Fracturamiento Hidrahulico

CAPÍTULO 11

DISEÑO DEL TRATAMIENTO DE UNA FRACTURA.

11.1 Resumen.

Objetivos del capitulo. Los objetivos de este capitulo son para discutir el procedimiento para diseñar los tratamientos de fracturamiento, para enfatizar los factores críticos de diseño que determinan la efectividad del diseño y para discutir la selección del tratamiento óptimo. Después de estudiar el material y los casos de ejemplo en este capítulo, el lector deberá ser capaz de diseñar un tratamiento de fractura.

Este capítulo coloca toda la tecnología discutida en otros capítulos junto a una unidad cohesiva para el modelo completo del proceso del fracturamiento. El método de análisis de la prefractura de un pozo es usado para determinar una permeabilidad efectiva del yacimiento. La mecánica del fluido no newtoniano en la tubería es combinada con los modelos mecánicos de elasticidad de la roca para la estimación del crecimiento de la fractura. La colocación del apuntalante en la fractura es modelado y, además el cierre de la fractura al finalizar el bombeo. Finalmente, la respuesta de producción de un pozo es estimada con las técnicas discutidas en él capitulo 15.

Este capitulo sigue los puntos cronológicos de un diseño actual. Primero, la entrada de datos necesarios para el conducto de un diseño del tratamiento son discutidos. El comportamiento de la prefractura es entonces descrita, seguida por la respuesta de productividad del pozo a un tratamiento de fractura relativa a las decisiones que deben hacerce acerca del tamaño del tratamiento y materiales. Finalmente, la implicación económica del tratamiento óptimo a seleccionar es presentado.

Los resultados de los cálculos para un ejemplo de diseño son presentados en los puntos cruciales de diseño del proceso. Esto es anticipado para que lector aprenda los detalles en el proceso del diseño de algunos casos de estudio. Los cálculos para un programa de estimulación por computadora son muy complejos y son presentados en un simple procedimiento. Finalmente, los procesos iterativos donde los materiales óptimos son seleccionados en una cantidad optima y la distribución es discutida. En este capítulo, las discusiones son restringidas para fracturas en un plano vertical, porque todos los yacimientos de hidrocarburos necesitan la estimulación de fracturas en un plano vertical. La estimulación del fracturamiento ácido no será parte de este capitulo porque ya fue cubierto anteriormente.

Diseño filosófico del tratamiento de una fractura. La metodología del diseño presentado, aquí puede ser usado con dos filosofías completamente diferentes. Una o cualquiera de las dos opiniones pueden representar el calculo actual, cuantitativamente, yacimientos de la fractura, ó usar los cálculos relativos en la ruta para seleccionar directamente “ mucho mejor “ los tratamientos. La reciente evidencia, indica que los modelos dimensionales de fractura pueden ser representaciones cuantitativamente de la fractura actual del yacimiento con un soporte de primer concepto. En ambos eventos, cuando los diseños son hechos con las bases de estos modelos, los trabajos son bombeados muy lejos de los sucesos.

Afortunadamente, la opinión del fracturamiento ó no están cuantitativamente modelados por los métodos de diseños que no afectan los materiales del diseño en los tratamientos. Esto afecta únicamente la expectativa de un pozo que ha sido tratado y produce fluido en el yacimiento. Este no necesariamente usa un programa de computadora para el diseño del tratamiento. Los cálculos manuales y los métodos gráficos pueden ser usados para diseñar el tratamiento de una fractura.

Esto vale la pena resumir aqui en el método de diseño que será discutido más a detalle en el resto del capitulo. El proceso de diseño consiste en los siguientes puntos:

1. - Recolectar toda la información del pozo, incluyendo yacimiento, terminación, y aproximar los parametros del diseño.

2. - seleccionar algunos fluidos, ó valor de viscosidad especifico que si bien son necesitado para el tratamiento en particular. Si un valor de viscosidad es especificado, un punto del diseño final será necesitado por el fluido especifico de la compañía de servicio que proporcionara el nivel de viscosidad.

3. - Estimar la respuesta de producción que deberá ser obtenido por un pequeño ó grande tratamiento para ambas arenas y apuntalantes de alta resistencia.

4. - Hacer el modelo tratamiento detallado de la arena y el apuntalante de alta resistencia para determinar el efecto del tamaño del trabajo ó la respuesta de productividad del tratamiento.

5. - Seleccionar el tamaño y tipo del tratamiento que dará el mejor regreso a la instalación, alargando los calculos del diseño necesitados en el tamaño del limite económico.

6. - Refinar el diseño del tratamiento final en el sitio para la fractura deseada en el pozo para minimizar el riesgo y el costo.

7. - Sí un valor de viscosidad fue especificado, convertir este valor al fluido especifico por la compañía de servicio.

En el punto 5 no será enfatizado aquí. Por simplicidad, solamente el tiempo de recuperación será considerado como limite económico en el diseño del tratamiento. Los detalles económicos serán cubiertos en él capitulo 17. Alguna secuencia del diseño en este capitulo está implícita, una puede aplicarse en optimar cualquier modelo económico por simple repetición iterativa del diseño hasta maximizar la función económica.

11.2 Requerimientos de datos.

Requerimientos de datos generales. La información acerca de las características del yacimiento y la configuración mecánica de la terminación es necesitada para el diseño de un tratamiento de fracturamiento. La más completa y consistente información, es confiable para el diseño.

En la información del fracturamiento pueden existir parámetros controlables y no controlables Los parámetros no controlables, las características del yacimiento no pueden ser modificadas, incluye la siguiente:

1. - Porosidad y permeabilidad del yacimiento.

2. - Extención areal y grosor neto de la arena en el yacimiento.

3. - Niveles de esfuerzo en el yacimiento.

4. - Presión y temperatura del yacimiento.

5. - Propiedades y saturaciones del fluido en el yacimiento.

6. - Grosor de la barrera adyaciente y la extención areal.

7. - Niveles de esfuerzo en la barrera adyacente.

Parámetros controlables con características que pueden ser variados para optimizar la efectividad del tratamiento, aunque algunos de ellos pueden ser determinados por otros contrastes. Por ejemplo, tamaño máximo del tubing, que puede ser forzado por

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