economides nolte reservoir stimulation 2000 3ed

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2010 COPYRIGHT MERCADO NEGRO, LAS PLAYITAS. MARACAIBO-EDO. ZULIA, VENEZUELA.PARA COMPRAR AL DETAL O AL MAYOR, ESTE Y OTROS PRODUCTOS, FAVOR PREGUNTAR POR EL GAJIRO BLANCO, EN EL MERCADO LAS PLAYITAS. ADVERTENCIA: "EL DERECHO DE AUTOR NO ES UNA FORMA DE PROPIEDAD SINO UN DERECHO CULTURAL. EXIGE TU DERECHO"

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MICHAEL J. ECONOMIDES is Professor of Chemical Engineering at the University of Houston. Until the summer of 1998, he was the Samuel R. Noble Professor of Petroleum Engineering at Texas A & M University and served as Chief Scientist of the Global Petroleum Research Institute (GPRI).Prior to joining the faculty at Texas A & M University, Professor Economides was the Director of the Institute of Drilling and Production at the Institute of Drilling and Production at the Leoben Mining Institute in Austria (1989-1993). From 1984 to 1989, he worked in a variety of senior positions with the Schlumberger companies, including Europe Region Reservoir Engineering and Stimulation Manager and Senior Staff Engineer, North America. Publications include authoring or coauthoring of 7 textbooks and more that 150 journal papers and articles ranges of industrial consulting, including major retainers by national oil companies at the country level and by Fortune 500 companies. He is the founder and a major shareholder in OTEK (Australia), a petroleum service and consulting firm with offices in five Australian cities. In addition to his technical interests, he has written extensively in wide circulation media on a broad range of topics associated with energy and geopolitical issues.

KENNETH G. NOLTE has held various senior technical and marketing positions with Schlumberger since 1986. From 1984 to 1986, he was with Nolte-Smith, Inc. (now NSI Technologies, Inc.). Prior to 1984, Dr. Nolte was a research associate with Amoco Production Company, where he worked for 16 years in the areas of offshore/arctic technology and hydraulic fracturing. Dr. Nolte holds a BS degree from the University of Illinois and received and MS and PhD from Brown University. He has authored numerous journal publications and has authored numerous journal publications and has various patents relating to material behavior, drilling, offshore technology and fracturing. Dr. Nolte was 1986-1987 SPE Distinguished Lecturer and received the Lester C. Uren Award in 1992.


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Schlumberger 2000 Schlumberger Dowell 300 Schlumberger Drive Sugar Land, Texas 77478 Technical editor: Elsa Kapitan-White Graphic design and production: Martha Dutton Production manager: Robert Thrasher Published by John Wiley & Sons Ltd, Baffins Lane, Chichester, West Sussex PO19 lUD, England National International 01243 779777 (+44) 1243 779777

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British Library Cataloguing in Publication Data A catalogue record for this book is available from the British Library ISBN 0 471 49192 6 Produced from camera-ready copy supplied by Schlumberger Dowell Printed and bound in Great Britain by Bookcraft (Bath) Ltd This book is printed on acid-free paper responsibly manufactured from sustainable forestry, in which at least two trees are planted for each one used for paper production.


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Reservoir StimulationContents

Preface: Hydraulic Fracturing, A Technology for All TimeAhmed S. Abou-Sayed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P-1

Chapter 1 Reservoir Stimulation in Petroleum ProductionMichael J. Economides and Curtis Boney 1-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1.1. Petroleum production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1.2. Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2. Inow performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2.1. IPR for steady state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2.2. IPR for pseudosteady state. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2.3. IPR for transient (or innite-acting) ow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2.4. Horizontal well production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2.5. Permeability anisotropy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3. Alterations in the near-wellbore zone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3.1. Skin analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3.2. Components of the skin effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3.3. Skin effect caused by partial completion and slant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3.4. Perforation skin effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-3.5. Hydraulic fracturing in production engineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-4. Tubing performance and NODAL* analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5. Decision process for well stimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5.1. Stimulation economics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-5.2. Physical limits to stimulation treatments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6. Reservoir engineering considerations for optimal production enhancement strategies . . . . . . . 1-6.1. Geometry of the well drainage volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-6.2. Well drainage volume characterizations and production optimization strategies . . . . 1-7. Stimulation execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-7.1. Matrix stimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-7.2. Hydraulic fracturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1 1-1 1-3 1-3 1-4 1-5 1-5 1-6 1-10 1-11 1-11 1-12 1-12 1-13 1-16 1-18 1-20 1-21 1-22 1-22 1-23 1-24 1-28 1-28 1-18

