estimulacion de pozos
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Estimulaciones de pozos
CAPÍTULO IV
CAPÍTULO
IV
ESTIMULACIÓ !E PO"OS 19
Estimulaciones de pozos
CAPÍTULO IV
#$
Estimulaciones de pozos IV
CAPÍTULO IV
ESTIMULACIÓN DE POZOS.
La estimulaci%n de pozos es una de las acti&idades m's impo(tantes en el mantenimiento de la p(oducci%n de los pozos pet(ole(os) *sta consiste en la in+ecci%n de ,luidos de t(atamiento a -astos + p(esiones po( de.a/o de la p(esi%n de ,(actu(a) con la ,inalidad de (emo&e( el da0o ocasionado po( la in&asi%n de los ,luidos a la ,o(maci%n du(ante las etapas de pe(,o(aci%n + te(minaci%n de pozos) o po( ot(os ,acto(es du(ante la &ida p(oducti&a del pozo
Una estimulación es el p(oceso mediante el cual se (estitu+e o se c(ea un sistema e2tensi&o de canales en la (oca p(oducto(a de un +acimiento 3ue si(&en pa(a ,acilita( el ,lu/o de ,luidos de la ,o(maci%n al pozo Es una acti&idad ,undamental pa(a el mantenimiento o inc(emento de la p(oducci%n de aceite + -as) adem's puede ,a&o(ece( en la (ecupe(aci%n de las (ese(&as E2iste una amplia -ama de lite(atu(a t*cnica de los di,e(entes tipos de t(atamientos 3ue pueden e/ecuta(se en un +acimiento de acue(do con sus ca(acte(4sticas El a&ance tecnol%-ico a t(a&*s de simulado(es + e3uipo de la.o(ato(io nos pe(mite detecta( pozos candidatos a estimula() dia-nostica( su da0o + p(opone( los dise0os mas adecuados en ,o(ma ('pida + con ma+o( ce(tidum.(e En M*2ico la ma+o( pa(te de las estimulaciones se e,ect5an en (ocas ca(.onatadas 6calizas7 util utiliz izan ando do 'cid 'cido o clo( clo(84 84d(i d(ico co 6Cl 6Cl77 a di,e di,e(e (ent ntes es conc concent ent(ac (acio iones nes)) una meno meno(( pa(t pa(te e de las las estimulaciones se (ealizan en ,o(maciones p(oducto(as de a(eniscas) donde se 8a utilizado :cido ;luo(84d(ico 6 ;7 o m's (ecientemente) a t(a&*s de ;(actu(amientos 8id('ulicos En nuest(o pa4s) pa(ticula(ment pa(ticula(mente e en los +acimientos +acimientos con (ocas ca(.onatadas) ca(.onatadas) la utilizaci%n utilizaci%n del 'cido clo(84d(ico clo(84d(ico es p('cticament p('cticamente e el com5n denominado( denominado( de las estimulaciones) estimulaciones) sin em.a(-o) em.a(-o) la e2pe e2pe(i (ien enci cia a (e&el (e&ela a 3ue no todo todoss los los pozos pozos con con p(o. p(o.le lema mass de p(odu p(oducc cci% i%n) n) (e3ui (e3uie( e(en en necesa(iamente del uso de 'cido clo(84d(ico Muc8os de estos pozos con p(o.lemas p(o.lemas de p(oducci%n p(oducci%n (e3uie(en de estimulaciones estimulaciones no < 'cidas 6no (eacti&as7 de.ido a la natu(aleza del p(o.lema 3ue -ene(a la declinaci%n de su p(oducci%n) #1
Estimulaciones de pozos
CAPÍTULO IV
po( lo tanto la selecci%n de un pozo candidato a estimula( + el dise0o de su t(atamiento (e3uie(en de un .uen an'lisis de -a.inete La dete(minaci%n del tipo de da0o) el an'lisis nodal + la co((o.o(aci%n del da0o a t(a&*s de p(ue.as de la.o(ato(io son ,acto(es impo(tantes 3ue de.en conside(a(se pa(a selecciona( + dise0a( el t(atamiento de un pozo candidato a estimula(
Daño a la Fomación! El da0o a la ,o(maci%n es la p*(dida de p(oducti&idad 6o in+ecta.ilidad7 pa(cial o total) natu(al o inducida) de un pozo) (esultado del contacto de la (oca con ,luidos o mate(iales e2t(a0os) o de un o.tu(amiento de los canales pe(mea.les asociados con el p(oceso natu(al de p(oducci%n
Oi"en #el Daño. El da0o a la ,o(maci%n puede se( causado po( p(ocesos simples o comple/os) p(esent'ndose en cual3uie(a de las etapas de la &ida de un pozo El p(oceso de la pe(,o(aci%n del pozo es el p(ime( + 3uiz' el m's impo(tante o(i-en del da0o) el cual se a-(a&a con las ope(aciones de cementaci%n de tu.e(4as de (e&estimiento) las ope(aciones de te(minaci%n + (epa(aci%n de pozos e incluso po( las ope(aciones de estimulaci%n La ,uente de da0o la p(opicia el contacto e in&asi%n de mate(iales e2t(a0os en la ,o(maci%n
Ti$os #e #año. Independientemente del o(i-en o la natu(aleza del da0o) este a,ecta el pat(%n de ,lu/o natu(al de los ,luidos en la ,o(maci%n Los da0os 3ue t(adicionalmente conocemos) p(esentes en el sistema (ocap-# la p(esi%n tiene un meno( e,ecto en la (eacci%n del 'cido con (ocas calc'(eas calc'(eas 3ue la ma+o(4a ma+o(4a de los ot(os ,acto(es) ,acto(es) po( de.a/o de.a/o de ese &alo( la (eacci%n se acele(a) acele(a) como se o.se(&a en la ;i-u(a IVB IVB c Tempe( mpe(at atu( u(a a A medida 3ue la tempe(atu(a se inc(ementa) el 'cido (eacciona(' m's ('pido con el mate(ial calc'(eo
d Concent(aci%n Concent(aci%n del 'cido + p(oductos p(oductos de (eacci%n (eacci%n Mient(as m's ,ue(te sea un 'cido m's tiempo le toma(' te(mina( la (eacci%n Con s%lo a-(e-a( clo(u(o clo(u(o de calcio calcio o .i%2id .i%2ido o de ca(.ono ca(.ono a cual3ui cual3uie( e( 'cido 'cido ,ue(te ,ue(te (eta(da (eta(da(' (' li-e(am li-e(ament ente e su (eacc (eacci% i%n n Un 'cid 'cido o o(-' o(-'ni nico co le toma toma m's m's tiem tiempo po -ast -asta( a(se se 3ue 3ue el Cl Cl po(3u po(3ue e s%lo s%lo est' est' pa(cialmente ionizado e Comp Composi osici ci%n %n de de la (oca (oca
BB
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CAPÍTULO IV
La composici%n 3u4mica de la (oca in,lui(' en la (eacci%n del 'cido) las dolomitas -ene(almente (eaccionan m's lentamente con el Cl 3ue con las calizas , Viscosidad A medida 3ue la &iscosidad se inc(ementa disminu+e el tiempo de (eacci%n del 'cido 'cido @1#
Estimulación no eacti&a.
