Download - Estimulacion matricial reactiva
Camilo Gómez
Ana María Hernández
Marcos Serna
Shadya Taleb
ESTIMULACION MATRICIAL
REACTIVA
La estimulación matricial, se caracteriza principalmente por
gastos y presiones de inyección menores a la presión de
fractura.
El objetivo mas importante de la estimulación matricial es
remover la condición de daño de la formación.
Para lograr el éxito en una estimulación matricial, es necesario
seleccionar apropiadamente el fluido de tratamiento.
ESTIMULACIÓN MATRICIAL
La estimulación matricial reactiva o acida consiste en la
inyección a la formación de soluciones químicas a gastos y
presiones inferiores a la presión de ruptura de la roca.
Estas soluciones reaccionan químicamente disolviendo
materiales extraños a la formación y parte de la propia roca.
ESTIMULACIÓN MATRICIAL REACTIVA
El objetivo principal en esta técnica es remover el daño
ocasionado en las perforaciones y en la vecindad del pozo y
eliminar obstrucciones en el mismo.
También, en formaciones de alta productividad, la
acidificación matricial se usa para estimular la productividad
natural del pozo.
Así como en el caso de la estimulación matricial no reactiva, los
surfactantes son los productos activos, en la estimulación
matricial reactiva los ácidos constituyen el elemento básico.
ÁCIDOS
Son sustancias que se ionizan en iones de
hidrogeno y un anión, cuando están en
solución en el agua.
Los iones hidrogeno son elementos activos
que reaccionan con minerales,
disolviéndolos.
Acido clorhídrico, HCl
Acido fluorhídrico, HF
Acido acético, CH3-COOH
Acido fórmico, HCOOH
TIPOS DE ÁCIDOS
Es un acido inorgánico usado ampliamente en formaciones
ceas. Se emplea en solución de 15% (por peso) de gas.
La reacción química representada por la siguiente
ecuación:
Las concentraciones máximas de grado comercial de HCl son de
aproximadamente 36% por peso.
ACIDO CLORHÍDRICO, HCL
Comercialmente este cido se encuentra disponible con el
nombre de Super X Acid, Regular Acid o NE Acid, que s
incluye un inhibidor de n mezclado en una n
con una n de 20 % por peso o s.
Es un cido nico usado en formaciones de areniscas. Se
presenta en forma quida, bien sea en forma drida o en
n acuosa. Ataca al lice y los silicatos, y materiales como
el hierro fundido y varios materiales nicos.
En la n de pozos, es nmente usado en
n con el HCl. Las mezclas de los dos cidos pueden
ser preparadas diluyendo mezclas de los cidos concentrados con
agua, o agregando sales de fluor al cido HCl.
ACIDO FLUORHÍDRICO, HF
El HF es muy efectivo en tratamientos de n de os
por taponamiento de la n causado por lodos de
n (excepto barita), arcillas y otros silicatos.
La a de las formaciones de areniscas n compuestas
de culas de cuarzo (SiO2) ligadas conjuntamente por
varias clases de materiales cementantes, principalmente
carbonatos, lice y arcillas.
Es un acido débil debido a que su ionización con el agua es
parcial y ocurre lentamente.
Se considera un agente secuestrante de hierro y controlador
de arcillas.
Es útil para remover bloqueos de agua.
Es soluble en agua y en aceite.
CIDO ACÉTICO, CH3-COOH
De los ácidos orgánicos empleados en
acidificación , el ácido fórmico tiene el peso
molecular más bajo y correspondientemente el
costo por volumen más bajo por roca disuelta.
Es sustancialmente más fuerte que el ácido
acético, sin embargo es más débil que el HCl.
ACIDO FÓRMICO, HCOOH
COMBINACIONES Y
FORMULACIONES
Mezcla exlusiva para restaurar la permeabilidad de las areniscas
Disuelve todos los minerales que son solubles en HCl, asi como minerales sil icios.
