estimulacion y daño de formacion
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Generalidades de la Estimulación y Daño de Formación
Integrantes: Fabio Esteban Muñoz
Oscar Fernando ClavijoChristiam David Ibañez
Miguel NaranjoJohanna Diaz
¿Qué es la Estimulación?
Si la inyección de tratamiento se realiza atasas y presiones inferiores a los necesariospara vencer la resistencia mecánica de laroca, entonces se trata de una estimulaciónmatricial. De lo contrario correspondería auna estimulación por fractura miento.
Básicamente consiste en la inyección de unfluido que tiene como finalidad tanto parapozos inyectores como productores deincrementar la producción de hidrocarburosy/o la inyección de fluidos tales como agua,gas o vapor para procesos de recuperaciónsecundaria y mejorada,
Son procesos que abarcan una serie detécnicas en la producción y/o extracción dehidrocarburos que son necesarias paraaplicar en la formación para combatir lostipos de daños ó problemas que sepresentan en un pozo
Estos tratamientos tienen por objetoeliminar el daño a la formación y restaurar lacapacidad natural de producción del pozomediante el cual se restituye o se crea unsistema extensivo de canales en la rocaproductora de un yacimiento para facilitar elflujo desde la roca al pozo o desde el pozo ala roca de ser necesario
En la actualidad hay muy pocos registros de que a algún pozo no haya sido estimulado de alguna forma.
La estimulación ayuda a disolver o dispersar materiales que perjudican una producción normal teórica.
Se puede Aplicar para cualquier tipo de yacimiento y para todo tipo de pozo, esto se da dependiendo exclusivamente de un buena evaluación de campo
En pozos productores aumenta la rata de producción y en inyectores la producción efectiva.
La estimulación es una delas técnicas mas antiguasconocida en la industriade hidrocarburos encuanto a procesos demejorar la producción
Este tipo de técnicas seempleo a comienzos delsiglo XX cuyos avances seemplearon en EEUU.
A continuación semuestra una breve reseñade la estimulación
Reseña Histórica
Historia de la Estimulación
Fuente: Schlumberger
Después de los primeros procesosque se realizaron de estimulación amediados del siglo XX, sedetuvieron por casi 30 años por unproblema muy importante que fueel aumento de la corrosión de laTubería de Revestimiento por eluso de los ácidos empleado en laestimulación
La acidificación en yacimientos decalizas resurgió en 1931 con eldescubrimiento de que el arsénicoinhibía la acción corrosiva del HCLen las tuberías
los tratamientos en las areniscas sitardaron algo más en llevarse acabo ya que el HCL no reaccionabacomo debía ser en las areniscas yaque provocaba efectos secundarios(taponamientos indeseados) estose pudo corregir hacia 1940 con lacombinación de HCL
Reseña Histórica
¿Porque se debe llevar a cabo una estimulación?
Se debe mencionar que entre los más importantes desarrollos tecnológicos de la industria petrolera se encuentran laestimulación de pozos, por lo cual no debería existir pozo en el mundo en el cual no se haya llevado a cabo uno o másde estos procesos.
La estimulación se lleva a cabo donde ha ocurrido un daño en la formación, tales posibles causas de daño en la formación expondrán más adelante
Permite mejorar la producción de aceite y gas, de esta forma permite incrementar las reservas recuperables y así producir económicamente una buena reserva de hidrocarburo a través de esta técnica.
Ha permitido a través de las experiencias de campo el desarrollo de materiales y equipos que permiten aplicar esta técnica a diferentes tipos de pozos, aunque todavía en la actualidad representa un verdadero reto para seguir mejorando los segmentos de esta técnica que aun no ha sido desarrollada totalmente.
Y por ultimo lo mas importante ayuda a aumentar la baja permeabilidad natural del yacimiento
Parámetros para Tener en Cuenta Antes de Hacer una Estimulación
Fuente: Schlumberger
Se debe tener claro cuáles son las posibles causas de una baja producción el cual puede ser debido a problemas mecánicos los cuales requieren de un tipo diferente de tratamiento al de la estimulación. Estos parámetros mecánicos típicos de una completación a tener en cuenta son los siguientes:
Parámetros para una EstimulaciónCon base en lo anterior y resolviendo los posibles problemas mecánicos, y si la bajaproducción persiste entonces se hace un estudio con la posibilidad de aplicar unaestimulación, existen unos parámetros los cuales nos ayudan a determinar si se debe o nollevar a cabo una estimulación, los cuales se muestran en el siguiente diagrama de flujoteniendo en cuenta que ya se ha descartado un daño mecánico.
