Stress Cage – Aumentando la Resistencia a las fracturas de las Formaciones.

1. Stress Cage –Aumentando la Resistencia a las fracturas de las Formaciones. Juan Carlos Rojas – Pan American Octubre 11, 2006

2. Comportamiento del Gradiente de fractura vs. Presión de Poro Conventional Fracture Gradient Design Principles Overburden Assume tectonicstress is zero here Presión de Poro Gradiente de Fractura 1.0 1.5 2.0 Presión de Poro – Gradiente de Fractura Pore Pressure Poisson’s Ratio s.g.

3. Definición • Stress Cage: Una Región de alta resistencia (elevada resistencia a la fractura) concéntrica a las paredes del pozo, generada por la presencia del agujero y los sólidos de puenteo asociados al fluido de perforación.

4. El Concepto de la Nueva Solución Areas potencialmente débiles donde la fracture puede crecer. La cuna genera una separación de la formación haciendo la Formación mas fuerte.

5. El Concepto de la Nueva Solución … y aquí La Compresión se siente Parcialmente aquí

6. El Concepto de la Nueva Solución Se colocan cunas adicionales …… generando un incremento en la presión de fractura o “Stress Cage” alrededor de la cara del pozo Iniciar una fractura se hace mas difícil

7. Solución Actual La fractura se mantiene abierta por la presión del fluido.

8. Solución Actual El Fluido se filtra en La formación permeable … leads to pressure drop … y la fractura se cierra La caída de presión del fluido transfiere alta compresión al Puente de partículas

9. Pozo Forma de la Fractura Inicial Ancho (mm) Formación Permeable Modelo del Stress Cage. El tamaño inicial de la fractura define el tamaño critico de los sólidos a adicionar.

10. Concentración de Agentes de puenteo VFRAC = Volumen de la fractura VSOL = vol. de una línea continua de sólidos, con diámetro igual al tamaño de la fractura. Ancho de la fractura Conc. Prod. = VSOL xrSOL VFRAC x PGTFW PGTFW = Proporción de agentes de puenteo con sólidos iguales o mayores que el ancho de la fractura.

11. PRODUCT CONC. (ppb) SAFE CARB 500 25 ppb SAFE CARB 250 20 ppb 2400 SAFE CARB 40 10 ppb Designer mud 2200 breakdown 2000 G-SEAL 25 ppb Initial 1800 Base Mud L.O.T. Formation Base Mud Repeat 1600 Breakdown Designer Mud 1400 1200 Surface Pressure (psi) 1000 formation 800 strength 600 400 200 0 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 time/mins Prueba de Stress Cage en shale de la cuenca de Arkoma. Se incrementa la resistencia a la fractura del shale desde 16 PPG a 22 PPG 9-5/8” Casing at 3000’ 9 PPG Oil Base Mud

12. Casos Reales en GoM Shelf

13. Prácticas de Perforación • Los aditivos del fluido de perforación son Carbonato de calcio de diferentes tamaños (hasta 800 micrones) como material de puenteo y grafito como sellante. • La zona debe ser perforada despacio para permitir que la fractura ocurra bajo el trepano y permitir la formación del puenteo. • En caso necesario, el ensanchamiento del pozo debe realizarse simultáneamente. • El sello debe hacerse en la boca de las fracturas. • Se deben evitar variaciones bruscas de presión para evitar la remoción del puenteo • Una vez formado el sello del Stress Cage, el sello permanece indefinidamente en las arenas, en el shale mantener el sello es mucho mas difícil.

14. Selección de los materiales de puenteo. • El puenteo debe ser impermeable para no permitir paso de fluido, lo cual puede propagar la fractura. • Estimar el ancho de la fractura usando el modelo. • Utilzar materiales fuertes como el carbonato de Calcio marmolado y de tamaño lo suficientemente grande para sellar en la boca de la fractura. • En formaciones permeables diseñe el tamaño de partícula para sellar la formación y también la fractura. • Usar una combinación de sólidos sellantes para cubrir el rango de menos de 1 micrón hasta el ancho de la boca de la fractura. • Para la determinación de los sólidos sellantes, tenga en cuenta los sólidos existentes en el lodo tales como la barita.

15. Tres Estrategias de Aplicación • Adiciones continuas mientras se perfora usando el ECD. • Se usa cuando las arenas depletadas deben ser perforadas con un peso mayor al gradiente de fractura de la formación. • Usado en +/- 60% de los casos. • Píldora colocada en el fondo y luego FIT. • Se usa cuando las arenas pueden ser perforadas por debajo del gradiente de fractura, pero después de perforada, el peso del lodo se incrementa. • Usado en +/- 30% de los casos. • Píldora colocada en fondo mientras se corre el Casing. • Se usa para prevenir perdidas de lodo en arenas mientras se corre el casing o mientras se cementa. • Usado en +/- 10% de los casos.

16. 13,000 14,000 15,000 16,000 17,000 18,000 19,000 20,000 21,000 0 4 8 12 16 20 Perforando - Tuscaloosa Parlange No. 11 Mud Wgt Depth (ft TVDBRT) FG (Shales) Pore Pressure • Perforo exitosamente con 16 ppg OBM • Perdidas mientras se circulo únicamente Sand FG ‘A’ Sands ‘B’ Sands ‘C’ Sands Pore Pressure & Frac Gradients (ppg)

17. PRODUCT CONC. (ppb) West Cameron 65 #F-1ST1 BAROCARB 600 0.25 ppb 0 BAROCARB 150 20 ppb STEELSEAL 10 ppb 2000 ENVIROMUL BORE PLATE 2 ppb 82/18 4000 6000 Depth TVD (ft) 8000 10,000 7” 12,000 14,000 8 10 12 14 16 18 Pressure (PPG) Shale FG Sand FG Mud Pore Pressure Stress Cages Se incrementó el gradiente de fractura de 12.7 PPG a 16.8 PPG

18. Presentación adicional

19. Aplicación Continua:Uso de zarandas para prevenir perdida de material sellante.