ESTIMULACIÓN

Integrantes:• Diego Forero• Edgar David Martínez • Lina Ulloa• Daniela Casadiego

PRODUCCIÓN DE HIDROCARBUROS I

¿QUE ES ESTIMULACION? Proceso o técnica mediante la

cual se crea un sistema extensivo de canales en la roca productora de un yacimiento mediante la inyección de fluidos, por debajo y/o hasta la presión de fractura.

Esto con la finalidad de facilitar el flujo de fluidos de la formación al pozo cuando se presenta una invasión de los fluidos a esta durante las diferentes etapas de la vida del pozo.

JUSTIFICACION DE LAESTIMULACION

Se lleva a cabo donde ha ocurrido un daño en la formación.

Una estimulación se lleva a cabo con el propósito primordial de aumentar la producción de petróleo o gas, o en su defecto para mejorar la inyección en los pozos para tales fines.

OBJETIVO DE LA ESTIMULACIÓN

Pozos productore

s

Pozos inyectores

Recuperación segundaria y

mejorada

Incrementa la producción

de hidrocarburos

.

Aumenta la inyección de fluidos como agua, gas y

vapor.

Optimiza los patrones de

flujo

El objetivo de la estimulación varia dependiendo del pozo o proceso que

se vaya a realizar.

¿COMO SELECCIONAR UN POZO PARA APLICARLE ESTIMULACION?

Se debe tener en cuenta cuáles son las posibles causas de esta baja producción en el pozo. Ya que se pueden presentar problemas mecánicos los cuales requieren de un tipo diferente de tratamiento al de la estimulación.

Uno de los problemas posibles a encontrar esta relacionado con el completamiento, ya que en esta operación se puede presentar :

Un mal funcionamiento de sistema de levantamiento. Daños en tubería. Incorrectos diámetros de tubería de producción.

• Uno de los patrones de selección principales para un pozo al que se le aplicara estimulación es que este cuente con una baja productividad. Es decir que no sean capaces de producir lo que se esperaría que produzcan.

Generalidades De Daño De Formación

Puede ser definido como cualquier proceso que lleva a la reducción de la tasa de producción o inyección de un pozo, en general se presenta en la vecindad o borde del pozo, y se clasifica como somero, medio o de gran profundidad.

El daño de formación también puede definirse como la reducción del flujo natural de los fluidos de la formación hacia el pozo debido a la disminución de la permeabilidad original de la formación. Este daño puede ocurrir de manera natural o puede ser provocado artificialmente.

El daño de formación es un factor adimensional, cuyo valor cuantifica el nivel de daño producido en la formación. Se calcula mediante la siguiente expresión:

Donde: S: daño de formación K: permeabilidad de la formación h: profundidad del pozo Ps: presión estática del reservorio q: caudal de producción β: factor volumétrico del petróleo µ= Viscosidad del petróleo

Daño de formación “S”

También puede obtenerse a partir de la siguiente expresión:

Donde: K: Permeabilidad media de la formación

productiva Ks :Permeabilidad media de la zona

afectada por el daño (skin) rs : Radio desde el centro del pozo al

borde externo del skin rw: Radio del pozo

• Pozo dañado. En este caso, existen restricciones adicionales al flujo hacia el pozo. S>0

• Pozo sin daño. El daño es nulo, no existen restricciones de flujo hacia el pozo. El pozo está produciendo con un diámetro igual al real.

S=0• Pozo estimulado. El pozo estará

produciendo más de lo esperado, este valor puede tener que ver con alguna estimulación provocada por fracturación hidráulica o estimulación ácida.

S<0

• Las formaciones pueden ser dañadas en la etapa de perforación del pozo debido al lodo de perforación, que tiende a filtrarse en las zonas de mayor porosidad y permeabilidad, originando gruesos revoques, la migración de finos del lodo como la bentonita taponan los espacios porales reduciendo la permeabilidad. Los tipos de invasión que ocasionan serios daños al yacimiento son:

• •Invasión de sólidos de perforación.