Después de llevar a cabo pruebas de presión transitoria o cálculos de teóricos de las ratasde flujo se tiene
Como se Debe llevar a Cabo un Proceso de Estimulación
Fuente: Schlumberger
Por ultimo cabe mencionar que Para cada tipo de pozo antes de realizar la estimulación se debe llevar a cabo una “Regla de Oro” que consiste en que la estimulación matricial se debe llevar a cabo en pozos con una productividad real menor al 75% teórico calculado
3. GENERALIDADES DEL DAÑO DE FORMACIÓN
Qué es daño de formación?
Es la reducción en la capacidad de caudal de un yacimiento, ocasionado por la disminución de permeabilidad de la formación.
Comprende la interacción entre la formación, partículas externas, y fluidosacompañados de deformaciones mecánicas y fenómenos hidrodinámicos,térmicos, biológicos, químicos y fisicoquímicos.
Por tanto, evaluar , controlar y mitigar el daño de la formación son unos de los factores mas importantes a tener en cuenta para la explotación eficiente de hidrocarburos.
3. GENERALIDADES DEL DAÑO DE FORMACIÓN
Operaciones efectuadas en los pozos.
Ingreso de agentes externos.
Modificación de la permeabilidad de la formación.
Caídas de presión.
Disminución del caudal de producción
3. GENERALIDADES DEL DAÑO DE FORMACIÓN
Si ΔP>0 entonces Kskin<K
Si ΔP<0 entonces Kskin>K
Si ΔP=0 entonces K=Kskin
Técnicas de estimulación.
Incrementar la permeabilidad de la zona afectada
Disminución de la pérdida de presión.
3. GENERALIDADES DEL DAÑO DE FORMACIÓN
s>0 existe daño de formación.
s<0 la zona ha sido estimulada
s=0 no hay alteración de la zona
El valor del daño de la formación (s), permite relacionar la permeabilidad
de las zonas (afectada y virgen)
s>0 existe daño de formación.
s<0 la zona ha sido estimulada
s=0 no hay alteración de la zona
Determinar el caudal de petróleo extraíble bajos condiciones de
operación presentes
Factores que contribuyen al daño de la formación
• Diferenciales de presión muy altos.
• Incompatibilidad de los fluidos utilizados en las operaciones (cantidad de sólidos presentes).
• Invasión de partículas.
Daños causados por migración de finos.
• causan un taponamiento severo y unadisminución en la permeabilidad del medioporoso en la región cercana al pozo.
Precipitación inorgánica
• Causado por incompatibilidad defluidos, producción de agua o cambiosrápidos en temperatura o presión.
Carbonato de calcio.
Sulfato de calcio.
Sulfato de bario.
Carbonato de hierro.
Oxido férrico .
sulfato de estroncio.
Precipitación orgánica
• Partículas ya presentes en el crudo y se precipitarán bajo cambios rápidos de temperatura o presión.
Asfáltenos
Parafinas
Ceras
Bloqueo por emulsiones
Interacción
Perforación
Cementación
Completamiento
Estimulación
reacondicionamiento
formación
Emulsiones de alta viscosidad
Ocupa el espacio poroso
Obstrucción de hidrocarburo
Emulsiones
Bloqueo por agua
Invasión de agua
Aumenta la saturación “local” de
agua
Disminuye la permeabilidad relativa “local”
al hidrocarburo
Obstruye el paso de los
hidrocarburos
Alteración de mojabilidad
• La pérdida de tensioactivos en los fluidos deperforación y terminación, inhibidores de lacorrosión y dispersantes en los fluidos deestimulación, el uso de resinas para el control dearena puede provocar cambios en la mojabilidad dela región cercana al pozo.