Chapter 2 Formation Characterization: Well and Reservoir TestingChristine A. Ehlig-Economides and Michael J. Economides 2-1. Evolution of a technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1.1. Horner semilogarithmic analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1.2. Log-log plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2. Pressure derivative in well test diagnosis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3. Parameter estimation from pressure transient data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3.1. Radial ow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3.2. Linear ow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1 2-1 2-2 2-3 2-7 2-7 2-9

Reservoir Stimulation

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2-4. 2-5. 2-6.

2-7. 2-8.

2-3.3. Spherical ow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3.4. Dual porosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3.5. Wellbore storage and pseudosteady state . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Test interpretation methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Analysis with measurement of layer rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Layered reservoir testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6.1. Selective inow performance analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6.2. Analysis of multilayer transient test data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testing multilateral and multibranch wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Permeability determination from a fracture injection test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8.1. Pressure decline analysis with the Carter leakoff model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8.2. Filter-cake plus reservoir pressure drop leakoff model (according to Mayerhofer et al., 1993). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2-10 2-11 2-11 2-12 2-14 2-15 2-15 2-16 2-16 2-17 2-17 2-21

Chapter 3 Formation Characterization: Rock MechanicsM. C. Thiercelin and J.-C. Roegiers 3-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 3A. Mechanics of hydraulic fracturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2. Basic concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2.1. Stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2.2. Strains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 3B. Mohr circle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3. Rock behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3.1. Linear elasticity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 3C. Elastic constants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3.2. Inuence of pore pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3.3. Fracture mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3.4. Nonelastic deformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3.5. Failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4. Rock mechanical property measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4.1. Importance of rock properties in stimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4.2. Laboratory testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4.3. Stress-strain curve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4.4. Elastic parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4.5. Rock strength, yield criterion and failure envelope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4.6. Fracture toughness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 3D. Fracture toughness testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5. State of stress in the earth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5.1. Rock at rest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5.2. Tectonic strains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5.3. Rock at failure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5.4. Inuence of pore pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5.5. Inuence of temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5.6. Principal stress direction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5.7. Stress around the wellbore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5.8. Stress change from hydraulic fracturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6. In-situ stress management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6.1. Importance of stress measurement in stimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-6.2. Micro-hydraulic fracturing techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-1 3-2 3-4 3-4 3-5 3-5 3-6 3-6 3-8 3-8 3-9 3-11 3-11 3-12 3-12 3-13 3-14 3-15 3-19 3-19 3-20 3-21 3-22 3-23 3-23 3-25 3-26 3-26 3-26 3-27 3-28 3-28 3-28

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Contents


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3-6.3. 3-6.4.

Fracture calibration techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-34 Laboratory techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-34

Chapter 4 Formation Characterization: Well LogsJean Desroches and Tom Bratton 4-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2. Depth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3. Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4. Properties related to the diffusion of uids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4.1. Porosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4.2. Lithology and saturation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4.3. Permeability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 4A. Permeability-porosity correlations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4.4. Pore pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4.5. Skin effect and damage radius . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4.6. Composition of uids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5. Properties related to the deformation and fracturing of rock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5.1. Mechanical properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5.2. Stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-6. Zoning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-1 4-2 4-2 4-3 4-3 4-5 4-6 4-8 4-10 4-11 4-12 4-13 4-13 4-15 4-24

Chapter 5 Basics of Hydraulic FracturingM. B. Smith and J. W. Shlyapobersky 5-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1.1. What is fracturing?. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1.2. Why fracture? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1.3. Design considerations and primary variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 5A. Design goals and variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1.4. Variable interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2. In-situ stress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3. Reservoir engineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3.1. Design goals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 5B. Highway analogy for dimensionless fracture conductivity . . . . . . . . . . . 5-3.2. Complicating factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3.3. Reservoir effects on uid loss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4. Rock and uid mechanics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4.1. Material balance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4.2. Fracture height . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4.3. Fracture width . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4.4. Fluid mechanics and uid ow. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4.5. Fracture mechanics and fracture tip effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4.6. Fluid loss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4.7. Variable sensitivities and interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5. Treatment pump scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5.1. Fluid and proppant selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5.2. Pad volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5.3. Proppant transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5.4. Proppant admittance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5.5. Fracture models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-1 5-1 5-4 5-6 5-7 5-9 5-9 5-10 5-11 5-11 5-12 5-13 5-13 5-13 5-14 5-15 5-15 5-16 5-17 5-18 5-20 5-21 5-21 5-23 5-24 5-25


vii


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5-6.