Una de las ca(acte(4sti ca(acte(4sticas cas de la estimulaci%n estimulaci%n es 3ue los -astos + las p(esiones p(esiones son meno(es a la p(esi%n de ,(actu(a de la ,o(maci%n Pa(a pode( (ealiza( las estimulaciones se estudia (ealizando (ealizando p(ue.as p(ue.as de admisi%n admisi%n o in+ecci%n in+ecci%n en el inte(&alo inte(&alo p(oducto( p(oducto()) pa(a as4 dete(mi dete(mina( na( el inc(emento del -asto + si es necesa(ia la estimulaci%n Esta p(ue.a consiste en in+ecta( a la ,o(maci%n un ,luido ine(te a -astos mu+ .a/os) de .a((il po( minuto) midiendo la p(esi%n de in+ecci%n Entonces) se inc(ementa el el .om.eo po( pasos + lee( la p(esi%n p(esi%n de de in+ecci%n in+ecci%n 8asta 8asta 3ue la cu(&a cu(&a de -asto -asto p(esi%n p(esi%n de in+ecci%n in+ecci%n se 3uie.(e 3uie.(e como se indica en el punto A de la ;i-u(a IV@ IV@ Si la p(esi%n deseada pa(a la estimulaci%n mat(icial mat(icial se alcanza antes de la ,(actu(a) entonces la estimulaci%n estimulaci%n mat(icial mat(icial puede puede lle&a(se lle&a(se a ca.o a esa p(esi%n o una p(esi%n li-e(amente li-e(amente m's a.a/o
La estimulaci%n mat(icial no (eacti&a 6no 'cida7) en el cual los ,luidos de t(atamiento no (eaccionan 3u4micamente con los mate(iales o s%lidos de (oca En este caso se utilizan B@
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CAPÍTULO IV
p(incipalmente soluciones oleosas o acuosas) alco8oles o sol&entes mutuos) con aditi&os) p(incipalmente los su(,actantes Estas estimulaciones com5nmente se emplean pa(a (emo&e( da0os po( .lo3ueos de a-ua) aceite aceite o emulsi%n emulsi%n da0os po( p*(dida p*(dida de lodo) po( dep%sitos dep%sitos o(-'nicos) o(-'nicos) etc Si el da0o no es identi,icado en la ,o(maci%n no se de.e de aplica( la estimulaci%n mat(icial no (eacti&a Gene(almente las ,o(maciones se encuent(an en ma+o( o meno( -(ado da0adas) siendo el da0o la alte(aci%n ne-ati&a de las p(opiedades de ,lu/o de los conductos po(osos + ,(actu(as en la &ecindad del pozo) las pe(,o(aciones de los dispa(os + del +acimiento mismo Este da0o puede se( o(i-inado du(ante las ope(aciones (ealizadas en un pozo) desde su etapa inicial de pe(,o(aci%n 8asta su etapa de (ecupe(aci%n secunda(ia) pasando po( la te(minaci%n) la (epa(aci%n) la limpieza + toda ope(aci%n in8e(ente a su p(oducci%n El da0o puede &a(ia( desde una pe3ue0a p*(dida de la pe(mea.ilidad) 8asta el .lo3ueo total de las zonas p(oducto(as La p(incipal ,uente de da0o a la ,o(maci%n es el contacto de esta con ,luidos e2t(a0os Los ,luidos m's comunes son= el ,luido de pe(,o(aci%n) el ,luido de te(minaci%n o (epa(aci%n as4 como tam.i*n los ,luidos de limpieza + estimulaci%n La in&asi%n de ,luidos .ase a-ua) conocida como N.lo3ueo de a-ua) p(opicia 3ue localmente en la &ecindad del pozo se p(omue&a una alta satu(aci%n de la misma con la consecuente disminuci%n de la pe(mea.ilidad (elati&a a los 8id(oca(.u(os) la cual se t(aduce en una ma+o( (est(icci%n al ,lu/o de aceite del +acimiento al pozo Este .lo3ueo se &e ,a&o(ecido po( la p(esencia en el sistema po(oso de a(cilla como la illita) +a 3ue su ,o(ma p(opicia una ma+o( '(ea ma/ada po( a-ua) inc(ementando la adso(ci%n de *sta a las pa(edes del pozo
Ti$o #e #año A(cillas + ,inos
No eacti&a S%lo en ,o(maciones con TD B$$ R; con a-entes su(,actantes
Jlo3 Jlo3ueo ueo po( po( a-ua a-ua
dispe(santes de ,inos ;lui ;luido doss acuos acuosos os con con o sin alc alco8o o8ole less o sol&e sol&ent ntes es mutu mutuos os + su(, su(,act actant antes es BH
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CAPÍTULO IV
Jlo3ueo po(
.a/o tenso(es ;luidos acuosos u oleosos) con o sin alco8oles o sol&entes mutuos +
emulsi%n Mo/a.ilidad po(
su(,actantes desemulsi,icantes ;luidos acuosos con su(,actantes cam.iado(es de mo/a.ilidad po( a-ua
aceite Pel4culas
;luidos oleosos con o sin alco8oles o sol&entes mutuos + su(,actantes
inte(,aciales Inc(ustaciones de
desemulsi,icantes o indicada