Daños de origen biológico
• En algunos pozos que reciben inyección deagua, son susceptibles al daño causadopor bacterias en la zona cercana al pozo.
• Las bacterias especialmente lasanaerobias, pueden multiplicarse muyrápido en el yacimiento tapando losespacios porosos con ellas mismos o conprecipitados que resultan de procesosbiológicos.
Daño de formación inducida por perforación
• El objetivos de los fluidos son garantizar laseguridad de las perforaciones y operaciones que sellevan a cabo en el pozo, así mismo maximizar lastasas de operación.
Invasión de sólidos
Invasión de filtrados
Invasión de sólidos
• Las partículas de sólidos se depositan en los espacios porosos de la formación e impiden el paso de los hidrocarburos.
Si el diámetro de la partícula es mayor de 1/3 del diámetro delos poros estas formaran un revoque externo sobre la cara dela formación.
Si el tamaño de la partícula esta entre 1/3 y 1/10 se dice q seformara un revoque interno.
Si las partículas son menores de 1/10 habrá invasiónprofunda.
Invasión de filtrados
• Este puede ocurrir en tres eventos, bajo la broca,cuando se esta recirculando o cuando esta estático.
propiedades físicas y químicas
Tiempo de circulación y en el que el fluido permaneceestático.
Propiedades de la roca , porosidad permeabilidad y fracturas.
Diámetro del hueco.
La velocidad anular.
Daños producidos por la cementación
• Dependiendo de la composición especifica del cemento y supH, el filtrado puede ser sobresaturado con carbonato decalcio y sulfato de calcio. Como el filtrado de cemento invadela formación y reacciona con los minerales de formación. Seproduce un rápido cambio de PH lo cual provoca untaponamiento por los minerales de formación. Este rápidocambio en el pH puede resultar en la formación deprecipitados inorgánicos como carbonato de calcio y sulfatode calcio.
Daño por terminación pozo
• Fluidos que siempre contienen algunos sólidos, incluyendo productos decorrosión, las bacterias y los desechos de la perforación de pozo y tanquesde la superficie. La densidad de la salmuera se mantiene losuficientemente grande como para que la presión del agujero inferiorsupera la presión del reservorio por un margen de seguridad(normalmente de 300 a 600 psi). Cantidades importantes de sólidospueden ser empujados en la formación, resultando en una pérdida depermeabilidad en la región de agujero cerca del pozo.
Daño durante el cañoneo
• El efecto del disparo sobre la matriz de la roca reduce la permeabilidad ,como también el colapso por los esfuerzos .
Daños durante el fractura miento hidráulico
• Puede existir daño por invasión de filtradoen la fractura, reducción depermeabilidad, bloqueo por geles yemulsiones , precipitaciones asfáltenos ytaponamiento por partículas solidas.
Control y remediación de los daños a la formación son temas importantes que deben resolverse para la explotación eficiente de los reservorios de petróleo y la gestión de costos.
Recetas que funcionan para ciertos casos, no necesariamente tiene que funcionar para otros.
Se señala que daños a la formación es a menudo pasado por alto debido a la ignorancia y la
apatía. En muchos casos, los ingenieros no están muy preocupados con el daño de la formación debido a la creencia de que puede ser eludidas más adelante, simplemente por acidificación y /
o fracturación hidráulica.
El diseño de ciertos productos químicos y / o procedimientos para el control de daños y la
rehabilitación es una ciencia, así como un arte.
"¿Es más rentable prevenir el daño de
formación o pasar por alto esto?"
Debido a que el daño de
formación suele ser irreversible,
La prevención del daño debe ser rentable, pero requiere de una mayor
comprensión de la física de los procesos, así
como uso de técnicas de predicción y de
funcionamiento.
La clave para la limpieza de la
formación de los daños es la
comprensión de lo que ha
causado el daño.
Evitar el daño puede ser una
alternativa atractiva a la solución del
daños".
Es mejor evitar el daño de la formación en lugar
de tratar con él, más adelante en el uso de
procedimientos costosos y complicados.
Condiciones en que se perforo la zona de
producción.
Tipo y características del fluido de perforación, así como sus
perdidas.