Economics and operational considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-26 5-6.1. Economics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-26 5-6.2. Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-27

Appendix: Evolution of hydraulic fracturing design and evaluationK. G. Nolte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A5-1

Chapter 6 Mechanics of Hydraulic FracturingMark G. Mack and Norman R. Warpinski 6-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2. History of early hydraulic fracture modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2.1. Basic fracture modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2.2. Hydraulic fracture modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 6A. Approximation to the Carter equation for leakoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 6B. Approximations to Nordgrens equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 6C. Radial fracture geometry models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3. Three-dimensional and pseudo-three-dimensional models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 6D. Field determination of fracture geometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3.1. Planar three-dimensional models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 6E. Lateral coupling in pseudo-three-dimensional models . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 6F. Momentum conservation equation for hydraulic fracturing . . . . . . . . . . Sidebar 6G. Momentum balance and constitutive equation for non-Newtonian uids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3.2. Cell-based pseudo-three-dimensional models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 6H. Stretching coordinate system and stability analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3.3. Lumped pseudo-three-dimensional models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4. Leakoff. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4.1. Filter cake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4.2. Filtrate zone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4.3. Reservoir zone. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4.4. Combined mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4.5. General model of leakoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4.6. Other effects. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5. Proppant placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5.1. Effect of proppant on fracturing uid rheology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5.2. Convection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5.3. Proppant transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6. Heat transfer models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6.1. Historical heat transfer models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-6.2. Improved heat transfer models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7. Fracture tip effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 6I. Efcient heat transfer algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 6J. Verication of efcient thermal calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7.1. Linear elastic fracture mechanics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 6K. Crack tip stresses and the Rice equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7.2. Extensions to LEFM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7.3. Field calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8. Tortuosity and other near-well effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8.1. Fracture geometry around a wellbore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8.2. Perforation and deviation effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-1 6-2 6-2 6-3 6-6 6-6 6-8 6-8 6-10 6-11 6-12 6-13 6-14 6-16 6-20 6-23 6-25 6-25 6-26 6-26 6-26 6-27 6-27 6-28 6-28 6-28 6-29 6-29 6-30 6-30 6-30 6-31 6-32 6-32 6-33 6-34 6-35 6-36 6-36 6-36

viii

Contents


[email protected]

6-9.

6-10. 6-11. 6-12.

6-8.3. Perforation friction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8.4. Tortuosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8.5. Phasing misalignment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Acid fracturing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9.1. Historical acid fracturing models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9.2. Reaction stoichiometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9.3. Acid fracture conductivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9.4. Energy balance during acid fracturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9.5. Reaction kinetics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9.6. Mass transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9.7. Acid reaction model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9.8. Acid fracturing: fracture geometry model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Multilayer fracturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pump schedule generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 6L. Approximate proppant schedules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pressure history matching. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 6M. Theory and method of pressure inversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6-37 6-37 6-38 6-40 6-40 6-40 6-41 6-42 6-42 6-42 6-43 6-43 6-44 6-46 6-47 6-48 6-48

Chapter 7 Fracturing Fluid Chemistry and ProppantsJanet Gulbis and Richard M. Hodge 7-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2. Water-base uids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3. Oil-base uids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4. Acid-based uids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4.1. Materials and techniques for acid uid-loss control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4.2. Materials and techniques for acid reaction-rate control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-5. Multiphase uids. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-5.1. Foams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-5.2. Emulsions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6. Additives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6.1. Crosslinkers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 7A. Ensuring optimum crosslinker performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6.2. Breakers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 7B. Breaker selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6.3. Fluid-loss additives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6.4. Bactericides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6.5. Stabilizers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6.6. Surfactants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6.7. Clay stabilizers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-7. Proppants. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-7.1. Physical properties of proppants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-7.2. Classes of proppants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 7C. Minimizing the effects of resin-coated proppants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8. Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8.1. Mixing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8.2. Quality assurance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-1 7-1 7-6 7-7 7-7 7-8 7-8 7-9 7-9 7-10 7-10 7-13 7-14 7-16 7-16 7-18 7-18 7-19 7-19 7-19 7-19 7-21 7-22 7-22 7-22 7-23 7-23