sales !ep%sitos !ep%sitos o(-'nicos o(-'nicos Sol&entes Sol&entes a(om'tic a(om'ticos os con su(,act su(,actantes antes dispe(sa dispe(santes ntes + .a/o .a/o tenso(es tenso(es + con o sin sol&entes mutuos P*(didas P*(didas de p(esi%n p(esi%n ;luidos ;luidos acuosos acuosos + oleosos oleosos con su(,act su(,actantes antes dispe(santes dispe(santes de ,inos ,inos Ta.la IV1 Tipos de da0o La acci%n de la estimulaci%n mo/a.ilidad mat(icial no (eacti&a concie(ne p(incipalmente con la alte(aci%n de estas ,ue(zas (etenti&as tensi%n supe(,icial e inte(,acial) mo/a.ilidad + capila(idad
Tensión su$e0icial. La mate(ia en sus di,e(entes estados esta compuesta po( mol*culas) las cuales p(esentan una t(acci%n mutua llamada ,ue(za de co8esi%n + es una com.inaci%n de ,ue(zas elect(ost'ticas + de Vande( alls El des.alance de estas ,ue(zas en la inte(,aces c(ea ene(-4a li.(e de supe(,icie Entonces la tensi%n supe(,icial la podemos de,ini( como el t(a.a/o po( unidad de '(ea e3ui&alente pa(a &ence( la ene(-4a li.(e de supe(,icie + se mide en dina>cm
Tensión inte0acial. Se puede e2plica( en los mismos t*(minos 3ue la tensi%n supe(,icial de un li3uido A3u4 cada ,ase ,ase tiende tiende a cont(a cont(ae(se e(se como como (esulta (esultado do de un des.ala des.alanceo nceo de ,ue(z ,ue(zas as 3ue su,(e su,(en n las mol*culas 3ue se encuent(an en la inte(,ase La tensi%n tensi%n inte(,acial act5a como una ,ue(za 3ue se opone al aumento de la inte(,ase ent(e los dos l43uidos La sepa(aci%n de las dos ,ases depende de la natu(aleza 3u4mica de la la se-unda ,ase si de t(ata de una una ,ase e2clusi&amente noo ani%nico La ;i-u(a IV IV nos muest(a el compo(tamiento compo(tamiento de los di,e(entes di,e(entes sistemas en ,unci%n ,unci%n de la tempe(atu(a tempe(atu(a + la mine(alo-4a mine(alo-4a)) esta puede se( utilizada utilizada en la selecci%n del ,luido de t(atamiento
La ;i-u ;i-u(a (a IV IVQ mues muest( t(a a el comp compo(t o(tam amie ient nto o de las las di,e di,e(e (ent ntes es conc concent ent(ac (acio ione ness del del 'cid 'cido o ,luo(84d(ico con (especto a la pe(mea.ilidad (elati&a de un n5cleo Cuando el ; es .om.eado a la ,o(maci%n) la pe(mea.ilidad + el -asto de .om.eo a menudo disminu+en o se inc(ementa la @#
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p(esi%n de .om.eo As4) con B + K de ;) cuando se (emue&e el da0o) ,inalmente la pe(mea.ilidad se inc(ementa('
El dec(emento inicial es ma+o( con sistemas m's ,ue(tes de ; En ocasiones como se o.se(&a en los datos de ; al 9K el da0o es completo + el n5cleo 3ueda totalmente taponado) lo mismo ocu((e con al-unos n5cleos cuando se utiliza ; al K pa(a (educi( esa posi.ilidad la ma+o( pa(te de los ope(ado(es utilizan ; al BK en la ma+o(4a de los t(atamientos La 8a.ilidad del ; pa(a (emo&e( el da0o en a(cillas se -ene(a en una distancia de # pies en la &ecindad del pozo) ma+o( se &uel&e econ%micamente incostea.le . B ;luido ;luido de desplaza desplazamie miento nto Se utiliza pa(a desplaza( el ;) ase-u(a 3ue la ma+o(4a del ; (eaccione en la ,o(maci%n + cont(i.ui(' a los (esultados del t(atamiento . El clo(u(o de amonio es el m's com5n + es una de las pocas sales 3ue no p(ecipita(' con el ; o con el ; -astado) el diesel se utiliza tam.i*n en pozos de aceite Xa 3ue el ; (eacciona mu+ ('pidamente) no se (ecomienda un la(-o pe(4odo de cie((e) de.e empeza( a (e-(esa(se los ,luidos tan p(onto como sea posi.le) especialmente en pozos con ,o(maciones de .a/a pe(mea.ilidad @B
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CAPÍTULO IV
Una &ez 3ue se 8an .om.eado los ,luidos 8acia la ,o(maci%n) cumpliendo con las etapas del t(atam t(atamien iento to ,inalm ,inalment ente e se .om.ea .om.ea un ,luido ,luido desplaz desplazado( ado( compati.le con el sistema + cu+o &olumen se(' i-ual al &olumen de las tu.e(4as 8asta la .ase del inte(&alo a dispa(a( En el caso de la estimulaci%n mat(icial en a(eniscas) la ape(tu(a del pozo de.e se( lo m's ('pido posi.le
F'ACTU'AMIENTO ID'*ULICO.