Propositos HCl:
1) Actuar como convertidor y producir HF a partir de una sal de amonio
2) Disolver el material soluble HCl, y prevenir el desgaste prematuro de HF
3) Prevenir precipitacion de Fluoruro de Calcio o de Magnesio
1. MUD ACID: MEZCLA HCL Y HF
Consiste en etapas alternas de HCl y NH4F (Fluoruro de
amonio) para generar hidrogeno en contacto con minerales
arcillosos
2. MUD ACID SECUENCIAL
El Clay acid es un sistema de acidificacion que no se gasta
rapidamente sobre el material de la formacion, y por eso no
alcanza una penetracion profunda, sin convertir la region
adyacente del pozo en una zona no consolidada.
3. ACIDO FLUOBORICO (CLAY ACID)
Mezcla util en areniscas
Empleada en altas temperaturas debido a que es menos
corrosivo que las mezclas de acidos inorganicos HF - HCl
4. ACIDO FORMICO - FLUORHIDRICO
Su uso es limitado en la estimulacion de pozos debido a su
traslado en forma de polvo. Ademas es mas costoso que el
HCl
El acido cloroacetico es mas fuerte y estable que el acido
sulfamico. El acido sulfamico se descompone a temperaturas
aproximadas a 180°F y no es recomendable a Temperaturas
superiores a 160°F
5. ACIDO SULFAMICO Y CLOROACETICO
Mezclas utiles en carbonatos, generalmente diseañadas para
combinar el potencial economico disolvente de HCl con la
baja corrosividad de los acidos organicos
Su aplicación es casi exclusiva en formaciones de alta
temperatura
6. ACIDO CLORHIDRICO – ACIDO FORMICO
CLORHIDRICO
Son una mezcla de un acido (HCL o mud acid) y un alcohol
(isopropil o metil).
Principal aplicación en zonas de gas seco y baja
permeabilidad, donde el metal disminuye la tension
superficial y permite una penetracion mas profunda de acido
a la matriz de la roca
7. ACIDOS ALCOHOLICOS ( PARA
YACIMIENTOS DE GAS SECO)
La mezcla de acido con alcohol diminuye la tasa de reaccion
acido-mineral y provee un efecto retardador.
La disminucion de la tension superficial facilita la limpieza
de la formacion y aumenta la presion de vapor de la mezcla
Son generalmente usados para remover los bloqueos por
agua
TIPOS DE ADITIVOS
Un inhibidor es un producto quimico que retarda la reaccion
del acido con los iones hierro del metal, evitando o
retardando la corrosion.
INHIBIDORES DE CORROSION
Temperatura
Tiempo de contacto
Concentracion de acidos
Tipo de acido
Tipo de metal
Inhibidor utilizado para la corrosion
Gases de acidos disueltos: oxigeno, dioxido de carbono,
sulfuro de hidrogeno
FACTORES QUE AFECTAN LA CORROSION
DIVERGENTES
•Son aquellos que permiten obtener igual distribución de
los fluidos en el intervalo a ser tratado.
Se clasifican en:
1. Solidos: Son aquellos que crean restricciones a
través de las zonas mas permeables:
2. Quimicos: Son aquellos químicos que forman
precipitaciones o emulsiones cuando entran en
contacto con un catalizador externo
APLICACIONES
Dependiendo del tipo de completación que tenga el pozo, en el
cual se va a realizar la estimulación matricial, cada uno de los
tipos de agentes divergentes tiene su aplicación específica:
Sólidos: •En perforaciones.
•Camisas de rejillas.
•Empaques con grava.
•Hoyo Abierto.
Geles y Fluidos Viscosos: •Para cualquier tipo de
completación
Espuma: •Para cualquier tipo de
completación.
Métodos Mecánicos: •En perforaciones.
•Camisas de rejillas.
Bolas Selladoras: •Sólo en perforaciones.
Son compuestos químicos orgánicos que afectan la tensiónsuperficial o inter-facial de sustancias polares y no polares.Constan de una parte hidrófila y otra lipófila.
