fraturamento 1

8/16/2019 Fraturamento 1

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Fraturamento hidráulico

O fraturamento hidráulico é uma técnica de estimulação usada para aumeprodutividade ou injetividade de poços de petróleo.

Tratamentos de estimulação podem ser altamente eficazes duplicando ouquadruplicando as taxas de produtividade.

É o tratamento mais eficaz para os arenitos encontrados em sedimentos mconsolidados.

O fraturamento tem continuamente dominado os reservatórios de baixapermeabilidade e tem sido fundamental na rentabilizar gás de xisto na AmNorte, sem dúvida uma das mais importantes novas atividades do indústr


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1- Introdução

As razões do aumento de produtividade:

• Modifica o modelo do fluxo

• Ultrapassa regiões danificadas

• Pode atingir áreas do reservatório com melhores condições permopor

• Em reservatórios naturalmente fraturados pode haver interconexão dprodutivas inicialmente.


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• A base da fratura é relativamente simples consiste embombear um fluido com uma pressão suficientementealta para poço forçando a rocha a abrir (a tensãoquebra a rocha).

• A fratura, então, precisa ser mantida aberta comsólidos (proponentes- proppants) para manter a

condutividade dos canais abertos.

• A pressão necessária na face da rocha para abrir umafratura (pressão de iniciação de fratura) será o mínimoesforço principal acrescido de uma pressão adicionalpara superar a resistência à tração da rocha

1- Introdução


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1- Esquema geral


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Na maioria dos reservatórios, a tensão mínima principal estaem uma direção horizontal. A exceção é um regime onde afalha de pressão longitudinal ou sobrecarga de tensão vertical éa mais baixa

A fratura irá propagar perpendicularmente na mínima tensão,ou seja, a pressão vai superar essa tensão mínima.

E esta tendência de criar uma fratura vertical em todos oscasos, exceto o regime falha de pressão longitudinal, onde uma

fratura horizontal será criada.

A pressão introduzidas pelo furo do poço pode desempenharum pequeno papel em direção fratura perto do poço, mas asfraturas vão rapidamente reorientar-se longe do poço

2- Fraturas geral


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2.1- Propagação Fraturas

Ao descrever a propagação da fratura, que é um fenômenoparticularmente complexo, dois conjuntos de leis são requeri

• Princípios fundamentais, tais como as leis de conservação dquantidade de movimento, massa e energia, e

• Critérios para a propagação (isto é, o que faz com que a ponfratura avance, incluem-se interações da rocha, fluido, e distrenergia.


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Propagação da fratura requer o mínima pressão efetiva e quaisquer critérios de propagação a serponta da fratura.

Como a fratura está propagando, o fluido de fraturamento está vazando para dentro da formação

Quanto maior a fratura, haverá mais saída de vazamento, especialmente se o fluidos de fratura numa torta de filtro na parede da fratura.



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Como a fratura se propagam, haverá uma queda de pressão aolongo da fratura por atrito.

Isto vai criar uma pressão de tratamento mais elevada e esta,por sua vez vai promover crescimento ascendente edescendente da fratura, juntamente com possível ativação demaior intervalos de tensões.

Altas pressões também deformam elasticamente (deformação)a rocha fora da face de fratura.

Esta deformação vai depender da pressão acima da pressão defratura (chamada de a pressão líquida) e o módulo de Young darocha (módulo de elasticidade).

Maior deformação (ou seja, uma fratura mais ampla) será

criada pela maior rede de pressões e rochas mais elásticas.



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Bombeamento do pad para iniciar fratura

Bombeamento de baixa concentração de lama

Fase final de bobeamento – ocorre a saída de fendaTip Screen-Out

Mantenha bombeamento - fratura aumenta, mas não Alonga


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Pad e estágios proponente na fraturamento hidráulico.


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A torta de filtro externa não para de crescer.

Ela irá atingir o equilíbrio ditada pelo fluxo reduzido através da filtração e o aumento da erosão da torta pelos fluidos de fraturdeslocam ao longo da fratura.

2.2 - Torta filtro


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2.3 -Fluido de Fratura

As características ideais de um fluido de fratura são:

- O bom comportamento de limpeza - sem resíduos deixados para destruir a condutividade d

- Viscosidade suficiente para controlar o vazamento, cria uma largura e ajudar a suspender pr

- Controlar o saída de vazamento de por meio da construção de uma torta de filtro temporári

- Baixo custo, facilmente misturado, seguro e que pode ser bombeado.

- Pressão de baixa fricção da tubulação.

- Estável sobre tratamento de temperaturas na fratura.

- Denso para reduzir a pressão de superfície e aumentar o tratamento de flutuabilidade do p


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Os fluidos podem ser água ou à base de óleo.

Um dos métodos mais fáceis de criar viscosidade para controlar saída de vazamento e suspendproponentes é adicionar a goma Guar.

