Modelo analítico-computacional (tif) para la aplicación de análisis predictivos en pozos de inyección de agua fracturados por inducción termal

Abstract

El presente estudio de investigación trata del efecto de la tensión Termo y Poro elástico en el fracturamiento de pozos inyectores y/o reinyectores, debido a inducción termal, entendiéndose por inducción termal al fracturamiento hidráulico por contraste de temperatura, entre la temperatura del fluido inyectado y la temperatura del reservorio. Durante la inyección de agua, se dará inicio a un fracturamiento en una región cercana a la boca de pozo, cuando la presión fluyente al final de la extensión de la fractura (presión tip), excede a la suma de la tensión mínima horizontal más la contribución de la energía superficial de la roca-formación oponiéndose a la fractura. El fracturamiento podrá iniciarse en estas condiciones aun a presiones menores a la presión de fractura, como es el caso de la presente investigación, se demostrará que a presiones menores a la presión de fractura se dará inicio y a la propagación del fracturamiento en la formación, a este modo de inyección de agua se le denomina Waterflooding bajo condiciones de fracturamiento; cuyos efectos son considerados y extendidos en la aplicación de análisis predictivos, monitoreando de esta forma el inicio y desarrollo de la fractura alrededor del pozo inyector; así como la forma de avance del frente de agua y de la región enfriada cercana al pozo, lo cual ayudará a evaluar y prevenir resultados no deseados en la eficiencia y optimización de la recuperación de petróleo en pozos inyectores, como también en pozos reinyectores de agua de producción para fines medio ambientales. Efectos Termo-Mecánicos en el Fracturamiento por Inducción Termal (T1F): Efecto Termo-elástico, la roca se contrae por enfriamiento lo cual conlleva a una reducción de la Tensión mínima horizontal de la formación alrededor del pozo inyector; que es equivalente a la caída de la Presión de fractura de la formación el cual podría decrecer hasta estar por debajo de la Presión de inyección de agua. Efecto Poro-elástico, incremento de la presión poral, ya que al enfriarse la roca los poros se reducen, aumentando la Presión de inyección de agua; que equivale al incremento de la tensión mínima horizontal. Efecto de daño en la formación alrededor de la boca del pozo inyector, debido al taponamiento de partículas sobre la cara de la fractura, produciendo un incremento de la presión fluyente de fondo de pozo. Un método Analítico-Computacional (TIF) se desarrollará para la evaluación de análisis predictivos, en base a reportes numéricos-gráficos, tomando como fundamento principal el cálculo de la tensión Termo-elástica inducida. El método consiste en diseñar y desarrollar un programa iterativo de prueba y error, asumiendo una longitud promedia de fractura a un tiempo de inyección dado, el cual evalúa el inicio de una fractura inmediatamente cuando se satisfaga que la presión fluyente (presión tip) exceda a la suma de la tensión mínima horizontal de la formación opuesta a la fractura y a la contribución de la energía superficial de la roca oponiéndose a la ruptura. Para el diseño del modelo computacional que satisfaga la relación anteriormente mencionada, se dará a conocer previamente el análisis matemático de 33 ecuaciones que conforman el modelo que gobierna el flujo de fluidos alrededor de un pozo inyector, Waterflooding bajo condiciones de fracturamiento, lo cual es discutido en detalle en el capítulo 4 de la presente investigación.