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Mecanica geometrica de la Fractura

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Luis Uriza

on 3 March 2015

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Transcript of Mecanica geometrica de la Fractura

Parametros de diseño.


GEOMETRIA DE FRACTURA AL REDEDOR DEL POZO
MECANICAS DE LA GEOMETRIA DE LA FRACTURA
PARÁMETROS PAR EL DISEÑO DE MODELO TRATAMIENTO DE FRACTURA
1.- Altura.
2.- Modulo de Young
3.- Perdida de fluido
4.- Factor de intensidad
de esfuerzo critico
5.- Viscosidad del fluido
6.- Gasto de la bomba
Modelos de diseño.

1.- Calculo de geometria.
2.- Procedimientos en basan:

La columna inyectada se divide en 2: fluido filtrado y fluido que ocupa la fractura.
Los modelos se dividen en 3 grupos:

Grupo 1: Modelos desarrollados por Perkins y Kern, y Nordgren.

" En ellos se supone que el espesor de fractura es proporcional a la altura de la misma. "
Grupo 2: Modelos desarrollados por Kristianovich y Zheltov, LeTirant y Dupuy, Geerstma y Deklerk, y Daneshy.

"Proponen que el ancho de la fractura es proporcional a las alturas de la misma "
Comparaciones del grupo 1 y 2.

Suponen que la fractura es plana y se propaga perpendicularmente al minimo esfuerzo.
Suponen que el flujo de fluidos es unidemencional a lo largo de la longitud de la fractura.
Asumen que la roca que se fractura es como un solido lineal elastico, isotropico continuo y heterogeneo.
Suponen que la fractura es fija en altura o completamente confinada.
Suponen una de dos situaciones: La fractura es larga o pequeña con relacion a la longitud.
Grupo 3 : Modelos tridimencionales.
Asumen fractura radial.
En los modelos 3D los calculos del flujo total de fluidos 2D son acoplados a la respuesta elastico tridimencional de la roca.
En los modelos pseudo tridimencional por aproximacion u otra manera se aproximan a la elasticidad 3D



PRINCIPALES MODELOS 3D

¿Qué sucede cuando se incorpora el modélo correcto?
Este debe coincidir tanto en la presión de tratamiento como en la geometría de fractura.

¿Qué permiten los nuevos modélos matemáticos?
Nos permiten simular distintas condiciones de operación, con esto nos permite seleccinar el fluido y apuntalante mas adecuado.
MODELOS GENERALES 3D
Suponen que al haber factores tales como la orientación del pozo o patrón de disparo puede causar que la fractra tome una dirección particular, pero al final su orientación será perpendicular al mínimo esfuerzo
Suponene que la fractura es plana y se orienta perpendicularmente al minimo esfuerzo
MODELOS PLANOS TRIDIMENCIONALES
Capturan el comportamiento significativo de los modelos planos sin cálculos
MODELO PSEUDO TRIDIMENSIONALES
Perfil vertical de la captura,consiste en dos alas elípticas unidas en el cnetro (se asume que el flujo de fluidos se desarrolla a lo largo de las perforaciones y filo del elípse
MODELO ELÍPTICO
MODELO BASADO EN CELDAS
Representan la fractura como celdas conectadas
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LA ROCA
Esfuerzo de cierre de la roca,módulo de young, relación de poisson y toughness de la fractura
PROPIEDADES PETROFÍSICAS
Permeabilidad, porosidad, saturación de agua, composición mineralógica
PROPIEDADES DEL FLUIDO DEL YACIMIENTO
Aceite-. Gravedad específica, composición, asfaltenos, parafinas etc.
Gas-. Composición,contenido de acido sulfihidrico, coeficiente de presión.
PROPIEDADES DEL YACIMIENTO
Presión oiginal, presión de fondo estático y fluyendo,gradiante de tiempo
¿Cúal es la función histórica de presión durante el tratamiento de fracturas?
Es normalmente el unico dato disponible para validar el modelo y determinar la geometría de fractura.
¿Cómo se describe el flujo de fluidos en los modelos?
Por ecuaciones de consevación de la masa y se expresa términos de velocidad.

¿Cómo se presentan o plantean las ecuaciones?
Se plantean como vectoriales y de conservación de momentum.

¿Qué es lo que hace el módelo tridimensional plano?
Resuelve ecuaciones muy complejas para simular condiciones de distintos fluidos, tanto newtonianos y no newtonianos.
TURTUOSIDAD Y OTROS EFECTOS EN LA VECINDAD
¿En qué tipo de pozos se observa en la vecindad grandes perdidas por fricción?
En pozos desviados, disparados inadecuadamente o mal diseñados.

¿A qué se atribuyen las perdidas en la vecindad del pozo?
Efectos de la turtosidad, alineación inadecuada de los disparos, puntos estrechos inducidos de la roca y fracturas múltiples.

¿Qué provocan estos factores?
Disminuyen el éxito del tratamiento, ya que incrementa la presión neta y aumentan las probabilidades del arenamiento causado el limitado ancho de fractura del pozo
Como debe ser la geometria de fractura
Disparos y efecto de desviacion
Friccion en los disparos
Desalineamiento de fases
Como debe ser la geometria de fractura?
Los disparos deben estar orientados en un rango de 10º a 20º dentro del plano
normal del mínimo esfuerzo
Porque?
Para que la fractura inicie en los disparos y se extienda
Que pasa si no se orientan los disparos en la direccion señalada?
En pozos direccionales la fractura puede crecer en forma de "s". Agregando que es dificil predecir la Δp cerca de la vecindad del pozo.
Para qué conocer los efectos de presion y forma de fractura cerca del pozo?
Entender el origen de su arenamiento y poder predecir y prevenirlo.
Arenamiento
Cuando el apuntalante, aumenta con gran rapidez dentro de la sarta y crea un aumento subito de presion en la bomba.
Disparos y efectos de desviacion.
Δp en la vecindad del pozo
La friccion generada a travez de realizar los disparos
Camino retorcido que conecta el pozo al cuerpo principal de la fractura.
Friccion por desalineamiento de los disparos realizados
Δp(Vp) =

Δp(Fd) +

Δp(tortu) +

Δp(Fdesdis)
Friccion en los disparos
Que consecuencias tiene un pozo disparado de manera deficiente?
1.- Los disparos afectan la presion de fractura y de tratamiento pudiendo provocar un arenamiento.
2.- Cuando la fractura se abre contra un esfuerzo mayor que el minimo in situ, el ancho de la fractura se reduce lo cual restringe el flujo y puede provocar arenamiento.
Ancho de fractura
oc
Presion en la fractura
-
Esfuerzo que abre la fractura
Desalineamiento de fases.
La mayoría de los disparos no están alineados con el plano preferencial de fractura, a menos que se contara con la información de la dirección de esfuerzos de un pozo

Si la fractura no inicia en los disparos, el fluido se comunicará con la fractura a través de estrechos canales alrededor de la tubería de revestimiento,
atravesando el micro anillo (A)

Con tal velocidad que erosionan los puntos estrechos. Estos canales pueden causar altas presiones de tratamiento debido a las restricciones en la anchura.
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