PATENTE DR. ZOBAKC Fuente: https://www.google.com/patents/US7181380 FIG. 4 es un diagrama que representa una envolvente de rotura Mohr Coulomb. La envolvente de rotura Mohr Coulomb es un ejemplo de un modelo relativamente simple la recuperación de hidrocarburos que se puede utilizar para ayudar a identificar los modos de fallo de depósito en la caja 70 de la fig. 1. La FIG. 4 proporciona una manera gráfica para visualizar estados de tensión que representan modos de fallo tales como fallo de tension, fallo cohesivo, fallo de cizallamiento, y el colapso de los poros o el fallo de compactación . Dada la complejidad de otros modelos conocidos, se discutirá el relativamente simple envolvente de rotura Mohr Coulomb aquí para mayor claridad y facilidad de comprensión. FIG. 4 es un gráfico típico de una envolvente de rotura Mohr Coulomb. El eje X representa la tensión normal efectiva (perpendicular al plano) y el eje Y representa la tensión de cizallamiento (paralelo al plano). La tensión normal aumenta con la compresión en la dirección X positiva y disminuye con la tensión en la dirección X negativa. La envolvente de rotura 130 140, 150 es la línea de mejor ajuste que representa el lugar geométrico de los esfuerzos de corte y normales en la falla para un material, tal como una muestra de núcleo, tomado de los resultados de laboratorio. estados de tensión por debajo de esta línea se consideran estables estables y y por encima de esta línea son inestables. En el laboratorio, puntos de fallo se determinan rompiendo muestras de núcleo bajo diferentes tensiones de confinamiento que más tarde se pueden traducir a poro condiciones de presión. Los procedimientos de ensayo de laboratorio de compresión triaxial y cálculos para lograr la envolvente de rotura son conocidos por los expertos en la técnica. La aplicación de una presión de confinamiento a un núcleo en una prueba de laboratorio puede ser muy similar en principio a la aplicación de la presión de poro para el material en la formación. Por lo tanto, presiones de confinamiento definidas en el laboratorio se pueden extrapolar a presiones de poro para predecir el fallo en el campo. Por consiguiente, el gráfico mostrado en la figura. 4 incluye dos Mohr Coulomb semicírculos 110 y 120 para representar los estados de estrés de depósito en el tiempo.. Curva 110 en tiempo 110 en la figura. 4 representa condiciones de estrés iniciales en el depósito y se representa mediante el uso de las condiciones de estrés evaluados en la presión de poro calculado en las condiciones iniciales. Curva 120 en la figura. 4 representa condiciones de estrés evaluados en la presión de poro calculado bajo reducción y producción tal como se determina por modelado de recuperación de hidrocarburos. fluidos de hidrocarburos que ocupan los espacios
de los poros en la roca del yacimiento de una formación de hidrocarburos pueden reducir la tensión normal. A medida que se produce el depósito, el cambio en la presión de poro puede resultar en que va de estable a condiciones de la roca inestables resultantes en fracaso. Como se predice el depósito a agotarse por el modelado recuperación de hidrocarburos, la presión de poros se reduce, lo que desplaza los dos puntos donde la curva 110 intercepta el eje horizontal, tanto a la izquierda en el extremo más a la izquierda del semi-círculo, y hacia la derecha a la derecha extremo más del semi-círculo, básicamente creciente del semicírculo a cabo como reducción y la producción se produce como se muestra por la curva 120. Cuando el semi-círculo 120 se cruza con la línea de fallo 130, esto corresponde a los poros presiones que inician condiciones inestables. En este ejemplo particular mostrado en la figura. 4, la envolvente de rotura de Mohr Coulomb ayuda a mostrar que a medida que las condiciones cambian en la vida de un pozo, puede ocurrir una falla de corte. Cuando se opera un pozo en estados de tensión en el interior de la envolvente de rotura 130, 140, 150, la roca del yacimiento puede considerarse estable. Sin embargo, cuando se opera a estrés Unidos fuera de la envolvente entonces la roca del yacimiento se puede considerar inestable y el fracaso es probable . fallo de tracción se ilustra gráficamente a ocurrir en la región a la izquierda del eje Y y por debajo del eje X, cuando la tensión normal efectiva es negativo . Si un pozo está operando con estados de tensión en esta región puede fallar en tensión. Esto es lo que ocurre cuando un bien se somete a la fracturación hidráulica. Algunos pozos de inyección de agua funcionan típicamente en esta región de la gráfica. La envolvente de rotura corta al eje Y cuando no hay tensión normal efectiva. La magnitud de la tensión de cizallamiento en este punto representa la fuerza de cohesión de un material (la fuerza de unión entre las partículas de un material). Fallo de cohesión se puede esperar en este punto. Fallo de cohesión es un fenómeno fracaso superficie que generalmente no es un componente crítico en una evaluación final, porque por lo general se trata de un evento temporal que desaparece por sí sola después de haber sido producido por un corto período de tiempo. Con fallo cohesivo una pequeña cantidad de arena se produce inicialmente pero como el bien se sigue produciendo la producción de arena se detiene en general. La producción de un bien en condiciones de estrés que conducen a un fallo de cohesión podría ser un caso ideal para un diseño de arena finalización de producción administrado. La pendiente de la envolvente de rotura es la relación entre la tensión de cizallamiento a la tensión normal en el fracaso y es una línea recta 130 inFIG. 4 hasta un punto 140 en el que la línea se convierte en una curva 150 de doblado hacia abajo, hacia el eje X. La región de la gráfica encima de la porción de línea recta de la envolvente de rotura y a la izquierda de una línea vertical a través del punto 140 se puede considerar un área cuando falla de corte en el depósito es probable. falla de corte se inicia con la aparición de cambio del grano que
