Fracturamiento HidráulicoIntroducciónSemestre 2016-1

Ing. Juan Carlos Sabido Alcántara

Ingeniero Petrolero

Facultad de Ingeniería UNAM

Conceptos Básicos

Conceptos Básicos

•“La presión de poro es a la que se encuentransometidos los fluidos en los poros.” - JoséAlejandro Isidro García.

•“La presión de poro es la presión con la que seencuentran los fluidos dentro del volumenporoso en el yacimiento.” - Arturo Azael AlcocerBonilla.

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•“La presión de poro es la que ejercen los fluidosen el espacio poroso de la formación sobre lamatriz de la roca.” – Juan Carlos SabidoAlcántara.

•Los fluidos generalmente son aceite, gas y aguade formación.

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•Palabras menos palabras más, generalmentesobre los mismos conceptos, este tipo dedefiniciones acerca de la presión de poro son lasmás simples, son a grandes rasgos ciertas, perono son realmente una definición completa desdeun punto de vista ingenieril. Para definir conprecisión a la presión de poro es necesarioabordar otros conceptos.

Conceptos Básicos

•La formación de las rocas sedimentarias ocurrecuando se depositan capas de sedimentos bajodiferentes ambientes de depósito, todo estoocurre a lo largo de millones de años.

•Durante este proceso la presión de sobrecarga seincrementa conforme los sedimentos seacumulan.

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• El incremento de la sobrecarga compacta lossedimentos, esto se refleja en un decremento de laporosidad.

•Dicho de otra forma, el proceso de compactaciónocurre mientras que el agua de formación esexpulsada del espacio poroso, y el esfuerzo desobrecarga soportada por esa agua de formación estransferido a la matriz de la roca reduciendo laporosidad.

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•Si en el proceso de sedimentación ycompactación se tiene un balance entre el pesode los sedimentos y la capacidad de lasformaciones para expulsar los fluidos, y estosescapan debido a la sobrecarga, la compactaciónes entonces función de la profundidad, haciendoque la porosidad reduzca, teniendo de estaforma un proceso de compactación normal.

Conceptos Básicos

Conceptos Básicos

•Si en el proceso de depósito de sedimentoslos fluidos no pueden escapar de los porosde la formación, la compactación se detieneevitando que la porosidad se reduzca con laprofundidad. A dicho fenómeno se le da elnombre de desequilibrio en lacompactación.

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•El desequilibrio en la compactación es elprincipal generador de sobrepresiones, estoes debido a que los fluidos confinados en elespacio poroso soportan mayor parte de lasobrecarga.

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•Hasta aquí podemos dar una nueva y másatinada definición de PRESIÓN DE PORO:

•¿Ideas?

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•La presión de poro (Pp) es la presiónoriginada por los procesos de depósito ycompactación de sedimentos a la que seencuentran sometidos los fluidoscontenidos en los poros de la formación.

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• Tarea #2 (1ª parte), 30% de la calificación de la Tarea #2.

• Buscar a un compañero o amigo estudiante de la carrera deIngeniería Geofísica y a otro de Ingeniería Geológica y preguntarlescuál es la definición que ellos tienen de Presión de poro, Esfuerzoefectivo de la roca y Presión de sobrecarga.

• Buscar a un profesor de cada una de las carreras mencionadas yrealizar las mismas preguntas.

• Entregar a mano, con letra legible, buena ortografía, y anotar losnombres de cada persona entrevistada con sus respectivasdefiniciones.

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•Recapitulando, el incremento de lasobrecarga ocasiona compactación de lasrocas, reduciendo así el volumen del poro yforzando la expulsión de los fluidos de laformación.

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•La pérdida de porosidad varía con el tipo deroca, cada tipo tendrá un límite inferior másallá de la cual ninguna compactaciónmecánica posterior es posible, y a partir deahí, la perdida de porosidad es debido a lacompactación química.

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• Tarea #2 (2ª parte), 70% de la calificación de la Tarea #2.

• Investigar el fenómeno de compactación química de la roca.