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Chapter 8 Performance of Fracturing MaterialsVernon G. Constien, George W. Hawkins, R. K. Prudhomme and Reinaldo Navarrete 8-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-2. Fracturing uid characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-3. Characterization basics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-4. Translation of eld conditions to a laboratory environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-5. Molecular characterization of gelling agents. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-5.1. Correlations of molecular weight and viscosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-5.2. Concentration and chain overlap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-5.3. Molecular weight distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-5.4. Characterization of insoluble components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-5.5. Reaction sites and kinetics of crosslinking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6. Rheology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6.1. Basic ow relations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6.2. Power law model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6.3. Models that more fully describe uid behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6.4. Determination of fracturing uid rheology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6.5. Rheology of foam and emulsion uids. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6.6. Effect of viscometer geometry on uid viscosity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6.7. Characterization of uid microstructure using dynamic oscillatory measurements . . 8-6.8. Relaxation time and slip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-6.9. Slurry rheology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-7. Proppant effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-7.1. Characterization of proppant transport properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-7.2. Particle migration and concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-8. Fluid loss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-8.1. Fluid loss under static conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-8.2. Fluid loss under dynamic conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-8.3. Shear rate in the fracture and its inuence on uid loss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-8.4. Inuence of permeability and core length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-8.5. Differential pressure effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-1 8-1 8-2 8-2 8-2 8-2 8-3 8-4 8-5 8-5 8-6 8-7 8-7 8-8 8-10 8-12 8-15 8-16 8-17 8-17 8-19 8-19 8-21 8-22 8-23 8-24 8-25 8-26 8-26

Chapter 9 Fracture Evaluation Using Pressure DiagnosticsSunil N. Gulrajani and K. G. Nolte 9-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-2. Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-3. Fundamental principles of hydraulic fracturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-3.1. Fluid ow in the fracture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-3.2. Material balance or conservation of mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-3.3. Rock elastic deformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 9A. What is closure pressure? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 9B. Pressure response of toughness-dominated fractures . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4. Pressure during pumping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4.1. Time variation for limiting uid efciencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4.2. Inference of fracture geometry from pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4.3. Diagnosis of periods of controlled fracture height growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4.4. Examples of injection pressure analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 9C. Pressure derivative analysis for diagnosing pumping pressure . . . . . . . . 9-4.5. Diagnostics for nonideal fracture propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-1 9-2 9-3 9-3 9-4 9-4 9-6 9-9 9-10 9-12 9-12 9-14 9-15 9-16 9-18

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9-5.

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Sidebar 9D. Fluid leakoff in natural ssures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4.6. Formation pressure capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4.7. Pressure response after a screenout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4.8. Fracture diagnostics from log-log plot slopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-4.9. Near-wellbore effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 9E. Rate step-down test analysisa diagnostic for fracture entry. . . . . . . . . Analysis during fracture closure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-5.1. Fluid efciency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-5.2. Basic pressure decline analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-5.3. Decline analysis during nonideal conditions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-5.4. Generalized pressure decline analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 9F. G-function derivative analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Pressure interpretation after fracture closure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6.1. Why linear and radial ow after fracture closure? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6.2. Linear, transitional and radial ow pressure responses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 9G. Impulse testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6.3. Mini-falloff test . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6.4. Integration of after-closure and preclosure analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6.5. Physical and mathematical descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6.6. Inuence of spurt loss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6.7. Consistent after-closure diagnostic framework . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6.8. Application of after-closure analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-6.9. Field example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Numerical simulation of pressure: combined analysis of pumping and closing . . . . . . . . . . . . . 9-7.1. Pressure matching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9-7.2. Nonuniqueness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Comprehensive calibration test sequence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9-23 9-24 9-27 9-28 9-30 9-32 9-34 9-34 9-37 9-38 9-42 9-43 9-45 9-46 9-48 9-49 9-50 9-50 9-51 9-53 9-54 9-56 9-57 9-59 9-60 9-60 9-61