finalmente libera a la migración de finos . Esto puede causar una reducción en la permeabilidad en la región cercana al pozo como ya se ha discutido. En los modelos de predicción de arena, falla de corte se asocia a menudo con el inicio de la producción de arena significativo. El área por encima de la parte curvada de la envolvente de rotura 150 y a la derecha de una línea vertical a través del punto 140 es una región cuando se puede esperar fracaso colapso de poro debido a la compactación. Determinación del punto 140 permite que la tapa 150 sea insertado en el sobre fracaso para predecir la compresión-fracaso. colapso de poros, o el fracaso de la compactación, es un efecto de campo lejano como se mencionó anteriormente. La envolvente de rotura Mohr Coulomb es un ejemplo de un modelo relativamente simple la recuperación de hidrocarburos que generalmente puede proporcionar una buena herramienta de visualización para indicar posibles modos de fallo ; pero no está diseñado para manejar todas las complejidades de los modos de fallo no elásticos o de tipo plástico . La envolvente de rotura Mohr Coulomb es una solución elástica y no se considera condiciones de deformación plástica.
Se observan condiciones de deformación elástica cuando un material se deforma con el estrés y luego, cuando la tensión se retira el material vuelve a su forma original. Se observan condiciones de deformación plástica cuando un material se deforma más allá de sus límites elásticos, lo que significa que el material se cambia de forma permanente, de manera que cuando se libera la tensión, ya no puede volver a su estado inicial. Falla de cizalla típicamente puede ser considerado para ser más de un modo de fallo de plástico. Colapso de poros también se considera un modo de fallo de plástico. En consecuencia, algunas evaluaciones depósito puede requerir una solución más rigurosa tomando en consideración los modelos de elementos finitos de plástico elástico que están fácilmente disponibles, tales como conocido modelos Lade modificados Drucker-Prager y. Estos modelos más sofisticados utilizan más complejo modelado fracaso elástico-plástico que requiere una multitud de pruebas de núcleo a diferentes tensiones de confinamiento para generarlos. Es un proceso bastante complejo para desarrollar uno de estos sobres de fallo más sofisticados. Una vez que el modo de fallo o modos se han determinado a través de modelos de recuperación de hidrocarburo tal como se acaba de describir en el ejemplo anterior usando un simple envolvente de rotura Mohr Coulomb o utilizando algún otro modelo o combinación de modelos, el proceso para optimizar la selección de
finalización y bien diseño continúa en a la caja 80 de la fig. 1 como ya se ha descrito anteriormente en este documento. Típicamente, el modelado de la recuperación de hidrocarburos ha incorporado modelado geo-mecánico para ayudar con la planificación de las operaciones de perforación, donde la principal preocupación es la estabilidad del pozo durante la perforación. En particular, los modelos, geomecánicas que son más fácilmente disponibles en este momento se han centrado tradicionalmente en la optimización del proceso de perforación, por ejemplo la determinación de la dirección correcta para una estabilidad óptima del pozo, para evitar una pérdida de circulación o un colapso agujero. Como se ilustra en las Figs. 1-4, el proceso de acuerdo con la presente invención ilustra cómo estas mismas herramientas se pueden utilizar para hacer un mejor trabajo de completar el pozo. Un beneficio potencial es que mediante la planificación del tipo finalización antes de perforación utilizando el modelo de geo-mecánica en combinación con modelado de yacimientos y toda otra información depósito disponible obtenida de los datos de pozos y la posterior modelado recuperación de hidrocarburos presenta una oportunidad de optimizar el pozo que se perfora para la realización seleccionada. Por lo general, en la etapa de finalización, la planificación y perforación de pozos ya está hecho. Históricamente, si se utilizaran geo-mecánica en el modelado de la recuperación de hidrocarburos y la evaluación, fueron utilizados desde el punto de vista de la estabilidad del pozo y optimización de la perforación. Por lo tanto, en la etapa de finalización, el pozo ha sido perforado ya sin selección o el diseño considerado finalización y ahora se va a evaluar para la selección y el diseño de la finalización de la perforación en su lugar. Hacer un mejor trabajo para completar el pozo puede tener un efecto a largo plazo sobre la vida y la productividad del pozo. El sistema y el procedimiento descritos en el presente documento permite una selección óptima antes de la terminación de perforación, de modo que el pozo de sondeo óptima entonces se puede planificar y perforado para adaptarse a la mejor opción finalización de las indicaciones del yacimiento.