Manifestaciones de los fluidos del
yacimiento.
Análisis de la cementación de
la tubería de revestimiento.
Operaciones subsecuentes de reparación,
limpieza, estimulación.
1. Desde el punto de vista de revisiónDe operaciones previas en el pozo afectado
Análisis de las pruebas
de formación y producción.
Curvas de variación
de presión.
Análisis Nodal.
Análisis de laboratorio
Análisis del comportamiento de producción y
cuantificación del daño.
Todo lo anterior debe compararseCon el comportamiento de pozos
vecinos.
La causa principal de la invasión del filtrado y sólidos del fluido de perforación hacia los yacimientos es la presión diferencial o sobrebalance de la columna hidrostática del
fluido en contra de la presión del yacimiento.
• Registros de presiones estáticas
• Diseñar los fluidos de perforación
Base de datos actualizada del
yacimiento
• Usar lodos que construyan un
revoque impermeable rápidamente y pueda ser removido por la P del yto al fluir el pozo.
Minimizar invasión del filtrado • Prever las reacciones
químicas que surgirían entre el filtrado y la
formación
• Conocer el efecto de los aditivos del lodo en el medio poroso.
Caracterización mineralógica de la roca yacimiento (Agua, Oíl,)
• Se realizan pruebas de flujo para hallar la reducción de la K
debido a la invasión del lodo y sólidos.
Disponer de núcleos de la formación
Bombeo a tasas muy elevadas, un gran volumen de
gel viscoso o agua con dispersante .para conducir el lodo y lejos en la
formación
Perdida de lodo en
fracturas Uso de desemulsificantes
o solventes
Tratamientos ácidos
Aditivos del lodo
como emulsion
es viscosas
Evitar al mínimo la perdida de filtrado por medio de aditivos
(ocasiona desestabilización de arcillas, migración
partículas finas)
Para facilitar la remoción de lodo y del revoque, se
bombea lavadores
químicos por delante del cemento.
Detrás de un lavador químico se
bombea un espaciador el cual separa físicamente
el cemento del lodo.
YAC-1
YAC-2
DAÑO A LA
FORMACIÓN
INVASIÓN DE FILTRADO Y SÓLIDOS
• Usar control de filtración
• Limpiezas en el transporte,
tanques, mangueras, tubería,
etc.
• Compatibilidad del fluido con el
de la formación (evitar
precipitados)
• Asegurar que el yto sea capaz de
expulsar este fluido( min σ)
• Usar surfactantes para bajar
(min σ)
PARTÍCULAS QUE INFLUYEN
• Invaden: menos de 1/6 del
tamaño del poro.
• Atrapados: 1/6 y 1/2 tamaño del
poro (revoque interno dañino)
• No pasan: mayor a 1/2 diámetro
del poro(revoque externo)
CAÑONEO
• Fuente principal de daño de
formación
• Se debe cañonear donde el ∆P
sea a favor del yto , para permitir
que el flujo limpie el túnel,
residuos y la zona desintegrada
de la perforación.
• Evitar que el fluido que invada no
causa mayor daño a la
formación.
Este fluido de completamiento generalmente esta compuesto de salmueras en alta concentración de sales
(Na, Ca, Zn, Mg) Contienen polímeros para sostener sólidos, inhibidores de corrosión
Empleado para remediar daños, causados por fenómenos interfaciales,
bloqueos, , intervalos perforados obturados , emulsiones etc.
Prevención adicionar al acido estabilizadores o acomplejantes de
hierro(acido cítrico, EDTA, NTA) evita deposito de
hierro en la formación.
De este modo se garantiza la
remoción del volumen que se
vaya a tratar (evitando contacto
acido-crudo) ( mezcla min σ).
Incompatibilidad del acido con el
crudo (mezcla de solventes,
aromáticos, y surfactantes).
Tener presente evitar agravar el
daño, debe ser correctamente
diagnosticado (conocer
composiciones de fluidos en yto)
y diseñar el mejor modo para el
uso de estos compuestos (estos
ácidos pueden formar
precipitados).