Appendix: Background for hydraulic fracturing pressure analysis techniquesSunil N. Gulrajani and K. G. Nolte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A9-1

Chapter 10 Fracture Treatment DesignJack Elbel and Larry Britt 10-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 10A. NPV for xed costs or designated proppant mass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2. Design considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2.1. Economic optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2.2. Treatment optimization design procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2.3. Fracture conductivity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2.4. Dimensionless fracture conductivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2.5. Non-Darcy effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2.6. Proppant selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2.7. Treatment size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2.8. Fluid loss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2.9. Viscosity effects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 10B. Fluid exposure time. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-2.10. Injection rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-3. Geometry modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 10C. Geometry models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-3.1. Model selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-1 10-2 10-3 10-3 10-3 10-4 10-6 10-8 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14 10-14 10-15


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10-3.2. Sources of formation parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 10D. In-situ stress correlation with lithology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Treatment schedule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 10E. Fracturing economics sensitivity to formation permeability and skin effect . . . 10-4.1. Normal proppant scheduling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-4.2. Tip screenout . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Multilayer fracturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-5.1. Limited entry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-5.2. Interval grouping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-5.3. Single fracture across multilayers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-5.4. Two fractures in a multilayer reservoir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-5.5. Field example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 10F. Fracture evaluation in multilayer zones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Acid fracturing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-6.1. Acid-etched fracture conductivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 10G. Acid-etched conductivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-6.2. Acid uid loss . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 10H. Fluid-loss control in wormholes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-6.3. Acid reaction rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-6.4. Acid fracturing models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-6.5. Parameter sensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-6.6. Formation reactivity properties. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-6.7. Propped or acid fracture decision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Deviated wellbore fracturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-7.1. Reservoir considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-7.2. Fracture spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-7.3. Convergent ow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-7.4. Fracturing execution in deviated and horizontal wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10-7.5. Horizontal well example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10-16 10-16 10-17 10-17 10-18 10-21 10-24 10-24 10-25 10-25 10-26 10-28 10-28 10-30 10-31 10-32 10-33 10-34 10-35 10-36 10-36 10-41 10-41 10-42 10-43 10-45 10-45 10-47 10-49

Chapter 11 Fracturing OperationsJ. E. Brown, R. W. Thrasher and L. A. Behrmann 11-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-2. Completions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-2.1. Deviated and S-shaped completions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-2.2. Horizontal and multilateral completions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-2.3. Slimhole and monobore completions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-2.4. Zonal isolation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 11A. Factors inuencing cement bond integrity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 11B. Coiled tubingconveyed fracture treatments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3. Perforating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3.1. Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 11C. Estimating multizone injection proles during hydraulic fracturing . . Sidebar 11D. Propagating a microannulus during formation breakdown. . . . . . . . . . . 11-3.2. Perforation phasing for hard-rock hydraulic fracturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3.3. Other perforating considerations for fracturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3.4. Frac and packs and high-rate water packs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-3.5. Fracturing for sand control without gravel-pack screens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 11E. Calculation of minimum shot density for fracture stimulation . . . . . . . 11-3.6. Extreme overbalance stimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-1 11-1 11-1 11-2 11-2 11-2 11-3 11-6 11-8 11-8 11-9 11-11 11-11 11-14 11-16 11-16 11-17 11-18

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Contents


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11-4.

11-5. 11-6.

11-7. 11-8. 11-9.

11-3.7. Well and fracture connectivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Surface equipment for fracturing operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4.1. Wellhead isolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4.2. Treating iron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4.3. High-pressure pumps. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4.4. Blending equipment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4.5. Proppant storage and delivery. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4.6. Vital signs from sensors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-4.7. Equipment placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bottomhole pressure measurement and analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Proppant owback control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-6.1. Forced closure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-6.2. Resin ush . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-6.3. Resin-coated proppants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-6.4. Fiber technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Flowback strategies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 11F. Fiber technology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Quality assurance and quality control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Health, safety and environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-9.1. Safety considerations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11-9.2. Environmental considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11-18 11-19 11-19 11-19 11-22 11-23 11-23 11-24 11-26 11-26 11-29 11-30 11-30 11-30 11-30 11-30 11-31 11-32 11-32 11-32 11-33

