Apuntes Fracturamiento Hidraulico
Páginas: 18 (4268 palabras)
Publicado: 9 de diciembre de 2012
FRACTURAMIENTO HIDRÁULICO
DEFINICIÓN
Es la aplicación de presión a una roca reservorio hasta que se produce la falla o fractura de la misma. Después de la rotura de ¡a roca se continúa aplicando presión para extender la fractura más allá del punto de falla.
Con esta fractura se crea un canal de flujo de gran tamaño que no sólo conecta fracturas naturales sino que produce una gran área de arenaja de fluidos del reservorio.
Los objetivos principales del fracturamiento hidráulico son:
• Incrementar el régimen de producción.
• Aumentar la recuperación total.
• Mejorar el uso de la energía del yacimiento.
ORIENTACIÓN DE LA FRACTURA.
La fractura se crea y se propaga siempre en sentido perpendicular al de menor esfuerzo de la roca. Por ejemplo una fractura horizontal se creacuando el esfuerzo vertical es menor que e! latera!, esto se puede observar en la Figura 2.
Los factores que tienen mayor influencia en la orientación da la fractura son: la presión de los poros, el módulo de Poisson, el módulo de Young, dureza y compresibilidad de la roca.
La forma, posición y tipo de punzados no influye en la forma y dirección de la fractura. En la figura 3, se observa laorientación de la fractura, que puede ser horizontal, vertical o inclinada, así:
MODELO DE FRACTURA HIDRÁULICA
Después del inicio de la fractura; la inyección adicional resultaría en propagación de la fractura.
La geometría de la fractura creada puede ser aproximada por modelos que toman en cuenta ¡as propiedades mecánicas de la roca, las propiedades del fluido de fractura, las condicionescon las cuales el fluido es inyectado (cantidad, presión) y la distribución de esfuerzo en e! medio poroso.
MODELO PKN
El modelo PKN tiene forma elíptica en el orificio del pozo (Figura 4.)
El ancho máximo está en la línea central de esta elipse, con cero ancho en la parte superior y en el fondo. Para fluido Newtoniano el ancho máximo cuando la longitud de fractura medida es igual a xf,está dada por:
Donde:
Wmax= ANCHO MÁXIMO DE FRACTURA.
Xf= ANCHO DE LA FRACTURA.
µ= VISCOSIDAD APARENTE
v= ES LA RELACIÓN DE POISSOM
G= ES EL MODULO ELÁSTICO DE CORTE
Hay que recordar que G está relacionado con el modulo de Young, E por la ecuación:
MODELO KGD.
El modelo KGD representado en la figura 5 que gira 90° del modelo PKN, y es particularmente aplicable paraaproximar la geometría de fractura donde hf > xf, de tal forma, este modelo no debería ser usado en casos donde la distancia larga de fractura sea generada.
Tal como se puede mirar en la figura.
Y en unidades de campo:
MECÁNICA DE DAÑO CONTINÚO EN FRACTURA HIDRÁULICA.
Un método para extender y describir estos fenómenos está basado en el criterio de propagación de fractura derivadode mecánica de daño continuo, (CDM) Continue Mechanical Damage.
Según CDM, bajo esfuerzos la estructura del material puede empezar a desintegrarse. Pequeñas fisuras pueden formarse y dicho deterioro debilita a! material y disminuye su capacidad de carga.
El deterioro es característico de la variable de daño cuantificable.
MIGRACIÓN DE ALTURA
Un modelo pseudo tridimensionales P-3-Dapropiado permitiría migración de altura de fractura lateral y vertical. Una aproximación para la altura de fractura en e! orificio de! pozo (donde tendría un valor máximo) se presenta luego.
Si esta altura fuera utilizada sea con el modelo KGD o PKN, esto conduciría una sobre estimación del volumen de suspensión para ejecutar el tratamiento.
La distribución de esfuerzos horizontales a lo largode la columna vertical varía debido a la litología que tienen diferentes relaciones de Poisson.
La figura 6, es un esquema del modelo.
• El valor del esfuerzo horizontal en la capa apuntada de espesor, h es σ.
• La capa superior tiene un esfuerzo σU. L
• La capa de abajo tiene un esfuerzo σd.
