Determinación de parámetros de diseño de fracturamientos hidráulicos mediante análisis de la presión de tratamiento

Abstract

El diseño y avaluación de fracturamiento hidráulicos son procedimientos complicados, debido a que los procesos involucrados no pueden ser observados directamente. En la descripción del comportamiento de los reservorios, la ingeniería de reservorios ha superado esta limitación, mediante el análisis basado en la presión de fondo del pozo y el caudal de flujo. Recientemente, estos análisis han sido extendidos y aplicados exitosamente para describir el proceso de fracturamiento hidráulico, por los que actualmente, es posible tipificar el comportamiento de la presión de tratamiento en el fondo del pozo en modos básicos productiva a este proceso. Este hecho permite seleccionar a priori el modelo de geometría de fractura que mejor podra simular el respectivo proceso, facilitando el diseño y evaluación del mismo. El análisis de la presión de fracturamiento durante la inyección, proporciona información cualitativa de la naturaleza del desarrollo de la fractura, tales como: confinamiento o crecimiento de la altura, excesiva pérdida de fluido o extensión restringida; e información cuantitativa mediante comparación de las curvas simuladas por el computador, siguiendo determinados modelos de geometría de fractura. El análisis de la declinación de presión después de la inyección, proporciona información de las características de perdida de fluido, eficiencia del fluido fracturante, dimensiones y tiempo de cierre de la fractura. El conocimiento de estos parámetros permite optimizar el diseño y la evaluación de los tratamientos de fracturamiento hidráulico. El diseño de tratamientos de fracturamiento hidráulico, está basado en tres requerimientos: (i) Determinar la producción y recuperación de petróleo o gas, para diferentes longitudes y conductividades de fractura. (ii) Determinar los requerimientos del tratamiento de fractura que permiten lograr la longitud y conductividad deseada. (iii) Maximizar las ganancias. Para obtener el primer requerimiento, será necesario utilizar un simulador de fracturamiento hidráulico, que permita calcular volúmenes, tipos de material y el programa de bombeo necesario para lograr las longitudes y conductividades de fractura deseadas. Estos simuladores, utilizan diferentes modelos matemáticos con simplificaciones y suposiciones que permitan calcular la forma y dimensiones de la fractura creada. Es en este objetivo, donde es necesario conocer de antemano la respuesta de la formación al proceso de fracturamiento hidráulico, de manera de determinar el modelo y los parámetros que mejor representen su comportamiento. En los modelos bidimensionales (2-D), la determinación de la geometría de fractura se resuelve en base a dos planteamientos básicos, donde se asume que, en los planos horizontales que confinan la fractura: a) No hay deslizamiento y las secciones transversales son elipsoidales. (Perkins y Kern – 1961, Arco, Nordgreen 1972, Shell). b) Si hay deslizamiento y las secciones transversales son rectangulares. (Kristianovich – 1955, Rusia, Geertsma y de Klerk – 1969, Shell, Daneshy – 1973 – Halliburton) Adicionalmente, se han reducido aplicaciones de estas teorías para el modelo radial, donde la fractura no alcanza a ser confinada en su crecimiento vertical y el perfil de altura es circular. Este modelo es conocido como “PENNY-SHAPED”. En la presente tesis se aplica estos nuevos conceptos y técnicas para mostrar, como se puede diseñar y evaluar trabajos de fracturamiento hidráulico en base a información de presiones y datos de campo, reduciendo las suposiciones a un mínimo. Se muestra resultados obtenidos en el MIEMBRO HELICO de la Formación Areniscas Talara del Yacimiento Carrizo. Se definen términos y conceptos de actual uso así como metodología de trabajo para la obtención de la información requerida.