Appendix: Understanding perforator penetration and ow performancePhillip M. Halleck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A11-1

Chapter 12 Post-Treatment Evaluation and Fractured Well PerformanceB. D. Poe, Jr., and Michael J. Economides 12-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-1.1. Fracture mapping techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-1.2. Pressure transient analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-2. Post-treatment fracture evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-2.1. Wellbore storage dominated ow regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-2.2. Fracture storage linear ow regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-2.3. Bilinear ow regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-2.4. Formation linear ow regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-2.5. Pseudoradial ow regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-2.6. Pseudosteady-state ow regime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-3. Factors affecting fractured well performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-3.1. Non-Darcy ow behavior. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-3.2. Nonlinear uid properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-3.3. Fracture damage and spatially varying fracture properties . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-3.4. Damage in high-permeability fracturing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-3.5. Heterogeneous systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-4. Well test analysis of vertically fractured wells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-4.1. Wellbore storage dominated ow analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-4.2. Fracture storage linear ow analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-4.3. Bilinear ow analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-4.4. Formation linear ow analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-4.5. Pseudoradial ow analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-4.6. Well test design considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-1 12-1 12-6 12-10 12-11 12-11 12-11 12-13 12-14 12-15 12-16 12-16 12-20 12-21 12-25 12-26 12-27 12-28 12-28 12-29 12-29 12-29 12-30


xiii


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12-5.

12-4.7. Example well test analyses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-31 Prediction of fractured well performance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12-39

Chapter 13 Introduction to Matrix TreatmentsR. L. Thomas and L. N. Morgenthaler 13-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1.1. Candidate selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 13A. The history of matrix stimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1.2. Formation damage characterization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1.3. Stimulation technique determination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1.4. Fluid and additive selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1.5. Pumping schedule generation and simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1.6. Economic evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1.7. Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1.8. Evaluation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-2. Candidate selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-2.1. Identifying low-productivity wells and stimulation candidates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 13B. Candidate selection eld case history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-2.2. Impact of formation damage on productivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-2.3. Preliminary economic evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-3. Formation damage characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 13C. Formation damage characterization eld case history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 13D. Fluid and additive selection eld case history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-4. Stimulation technique determination . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5. Treatment design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5.1. Matrix stimulation techniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5.2. Treatment uid selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-5.3. Pumping schedule generation and simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 13E. Placement study case histories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-6. Final economic evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-7. Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-7.1. Quality control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-7.2. Data collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-8. Treatment evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-8.1. Pretreatment evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-8.2. Real-time evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-8.3. Post-treatment evaluation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13-1 13-1 13-2 13-3 13-3 13-3 13-3 13-4 13-4 13-4 13-4 13-4 13-6 13-6 13-7 13-8 13-9 13-10 13-10 13-11 13-11 13-12 13-19 13-29 13-32 13-32 13-32 13-34 13-35 13-35 13-35 13-37

Chapter 14 Formation Damage: Origin, Diagnosis and Treatment StrategyDonald G. Hill, Olivier M. Litard, Bernard M. Piot and George E. King 14-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-2. Damage characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-2.1. Pseudodamage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-2.2. Pseudoskin effects and well completion and conguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3. Formation damage descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3.1. Fines migration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3.2. Swelling clays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3.3. Scales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3.4. Organic deposits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3.5. Mixed deposits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-1 14-1 14-2 14-3 14-4 14-4 14-6 14-6 14-7 14-8

xiv

Contents


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14-4.

14-5.

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14-7.

