Evaluación de backflow y cleanupde fracturas hidráulicas múltiples

empleando trazadores

Grupo de Medios Porosos

Facultad de Ingeniería, UNComahue.

Neuquén, Argentina

Objetivos

1. Evaluar el flowback de una fractura distinguiendo entre agua de la fractura y agua de formación.

2. Evaluar el proceso de clean up de una fractura.

3. Caracterizar la fractura provocada (¿forma?, ¿dimensiones?)

4. Repetir los ítems 1, 2 y 3 para múltiples fracturas ensayadas en conjunto

Metodología

Se propuso marcar el agua que se utilizará en lafracturaciòn previo a la formación del gel.

Los potenciales productos marcadores fueron previamente ensayados en el laboratorio exponiéndolos a condiciones físicas y químicas similares a las que encontrarían en una fractura.

Se verificó que dos de los ocho productos propuestos, identificados como T1 y T2 no sufrieron ninguna degradación ni retención.

Asimismo en las concentraciones utilizadas los marcadores no modificaron las propiedades exigidaspara el gel.

Inoculación de los trazadores

La marcación de la primera fractura se realizó el día11-10-08. Se empleó el trazador denominado T1 conjuntamente con el T3 (este ultimo había experimentado una merma del 20 % en los ensayos de laboratorio).

La marcación de la segunda fractura se realizó el día 14-10-08 empleándose el trazador T2.

Los trazadores T1 y T2, que habían demostrado un comportamiento óptimo en los ensayos de laboratorio, fueron dispersados aceptablemente en los tanques debido a la circulación del agua con bombas, previo al aditivado habitual.

Muestreos

Luego de finalizarse ambas fracturaciones y el proceso de limpiezacon “coil tubing”, se propuso la toma de muestras del fluido producido por el pozo en los siguientes tiempos:

15 minutos 30 minutos 45 minutos 1 hora 1 hora 30 minutos 2 horas 2 horas 30 minutos 3 horas 3 horas 30 minutos 4 horas 4 horas 30 minutos 5 horas 5 horas 30 minutos 6 horas 7 horas 8 horas 9 horas

10 horas11 horas12 horas14 horas16 horas18 horas21 horas24 horas (primer día)30 horas34 horas38 horas42 horas48 horas (segundo día)60 horas72 horas (tercer día)96 horas (cuarto día)120 horas (quinto día)

Resultados

cisternaagua

trazador

V

mCo

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 780.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

Horas a partir reapertura pozo

C /C

o

C: concentracion trazador en muestra tomadaCo: concentracion trazador en gel inicial

Primer fractura

Segunda fractura

El grafico expresa la relaciónde concentraciones de cada trazador entre el valor en el gel, previo a su inyección en el pozo (Co) y los valores medidos en las muestras tomadasluego de la reapertura del pozo.

Resultados

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 780.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

Horas a partir reapertura pozo

C /C

o

C: concentracion trazador en muestra tomadaCo: concentracion trazador en gel inicial

Primer fractura

Segunda fractura

Los comportamientos de las dos fracturas han sido sumamente distintos. La primera es acorde con lo que se esperaba. Durante las primeras 7 horas se observó una concentración uniforme indicando la salida gradual del fluido de fractura. Luego vino un periodo de “lavado” del trazadorremanente, con una declinación tipo exponencial que continuaría luego de las 48 hs.

La segunda fractura se comportó muy distinto. Se registró una salida rápida del trazador, con relación de concentraciones similar a la de la primer fractura, seguida de una reducción brusca de concentración antes de las 3 horas. Desconocemos a que puede atribuirse esto.

Resultados

0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 780.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

Horas a partir reapertura pozo

C /C

o

C: concentracion trazador en muestra tomadaCo: concentracion trazador en gel inicial

Primer fractura

Segunda fractura

Las diluciones de los trazadores han sido del orden de lo esperado. Algo inferiores, en el caso de la segunda fractura.Es importante tener en cuenta que el fluido producidopor una fractura diluye al trazador de la otra.Si las fracturas hubiesen sido idénticas, con producciónde agua propia, sin aportes espurios (agua de formación),cada trazador debiera salir con una concentración del50% de la de su gel antes de la inyección. En la primera fractura no se estuvo muy lejos de eso.