• La investigación debe de ser amplia, a mano, con letra legible ybuena ortografía, deberá incluir imágenes (estas pueden serimpresas, recortadas y pegadas de manera limpia, o en su defectodibujadas), realizar presentación en PowerPoint aplicando loaprendido en el artículo How To Talk, enviar a más tardar elviernes antes de las 22:00 horas, el nombre del archivo deberállevar el siguiente formato:

apellidopaterno_apellidomaterno_nombre1_nombre2_Tarea2CompactaciónQuímica

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•Para explicar el proceso de compactación de la rocase utiliza el modelo descrito por Terzaghi, consistede un recipiente cilíndrico que tiene una serie depistones separados por resortes, el espacio entrelos pistones está lleno con agua y los pistones estánperforados.

•Hottman y Johnson utilizaron este modelo másadelante para definir la presión de formación.

Conceptos Básicos• Etapa A: Válvula de drene cerrada, al aplicar una carga (S), la presión en el fluido

(P) se incrementa, y los resortes (𝜎) no soportan parte de la carga (S).

• Etapa B: La válvula de drene se abre, la presión en el fluído (P) se reduce y losresortes (𝜎) empiezan a soportar parte de la carga.

• Etapa C: La presión en el fluido (P) es solo debida a la altura de su columna y losresortes (𝜎) soportan toda la carga (S).

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•Concluimos así que:

•𝑃𝑝 = 𝑆 − 𝜎

•En donde la presión de poro 𝑃𝑝 es la presiónoriginada por los procesos geológicos dedepósito y compactación de la roca a la que seencuentran sometidos los fluidos contenidos enlos espacios porosos de la formación.

Conceptos Básicos

•𝑃𝑝 = 𝑆 − 𝜎

• La presión de sobrecarga S es el peso de la columna deroca más los fluidos contenidos en el espacio poroso quesoporta una formación a una determinada profundidad.

• El esfuerzo efectivo o de matriz 𝜎 es el esfuerzo generadopor el contacto grano a grano de la matriz de roca, el cuálestá en función de la sobrecarga a la profundidad deinterés.

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Conceptos Básicos

• Tarea #3 (1ª parte), 85% de la calificación de la Tarea #3

• Investigar herramientas de fondo para perforación direccional,(motores de fondo, herramientas rotatorias, mwd, lwd, etc.).

• Cada uno deberá tener clasificación, principio de funcionamiento,modelos y marcas, ventajas y desventajas.

• La investigación debe de ser amplia, a mano, con letra legible ybuena ortografía, deberá incluir imágenes (estas pueden serimpresas, recortadas y pegadas de manera limpia, o en su defectodibujadas). No es obligatorio realizar presentación de PowerPoint,sin embargo recuerda que al azar pasaran a exponer, por lo que esrecomendable contar con algún tipo de apoyo (se valen tarjetas ofotocopia de tu tarea).

Conceptos Básicos

• Tarea #3 (2ª parte), 15% Calificación de la Tarea #3.

• ¡¡¡Ve al cine!!! Asiste a tu cine favorito en compañía de quién tuquieras a ver alguna película de la cartelera de la semana (la queprefieras), entrega una reseña en una cuartilla como mínimo y unmáximo de dos, de tal manera que convenzas a quienes lean tureseña de ir, o si es el caso, no ir a ver la película.

• Si la economía te limita se acepta que la veas en casa con unacopia pirata (aunque no es deseable pues es delíto).

• Engrapar a la tarea el boleto de entrada al cine (o en su defecto laportada de la copia pirata). Tampoco es indispensablepresentación de PowerPoint pero también pueden pasar al azar aexponer.

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•Referencias.• Guía para la Predicción de Geopresiones, Gerencia de Ingeniería PEMEX- PEP.

• Apuntes Presión de Poro y Fractura, Juan Antonio Morales Díaz de Vivar, Líder de Especialidad de Perforación de Pozos IMP, Diplomado de Ingeniería de Diseño de Perforación.

GRACIASIng. Juan Carlos Sabido Alcántara

Ingeniero Petrolero

Facultad de Ingeniería UNAM