14-3.6. Emulsions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3.7. Induced particle plugging. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3.8. Wettability alteration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3.9. Acid reactions and acid reaction by-products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3.10. Bacteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3.11. Water blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-3.12. Oil-base drilling uids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Origins of formation damage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4.1. Drilling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4.2. Cementing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4.3. Perforating . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4.4. Gravel packing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4.5. Workovers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4.6. Stimulation and remedial treatments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-4.7. Normal production or injection operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Laboratory identication and treatment selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-5.1. Damage identication . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-5.2. Treatment selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Treatment strategies and concerns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6.1. Fines and clays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6.2. Scales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6.3. Organic deposits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6.4. Mixed deposits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6.5. Emulsions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6.6. Bacteria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6.7. Induced particle plugging. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6.8. Oil-base drilling uids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6.9. Water blocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6.10. Wettability alteration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14-6.11. Wellbore damage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14-9 14-9 14-10 14-11 14-11 14-12 14-13 14-13 14-13 14-21 14-21 14-22 14-22 14-23 14-24 14-26 14-26 14-28 14-31 14-33 14-34 14-35 14-35 14-36 14-36 14-36 14-37 14-37 14-38 14-38 14-39

Chapter 15 Additives in Acidizing FluidsSyed A. Ali and Jerald J. Hinkel 15-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-2. Corrosion inhibitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-2.1. Corrosion of metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-2.2. Acid corrosion on steel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-2.3. Pitting types of acid corrosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-2.4. Hydrogen embrittlement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-2.5. Corrosion by different acid types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-2.6. Inhibitor types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-2.7. Compatibility with other additives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-2.8. Laboratory evaluation of inhibitors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-2.9. Suggestions for inhibitor selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-3. Surfactants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-3.1. Anionic surfactants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-3.2. Cationic surfactants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-3.3. Nonionic surfactants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-3.4. Amphoteric surfactants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-1 15-2 15-2 15-2 15-3 15-3 15-3 15-4 15-4 15-5 15-5 15-5 15-6 15-6 15-6 15-7


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15-6.

15-7. 15-8. 15-9. 15-10. 15-11. 15-12. 15-13.

15-3.5. Fluorocarbon surfactants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-3.6. Properties affected by surfactants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-3.7. Applications and types of surfactants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Clay stabilizers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-4.1. Highly charged cations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-4.2. Quaternary surfactants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-4.3. Polyamines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-4.4. Polyquaternary amines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-4.5. Organosilane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mutual solvents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-5.1. Adsorption of mutual solvents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-5.2. Chlorination of mutual solvents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Iron control additives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-6.1. Sources of iron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-6.2. Methods of iron control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Alcohols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Acetic acid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Organic dispersants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Organic solvents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Additive compatibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Facility upsets following acid stimulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-13.1. Discharge requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15-13.2. Prevention of facility upsets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15-7 15-7 15-9 15-11 15-11 15-12 15-12 15-12 15-13 15-13 15-14 15-14 15-14 15-14 15-15 15-16 15-18 15-18 15-18 15-18 15-19 15-19 15-19 15-20

Chapter 16 Fundamentals of Acid StimulationA. Daniel Hill and Robert S. Schechter 16-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-2. Acid-mineral interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-2.1. Acid-mineral reaction stoichiometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-2.2. Acid-mineral reaction kinetics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 16A. Calculating minimum acid volume using dissolving power . . . . . . . . . Sidebar 16B. Relative reaction rates of sandstone minerals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-2.3. Precipitation of reaction products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 16C. Geochemical model predictions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-3. Sandstone acidizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-3.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-3.2. Acid selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-3.3. Sandstone acidizing models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 16D. Comparison of acid volumes for radial and perforation ow . . . . . . . . 16-3.4. Permeability response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-4. Carbonate acidizing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-4.1. Distinctive features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-4.2. Wormholes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-4.3. Initiation of wormholes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-4.4. Acidizing experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 16E. Optimum injection rate for initiating carbonate treatment . . . . . . . . . . . 16-4.5. Propagation of wormholes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16-1 16-2 16-2 16-4 16-5 16-8 16-10 16-11 16-13 16-13 16-13 16-13 16-16 16-19 16-19 16-19 16-20 16-21 16-23 16-26 16-27

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Appendix: Advances in understanding and predicting wormhole formationChristopher N. Fredd. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A16-1

Chapter 17 Carbonate Acidizing DesignJ. A. Robert and C. W. Crowe 17-1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-2. Rock and damage characteristics in carbonate formations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-2.1. Rock characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-2.2. Damage characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-3. Carbonate acidizing with hydrochloric acid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-3.1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-3.2. Historical background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-3.3. Reactivity of carbonate minerals with hydrochloric acid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17-3.4. Acidizing physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sidebar 17A. Wormhole initiation and p

economides nolte reservoir stimulation 2000 3ed

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