@#
Un t(atamiento de ,(actu(amiento consiste esencialmente en el (ompimiento de una secci%n p(oducto(a de la ,o(maci%n mediante una ,ue(za 8id('ulica e/e(cida po( un ,luido) -ene(almente) conten contenien iendo do una a(ena 3ue ,un-i(' ,un-i(' como susten sustentan tante te pa(a pa(a manten mantene( e( la ,(actu(a ,(actu(a -ene(ad -ene(ada a a.ie(ta El ,(actu ,(actu(am (amien iento to 8id('ul 8id('ulico ico es un p(oceso p(oceso de estimu estimulaci laci%n %n de pozos) pozos) 3ue (elaci (elaciona ona t(es t(es aspectos de la pe(,o(aci%n= •
P(esiones de in+ecci%n en pozos
•
P*(didas de ci(culaci%n
•
Fompimiento de la ,o(maci%n 6cementaciones ,o(zadas7
El p(op%sito ,undamental ,undamental de un ,(actu(amiento ,(actu(amiento es inc(ementa( inc(ementa( las condiciones condiciones de ,lu/o 8acia el pozo) mediante la ape(tu(a de canales de ,lu/o -ene(ados po( una p(esi%n 8id(ost'tica 3ue &enza la (esistencia de la (oca ;(actu(amos pa(a= •
Inc(ementa( el -asto de p(oducci%n
•
Inc(ementa( el (adio e,ecti&o de d(ene
•
So.(epasa( la zona da0ada
•
Inc(ementa( la in+ecti&idad de un pozo pa(a p(op%sitos de in+ecci%n
•
E2tende( la &ida econ%mica de un pozo
•
En ,o(m ,o(mac acio iones nes de mu+ .a/a .a/a pe(m pe(mea ea.i .ililida dad d se 8a lo-( lo-(ad ado o o.te o.tene ne(( (ecup (ecupe(a e(aci ci%n %n come(cial de 8id(oca(.u(os
•
Fecupe(aci%n acele(ada de p(oducci%n @@
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CAPÍTULO IV
Ti$os #e 0actuamiento. •
;(actu(amiento 8id('ulico 6;(actu(amiento con Apuntalante7
•
;FACPAC ;FACPAC NTip Sc(eenA7 En el caso de 3ue la ,ue(za ; est* di(i-ida 8acia el plano) los es,ue(zos -ene(ados son de comp(es comp(esi%n i%n + si est'n en sentido sentido cont(a(i cont(a(io o son de tensi%n tensi%n En la mec'nic mec'nica a de (ocas) (ocas) los @H
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CAPÍTULO IV
es,ue(zos es,ue(zos de comp(esi%n comp(esi%n son tomados po( con&enci%n con&enci%n como positi&o positi&o + los de tensi%n como ne-ati&os ne-ati&os En el caso de 3ue la ,ue(za sea aplicada en ,o(ma pe(pendicula( pe(pendicula( al plano) no e2iste componente en la di(ecci%n del plano + po( lo tanto no -ene(a es,ue(zo co(tante En este caso) el es,ue(zo se le denomina NEs,ue(zo P(incipal
De0omaciones. Cuando un cue(po esta su/eto a un es,ue(zo) este su,(e una de,o(maci%n) la cual puede medi(se medi(se En un cue(po cil4nd(ico cil4nd(ico de (oca su/eto a un es,ue(zo se tienen dos de,o(macione de,o(maciones) s) una en sentido a2ial o lon-itudinal 6 δ7) + ot(a en sentido (adial o t(ans&e(sal 6 ε7 Ve( la ;i-u(a IV
De0omación unitaia! es la (elaci%n ent(e la de,o(maci%n a.soluta su,(ida po( en cue(po ent(e su dimensi%n o(i-inal 6adimensional7 !e,o(maci% n Unita(ia =
!imenci%n ,inal − !imenci%n inicial !imenci%n inicial
a2ial o lon-itudinal δ o =
(Lo − ∆L ) − Lo Lo
@
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δ o = −
CAPÍTULO IV
∆L
Lo
@@ Fadial o t(ans&e(sal ε o =
( ( o − ∆( ) − ( o ( o
ε o = −
∆(
( o
@H
'elación #e Poisson - /. Es un pa('met(o pa('met(o de t(ascendente t(ascendente impo(tancia) impo(tancia) pues ca(acte(iza ca(acte(iza los di,e(entes di,e(entes mate(iales mate(iales + se constitu+e en una &a(ia.le independiente) p(opiedad del mate(ial en estudio La (elaci%n de Poisson) Poisson) se de,ine de,ine como la (elaci%n (elaci%n ent(e la de,o(maci%n de,o(maci%n unita(ia unita(ia t(ans&e(sal t(ans&e(sal + la de,o(maci%n unita(ia lon-itudinal=
= υ =
ε o
@
δ o
!onde= εo es la e2pansi%n e2pansi%n late(al de la (oca) δo es la cont(acci%n lon-itudinal o a2ial de la (oca cuando se somete a comp(esi%n Es adimensional + su (an-o de &a(iaci%n est' ent(e $1 + $@
Ti$o #e oca A(enisca
-a#imensional/ $1H $#H
Calizas
$#$ $B$
Ma(-as
$@$ $@H
Foca de sal $B$ $@$ Ta.la Ta.la IV# IV# Valo(es t4picos de (ocas
Mo#ulo #e elastici#a# -Mo#ulo #e )oun"/ )oun"/ =E>. Este modelo se ,undamenta en los conceptos de es,ue(zo 6 σ7 + de,o(maci%n 6 δ7) los cuales (elaciona la Le? #e oo@e e2p(esada en la si-uiente ecuaci%n σ
= Eδ
@Q @Q
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CAPÍTULO IV
!onde E es el p(ime( pa('met(o el'stico conocido como mó#ulo #e elastici#a# -)oun"/ El modulo de Xoun- es una medida de la du(eza de la (oca o de su (esistencia a de,o(ma(se Este pa('met(o es una p(opiedad int(4nseca de los mate(iales + dos dimensiones est'n dadas po( 6;>L# o ;>L7) aun cuando no tiene nada 3ue &e( con con el es,ue(zo o la p(esi%n A medida 3ue se inc(ementa el es,ue(zo) un da0o i((e&e(si.le se p(oduce) (e,le/ado en una de,o(maci%n pe(manente a esta ma-nitud de es,ue(zo) se le denomina LIMITE EL:STICO En caso de continua( aumentando el es,ue(zo) se alcanza(a un &alo( donde la (oca ,alla + se p(oduce su (uptu(a Si el es,ue(zo ,ue comp(esional) se(' FESISTECIA a la COMPFESIÓ COMPFESIÓ de la (oca) Fc En caso de 3ue el es,ue(zo ,uese tensional se(' a FESISTECIA a la TESIÓ de la (oca F t En el caso de 3ue el es,ue(zo de (uptu(a se alcance inmediatamente despu*s de p(esenta(se el l4mite el'stico) se dice 3ue el mate(ial tiene un tipo de ;ALLA ;F:GIL) en caso cont(a(io) el tipo es de ;ALLA ;ALLA !YCTIL
Ma(-as
'c -@"cmB/ 't -@"cmB/ #H H$
Calizas sua&es
1$$ #$$
Ti$o #e oca
1$ 1H
A(eniscas poco consolidadas B$$ @$$ A(eniscas consolidadas
$$ Q$$
A(eniscas mu+ consolidadas @
1$$$
B$ H$
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CAPÍTULO IV
Calizas du(as + mu+ du(as 1H$$ #$$$ Ta.la IVB
1$$ 1H$
La le+ de oo? -ene(alizada pa(a un espacio t(idimensional= ε i
