estimulacion de pozos

August 28, 2018 | Author: Blanca Perez Mendez | Category: Hydrochloric Acid, Wetting, Elasticity (Physics), Iron, Acid
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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 6Cl 6Cl77 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 Fomación!  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

Oi"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 IVB IVB 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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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 [email protected]

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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 IV1 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$e0icial. 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 inte0acial. 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 IVQ 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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CAPÍTULO IV

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 0actuamiento. •

;(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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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

De0omaciones. 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

De0omación unitaia! 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 = −

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∆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 [email protected] 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(' FESISTECIA a la COMPFESIÓ COMPFESIÓ de la (oca) Fc En caso de 3ue el es,ue(zo ,uese tensional se(' a FESISTECIA a la TESIÓ 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 [email protected]"cmB/ 't [email protected]"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 IVB

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 )  = #Gε 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

Estimulaciones de pozos

CAPÍTULO IV

E   # ρ  (1 + υ )

VS =

@1#

'esistencia #e incustación< 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 BH 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

@[email protected] 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 0actua o 0acto #e intensi#a# #e es0ue4o 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

Es0ue4os insitu.

H#

Estimulaciones de pozos

CAPÍTULO IV

Es0ue4os $inci$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"OTALES) 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 + ∑TECTÓICO Es0ue4os $inci$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 [email protected]

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 + ∑TECTÓICO

Es0ue4os ale#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

Pesión #e 0actua -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 ;FACTUFATE 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 0actua<  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 cote -&eloci#a# #e cote/. 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 0actuantes. 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 0actuantes. 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 IV1B

;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 IV[email protected] IV[email protected] 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 altua) 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 IV1H



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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