FRACTURAMIENTO HIDRÁULICO

FRACTURAMIENTO HIDRÁULICO

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, las fracturas 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 la fractura 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.

MÉTODOS DE PRESURIZACIÓN

Se basan en la inyección de un fluido para producir la fracturación de la roca en provocar una dilatación mecánica; los métodos descritos son:

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Gato plano ( Flat Jack) Fracturación Hidráulica

Definición de Fractura Fractura es la separación bajo presión en dos o más piezas de un cuerpo sólido. La palabra se suele aplicar tanto a los cristales o materiales cristalinos como a los cuerpos rocosos o simplemente a la superficie tectónica de un terreno.

FRACTURAMIENTO HIDRÁULICO

El objetivo de la fracturación hidráulica es medir el estado de tensiones in situ en el interior de un sondeo. El ensayo proporciona las magnitudes y direcciones de las tensiones máxima y mínima en el plano perpendicular al sondeo. Esta técnica es la única, hasta el presente, fiable para sondeos profundos, pudiéndose llegar a profundidades superiores a 1,500 m.

Objetivos del Fracturamiento Hidráulico

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Aumentar la productividad a través del incremento y mejoramiento de la fragmentación y del flujo de material hacia puntos de extracción Disminuir los costos actuales de producción Reducir la frecuencia de bolones y colgaduras en zanjas de producción Reducir la distribución granulométrica Controlar y reducir el riesgo de ocurrencia de estallidos de roca.

El Método El ensayo consiste en inyectar un fluido a presión en un tramo de un sondeo vertical (generalmente del orden de 1 m de longitud), previamente aislado por obturadores especiales, hasta conseguir la fractura de la roca. Se mide la presión del fluido necesaria para generar, propagar, mantener y reabrir la fractura. Estas presiones se relacionan con la magnitud de las tensiones principales in situ, existentes en las zonas donde se realiza el sondeo. Se supone que la dirección del sondeo coincide con la dirección de una de las tensiones principales, deduciéndose la dirección de otras dos a partir de la orientación del plano de fractura inducido por la hidrofracturación. Generalmente esta suposición es válida si se considera que la tensión vertical en la zona de medida es igual al peso de los recubrimientos. Sin embargo la exactitud del método es dudosa si la dirección del sondeo se desvía más de 15 grados de la dirección de una de las tensiones principales. El método es más exacto cuando se aplica en materiales no porosos con comportamiento elástico, homogéneo, continuo e isótropo, ya que se asume la teoría de la elasticidad. Debe verificarse que en el tramo donde se va a realizar el ensayo no existen fracturas. La comprobación se puede hacer inspeccionando los testigos o mediante la introducción en el sondeo de un “caliper” de 4 brazos o de una cámara de televisión.

Durante la perforación se deben extraer testigos de roca para la observación de discontinuidades y sus orientaciones y para la realización de ensayos de laboratorio

Pruebas de Inyectividad

Previa ejecución de cualquier operación de fracturamiento hidráulico, es altamente recomendable realizar una prueba de inyectividad. En caso de aplicarse la técnica de entrada limitada, dicha prueba adquiere máxima relevancia ya que permitirá determinar los siguientes parámetros:

• Gradiente de fractura. • Numero de perforaciones abiertas. • Localización de las zonas no tratadas. • Altura de la fractura. • Pérdidas de presión por fricción.

Factores que afectan el fracturamiento hidráulico

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Fluido de inyección y fluido a producir

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Compatibilidad de los fluidos

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Humectabilidad

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Composición del Agua

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Profundidad

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Gradiente de Fractura (variación pe la presión de fractura con la profundidad y tasa de inyección)

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Porosidad

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Saturaciones

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Permeabilidad

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Litología

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Mineralogía

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Espesor

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Temperatura

Conclusiones El fracturamiento hidráulico se entiende como una técnica asociada al proceso de preacondicionamiento de un macizo rocoso que podría entregar grandes beneficios a la gran minería cuyo proceso de explotación se basa en el método de block caving en roca competente: mayor productividad, reducción de costos, mejoramiento de la granulometría y disminución de riesgos de inestabilidad como los son colgaduras y estallidos de roca. Debido a las heterogeneidades propias de la roca, en términos de la orientación del estado de esfuerzos, así como de las incógnitas que rodean el proceso mismo de fracturamiento, se hace necesario conocer la geometría y el alcance de las fracturas. Para ello el monitoreo micro-sísmico del fracturamiento hidráulico aparece como una herramienta geofísica relevante, la cual a su vez, encierra desafíos de gran interés para la sismología y la teoría de fracturas. El diseño de una prueba monitoreo de fracturamiento hidráulico debe considerar varios factores que apuntan, por una parte, a contar con un sistema de registro y procesamiento de datos adecuado dada la baja magnitud y alta tasa de ocurrencia de eventos sísmicos, y por otra parte, a establecer parámetros de inyección de agua a presiones y flujo que se correspondan con la roca y estados de esfuerzos presente. Ambos factores pueden incidir en la relación señal/ruido que finalmente determina el nivel de complejidad del análisis de la información sísmica, es decir, la lectura de ondas asociada con la ruptura simultánea y continua de rocas.