Agar é um agente gelificante de origem vegetal usado extensivamente em muitas indústrias paas pastas.Na indústria de petróleo e gás, agar é transformado em hidroxi-propilguar (HPG) ou carboxy-mhydroxy-propyl guar CMHPG).

Fluidos de fratura são criadas por adição de guar em pó à água, preparo imediato por processobateladas, criando um facilidade de bombeio da "sopa".

A ligação cruzada (que liga o lado de cadeias de polímero por lado) aumenta viscosidade e forçpode criar um filtro de torta de parede construção.

2.3.1- Composição dos Fluido de Fratura


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Torna o bombear mais pesado, muitos dos agentes de ligação cruzada estão atrasados paraviscosidade requerida imediatamente antes de o fluido entrar na fratura.

O atraso é necessário somente por poucos minutos, e vai depender da velocidade da bombtubo.

Os agentes de reticulação comumente utilizados são boro, antimónio ou metais, tais como ou alumínio.

Os derivados de guar são geralmente seguros para eliminar para o ambiente.

Os agentes de ligação cruzada não pode limitar a sua aplicação.Cada reticulante e derivado de guar tem combinação própria e variação de temperatura e

Um líquido de ligação cruzada é difícil ou impossível de fluir de volta através de uma fraturaapoiada- especialmente quando se concentrou por perda de líquidos.


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Desreticuladores/desarticuladores são adicionados para quebrar as cadeias de polímero e,

reduzir a viscosidade.

Os Desreticuladores/desarticuladores mais comuns são oxidantes ou enzimas.

Oxidantes como persulfatos são frequentemente usados e são altamente eficazes, mas sãodependentes da temperatura.

Os Desreticuladores/desarticuladores podem ser encapsulados para atrasar a sua liberação

Onde há preocupações sobre o efeito da introdução de um fluido à base de água para denreservatório, os fluidos fratura à base de óleo são utilizados quando a preocupações predoem poços de baixa permeabilidade de gás (blocos de água) e formações sensíveis.



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Os viscosificadores para fluidos à base de óleo são frequentemente ésteres de fosfato de alu

A criação de um gel pode levar várias horas e, portanto, requerem a mistura em lotes.

Nem todos os fluidos de fraturamento são projetados para construir tortas de filtração.

Os polímeros para fluido de fratura complexos aumenta (reticulantes, desreticuladores), masintroduz uma fonte de formação de danos, se os polímeros não quebrar lá em baixo e refluir

Embora desreticuladores são introduzidos para garantir as quebras de polímero em baixo, essão 100% bem sucedida.

Fluidos de fraturamento livre de polímero são usadas , como surfactantes viscoelásticas (VESapenas água como retudores de fricção redutores (FRACS água).

Estas técnicas são particularmente úteis em muito reservatórios de baixa permeabilidade em

vazamento é menor e os danos formação mais crítica.



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3- Saída de vazamento (LEAK-OFF)dos Fluido de

É possível determinar a saída de vazamento teórica com Settari (1993) fornecendo um excele

dos modelos aplicáveis a ambas as fraturas apoiados e fraturas ácidas.

A saída de vazamento é fundamental para a concepção de um tratamento de fratura, a incertdos parâmetros de entrada de saída de vazamento significa que os mini-FRACS (também conhdata fracs) são rotineiramente realizados antes do tratamento principal.

Efeitos inesperados, como a intersecção de fraturas naturais aumentam saídas de vazamento

Parâmetros, como coeficiente de saída de vazamento com o mínima tensão pode ser determida mini-frac sem se comprometer com a colocação proponentes para fundo do poço


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O coeficiente de saída de vazamento é uma medida de velocidade de saída de vazamento em q

longo da face de fratura.

E representa o momento em que a fratura tem sido expostos - com a dependência do tempo é uquadrada do tempo de exposição.

A partir do coeficiente de saída de vazamento, o volume de fluido perdido para o formação e a eutilização pode, por conseguinte, ser determinado.

Baixa eficiência equivale a alta de saída de vazamento.


ℯ =


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A perda de fluido de fraturamento é semelhante à perda de fluido de perfuração onde a

parede construída, invasão e compressão de fluido do reservatório todos ocorrer.

A diferença é que a perda de fluido de perfuração é radial em torno do poço. Na fratura,é linear principalmente longe da face da fratura.

Dado que, como a fratura se propaga, a saída de vazamento vai aumentar;

Há um limite quanto até que ponto a fratura pode se propagar.

Felizmente, reservatórios de baixa permeabilidade beneficiar de fraturas mais longos dopermeabilidade superior, e a saída de vazamento é reduzida em reservatórios de baixa p


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4- Proponentes (proppant)

• O proponente podem ser tanto cascalhos naturais ou sintéticos.

• Os proponentes podem ser revestidos com resina para reduzir o retorde proponentes.

• Os proponentes sintéticos são bauxita geralmente de cerâmica, ouocasionalmente sinterizadas.

• Uma vez que o bombeamento para, a rocha elasticamente vai expand

fratura.• O proponente impede isso, então deve ser capaz de resistir a essa ten

fechamento, sem danos ou perda significativa na condutividade.


