Modelado del efecto de la movilidad del banco de finos de propante sobre las tendencias de producción en pozos hidráulicamente fracturados
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Universidad Industrial de Santander
Abstract
Description
En términos generales, el fracturamiento hidráulico es el proceso físico-mecánico de creación de fracturas en la formación productora con el propósito de generar canales de flujo altamente conductivos con el fin de acelerar la producción total del pozo. Para tal propósito, se realiza la inyección de un fluido polimérico altamente viscoso acompañado de un material particulado denominado material propante o material apuntalante, cuya función principal es la de servir como material de soporte para mantener abiertas las fracturas creadas en la roca luego de finalizar el programa de bombeo.
La aplicación cíclica de estos esfuerzos por parte de la roca que entra en contacto con el material propante de la fractura, da inicio a un proceso de desintegración gradual de las partículas mejor conocido como procesode aplastamiento o Crushing por su nombre en inglés. Este fenómeno, da origen a la aparición progresiva de partículas de menor tamaño y morfología heterogénea(finos), las cuales tienen la capacidad de ser transportadas y depositadas espacialmente a lo largo de todo el paquete de propante, generando así zonas afectadas con una obstrucción parcial o total de los canales altamente conductivos. Este proceso de movilización y re-asentamiento de finos de propante se da en mayor o menor grado a lo largo de la vida productiva de la fractura y tiene su mayor grado de afectación, cuando se realizan procesos de estimulación química remedial logradas a través de la inyección a diferentes caudales de fluidos reactivos dentro de la fractura hidráulica.
El presente estudio presenta un nuevo enfoque de ingeniería que permite la cuantificación del impacto generado por la movilización y redistribución del banco de finos de propante sobre la alteración de la conductividad efectiva de la fractura y su producción asociada. Para tal fin se desarrolló un modelo de pozo fracturado hidráulicamente tipo sencillo (Single Well Model SWM) empleando un refinamiento local del enmallado de simulación ( Local Grid Refinement LGR) en un simulador de yacimientos comercial, sobre el cual se realizó todo el desarrollo experimental de la presente investigación, y el cual permitió recrear los diferentes patrones de distribución de forma, para obtener así las diferentes tendencias de producción luego de un evento de estimulación química remedial realizado a alto volumen y alto caudal. Los resultados obtenidos muestran porcentajes de afectación sobre la producción acumulada del orden el 9 al 30 % con respecto al caso base de producción. Los resultados indican que el efecto de los diferentes patrones de distribución de forma ocasionados por la re-movilización del banco de finos de propante genera un detrimento significativo y sostenido sobre los niveles de producción, razón por la cual debe ser minimizado al máximo durante los procesos de intervención de pozo que involucren la inyección de fluidos a lo largo de la fractura deteriorada. Adicionalmente se concluyó que este tipo de intervenciones, no solo se deben realizar a tasas de inyección matricial, si no que adicionalmente sugieren un enfoque y estrategia de control similar al aplicado en formaciones con bajas tasas críticas de movilidad de finos propios de la formación.
In general terms, hydraulic fracturing is the physical -mechanical process of creating fractures in the formation in order to provide highly conductive flow channels to accelerate the total production. To this end, the injection of a highly viscous polymer fluid accompanied by particulate material called proppant material whose main function is to keep open the fissures in the rock. The application of efforts by the rock that comes into contact with the fracture proppant material begins a crushing process. This phenomenon gives rise to the gradual appearance of proppant fines, which have the ability to be transported and deposited spatially throughout the proppant pack, thereby generating affected areas with partial obstruction or total highly conductive channels. This process occurs throughout the productive life of the fracture and has its greatest influence during the execution of chemical stimulation treatments through the proppant pack. This study presents a new engineering approach that enables quantification of the impact generated by the mobilization and redistribution of the proppant fines banking on altering the effective fracture conductivity and its associated production. A Single Well Model (SWM) was created using Local Grid Refinement (LGR) to represent the partial fracture conductivity reduction, this model allowed to recreate the different distribution patterns in order to obtain the production trends after a remedial chemical stimulation event. The results show percentages of detrimental production between 9 to 30% compared to the base case production. The results indicate that the effect of the various distribution patterns of form caused by the re-mobilization of proppant fines banking generates significant and sustained levels of production reduction. This negative factor should be minimized during the well intervention involving the injection of fluid along the deteriorated fracture. In addition, it was found that this type of interventions, not only must be performed at matrix injection rates, but also considering a control strategy similar to those used in wells with high production of formations fines.
In general terms, hydraulic fracturing is the physical -mechanical process of creating fractures in the formation in order to provide highly conductive flow channels to accelerate the total production. To this end, the injection of a highly viscous polymer fluid accompanied by particulate material called proppant material whose main function is to keep open the fissures in the rock. The application of efforts by the rock that comes into contact with the fracture proppant material begins a crushing process. This phenomenon gives rise to the gradual appearance of proppant fines, which have the ability to be transported and deposited spatially throughout the proppant pack, thereby generating affected areas with partial obstruction or total highly conductive channels. This process occurs throughout the productive life of the fracture and has its greatest influence during the execution of chemical stimulation treatments through the proppant pack. This study presents a new engineering approach that enables quantification of the impact generated by the mobilization and redistribution of the proppant fines banking on altering the effective fracture conductivity and its associated production. A Single Well Model (SWM) was created using Local Grid Refinement (LGR) to represent the partial fracture conductivity reduction, this model allowed to recreate the different distribution patterns in order to obtain the production trends after a remedial chemical stimulation event. The results show percentages of detrimental production between 9 to 30% compared to the base case production. The results indicate that the effect of the various distribution patterns of form caused by the re-mobilization of proppant fines banking generates significant and sustained levels of production reduction. This negative factor should be minimized during the well intervention involving the injection of fluid along the deteriorated fracture. In addition, it was found that this type of interventions, not only must be performed at matrix injection rates, but also considering a control strategy similar to those used in wells with high production of formations fines.
Keywords
Proppant fines, Hydraulic Fracturing, Production Trends, Cyclic Stress, Finos de Propante, Fracturamiento Hidráulico, Curvas de Producción, Esfuerzos Cíclicos