Gradiente De Fractura

Informe sobre gradiente de fractura:

Objetivos:

Determinar el gradiente de fractura mediante el uso de los métodos directos e indirectos para su predicción.

Conocer la funcionalidad del gradiente de fractura

Definir los factores que influyen en la determinación del gradiente de fractura (GF), lo cual implica su incorporación en el método de predicción analítico del GF.

Marco teórico:

El conocimiento del Gradiente de Fractura (GF) sirve para:

Selección apropiada de casing seats.

Prevención de pérdida de circulación.

Planeación de fracturamiento hidráulico para aumentar la productividad del pozo en zonas de baja permeabilidad.

Además, es importante definir los factores de los cuales depende la predicción analítica del GF, éstos son:

Magnitud de sobrecarga.

Presión de poro de la formación.

Fuerza de la roca de formación.

El grado de anisotropía de las rocas: las cuales tienen un comportamiento diferente según la dirección a la cual se aplica el esfuerzo.

Grado de tectónica dentro del área en estudio.

Antes de estudiar cómo se determina el gradiente de fractura, es necesario definir los factores mencionados que la influencian:

DEFINICIONES:

Esfuerzo de sobrecarga (Overburden stress): Se representa por σ_v .

Es el esfuerzo que surge del peso de roca suprayacente a la zona de estudio.

σ_v= (esfuerzo suprayacete)/profundidad=psi/ft

Su valor para:

- Áreas con poca actividad tectónica = 1 psi/ft

- Áreas tectónicamente activas (valor promedio) = 0,8 psi/ft

En general, éste varía de campo a campo y depende de la profundidad. En campo dado, su valor se obtiene mediante registros de densidad de pozos perforados en dicha área, representados por:

Además, en formaciones porosas se cumple que: σ_v= σ_(matriz de roca)+P_(form.)

Presión del poro de formación (P_(form.) ):

Es lña presión ejercida por los fluidos de la formación en la paredes de los poros de la roca.

Se subdivide en:

P_(form.) normal (o hidropresión): Se da si P_(form.)=P_(hidrostática)

de la columna total del agua de formación

Generalmente, P_(form.) normal=0,465 psi/ft.

P_(form.) anormal (o geopresión): Existe en zonas con comunicación no directa con sus estratos adyacentes debido a que sus límites son impermeables, por lo cual el fluido soporta mayor σ_v.

Su valor para:

Áreas tectónicamente poco activas = 1 psi/ft-

Áreas tectónicamente activas = 0,8 psi/ft.

Ambas se predicen por:

Métodos geofísicos: Usados antes de perforar el pozo.

Métodos de registro: Usados después de perforar el pozo / sección del pozo.

Ej. Registros eléctricos, sónicos, de neutrón, de carga de densidad y litológicos.

Fuerza de roca:

Se puede dar en términos de F_(tensión ) (es de importancia en el GF), F_(compresión ), F_tensión, o F_impacto. Donde:

F_(tensión )=(fuerza de tracción requerida para romper una muestra de roca)/(área de muestra)

=0,1*F_(compresión )

Esfuerzos in-situ principales: Se encuentran en cualquier punto por debajo de la superficie de la tierra.

Donde:

σ_1 = overburden stress (en pozos verticales).

σ_2 y σ_3 = influencian directamente el fracturamiento de la roca.

σ_1>σ_2>σ_3.

Presión de ruptura de formación (PF):

Es la presión requerida para superar los esfuerzos del pozo para así fracturar la formación en la primera vecindad del pozo. Es importante saber que en teoría la PF se da cuando: PF ≥ σ_3, sin embargo, los esfuerzos alrededor de paredes del pozo llegan a superar a σ_3 al perforar un pozo.

Gradiente de fractura (GF): Se define como:

GF= σ_(in situ mínimo-total)/Profundidad=psi/ft

Éste se puede determinar mediante:

MÉTODO DIRECTO: Éste usa lodo para presurizar el pozo hasta fracturar la formación.

〖PF〗_(de form.)=〖PF〗_(en superficie)+P_(H (del lodo dentro del pozo))

Dicha presión calculada es la requerida para fracturar la roca y propagar dicha fractura a través de la roca. Además, ésta se determina mediante:

Una prueba que se puede hacer en sección del Open Hole (OH) o en el casing intermedio, y consiste en:

Llenar pozo con lodo fresco y cerrar la preventora del anular.

Bombear pequeños incrementos de lodo (de 1/8 a ¼ Bbl) usando una bomba de superficie que contenga un medidor de presión preciso.

Luego de cada incremento de lodo, anotar la 〖 P〗_(shut-in)utilizando la siguiente gráfica:

Adicionalmente, la 〖 P〗_(shut-in) se da luego de que la bomba se detiene y es la requerida para mantener la fractura inducida por 〖PF〗_(de form.), también es llamada “presión de cierre de fractura”.

De esta gráfica se puede inferir que: P_(propagación de fractura )≪≪ 〖PF〗_(de form.) , donde P_(propagación de fractura )=σ_3 al asumirse que la fractura fuera de la vecindad del pozo se puede hacer cuando se excede a σ_3.

PRUEBAS LEACK-OFF: A diferencia de prueba anterior, ésta se detiene luego de la 1ª señal de fuga del fluido de formación.

Ésta se da luego de perforar 10-20 ft (de OH) por debajo del casing seat, para así determinar 〖MW〗_(max.) que puede usarse para perforar el próximo hoyo sin fracturar el casing seat.

También, la P_fugadepende de las propiedades de penetración del lodo y de la permeabilidad de la formación. La fuga se puede detectar tan pronto ocurre si detenemos el bombeo a intervalos regulares y anotamos cada vez la 〖 P〗_(shut-in) y la diferencia de dichos valores en toma de datos sucesivos, ya que si esta diferencia de 〖 P〗_(shut-in) aumenta me indica una fuga. La gráfica de dichos valores se representa en parte OA de gráfica anterior.

PRUEBA DEL CASING SEAT:

En esta se aplica al OH una P < P_fuga. Ésta se da para revisar si el casing seat puede soportar el 〖MW〗_(max.) que se usará para perforar el próximo hoyo.

P_(superficie-max.)=(D*(δ_m2-δ_m1))/144=psi

Donde:

P_(superficie-max.) se aplica en pequeños incrementos.

D= profundidad del casing seat= (ft)

δ_m1= MW del lodo actual= (lb/〖ft〗^3)

δ_m2=

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