=
υ 1+ υ (υ + υ + υ ) σ i − E Eo 1 # B
@
!onde i 1) #) # ) B 6en los e/es 2) +) z7 O en ,unci%n del es,ue(zo= σ i
υ ( ε 1 + ε # + ε B ) = #Gε i + 1− #υ
@9
El modulo de XounXoun- de Fi-idez o de co(te) esta dado d ado po(= G=
E # 61 + υ 7
@1$
El modu modulo lo de Elas Elastitici cida dad d + la (elaci (elaci%n %n de Pois Poisso son) n) cons constititu+ tu+en en la p(op p(opie ieda dad d mec'n mec'nic icas as ,undamentales de todo mate(ial Estos pa('met(os pueden estima(se de (e-ist(os s%nicos) conocie conociendo ndo la densida densidad d del mate(ia mate(ial)l) ρ El concepto se .asa en el 8ec8o de 3ue una onda s%nica &ia/a a t(a&*s de un mate(ial + su (apidez depende de las ca(acte(4sticas del mate(ial La emisi%n s%nica p(oduce dos tipos de ondas= Si V P 6&elocidad de la onda comp(esional o lon-itudinal7 + V s 6&elocidad t(ans&e(sal o de co(te7 se conocen) es posi.le dete(mina( las p(opiedades mec'nicas del mate(ial) aplicando las si-uientes ecuaciones= Onda P 6lon-itud o comp(esional7 VP =
E 1 − υ ρ (1 + υ )( ) (1 − #υ )
@11
Onda S 6T(ans&e(sal o de co(te7
@9
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CAPÍTULO IV
E # ρ (1 + υ )
VS =
@1#
'esistencia #e incustación< S'es. Esta p(opiedad mec'nica es de inte(*s en el p(oceso del ,(actu(amiento 8id('ulico) siendo un pa('met(o pa(a la selecci%n del a-ente sustentante + pa(a el dise0o de ,(actu(as Se o.tiene de una p(ue.a de la.o(ato(io 3ue consiste en somete( a una ca(-a un n5cleo de ,o(maci%n) de p(e,e(encia con BH p- de lon-itud La ca(-a se t(asmite a t(a&*s de una es,e(a de ace(o de $$H p- de di'met(o 3ue se monta en una placa supe(io( de una p(ense 8id('ulica El n5cleo de (oca se coloca + ,i/a ,i/a en la placa in,e(io( in,e(io( de la p(ensa + se aplica una ca(-a medi.le 8asta 3ue la es,e(a es,e(a de ace(o penet(e penet(e en la (oca una p(o,undidad p(o,undidad de $$1#H $$1#H p- Cuando esta esta penet(aci%n se alcanza se (e-ist(a la ca(-a P La (esistencia (esistencia de inc(ustaci%n) inc(ustaci%n) S Fes) est' dada po( la ca(-a medida) P) ent(e el '(ea p(o+ectada de la inc(ustaci%n=
SFes
=
@ UP # π di
@1B
Com$esi%ili#a# #e la oca C . H$
Estimulaciones de pozos
CAPÍTULO IV
La comp(esi.ilidad esta de,inida po( la si-uiente e2p(esi%n) donde ∆P es la di,e(encial di,e(encial de la p(esi%n aplicada) ∆V el consecuente consecuente cam.io de &olumen de la (oca con (especto a su &olumen &olumen o(i-inal V C( =
1 ∆V ∆P V
@1@ Puede o.tene(se de mane(a e2pe(imental o en ,unci%n de las &a(ia.les independientes υ + E C( =
B(1 − #υ ) E
@1H
Tenaci#a# Tenaci#a# #e 0actua o 0acto #e intensi#a# #e es0ue4o c,tico< ic. Es una medida de (esistencia a la p(opa-aci%n de una ,isu(a) .a/o la acci%n de es,ue(zos a los 3ue se somete el mate(ial Esta ca(acte(4stica pe(mute el an'lisis del c(ecimiento &e(tical + la p(opa-aci%n de una ,(actu(a La tenacidad tenacidad de ,(actu(a esta di(ectamen di(ectamente te (elacionada (elacionada con la ene(-4a ene(-4a (e3ue(ida pa(a c(ea( ma+o( supe(,icie supe(,icie de ,(actu(a ,(actu(a En medios el'sticos el'sticos est' de,inida de,inida pa(a el e2t(emo de una ,isu(a ,isu(a de ,o(ma el4ptica o pa(a.%lica como p(opo(cional a la (a4z cuad(ada de la ,ue(za 3ue causa la
; L L
e2tensi%n de una ,isu(a Sus unidades son
#
La e&aluaci%n del ,acto( de intensidad de es,ue(zo c(4tico) se o.tiene e2pe(imentalmente a t(a&*s del m*todo de p(ue.a del NAnillo Modi,icado) el cual) consiste en co(ta( de un n5cleo de (oca) un anillo en cu+o cent(o de 8ace un a-u/e(o + diamet(almente opuesto se co(tan dos supe(,icies) el anillo es comp(imido a un (itmo de desplazamiento constante + se (e-ist(a el es,ue(zo + el desplazamiento Si esta p(ue.a se e,ect5a .a/o p(esiones con,inantes) simulando condiciones de pozo) se o.tienen &alo(es supe(io(es de W ic +) m's adecuados de aplica( al ,(actu(amiento 8id('ulico
H1
Estimulaciones de pozos
CAPÍTULO IV
El uso del ,acto( de intensidad de es,ue(zo c(4tico) consid*(ese una ,(actu(a (adial de (adio F pa(a este caso) el es,ue(zo (e3ue(ido pa(a e2tende( la ,(actu(a esta dado po(=
σ =
W ic F #
@1
π
X (elacionado con el es,ue(zo de tensi%n T 6condicione est'ticas7= T=
W ic # π I
@1Q !onde I es la mitad de la lon-itud de la ,(actu(a c(eada
Teo,a Teo,a #e la elastici#a#. La teo(4a de elasticidad pe(mite la soluci%n de m5ltiples p(o.lemas sin em.a(-o) pa(a a su aplicaci%n aplicaci%n de.e conside(a(se conside(a(se 3ue los mate(iales mate(iales son isot(%picos) isot(%picos) 8omo-*neos 8omo-*neos + el'sticos el'sticos Un medio es isot(%pico si sus p(opiedades el'sticas no cam.ian con la di(ecci%n del cue(po Se consid conside(a e(a un mate(i mate(ial al 8omo-*neo 8omo-*neo si el m's pe3ue0o pe3ue0o elemento elemento del mismo tiene tiene i-uale i-ualess p(opiedades ,4sicas del cue(po total Un mate(i mate(ial al se conside conside(a (a el'sti el'stico co si las de,o(ma de,o(macio ciones nes p(oducid p(oducidas as po( ,ue(zas ,ue(zas e2te(na e2te(nass despa(ecen cuando estas ,ue(zas de/an de actua( so.(e el mate(ial En esencia) las (ocas no son mate(iales completamente isot(%picos) 8omo-*neos 8omo-*neos + el'sticos + en al-unos casos) &a(4an &a(4an conside(a.lemente) po( lo 3ue las soluciones a p(o.lemas aplicando le+es cl'sicas de la elasticidad) pueden ale/a(se de la (ealidad El compo(tamiento es,ue(zo de,o(maci%n en medios 8omo-*neos) isot(%picos + el'sticos est' ca(acte(izado po( el Modulo de XounXoun- + po( la (elaci%n (elac i%n de Poisson
Es0ue4os insitu.