Controlar el agua a usar para el fluido de fracturamiento, debe
ser filtrada y almacenada en las
mejores condiciones (Incrustaciones,
sólidos suspendidos)
Adicionar aditivos para controlar las arcillas (KCL) y un
surfactante (min σ).
Adicionar aditivos necesarios para
asegurar la ruptura del gel después de
finalizado el fracturamiento.
Lograr que las parafinas se
depositen fuera del pozo.
(aislantes térmicos en el anular)
conservar T para evitar perdida de
solubilidad.
Asfáltenos son sensibles a la
declinación de la P (uso de métodos para que la Pwf
sea alta retrasaría esa precipitación)
(Inyección de disolventes)
Control en depósitos orgánicos
Remoción de la parafinas: Elementos
mecánicos (cortadores),Uso de
aceites calientes, agua caliente (daño de
formación), Disolventes, vapor (pueden volver a
cristalizar)
Producción de arena
Control en la taza de producción (Disminuirla)
Empaques con grava (rejillas)
Consolidación química (resinas)
(afecta K)
Uso de estabilizadores (tratamientos
químicos)
Existen muchos motivos por los cuales un pozo no aporta la producción que seespera de el o declina su producción con el tiempo. Por esto es importante hacerun estudio, ya que puede atribuirse la baja productividad de un pozo de un daño ala formación.
DIAGNOSTICO Y EVALUACION DEL DAÑO A LA FORMACION
Si un pozo tiene daño es necesario evaluarlo y diagnosticarlo para así reducir ominimizar sus efectos nocivos en la producción. Existen varios métodos paradiagnosticar el daño a la formación entre ellos están:
•Pruebas de restauración de presión con tubería de perforación
•Registros de resistividad
•Revisión histórica de perforación, terminación, y reparación del pozo
•Análisis de estimulaciones previas
•Comparación con pozos vecinos
•Análisis de pruebas de presión
•Análisis nodal
•Registros de producción
•Pruebas y analisis de núcleos
Prueba DST
Una prueba DST puede dar indicación de la presencia de daño cuandorestaura rápidamente la presión en un periodo de cierre, y hay grandiferencia entre la presión de flujo inicial y la final en poco tiempo,indicando que hay transmisibilidad de la presión pero muy poca al flujo, locual puede deberse a la obstrucción del caudal.
Registros de resistividad
La combinación de un registro dual de inducción y el latero log pueden dar idea de la profundidad de la invasión de los fluidos hacia la formación.
Tomando en cuenta el registro de calibre del hoyo para hallar el espesorde revoque en las zonas permeables.
Son un paso critico del proceso de diagnostico del daño a la formación, ya que es durante estas operaciones que la mayoría de los daños son detectados. Donde se debe tener en cuenta:
•El historial del día a día de la perforación detectando los aditivos del lodo
•La detección de pegamientos de tubería, perdida de circulación, fallas de funcionamiento del equipo de control de sólidos y cambios en las tasas de penetración
•El tipo de fluido presente durante el cañoneo
•El método de cañoneo (penetración de los disparos)
•El niel de filtración de los fluidos
•Es importante ver los cambios en la curva de producción que estén asociados a eventos de reparación o estimulación del pozo ya que es el mejor indicio del proceso q genero el daño
Revisión histórica de perforación, terminación, y reparación del pozo
Historial de producción
La superposición de curvas del historial de producción entre pozos vecinos delmismo yacimiento podrá dar una indicación del comportamiento irregular dealguno de ellos.
Comparación con pozos vecinos
Análisis de estimulaciones previas
Se realizan dichos análisis para determinar si se ha tratado de eliminarun tipo de daño en un yacimiento, evaluando la efectividad de lasestimulaciones realizadas y en caso de fracasos determinar si se handañado, mas los pozos para así poder realizar mejores diseños deestimulación.
Análisis nodal
El estudio del análisis nodal de pozo sirve para determinar el diseñocorrecto de tuberías, estranguladores, equipo de levantamientoartificial por gas y líneas de flujo.
Para lograr esto lo que interesa es que la caída de presión en elyacimiento sea mínima para lograr la máxima presión de fondofluyente para levantar los fluidos producidos.