InterpretaciónModelo de fractura1

1Thomas Wagenhofer “Analytical Solution for Hydraulic Fracture Diagnosis”MS Thesis. Texas University of Austin.(1996)

A los efectos de progresar en el entendimiento delcomportamiento de los trazadores en ambas fracturasproponemos comparar los registros medidos de cada trazador con los derivados de la aplicación del modeloelaborado por T. Wagenhofer1

de Texas University (USA).

Este modelo supone una fracturavertical con los parámetros detallados en el dibujo contiguo.

InterpretaciónModelo de flujo: flujo lineal con ganancia linealde agua de formación a lo largo de la fractura.

ffff

xx x

xuuuv

00

vx

Porosidad de la fractura (arena)

u0: velocidad de Darcy en x=0ux: velocidad de Darcy en x

x

Longitud de la fracturahw

qu

.0

0

q0

Se supone que el trazadoralojado en la fractura es lavado por el aporte uniformedel agua de formación

La velocidad del trazador enla fractura aumenta en la medidaque se acerca al pozo, debido alingreso de mas agua de formación.

InterpretaciónModelo de flujo: flujo lineal con ganancia linealde agua de formación a lo largo de la fractura.

0

x

Cv

t

Cx

Considerando la vx de la diapositiva anterior y asumiendo que:

p

fp

V

V

C

C

0 p

f

f V

V

x

x

C

C

0

obtenemos:

0

00

C

C

V

Vuuuv

f

p

fff

xx

donde:

fff xhwV ...

tqVp .0

o, equivalentemente:

El transporte del trazador está dominado por la convección. En consecuencia:

(1)

InterpretaciónModelo de flujo: flujo lineal con ganancia linealde agua de formación a lo largo de la fractura.

Integrando la ec.1 (empleando el método de las características), se obtiene:

fV

tq

ft e

tq

VCC

.

00)(

0

1.

Tratándose de varias fracturas, marcadas cada una con un trazadordistinto, debe considerarse que el aporte de agua de una fracturaproduce dilución sobre los trazadores de las demás.Este aporte puede considerarse empleando un factor de diluciónFd cuyos valores varían entre 0 y 1.

fV

tq

fdt e

tq

VCFC

.

00)(

0

1.

. (2)

InterpretaciónModelo de flujo: flujo lineal con ganancia linealde agua de formación a lo largo de la fractura.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

C/C

o

Horas luego reapertura pozo

Vf =7 m3qo = 0.6 m3/hora

Respuesta de una fractura independiente

A modo de ejemplo se ha utilizadoel modelo de T. Wagenhofer para obtener la respuesta de trazador deuna hipotética fractura individualde volumen 7 m3 y caudal de aguaproducida de 0.6 m3/hora.

Obviamente, por tratarse de una únicafractura, no se consideran efectos diluyentes de otras fracturas (Fd=0).

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 600.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

Horas a partir reapertura pozo

C /C

oInterpretaciónModelo de flujo: flujo lineal con ganancia linealde agua de formación a lo largo de la fractura.

Finalmente se utilizó el mismo modelo parala interpretación de la primer fractura delpozo del yacimiento AP. Como no contamos aún con datos de la fractura(por ejemplo volumen y porosidad de la arena sostén) utilizamos valores artificiales que reprodujeran aceptablemente el registro.Además fue necesario considerar un factor de dilución Fd = 0.33 (que considera, entre otros,al aporte de agua de la otra fractura).

Complementariamente, fue imprescindible tomaren cuenta el período de concentración uniforme(primeras 7 horas) durante el cual no habría habido dilución por agua de formación propia. Esto fue considerado como un retraso en el tiempo de La Ec. 2 (t fue reemplazado por t-tr, donde tr = 7 hs)

InterpretaciónModelo de flujo: flujo lineal con ganancia linealde agua de formación (con trazador filtrado).

El ya comentado retraso en el tiempo de la Ec. 2, durante el cual el agua de formación no ha diluido al trazador de la fractura, puede entenderse considerandoque durante el bombeo del gel, una fracción del agua marcada pudo filtrar en laroca reservorio, aledaña a la fractura. Como consecuencia durante la fase deproducción, el primer ingreso de agua de formación a la fractura será de agua con trazador, la cual no genera efecto diluyente.