Evaluación de backflow y cleanup de fracturas hidráulicas múltiples empleando trazadores

1. Evaluación de backflow y cleanup de fracturas hidráulicas múltiples empleando trazadores Grupo de Medios Porosos Facultad de Ingeniería, UNComahue. Neuquén, Argentina

2. Objetivos • Evaluar el flowback de una fractura distinguiendo • entre agua de la fractura y agua de formación. • Evaluar el proceso de clean up de una fractura. • Caracterizar la fractura provocada (¿forma?, • ¿dimensiones?) • Repetir los ítems 1, 2 y 3 para múltiples fracturas • ensayadas en conjunto

3. Metodología Se propuso marcar el agua que se utilizará en la fracturaciòn previo a la formación del gel. Los potenciales productos marcadores fueron previamente ensayados en el laboratorio exponiéndolos a condiciones físicas y químicas similares a las que encontrarían en una fractura. Se verificó que dos de los ocho productos propuestos, identificados como T1 y T2 no sufrieron ninguna degradación ni retención. Asimismo en las concentraciones utilizadas los marcadores no modificaron las propiedades exigidas para el gel.

4. Inoculación de los trazadores La marcación de la primera fractura se realizó el día 11-10-08. Se empleó el trazador denominado T1 conjuntamente con el T3 (este ultimo había experimentado una merma del 20 % en los ensayos de laboratorio). La marcación de la segunda fractura se realizó el día 14-10-08 empleándose el trazador T2. Los trazadores T1 y T2, que habían demostrado un comportamiento óptimo en los ensayos de laboratorio, fueron dispersados aceptablemente en los tanques debido a la circulación del agua con bombas, previo al aditivado habitual.

5. Muestreos • Luego de finalizarse ambas fracturaciones y el proceso de limpieza • con “coil tubing”, se propuso la toma de muestras del fluido producido • por el pozo en los siguientes tiempos: • 15 minutos • 30 minutos • 45 minutos • 1 hora • 1 hora 30 minutos • 2 horas • 2 horas 30 minutos • 3 horas • 3 horas 30 minutos • 4 horas • 4 horas 30 minutos • 5 horas • 5 horas 30 minutos • 6 horas • 7 horas • 8 horas • 9 horas • 10 horas • 11 horas • 12 horas • 14 horas • 16 horas • 18 horas • 21 horas • 24 horas (primer día) • 30 horas • 34 horas • 38 horas • 42 horas • 48 horas (segundo día) • 60 horas • 72 horas (tercer día) • 96 horas (cuarto día) • 120 horas (quinto día)

6. Resultados El grafico expresa la relación de concentraciones de cada trazador entre el valor en el gel, previo a su inyección en el pozo (Co) y los valores medidos en las muestras tomadas luego de la reapertura del pozo.

7. Resultados Los comportamientos de las dos fracturas han sido sumamente distintos. La primera es acorde con lo que se esperaba. Durante las primeras 7 horas se observó una concentración uniforme indicando la salida gradual del fluido de fractura. Luego vino un periodo de “lavado” del trazador remanente, con una declinación tipo exponencial que continuaría luego de las 48 hs. La segunda fractura se comportó muy distinto. Se registró una salida rápida del trazador, con relación de concentraciones similar a la de la primer fractura, seguida de una reducción brusca de concentración antes de las 3 horas. Desconocemos a que puede atribuirse esto.

8. Resultados Las diluciones de los trazadores han sido del orden de lo esperado. Algo inferiores, en el caso de la segunda fractura. Es importante tener en cuenta que el fluido producido por una fractura diluye al trazador de la otra. Si las fracturas hubiesen sido idénticas, con producción de agua propia, sin aportes espurios (agua de formación), cada trazador debiera salir con una concentración del 50% de la de su gel antes de la inyección. En la primera fractura no se estuvo muy lejos de eso.

9. Interpretación Modelo de fractura1 A los efectos de progresar en el entendimiento del comportamiento de los trazadores en ambas fracturas proponemos comparar los registros medidos de cada trazador con los derivados de la aplicación del modelo elaborado por T. Wagenhofer1 de Texas University (USA). Este modelo supone una fractura vertical con los parámetros detallados en el dibujo contiguo. 1Thomas Wagenhofer “Analytical Solution for Hydraulic Fracture Diagnosis” MS Thesis. Texas University of Austin.(1996)

10. Interpretación Modelo de flujo: flujo lineal con ganancia lineal de agua de formación a lo largo de la fractura. La velocidad del trazador en la fractura aumenta en la medida que se acerca al pozo, debido al ingreso de mas agua de formación. Se supone que el trazador alojado en la fractura es lavado por el aporte uniforme del agua de formación q0 vx x u0: velocidad de Darcy en x=0 ux: velocidad de Darcy en x Longitud de la fractura Porosidad de la fractura (arena)

11. Interpretación Modelo de flujo: flujo lineal con ganancia lineal de agua de formación a lo largo de la fractura. El transporte del trazador está dominado por la convección. En consecuencia: (1) Considerando la vx de la diapositiva anterior y asumiendo que: o, equivalentemente: obtenemos: donde:

12. Interpretación Modelo de flujo: flujo lineal con ganancia lineal de agua de formación a lo largo de la fractura. Integrando la ec.1 (empleando el método de las características), se obtiene: Tratándose de varias fracturas, marcadas cada una con un trazador distinto, debe considerarse que el aporte de agua de una fractura produce dilución sobre los trazadores de las demás. Este aporte puede considerarse empleando un factor de dilución Fd cuyos valores varían entre 0 y 1. (2)

13. Interpretación Modelo de flujo: flujo lineal con ganancia lineal de agua de formación a lo largo de la fractura. A modo de ejemplo se ha utilizado el modelo de T. Wagenhofer para obtener la respuesta de trazador de una hipotética fractura individual de volumen 7 m3 y caudal de agua producida de 0.6 m3/hora. Obviamente, por tratarse de una única fractura, no se consideran efectos diluyentes de otras fracturas (Fd=0).

14. Interpretación Modelo de flujo: flujo lineal con ganancia lineal de agua de formación a lo largo de la fractura. Finalmente se utilizó el mismo modelo para la interpretación de la primer fractura del pozo del yacimiento AP. Como no contamos aún con datos de la fractura (por ejemplo volumen y porosidad de la arena sostén) utilizamos valores artificiales que reprodujeran aceptablemente el registro. Además fue necesario considerar un factor de dilución Fd = 0.33 (que considera, entre otros, al aporte de agua de la otra fractura). Complementariamente, fue imprescindible tomar en cuenta el período de concentración uniforme (primeras 7 horas) durante el cual no habría habido dilución por agua de formación propia. Esto fue considerado como un retraso en el tiempo de La Ec. 2 (t fue reemplazado por t-tr, donde tr = 7 hs)

15. Interpretación Modelo de flujo: flujo lineal con ganancia lineal de agua de formación (con trazador filtrado). El ya comentado retraso en el tiempo de la Ec. 2, durante el cual el agua de formación no ha diluido al trazador de la fractura, puede entenderse considerando que durante el bombeo del gel, una fracción del agua marcada pudo filtrar en la roca reservorio, aledaña a la fractura. Como consecuencia durante la fase de producción, el primer ingreso de agua de formación a la fractura será de agua con trazador, la cual no genera efecto diluyente.