• •Invasión de fluidos de perforación.

Perforación

Origen Del Daño De Formación

• Debido a la composición química de las lechadas de cemento y a las presiones de inyección de las mismas se pueden producir serios daños a las formaciones productoras intervenidas en estas operaciones, ya que estas por ser porosas y permeables permiten la filtración de ciertos productos químicos de la lechada de cemento que pueden influir en la composición de las aguas de formación, provocando precipitaciones que van taponando los poros hacia el interior de la formación reduciendo su permeabilidad.

Cementación

Origen Del Daño De Formación

• Debido a que las formaciones productoras son porosas, permeables y además no consolidadas, en la operación de cañoneo se pueden producir serios daños en la formación, debido a que si se realizan los disparos cuando la presión hidrostática es mayor que la presión del yacimiento (Sobrebalance), se puede reducir la permeabilidad de la roca por el taponamiento de los poros con finos triturados de la misma formación, por residuos del cañoneo y contaminantes del fluido utilizado durante el cañoneo.

Cañoneo

Origen Del Daño De Formación

• Durante la producción de un pozo, se generan daños a la formación, debido a que la arena productora es débil y sus granos se desintegran por el flujo de los fluidos hacia el pozo, provocando migración de finos, los que se mueven a través de los poros del yacimiento y van taponando los espacios porales, reduciendo así la capacidad de aporte de fluidos hacia el pozo, ocasionada por la reducción de permeabilidad.

Producción

Origen Del Daño De Formación

• Cuando se repara o se reacondiciona un pozo puede dañarse la formación productora debido al uso inadecuado de aguas de matado, si este fluido no esta acondicionado, puede contener partículas en suspensión, las cuales pueden ocasionar taponamiento en la comunicación de los poros de la roca reservorio. Además, los residuos de productos químicos anteriores, pueden cambiar la mojabilidad.

• En operaciones con cable también se liberan partículas taponantes de óxido de hierro de la tubería y el bombeo de aguas frías precipita indeseadas parafinas y/o asfaltenos, que con el tiempo producirán taponamientos en el yacimiento.

Reacondicionamiento

Origen Del Daño De Formación

• El uso inadecuado de productos químicos como demulsificantes, antiparafínicos, antiescala, tienen también su nivel de daño a la formación, estos productos pueden afectar la mojabilidad que tiene originalmente la roca cambiándola de mojabilidad al agua a óleo humectarla, dando como resultado el incremento de la producción de agua, debido a que el fluido humectante de la roca es ahora el petróleo y la fase que fluye con mayor saturación es el agua.

Tratamiento

Químico

Origen Del Daño De Formación

• La selección y diseño de la estimulación debe tener en cuenta que los fluidos o procesos no afecten la formación o causen posteriores precipitaciones de sólidos dentro de la formación.

• Para un eficiente tratamiento de acidificación se debe conocer la mineralogía de la formación y el tipo de daño que la afecta, pues si se inyectan los ácidos de tratamiento sin conocer estos parámetros, pueden provocarse daños más severos a la formación intervenida. El uso inadecuado de los ácidos para el tratamiento también puede crear precipitaciones indeseadas de algunos minerales dentro de la matriz provocando un daño más severo y a veces irreversible

Estimulación

Origen del daño de formación

FACTORES QUE CONTRIBUYEN AL DAÑO

DE FORMACION

FACTORES QUE CONTRIBUYEN AL DAÑO DE LA FORMACIÓN

Daños causados por migración de finos Causan un

taponamiento severo y una disminución en la permeabilidad del medio poroso en la región cercana al pozo.

