Evaluación de la prueba de presión en reservorios de baja permeabilidad, mediante pruebas Mini Falloff y análisis de caudal transitorio en los campos del noroeste peruano

Abstract

Los reservorios de la Cuenca Talara se caracterizan en la mayoría de los casos por su baja permeabilidad; esto dificulta la realización de pruebas convencionales de presión lo cual pone retos para la evaluación de formaciones y del comportamiento productivo de los reservorios; esto hace necesario que en su mayoría los reservorios siliciclásticos de la cuenca Talara tengan que ser fracturados hidráulicamente para obtener tasas comerciales de producción. El presente trabajo de investigación muestra los principios técnicos y la metodología para diseñar y realizar un análisis e interpretación, usando la información disponible de registros de presión en los reservorios apretados de un campo del Noroeste Peruano, ya sea de pruebas Mini Fall Off y monitoreo de presiones dinámicas durante la fase de producción. Esta información convenientemente validada puede ser usada tanto para determinar las propiedades del reservorio en estudio, su índice de productividad y eventualmente, algunos rasgos geológicos o condiciones de frontera. Cabe señalar que la información para el análisis de las pruebas de presión en reservorios fracturados hidráulicamente son las pruebas Mini Fall Off, los cuales nos permitirá identificar regímenes de flujo (desde lineal a radial), estimar la presión del reservorio y permeabilidad efectiva, así como para eventualmente calcular la permeabilidad del sistema post-frac. Para los pozos surgentes se recomienda el análisis de caudal transitorio (rate transient análisis - RTA), cuando se cuenta con datos de presiones dinámicas de cabeza y/o de fondo, así como caudales de producción, con los cuales es posible construir un modelo de reservorio, caracterizar el periodo temprano, identificar condiciones de frontera, y predecir el comportamiento de la producción. Para realizar la tesis se utilizó datos de presión y producción de los reservorios Mogollón y Rio Bravo, con rangos de permeabilidad entre 0.1 y 10 mD, las mismas que cuentan con suficiente calidad, las mismas que permiten evaluar las características de reservorios en estudio, construir un modelo analítico dinámico y realizar una predicción del comportamiento productivo. Las pruebas de Mini Fall Off permiten estimar las propiedades de los reservorios apretados de las formaciones Mogollón y Rio Bravo. Se pudieron medir condiciones de presión original o parcialmente agotadas, así como estimaciones de permeabilidad efectiva por debajo de 1 mD. Además, se detectaron medias longitudes entre 70' y 100' en la mayoría de los trabajos de fracturamiento hidráulico. Por otro lado, en algunos casos, se identificó un sistema micro-fracturado naturalmente durante un régimen de tiempo temprano mediante un modelo RTA con una coincidencia razonable de las gráficas de Fetkovich y Blasingame. Este comportamiento explica el alto índice de productividad y caudal inicial encontrado en el fracturamiento hidráulico del pozo Z- X17 del campo Peña Negra, donde el modelo RTA muestra una coincidencia histórica precisa (95 %) después de una fase de producción de dos años.

The reservoirs of the Talara Basin are characterized in most cases by their low permeability; this makes it difficult to carry out conventional pressure tests, which puts challenges for formations evaluation and the productive behavior of the reservoirs; This makes it necessary for majority of the siliciclastic reservoirs in the Talara basin to be hydraulically fractured to obtain commercial production rates. This research work shows the technical principles and the methodology to design and carry out an analysis and interpretation, using the information available from pressure records in the tight reservoirs of a Northwest Peruvian field, either from Mini Fall Off tests and dynamics pressure monitoring during the production phase. This conveniently validated information can be used both to determine the properties of the reservoir under study, productivity index and, eventually, some geological features or boundary conditions. It should be noted that the inputs for the analysis of pressure tests in hydraulically fractured reservoirs are the Mini Fall Off tests, in order to identify flow regimes (from linear to radial flow), estimate reservoir pressure and effective permeability, as well as to eventually calculate the permeability of the post-frac system. For flowing wells, the analysis of transient flow rate (Rate Transient Analysis, RTA) is recommended when dynamic wellhead and/or bottomhole pressure data, as well as production rates, are available. With these data, it is possible to build a reservoir model, characterize the early time period, identify boundary conditions, and predict production behavior. For the thesis, pressure and production data from the Mogollon and Rio Bravo, reservoirs were utilized. These reservoirs have permeability ranges between 0.1 and 10 mD, and the data collected has sufficient quality to evaluate the reservoir characteristics under study. This data was used to construct a dynamic analytical model and predict the productive behavior. The Mini Fall Off tests allow estimating the properties of the tight reservoirs of the Mogollon and Rio Bravo formations. Original or partially depleted pressure conditions could be measured, as well as estimates of effective permeability below 1 mD. Additionally, half lengths between 70' and 100' were detected in most hydraulic fracturing jobs. On the other hand, in some cases, a naturally micro-fractured system was identified during an early time regime using RTA model with a reasonable match from the Fetkovich and Blasingame plots. This behavior explains the high productivity index and initial rate found in the hydraulic fracturing from the well Z-X17 of the Peña Negra field, where the RTA model shows a precise historical coincidence (95%) after a phase of two years production.