H#
Estimulaciones de pozos
CAPÍTULO IV
Es0ue4os $inci$ales totales. El pet(%leo se p(esenta ampliamente e2tendido en la Tie((a en ,ase -aseosa) l43uida o s%lida El pet(%leo es una mezcla de compuestos de 8id(oca(.u(os 68id(%-eno + ca(.ono7) con cantidades meno( meno(es es de nit( nit(%%-en eno) o) o2io2i-en eno o + azu, azu,(e (e como como impu impu(e (eza zas s La ocu(( ocu((enc encia ia del del pet(% pet(%le leo o se p(esenta -ene(almente asociada a cuencas sedimenta(ias) sedimenta(ias) po( lo 3ue el estudio de las mismas + su (elaci%n (elaci%n con el ,(actu(a ,(actu(amie miento nto 8id('uli 8id('ulico co constit constitu+e u+en n el ,undament ,undamento o pa(a entende( entende( el p(oceso En condiciones natu(ales) una cuenca sedimenta(ia) se &a ,o(mando po( la apo(taci%n de sedimentos) p(opiciando 3ue cual3uie( elemento en cual3uie( posici%n se encuent(e su/eto al peso de los sedimentos 3ue so.(e+acen) -ene('ndose un ES;UEF"O VEFTICAL) ES;UEF"O !E SOJFECAFGA SOJFECAFGA O PFESIÓ PFESIÓ !E SOJFECAFGA SOJFECAFGA El es,ue(zo es,ue(zo -ene(ado -ene(ado po( el peso se los sedimentos induce ES;UEF"OS OFI"OTALES) 3ue dependen del compo(tamiento el'stico de la (oca + de las condiciones late(ales de ,(onte(a Es,ue(zo &e(tical Σ1
∑ [?- cm ] = $1Z ρ ( -( cm ) Z !( m) #
1
B
s
@1 !onde 6ρs7 es densidad p(omedio de los sedimentos
HB
Estimulaciones de pozos
CAPÍTULO IV
Si elemento se encuent(a en una zona donde no e2isten ,ue(zas tect%nicas) los es,ue(zos 8o(izontales se('n i-uales ∑# = ∑B ) + su desplazamiento o de,o(maci%n late(al es nula ε #
= ε B = $
+
∑# =∑B = ∑1 [υ (1 − υ ) ] Si el elemen elemento to a8o(a a8o(a si se encuent( encuent(a a en una zona donde donde e2isten e2isten ,ue(zas ,ue(zas tect%n tect%nica icas) s) los es,ue(zos 8o(izontales se('n di,e(entes
∑ ≠∑ #
B
) + solo se pod(' estima( el meno( de los es,ue(zos conside(ando 3ue ∑# >∑B
∑B = ∑1[υ ( 1 − υ ) ] ) + ∑# =∑B + ∑TECTÓICO Es0ue4os $inci$ales e0ecti&os. Las (ocas de inte(*s en el ,(actu(amiento 8id('ulico son po(osas) pe(mea.les + contienen ,luidos a p(esi%n La (oca compacta compacta sin po(os de.e modi,ica(se modi,ica(se dado 3ue los ,luidos en los po(os sopo(tan pa(te del es,ue(zo es,ue(zo de so.(eca(-a aplicado aplicado a la mat(iz de la (oca) es deci() deci() su Nes3ueleto Nes3ueleto es la 3ue sopo(ta la ot(a pa(te !e.ido a 3ue los ,luidos ,luidos contenidos en la (oca sopo(tan pa(te del peso de so.(eca(-a + la ot(a sopo(ta la mat(iz de la (oca) el estado de es,ue(zos natu(al al 3ue est' sometido el elemento) se con&ie(te en estado de es,ue(zos p(incipales e,ecti&o e ,ecti&o !e acue(do a la Le+ Te(za-8i Te(za-8i Es,ue(zo p(incipal e,ecti&o &e(tical σ1 σ
1
=
∑1 − α PP
@19 !onde 6α7 se conoce constante po(oel'stica + su &alo( &a(ia de $ a 1 Ad3ui(iendo un &alo( de $H a 1 pa(a a(eniscas + de 1 pa(a calizas Pa(a ,ines p('cticos se toma con un &alo( de 1 P P es la p(esi%n de po(o H@
Estimulaciones de pozos
CAPÍTULO IV
Si elemento se encuent(a en una zona donde no e2isten ,ue(zas tect%nicas) los es,ue(zos 8o(izontales se('n i-uales σ # = σ B = σ 1[υ
(1 − υ ) ]
Si el elemen elemento to a8o(a a8o(a si se encuent encuent(a (a en una zona donde donde e2iste e2isten n ,ue(zas ,ue(zas tect%n tect%nica icas) s) los es,ue(zos 8o(izontales se('n di,e(entes σ #
≠ σ B ) + solo se pod(' estima( el meno( de los es,ue(zos
Conside(ando 3ue σ B
σ #
> σ B
= σ 1[υ (1 − υ ) ] ) + σ # = σ B + ∑TECTÓICO
Es0ue4os ale#e#o #el $o4o. Al pe(,o(a( un pozo se modi,ica el estado natu(al de es,ue(zos) esto (esulta en una concent(aci%n de es,ue(zos al(ededo( del pozo Este p(o.lema ,ue (esuelto po( Wi(sc8 aplicando la Teo(4a de Elasticidad El conside(% un -(an .lo3ue con un a-u/e(o en el cent(o con compo(tamiento el'stico + su/eto su/eto a los es,ue(zos es,ue(zos σ1) σ# + σB) + el a-u/e(o en la di(ecci%n σ1 La soluci%n dete(mina el estado de es,ue(zos de cual3uie( elemento) en ,unci%n de su posici%n en coo(denadas pola(es + de los es,ue(zos e,ecti&os) tan-encial 6 σα7) (adial 6σ( 7) 7) + co(tante 6 τ( α7