Precipitación inorgánica

Causado por incompatibilidad de fluidos, producción de agua o cambios rápidos 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

Emulsiones Interacción de fluidos

Perforación

Cementación

Completamiento

Estimulación

reacondicionamiento

con Formación Problemas

Emulsiones de alta viscosidad

Ocupa el espacio poroso

Obstrucción de hidrocarburo

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 mojabilidadLa pérdida de tensioactivos en los fluidos de perforación y terminación, inhibidores de la corrosión y dispersantes en los fluidos de estimulación, el uso de resinas para el control de arena puede provocar cambios en la mojabilidad de la región cercana al pozo.

Daños de origen biologico Algunos pozos que reciben inyección de

agua, son susceptibles al daño causado por bacterias en la zona cercana al pozo.

Las bacterias especialmente las anaerobias, pueden multiplicarse muy rápido en el yacimiento tapando los espacios porosos con ellas mismas o con precipitados que resultan de procesos biológicos.

Daño de formación inducida por perforación

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 de los poros estas formaran un revoque externo sobre la cara de la formación.

Si el tamaño de la partícula esta entre 1/3 y 1/10 se dice que se formara un revoque interno.

Si las partículas son menores de 1/10 habrá invasión profunda.

Daños producidos por la cementaciónDependiendo de la composición especifica del cemento y su pH, el filtrado puede ser sobresaturado con carbonato de calcio y sulfato de calcio. Como el filtrado de cemento invade la formación y reacciona con dichos minerales, se produce un rápido cambio de PH, lo cual provoca un taponamiento por los minerales de formación. Este rápido cambio en el pH puede resultar en la formación de precipitados inorgánicos como carbonato de calcio y sulfato de calcio.

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 filtrado en la fractura, reducción de permeabilidad, bloqueo por geles y emulsiones , precipitaciones asfáltenos y taponamiento por partículas solidas.

REMOCION DE DAÑO DE FORMACION

Como detectar un daño de formación:

1. Revisión de operaciones previas a la actual del pozo.

2. Análisis de comportamiento de producción.

3. Pruebas de laboratorio.4. Cuantificación del daño.

Para la remoción del daño de formación existen 3 métodos:

1. Limpieza del pozo2. Tratamiento matricial 3. Fracturamiento

Pozo Candidato a Estimulación

S≥0 S≤0

Evaluación Económica

Limitaciones Mecánica

Tratamiento Matricial

Arenas Carbonatos

Limitaciones Mecánica

Evaluación Económica

AFPFMT

Tratamiento Matricial

Carbonatos Arenas

Limitaciones Mecánica

Evaluación Económica

PREFLUJOS

Preflujos de salmuera que remueven el daño.

EFICIENCIA DE LA ESTIMULACION

PUNTO ÓPTIMO

Da= 2*pi*L*k/qc

DIAGNOSTICO DEL DAÑO DE FORMACION

INDICADORES INICIALES DEL DAÑO DE FORMACION:

Pozo presenta IPR menor que el esperado.

Tasa anormal de declinación.

o IMPORTANCIA DEL ANALISIS: Determinar si efectivamente hay daño. Identificar las causas. Determinar el tipo de remoción del

daño.

METODOS DE IDENTIFICACION DE DAÑO DE FORMACION:

1. Pruebas de Producción DRILL STEM TEST (DST).

2. Registros de resistividad. Dual induction, Laterolong y Caliper.

3. Histórico de Producción.

70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 980

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Año

Pro

du

cció

n (

BO

PD

) Reparación

4. Estimulaciones previas.

70 72 74 76 78 80 82 84 86 88 90 92 94 96 980

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

Año

Pro

du

cció

n (

BO

PD

)

Cambio de Pendiente

5. Comparación de pozos vecinos.

POZO PHI*H BOPD BWPD

UA-1 2 30 0

UA-2 4 30 5

UA-3 3 50 10

UA-4 0.5 10 0

Pozo dañado.

6. Análisis Nodal

7. 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.

8. 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 minerales que 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 en el microscopio electrónico de barrido, equipado detector de retrodispersado y de rayos x.