• La migración de fractura hacia arriba h, es medida desde el fondo del reservorio y la...
DEFINICIÓN
Es la aplicación de presión a una roca reservorio hasta que se produce la falla o fractura de la misma. Después de la rotura de ¡a roca se continúa aplicando presión para extender la fractura más allá del punto de falla.
Con esta fractura se crea un canal de flujo de gran tamaño que no sólo conecta fracturas naturales sino que produce una gran área de arenaja de fluidos del reservorio.
Los objetivos principales del fracturamiento hidráulico son:
• Incrementar el régimen de producción.
• Aumentar la recuperación total.
• Mejorar el uso de la energía del yacimiento.
ORIENTACIÓN DE LA FRACTURA.
La fractura se crea y se propaga siempre en sentido perpendicular al de menor esfuerzo de la roca. Por ejemplo una fractura horizontal se creacuando el esfuerzo vertical es menor que e! latera!, esto se puede observar en la Figura 2.
Los factores que tienen mayor influencia en la orientación da la fractura son: la presión de los poros, el módulo de Poisson, el módulo de Young, dureza y compresibilidad de la roca.
La forma, posición y tipo de punzados no influye en la forma y dirección de la fractura. En la figura 3, se observa laorientación de la fractura, que puede ser horizontal, vertical o inclinada, así:
MODELO DE FRACTURA HIDRÁULICA
Después del inicio de la fractura; la inyección adicional resultaría en propagación de la fractura.
La geometría de la fractura creada puede ser aproximada por modelos que toman en cuenta ¡as propiedades mecánicas de la roca, las propiedades del fluido de fractura, las condicionescon las cuales el fluido es inyectado (cantidad, presión) y la distribución de esfuerzo en e! medio poroso.
MODELO PKN
El modelo PKN tiene forma elíptica en el orificio del pozo (Figura 4.)
El ancho máximo está en la línea central de esta elipse, con cero ancho en la parte superior y en el fondo. Para fluido Newtoniano el ancho máximo cuando la longitud de fractura medida es igual a xf,está dada por:
Donde:
Wmax= ANCHO MÁXIMO DE FRACTURA.
Xf= ANCHO DE LA FRACTURA.
µ= VISCOSIDAD APARENTE
v= ES LA RELACIÓN DE POISSOM
G= ES EL MODULO ELÁSTICO DE CORTE
Hay que recordar que G está relacionado con el modulo de Young, E por la ecuación:
MODELO KGD.
El modelo KGD representado en la figura 5 que gira 90° del modelo PKN, y es particularmente aplicable paraaproximar la geometría de fractura donde hf > xf, de tal forma, este modelo no debería ser usado en casos donde la distancia larga de fractura sea generada.
Tal como se puede mirar en la figura.
Y en unidades de campo:
MECÁNICA DE DAÑO CONTINÚO EN FRACTURA HIDRÁULICA.
Un método para extender y describir estos fenómenos está basado en el criterio de propagación de fractura derivadode mecánica de daño continuo, (CDM) Continue Mechanical Damage.
Según CDM, bajo esfuerzos la estructura del material puede empezar a desintegrarse. Pequeñas fisuras pueden formarse y dicho deterioro debilita a! material y disminuye su capacidad de carga.
El deterioro es característico de la variable de daño cuantificable.
MIGRACIÓN DE ALTURA
Un modelo pseudo tridimensionales P-3-Dapropiado permitiría migración de altura de fractura lateral y vertical. Una aproximación para la altura de fractura en e! orificio de! pozo (donde tendría un valor máximo) se presenta luego.
Si esta altura fuera utilizada sea con el modelo KGD o PKN, esto conduciría una sobre estimación del volumen de suspensión para ejecutar el tratamiento.
La distribución de esfuerzos horizontales a lo largode la columna vertical varía debido a la litología que tienen diferentes relaciones de Poisson.
La figura 6, es un esquema del modelo.
• El valor del esfuerzo horizontal en la capa apuntada de espesor, h es σ.
• La capa superior tiene un esfuerzo σU. L
• La capa de abajo tiene un esfuerzo σd.
• La migración de fractura hacia arriba h, es medida desde el fondo del reservorio y la...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.