HH
Estimulaciones de pozos
σ α
CAPÍTULO IV
= + σ 1 + ( − σ − σ 1 + B( cos #α # ( # ( = σ + σ 1 + ( − σ − σ 1 + B( − @( cos #α # ( # ( ( #
σ #
B
@
A
#
B
#
A
#
σ (
τ ( α
#
B
A
#
B
#
=
σ B
@#$
@
@
#
A
A
@
@#1
#
− σ 1 − B( + #( sen #α # ( ( #
@
#
A
A
@
@##
#
Pa(a ( = ( σ α = σ # + σ B − #( σ # − σ B ) cos #α
@#B
Pa(a di,e(entes posiciones σα &a(4a) dependiendo dependiendo del &alo( del 'n-ulo α) + dado 3ue el cos # α es una ,unci%n pe(i%dica los &alo(es dia(iamente opuestos toman la misma ma-nitud $R
Bσ B − σ #
@HR
σ #
+ σ B
9$R Bσ # − σ B !ado !ado 3ue σ# D σB) los elementos elementos con el mismo mismo es,ue(zo (adial (adial esta('n esta('n posesionados posesionados a $R + 1$R + con el m'2imo a 9$R + #Q$R
Pesión #e 0actua -P F/.
H
Estimulaciones de pozos
CAPÍTULO IV
!e.e(' se( su,icientemente ele&ada pa(a &ence( los es,ue(zos m4nimos con,inantes en la pa(ed del a-u/e(o + la p(opia (esistencia a la tensi%n de la (oca 6FT pa(a ,(actu(as 8o(izontales + F TV pa(a ,(actu(as &e(ticales7 La ene(ne(-44a de p(es p(esi% i%n n se t(as t(asmi mitte al in+ec n+ectta( al pozo pozo un ,luido uido)) llam llamad ado o ;LUI LUI!O ;FACTUFATE Esta ene(-4a se disipa en ,o(ma de ondas po( lo 3ue el &alo( de p(esi%n de ,(actu(a depende) adem's de los es,ue(zos con,inantes + la (esistencia a la tensi%n) de los si-uientes ,acto(es= •
Condiciones de ,(onte(a 6de,o(maci%n plana) (4-ido o es,ue(zo plano) de,o(ma.les7
•
Penet(aci%n del ,luido 6(elaci%n W> µ 1$ P;V la ,(actu(a se(' &e(tical
Si
a#iente #e 0actua< F. !i,ie(e del concepto -ene(al de -(adiente) como en el caso del -(adiente t*(mico o el -(adiente de p(esi%n Pa(a el caso -ene(al de ,(actu(as &e(ticales) la p(esi%n depende del compo(tamiento mec'nico mec'nico de la (oca (oca + en consecuenci consecuencia a el -(adiente -(adiente es es una ca(acte(4s ca(acte(4stica tica de la ,o(maci%n ,o(maci%n + s%lo es aplica.le pa(a la misma ,o(maci%n es deci() cada ,o(maci%n tend(' un -(adiente di,e(ente
'eolo",a. Pa(te de la ,4sica 3ue se enca(-a del estudio del ,lu/o + de,o(maci%n de la mate(ia Las p(opiedades (eol%-icas lle-an a se( un ,acto( impo(tante de.ido a 3ue los ,luidos ,(actu(antes son comple/os
'itmo #e cote -&eloci#a# #e cote/. Es la di,e(encia de &elocidades ad3ui(idas ent(e dos capas de ,lu/o de un ,luido en mo&imiento con (especto a la distancia e2istente ent(e estas placas Su &alo( depende del tipo de ,lu/o + de las ca(act ca(acte(4 e(4sti sticas cas del ,luido) ,luido) es impo(t impo(tant ante e su dete(m dete(mina inaci% ci%n n +a 3ue de esta esta depende depende la (esistencia a se( in+ectado un ,luido en un t(a.a/o de ,(actu(amiento
Flui#os 0actuantes. Pueden se( de .ase a-ua o aceite Las p(opiedades 3ue de.e cumpli( un ,luido ,(actu(ante son las si-uientes= •
Ja/o coe,iciente de p*(dida
• Alta capacidad de t(anspo(te del apuntalante •
Ja/as pe(didas de p(esi%n po( ,(icci%n en las tu.e(4as + altas en la ,(actu(a
•
;'cil (emoci%n despu*s del t(atamiento
•
Compati.ilidad con los ,luidos de ,o(maci%n
•
M4nimo da0o a la pe(mea.ilidad de la ,o(maci%n + ,(actu(a H
Estimulaciones de pozos
CAPÍTULO IV
El ,luido ,(actu(ante es un ,luido 3ue pe(mite t(asmiti( p(esi%n 8id('ulica a la ,o(maci%n 8asta lo-( lo-(a( a( su ,(act ,(actu(a u(a !esp !espu* u*ss el ,lui ,luido do ,(act ,(actu(a u(ant nte e pene penet( t(a a a la ,o(m ,o(mac aci% i%n) n) ampl amplia iand ndo o + e2te e2tendi ndien endo do la ,(act ,(actu(a u(a El p(ime( p(ime( &olu &olume men n de.e de.e se( se( pe3ue pe3ue0o 0o + de .a/a .a/a &isco &iscosi sidad dad pa(a pa(a ,a&o(ece( la c(eaci%n de la ,(actu(a At('s de.e(' i( un ,luido ,luido 3ue ,a&o(ezca la e2tensi%n e2tensi%n de la ,(actu(a c(eada Lo ante(io( se lo-(a con ,luidos de p(opiedades especiales o(malmente se ap(o&ec8a pa(a el inicio del ,(actu(amiento el p(opio ,luido del pozo Las ,unciones .'sicas del ,luido ,(actu(ante en un ,(actu(amiento 8id('ulico con&encional son= •