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A tensão de fechamento é a diferença entre a pressão de fratura e a pre

fluxo do fundo do poço.

Há, portanto, mais tensão sobre proponentes que nos pacotes de cascal

A resistência à compressão dos proponentes tem que ser muito maior dtensão de fechamento devido a ponto de carregamento na proponente

adjacentes ou da formação.

Como a tensão de fechamento aumenta, o pacote de proponente em algcasos pode se quebrar. Assim, a permeabilidade diminui com o aumentotensão fechamento



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A permeabilidade dos proponentes será afetadopelo tamanho dos grãos ou grânulos.

O mesmo sistema de classificação é usado paraproponentes como por exemplo os cascalhosnaturais.

O proponentes 16/20 pode tem duas vezes apermeabilidade de um proponente 20/40.

A menor abertura (por exemplo, perfuração deorifício de entrada) deve ser 8-10 vezes maior doque o diâmetro do proponente.

Como a fratura fecha, haverá também oembutimento de proponente na formação. Istovai reduzir a largura efectiva.



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Contato Grão a grão ocorrefraturamento grãos

Interação dos proponentes com

formação

Contaminação do proponencom finos e detritos

Compressão e compactaçãode grãos à grão


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Junto com a seleção proponente baseada na permeabilidadesob pressão e custo, os proponentes também têm densidades

diferentes.

A areia natural tem uma massa específica de cerca 2,65 SG

As cerâmica na faixa de 2,7-3,3 SG

Bauxita tem a maior massa específica de cerca de 3,6 SG

As maiores massa específica promovem colonização doproponentes na fratura, e também é altamente erosiva, devidoà sua dureza e densidade.


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5- Produtividade do poço Fraturado

O objetivo da fratura é proporcionar uma via fácil para os fluidos fluam para a poço.

Como o percurso total é depende de uma comparação entre o fluxo ao longo da fratura e fluxo através da formação


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O design fratura hidráulica é altamente dependente dapermeabilidade do reservatório.

Em reservatórios de permeabilidade moderados (até 50 md depetróleo e 1 md para o gás), a fratura acelera produção sem afetaras reservas poço.

No entanto, em reservatórios de baixa permeabilidade (menos de1 md de petróleo e 0,01 md para gás), a fratura hidráulica contribuisignificativamente para a produtividade e para as reservas dopoço.

Note-se que os reservatórios de permeabilidade mais elevadasrequerem fraturas mais curtas, mais largas e que as fraturas maislongas também precisam ser mais larga.

Reduzindo a permeabilidade dos proponentes (por exemplo,danos com proponentes ou efeitos fluxo não Darcy) seráigualmente promotora de fraturas mais curtas e mais largas.

5- Produtividade do poço Fraturado

Assumir que o fluxo Darcy na fratura do proponente, 50000 intermediária de densidade do proponente


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5.1- Comprimento, condutividade e Efeito de Pele (skiEquivalente

Cada fratura hidráulica pode ser caracterizado pelo Comprimento, Condutividade, e a

efeito de pele equivalente.

O comprimento fratura criada refere-se ao comprimento da fissura, propagada durantdo tratamento da fratura hidráulica.

A condutividade fratura é dado pelo produto da permeabilidade fratura, kf, e a largura

Prats forneceu os perfis de pressão num reservatório fraturado como funções da metacomprimento da fratura e da capacidade relativa, a , que ele definiu como

= × ×

2 × ×

Onde k é a permeabilidade do reservatório


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5.1- Comprimento, condutividade e Efeito de PeEquivalente

• Para pequenos valores de a implica grande fratura produzindo permeabilidade-fratura ou p

reservatório produzido do comprimento da permeabilidade-fractura, assim, uma fratura de condutividade.

• Agarwal, Gardner, Kleinsteiber, e Fussell (1979) e Cinco-Ley e Samaniego (1981) introduziramcondutividade de fratura adimensional, C fD ou F CD, que é exatamente

• e está relacionada com a capacidade relativa a de Pratt pela

= ×

×

=

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• Prats (1961) também introduziu o conceito de raio poço eficaz adimensional em um

hidraulicamente de poço.

´ =´

E ´ é ´ = − =

O efeito de pele equivalente, sf, resultante de uma fratura hidráulico de um determinacomprimento e a condutividade pode ser adicionada aos poços em equações de fluxohabitual.


=ℎ

141,2

0,75 +


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• Prats (1961) correlacionou um parâmetro capacidade relativa, a, e o adimensional e o raio ef

partir da Figura , para pequenos valores de a, ou alta condutividade das fraturas, r´w é iguaconduzindo a

´ =

2

Tais fraturas de alta condutividade são ditas ter efetivamente infinito condutividade, e Equação imos drenos de reservatório para um poço com um raio eficaz do poço a metade do comprimento de


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http://www.halliburton.com/public/projects/pubsdata/Hydraulic_Fracturing/f racturing_101.html#

fraturamento 1

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