilidad repuestas.

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