Mantene( a.ie(ta la ,(actu(a + p(opa-a(la
•
T(anspo(ta( el sustentante + dist(i.ui(lo en la ,(actu(a
!e.ido a 3ue las ,o(maciones ,o(maciones a ,(actu(a( ,(actu(a( &a(4an conside(a.l conside(a.lemente emente en sus ca(acte(4sti ca(acte(4sticas cas + condici condicione oness 6tipo 6tipo de (oca) (oca) compos composici ici%n) %n) pe(mea. pe(mea.ili ilidad dad)) tempe( tempe(atu atu(a) (a) p(esi%n p(esi%n)) etc7 etc7 se 8an desa((ollado muc8os tipos de ,luidos ,(actu(antes + se 8an condicionado con aditi&os pa(a me/o(a( su compo(tamiento El ,luido ,(actu(ante pa(a cumpli( las ,unciones .'sicas ante(io(es (e3uie(e de las si-uientes p(opiedades= •
Viscosidad ap(opiada a condiciones de ,(actu(a
•
Ja/a p*(dida de ,luido a la ,o(maci%n
•
Feduci( pe(didas de p(esi%n po( ,(icci%n
•
;'cilmente elimina.les de la ,(actu(a al t*(mino del t(atamiento
•
Compati.les + no da0inos a la ,o(maci%n
•
P('cticos + se-u(os en su mane/o
•
Econ%micos
Ti$os #e 0lui#os 0actuantes. H9
Estimulaciones de pozos
CAPÍTULO IV
1 ;lui ;luidos dos con&e con&enc ncio iona nale les s •
Jase a-ua
•
Jase aceite
# ;lui ;luidos dos comp comple le/o /os s •
!ispe(siones 6emulsiones a-ua en aceite7
•
Jase a-ua
•
Jase
B ;lui ;luidos dos espe especi cial ales es •
Espumas
•
Com.inados
• :cidos •
Gases + alco8oles
A"ente sustentante. unto con el ,luido ,(actu(ante se int(oduce a la ,o(maci%n un a-ente sustentante) a ,in de mantene( a.ie(ta la ,(actu(a al te(mina( el t(atamiento + esta.lece( un conducto de alta pe(mea.ilidad ent(e la ,o(maci%n + el pozo El sustentante 3ue se utiliza -ene(almente son a(enas de s4lice) ,(a-mentos de c'sca(a de nuez + pe(las de &id(io de alta (esistencia a la comp(esi%n El sustentante se adiciona al ,luido ,(actu ,(actu(an (ante te cuando cuando la ,(actu ,(actu(a (a es lo su,ici su,icient enteme emente nte amplia amplia + pe(mit pe(mite e su int(odu int(oducci cci%n %n sin Na(ena(se La &elocidad de ,lu/o de la lec8ada disminu+e cuando tiene sustentante + este tiende a deposita(se El sustentante se acumula en el ,ondo de la ,(actu(a) ,o(mando un .anco 3ue c(ece en lon-itud + altu(a) disminu+endo el '(ea de ,lu/o de la lec8ada) aumentando su &elocidad 8asta alcanza( un &alo( &alo( 3ue pe(mit pe(mite e mantene( mantene( en suspen suspensi% si%n n al sustent sustentant ante) e) denomin denominada ada &eloci &elocidad dad de e3uili.(io $
Estimulaciones de pozos
• o
CAPÍTULO IV
Una ,(actu(a 3ueda de,inida po(= Altu(a
o
Lon-itud
o
Amplitud
eomet,a. La -eomet(4a -eomet(4a de una ,(actu(a ,(actu(a &e(tical &e(tical est' est' ca(acte(iz ca(acte(izada ada po( una lon-itud) lon-itud) una altu(a altu(a + una amplitud Ve( la ;i-u(a IV1B
;acto(es a conside(a( en el desa((ollo de ,(actu(as &e(ticales Conside(a 3ue una ,(actu(a inicia su desa((ollo en el tiempo t $ El ,luido in+ectado 8a(' 3ue la ,(actu(a se e2tienda en t(es dimensiones ) X + " Ve( la ;i-u(a IV1@ IV1@ La ma-nitud en cada dimensi%n est' cont(olada po( los si-uientes ,acto(es= •
La ca4da de p(esi%n ent(e el pozo + el e2t(emo de la ,(actu(a es la ene(-4a disponi.le pa(a desa((olla( la altua) am$litu# + lon"itu# de la ,(actu(a
1
Estimulaciones de pozos
CAPÍTULO IV
La p(es p(esi% i%n n din' din'mi mica ca en la ,(ac ,(actu tu(a (a P627 P627)) no es cons consta tant nte e depe depend nde e del del -ast -asto o + de las las p(opiedades (eol%-icas del ,luido Su soluci%n esta.lece una (elaci%n ent(e la amplitud + la ene(-4a de p(esi%n disponi.le pa(a desa((olla( la ,(actu(a Ve( la ;i-u(a IV1H
•
Conside(ando la (oca 8omo-*nea) cl'stica e isot(%pica) la ,(actu(a se p(opa-a(' siemp(e + cuando alcance el ,acto( de intensidad de es,ue(zo c(4tico 6W IC7) el cual depende(' de la -eomet(4a de la ,(actu(a + de la ene(-4a de p(esi%n aplicada
Si se desa((olla la ,(actu(a a lo la(-o del e/e ) W IC se('= #
Estimulaciones de pozos
W IC
= 1#H Z ∆PC
CAPÍTULO IV
Z 8,
@# !onde= ∆PC = P, − σ B
@#Q Pa(a una ,(actu(a de ,o(ma Npenn+
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