Microscopia óptica de secciones finaPermite el reconocimiento de la evolución diagenetica de la formación

Análisis de tamizado Esta prueba muestra grandes cantidades de material, muy fino en las formaciones con alto contenido de arcilla

Curvas de respuesta al acidoMuestra una curva de flujo de fluidos a través de un núcleo, para determinar el incremento de la permeabilidad al paso de de cada fluido

8. Pruebas y análisis de núcleos

9. Lista de indicadores de daño

En casos donde la información disponible de los pozos sea escasa existe una serie de indicación que indican un daño a la formación:

•La formación contiene arcillas hinchables o susceptibles de migración

•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

9. Lista de indicadores de daño

TIPOS DE

ESTIMULACIONES

Estimulación matricial.

a) Estimulación matricial no ácida.

b) Estimulación matricial ácida.

Estimulación de fracturamiento hidráulico.

a) Fracturamiento ácido.

b) Fracturamiento con apuntalante.

TIPOS DE ESTIMULACIÓN

ESTIMULACIÓN MATRICIAL Se caracteriza por las tasas y presiones de

inyección por debajo de la presión de fractura. Esto permitirá una penetración del fluido a la matriz en forma radial para la remoción del daño en las inmediaciones del pozo.

ESTIMULACIÓN MATRICIAL NO ÁCIDA Los fluidos de

tratamiento no reaccionan químicamente con los materiales de la roca, utilizándose para la remoción de daños ocasionados por bloqueos de agua, aceite o emulsión, pérdidas de fluido de control o depósitos orgánicos.

Soluciones oleosas u acuosas

Alcoholes

Solventes mutuos

ESTIMULACIÓN MATRICIAL NO ÁCIDA Las fuerzas que retiene los fluidos en la roca

están representados por fenómenos de superficie los cuales gobiernan el flujo de fluidos atreves del medio poroso.

La acción de la estimulación no ácida concierne principalmente con la alteración de estas fuerzas, manifestadas en los fenómenos de tensión superficial e interfacial, mojabilidad y capilaridad.

ESTIMULACIÓN MATRICIAL ÁCIDALos fluidos de tratamiento reaccionan químicamente disolviendo materiales que dañan la formación y a los sólidos contenidos en la roca. Utilizándose para la remoción del daño por partículas de sólidos (arcillas), precipitaciones inorgánicas.

Los fluidos a utilizar

Ácidos

ÁcidosÁcidos

ESTIMULACIÓN MATRICIAL ÁCIDA

• El ácido Clorhídrico genera reacción ácida con dolomitas y calizas

HCL

• Este acido es el único que permite la disolución de minerales silicos como las arcillas, feldespatos, cuarzo

HFI• Remueve las

incrustaciones calcareas y en las estimulaciones de calizas y dolomitas a altas temperaturas

CH3-COOH

ESTIMULACIÓN DE FRACTURAMIENTO HIDRÁULICO

Es el proceso en el cual la presión de un fluido es aplicado a la roca del yacimiento hasta que ocurra una falla o fractura.

Este tipo de tratamiento se utiliza básicamente en:

En formaciones de baja permeabilidad.

Permitir que los fluidos producidos o inyectados atraviesen un daño profundo.

ESTIMULACIÓN DE FRACTURAMIENTO HIDRÁULICOFRACTURAMIENTO ÁCIDO

El ácido fluye a lo largo de la fractura de una manera no uniforme disolviendo la roca en la cara de la misma, la longitud de fractura depende del volumen de ácido, del ritmo de reacción de este y de las pérdidas de filtrado en la formación.

FRACTURAMIENTO CON APUNTALANTE

Cuando se hace una fractura es necesario utilizar un componente que impida que la fractura se cierre completamente una vez terminado el bombeo, y que garantice una conductividad al canal recién creado. Este material es lo que llamamos "agente de sostén", "agente apuntalante" o proppant.