Fracturamiento hidraulico

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1. Introducción

El fracturamiento hidráulico es comúnmente utilizado para mejorar el desempeño de pozos de baja permeabilidad. Las fracturas creadas por este proceso de estimulación son definidas normalmente en simulación utilizando grids no estructurales alrededor del plano de fractura, lo que incrementa el tiempo computacional debido a la complejidad de la malla.

Sin embargo, lasfracturas también pueden ser definidas por su longitud, altura, permeabilidad y orientación en el modelo de simulación, y pueden simularse mediante la modificación del índice de productividad de los pozos (IP) y la transmisividad de las celdas adyacentes, logrando el mismo resultado que con los grids complejos.

La roca se somete a la presión de un fluido fracturante que abre la fractura. Se muestra lafractura obtenida y la evolución de la presión fracturante en el tiempo.

Luego se observa como la presión alcanza un valor suficiente para romper la roca, el fluido puede ocupar un mayor volumen y la altura de la columna, y por tanto la presión, decrece. Cuando la presión es lo suficientemente baja para no poder romper más la roca, el sistema entra en equilibrio y la simulación se detiene.La simulación de una fractura hidráulica se hace con el propósito de determinar la rentabilidad de la aplicación de un tratamiento de estimulación y su comportamiento con el tiempo.

1.1 Antecedentes

Sneddon (1946) y Sneddon and Elliot (1946) desarrollo las soluciones para los campos de fuerzas y presiones asociadas con fracturas.

El primer trabajo sobre modelado de fracturas hidráulicasfue realizado por varios investigadores rusos (1959). La primera referencia en ingles fue hecha en papel por Khristianovich and Zheltov’s (1955). La otra mayor contribución fue el trabajo de Perkins and Kern (1961). Esos modelos fueron desarrollados para calcular la geometría de la fractura, particularmente el ancho, para un ritmo específico de longitud y flujo.

La técnica concebidaoriginalmente en el año de 1947 para incrementar el área de drenaje en pozos petroleros, consiste en la inyección de fluido a presión desde la superficie a través de una perforación o pozo hasta una zona determinada del mismo, aislada por sellos, la cual sufrirá los efectos de la presión hidráulica fracturándose en la dirección del máximo esfuerzo principal de confinamiento en profundidad.

Esta técnica fuedesarrollada como una opción para incrementar la producción y evitar la perforación de un nuevo pozo.

Este procedimiento ha dado muy buenos resultados y, a medida que se ha acumulado mucha experiencia de campo, la tecnología de aplicaciones de fracturamiento ha avanzado en lo concerniente al diseño y fabricación de equipos y herramientas y en la selección, preparación y utilización de sólidosy fluidos para atender una variedad de necesidades.

Hoy en día en la industria petrolera las operaciones de fracturamiento hidráulico se realizan con mayor éxito y precisión gracias a los diferentes materiales utilizados en el fracturamiento, ya que dichos materiales son fabricados con la más alta tecnología y son el resultado de investigaciones en el proceso de la estimulación de yacimientospor fracturamiento hidráulico.

1.2 Definición del problema

En ciertas ocasiones, la inyección de fluidos a un determinado estrato puede hacerse con la deliberada intención de fracturarlo, para abrir canales de flujo de mayor amplitud y penetración alrededor de la periferia y más allá del hoyo, debido a que la baja permeabilidad natural, más la invasión del filtrado y partículas del fluido deperforación depositadas en el estrato, imposibilitan que pueda existir flujo hacia el pozo.

Para estos casos es muy importante tomar en cuenta la viscosidad, peso y composición del fluido, como también la presión de ruptura que debe aplicarse para fracturar el estrato. Como la inyección debe concentrarse en determinado intervalo y la prolongación del resquebrajamiento del estrato debe ser...
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