REGISTROS DE PRODUCCIÓN
El objetivo principal de los registros de producción es el análisis del sistema de movimiento de los fluidos, definiendo sistema como el tipo de régimen de flujo en el pozo.
El Registro de Producción es un método que mide y registra el flujo de fluidos, o el efecto del flujo de fluidos, al colocar los instrumentos de medición a varias profundidades en una producción o inyección de pozo.
Pruebas y análisis de núcleos
Se realizan pruebas en núcleos extraídos del yacimiento con el fin de reproducir los fenómenos que han ocurrido en el yacimiento, permitiendo determinar la existencia del daño, los mecanismos que lo provocan y las posibles soluciones al mismo. Las técnicas empleadas son:
•Análisis petrográfico
•Análisis mineralógico
•Pruebas de flujo a través de los núcleos
•Análisis químico de los fluidos
•Compatibilidad de los fluidos
Análisis de rayos xMediante el Angulo de difracción de los rayos, pueden identificarse los mineralesque componen la muestra, siendo una técnica útil para diferenciar tipos de arcilla.
Microscopia electrónicaPrueba útil para reconocer tipos de arcilla y observar su localización en los poros.En esta prueba se recubre la muestra ultra delgada de grafito y luego se observa enel microscopio electrónico de barrido, equipado detector de retrodispersado y derayos x.
Microscopia óptica de secciones finaPermite el reconocimiento de la evolución diagenetica de la formación
Análisis de tamizadoEsta prueba muestra grandes cantidades de material, muy fino en las formacionescon alto contenido de arcilla
Curvas de respuesta al acidoMuestra una curva de flujo de fluidos a través de un núcleo, para determinar elincremento de la permeabilidad al paso de de cada fluido
Pruebas y análisis de núcleos
Lista de indicadores de daño
En casos donde la información disponible de los pozos sea escasa existe unaserie de indicación que indican un daño a la formación:
•La formación contiene arcillas hinchables o susceptibles de migración
•El pozo fue perforado con lodo s alta perdida de filtrado o bajo control desalidos
•El pozo produce pequeñas cantidades de agua a intervalos irregulares
•El hoyo ha sido ampliado, pero la producción es baja
•Declinación brusca de la producción
•Buena presión de fondo pero poca producción
•Declinación de la producción después de una cementación forzada
•Producción de lodo o sólidos de lodo
•Perdida de lodo o agua hacia la formación
•Baja resistividad en os registros de producción pero sin producción deagua
Lista de indicadores de daño
METODOS DE ESTIMULACION
• ESTIMULACION MATRICIAL QUIMICA
• ESTIMULACION POR FRACTURAMIENTO ACIDO
• ESTIMULACION POR FRACTURAMIENTO HIDRAULICO
ESTIMULACION MATRICIAL
• INYECCION A TASAS Y PRESIONES INFERIORES
• BUENA SELECCIÓN DE FLUIDOS DE TRATAMIENTO.
• SU EFECTO SE LIMITA A REMOVER DAÑOS SOMEROS DE LA FORMACIÓN.
TIPOS DE ESTIMULACION MATRICIAL.
ESTIMULACION MATRICIAL QUIMICA
REACTIVAS
NO REACTIVAS
ESTIMULACIÓN POR FRACTURAMIENTO ACIDO.
Se inyecta un fluido acido a una presión losuficientemente alta para sobrepasar laresistencia mecánica de la roca y estableceren ella una fractura o abrir una fracturapreexistente ocasionada en el momento delcañoneo.
ESTIMULACIÓN POR FRACTURAMIENTO HIDRÁULICO.
Se inyecta un fluido viscoso a una presión losuficientemente alta para sobrepasar laresistencia mecánica de la roca y establecer enella una fractura o abrir una fractura preexistenteocasionada en el momento del cañoneo.
El fluido inyectado casi siempre es salmuera poreconomía. Se adiciona además, un elemento deempaque para incrementar la conductividad dela formación y así generar mayor producción
CONCLUSIONES
• Se puede evidenciar la importancia de la estimulación y daño de formación
• Identificamos los daños presentes en la formación así como los tipos y su respectiva remoción
GRACIAS!!!!