Se clasifica :
Por su Solubilidad :
•Solubles al agua (hidrofíl icos)
•Solubles al petróleo (lipofíl icos)
Por su Naturaleza Iónica :
•Catiónicos
•Aniónicos
•No Ionicos
•Anfotéricos
SURFACTANTES
Los surfactantes son comunes en todos los tratamientosácidos y ellos son el elemento básico en lasestimulaciones no reactivas; las funciones de unsurfactante usado en una acidificación incluyen: La des-emulsión, dispersión, prevención del sludge (finos),penetración y reducción de la tensión superficial, evitar elhinchamiento o dispersión de arcillas, mojar de agua a laroca, ser compatible con los fluidos de tratamiento y de laformación, ser soluble a los fluidos de tratamiento atemperatura de yacimiento.
Principales funciones de surfactantes
En la acidificación, se inyecta una solución ácida (HCl, HF)
extremadamente corrosiva para los metales, pero capaz de disolverla roca almacén (carbonato, síl ica). Se usan alquil piridinios comoinhibidores de corrosión, alquil fenoles etoxilados comohumectantes y alquil amonios etoxilados como dispersantes departículas finas.
A menudo, particularmente en presencia de carbonatos, se desearetardar la acidificación, para que el fluido ácido pueda penetrar acier ta distancia del pozo antes de reaccionar con la roca.
Surfactantes y estimulación acida
Uno de los métodos de retardación consiste en emulsionar la
fase acuosa ácida en kerosén en forma W/O. Para tales
emulsiones se usan sulfonatos de petróleo o sales de ácidos
carboxíl icos. Siendo el kerosén la fase continua, el contacto
ácido-roca no se produce inmediatamente y la emulsión puede
penetrar a varios metros del pozo antes de que se consuma
todo el ácido
Acidificación retardada
Otro método de retardación consiste en inyecta nitrógeno con la solución ácida, la cual contiene agentes espumantes como alquil éster sulfatos, surfactantes etoxilados y a veces surfactantes fluorocarbonados. La espuma formada juega dos papeles. De una parte reduce el contacto entre el ácido y la roca y por lo tanto reduce la velocidad de ataque.
Por otra parte tienen tendencia en llenar las fracturas y taponarlas , lo que obliga al ácido a penetrar en la zonas de baja permeabilidad
Estos dos últimos métodos deben emplearse con cierto cuidado
para evitar el taponamiento del pozo con emulsiones o
espumas, lo que puede luego tener un efecto desfavorable
sobre la producción. Después de la acidificación se pone el
pozo en producción para eliminar el residuo de ácido y las
partículas finas producidas por la desagregación de la roca. Es
en esta etapa que se requieren agentes dispersantes.
Los solventes mutuos o mutuales como el Etilen GlicolMono Butil Ether o materiales similares, son otros aditivosfrecuentemente utilizados en los sistemas ácidos, amenudo son utilizados por su solubilidad tanto en fluidosbase agua o aceite. Los solventes mutuos se desarrollaronhace algunos años para facilitar la reacción del ácido ensuperficies cubiertas de aceite debido a su habilidad paraayudar a disolver mas allá de la cubierta de aceite;también ayudan a disminuir la tensión superficial delácido reactivo lo que facilita la recuperación del ácidogastado y la limpieza del pozo. Los solventes mutuos paraser efectivos, deben ser agregados en concentraciones deaproximadamente 10% del volumen de ácido, su uso debeser evaluado antes del tratamiento.
Solventes mutuos
Durante el proceso de estimulación matricial, cierta cantidadde hierro será disuelta debido a la acción del ácido sobre lassuperficies de las tuberías de bombeo, revestidores, tuberíasde producción, equipos de fondo de pozo, y minerales de hierroque contengan las distintas formaciones con las cuales éltratamiento ácido entra en contacto. La precipitación del hierrodisuelto en un tratamiento ácido sólo representará unproblema cuando ésta ocurra en el medio poroso, puesto quedañará la permeabilidad de la roca. El (Fe(OH)3) precipitacuando el ph del tratamiento está en el rango de 2.2 a 3.5,ocurriendo su precipitación total cuando se haya alcanzado unph de 3.5, en el tratamiento.
Para mantener en solución el hierro disuelto durante el procesode acidificación, se usan productos estabilizadores que actúancomo formadores de compuestos solubles, o como agentesreductores, que transforman el ión férrico a ferroso.
Agentes acomplejantes y estabilizadores de hierro
Metodos de control de hierro:
Agentes Secuestrantes: Son productos químicos que forman una solución compleja en agua , estable con los iones férrico y ferroso.
Ácido Cìtr ico
EDTA (Ácido Tetra -Acètico Di -amino Eti leno)
Tetra Sodio EDTA (Tetra Sodio Ácido Tetra -Acético Di -amino Eti leno)
Di-Sodio EDTA (Di - Sodio Ácido Tetra -Acético Di -amino Eti leno)
Tri -Sodio NTA (Tri -Sodio Acido Acético - Nitr i lo)
NTA (Acido Nitr i lo Acético)
Agentes de Reducción : Su función es conver tir el ión férrico en una solución de ión ferroso y mantener este estado de oxidación. Estos productos son:
Eritorbate de Sodio (NaC6H7O6H2O)
Ácido Eritorbático (C6H8O6)
Mezclas de productos químicos
Agentes de Control de ph.- Estos materiales actúan como agentes
amortiguadores o controladores para mantener un ph bajo y
retardar la precipitación de los componentes insolubles de
hierro. Estos productos son:
Ácido Acético y Acético Anhídrido
Pirofosfato Ácido de Sodio
Removedores de Sulfitos.- Son productos químicos los cuales
forman componentes estables con los iones sulfitos.
PROCESO DE
ESTIMULACION
MATRICIAL REACTIVA
Identificar daño
Conocer las propiedades de la formación
Fluidos propuestos
Ejecución
Sistemas de recuperación
Disposición de fluidos
PROCESO DE ESTIMULACION MATRICIAL
REACTIVA
Daño por bloqueo de agua
Daño por bloqueo de aceite
Daño por bloqueo de emulsiones
Daño por cambios de mojabilidad
Daño por invasión de sólidos
IDENTIFICACIÓN DE DAÑOS
Pruebas de laboratorio
Información de pozos cercanos
Descartar un entrampamiento o bloqueo por agua
Análisis PVT
INDICIOS
Muestra del fluido de producción
PRUEBAS DE LABORATORIO
Con esta prueba se descartan problemas por emulsiones
indeseadas.
Es muy útil para descartar problemas por entrampamiento o
bloqueo por agua.
CORTES DE AGUA (ALTO % BS&W)
Análisis petrográficos
Análisis petrofísicos
Análisis químicos
Pruebas de flujo
ANÁLISIS DE NÚCLEOS
Se necesita conocer:
Porosidad
Permeabilidad
Resultados de análisis PVT
Estado mecánico del pozo
PROPIEDADES DE LA FORMACIÓN
Varían dependiendo del tipo de formación, del tipo de daño de
la formación, etc.
Posible encontrar:
Pickle
FLUIDOS PROPUESTOS
Fluido de limpieza de tubería
Proporcional a la contaminación de la tubería
TRATAMIENTO PICKLE
Cerrar válvulas de cabezal de pozo
Instalar la línea de retorno y la unidad de bombeo en el espacio anular
Realizar pruebas
Preparar e inyectar fluidos a través del tubing
Aplicar tratamiento pickle
Inducir el pozo a producción
Recuperar fluidos peligrosos para la formación
EJECUCIÓN DE TUBERÍA DE
COMPLETAMIENTO
Cerrar válvulas del cabezal del pozo
Instalar líneas de retorno y unidad de
bombeo en el espacio anular
Realizar pruebas
Aplicar tratamiento pickle
Inducir el pozo a producción
Recuperar fluidos peligrosos para la
formación
EJECUCIÓN DEL COILED TUBING