Download - m1 Expo Con Bas Vhsa Oct12
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OPERACIONES DE ESTIMULACIN
DE POZOS PETROLEROS
M. I. CARLOS ISLAS SILVA
OCTUBRE 2012
LA MONTAA 99,
LOS PASTORES, C. P. 53340
NAUCALPAN, EDO. MXICO
TELF. 55 53 73 38 40, 53 73 48 47
CEL. 01 55 54 52 80 81
e-mail [email protected]
PEMEX EXPLORACIN Y PRODUCCIN
MODULO 1.- CONCEPTOS BSICOS
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CONTENIDO
I.- INTRODUCCIN
II.- MODULO 1.- CONCEPTOS BSICOS
II.1.- EXPLORACIN Y PRODUCCIN DE HIDROCARBUROS
II-2.- CONCEPTOS GEOLGICOS
II.2.1.- HISTORIA DE LA TIERRA
II.2.2.- ORIGEN DE LOS HIDROCARBUROS
II.2.3.- CUENCAS SEDIMENTARIAS
II.2.4.- DEFORMACIONES DE LA CORTEZA TERRESTRE
II.2.5.- ACUMULACIONES DE HIDROCARBUROS
II.2.6.- ROCAS SEDIMENTARIAS EN QUE SE ENCUENTRAN LOS HIDROCARBUROS
II.3.- YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS
II.3.1.- YACIMIENTOS NO CONVENCIONALES
II.3.2.- YACIMIENTOS CONVENCIONALES
II.4.- PROPIEDADES PETROFSICAS DE LAS ROCAS DE LOS YACIMIENTOS CONVENCIONALES
II.4.1.- CONCEPTOS DE POROSIDAD DE LA ROCA
II.4.2.- CONCEPTOS DE SATURACIN DE FLUIDOS
II.4.3.- CONCEPTOS DE PERMEABILIDAD DE LA ROCA
II.5.- CARACTERSTICAS DE LOS YACIMIENTOS PETROLEROS CONVENCIONALES
II.5.1.- YACIMIENTOS DE ACEITE Y/O GAS
II.5.2.- DIAGRAMAS DE FASES
II.5.3.- MECANISMOS DE EMPUJE
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III.- MODULO 2.- DAO A LA FORMACIN Y ESTIMULACIN MATRICIAL DE POZOS
PARA ESTE MDULO SE PRESENTA COMO MANUAL EL LIBRO: MANUAL DE ESTIMULACIN MATRICIAL DE POZOS PETROLEROS
III.1.- DAO A LA FORMACIN
III.1.1.- CARACTERIZACIN DE LA MATRIZ CRTICA
III.1.2.- EFECTOS DEL DAO A LA FORMACIN
III.1.3.- MECANISMOS Y TIPOS DE DAO
III.2.- ADITIVOS Y MATERIALES PARA LA ESTIMULACIN
III.2.1.- FUNCIONES DE LOS ADITIVOS Y MATERIALES
III.2.2.- TIPOS DE ADITIVOS. SURFACTANTES Y OTROS
III.2.3.- CIDOS
III.3.- DISEO DE ESTIMULACIONES MATRICIALES
III.3.1.- ESTIMULACIN DE LIMPIEZA
III.3.2.- ESTIMULACIN MATRICIAL NO REACTIVA
III.3.3. ESTIMULACIN MATRICIAL REACTIVA
III.3.4.- ESTIMULACIN MATRICIAL MIXTA
III.3.5.- EJECUCIN DE ESTIMULACIONES MATRICIALES
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IV.- MDULO 3.- FRACTURAMIENTO HIDRULICO DE POZOS PETROLEROS
PARA ESTE MDULO SE PRESENTA COMO MANUAL EL LIBRO: ESTIMULACIN POR FRACTURAMIENTO HIDRULICO DE POZOS PETROLEROS
IV.1.- INTRODUCCIN
IV.2.- MECNICA DE ROCAS Y EL FRACTURAMIENTO HIDRULICO
IV.3.- DIMENSIONES DE FRACTURAS INDUCIDAS POR FRACTURAMIENTO HIDRULICO. MODELOS DE FRACTURA
IV.4.- FLUIDOS FRACTURANTES
IV.5.- AGENTES SUSTENTANTES
IV.6.- DISEO DE UN FRACTURAMIENTO HIDRULICO CON SUSTENTANTE
IV.7.- FRACTURAMIENTO CON CIDO
IV.8.- EJECUCIN DE UN FRACTURAMIENTO HIDRULICO
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V.- MDULO 4.- CONTROL DE AGUA
V.1.- INTRODUCCIN
V.2.- ORIGEN DEL AGUA PRODUCIDA
V.3.- DIAGNSTICO DEL PROBLEMA DE PRODUCCIN EXCESIVA DE AGUA
V.4.- TECNOLOGAS PARA EL CONTROL DE AGUA
V.5.- SOLUCIONES RECOMENDABLES PARA EL CONTROL DE AGUA
V.6.- BIBLIOGRAFA CONSULTADA Y RECONOCIMIENTOS
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MDULO 1.- CONCEPTOS BSICO
OBJETIVO
EN ESTE PRIMER MDULO, SE TIENE COMO OBJETIVO UNIFORMIZAR LOS
CONOCIMIENTOS RELACIONADOS CON LOS YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS
QUE PERMITAN UNA MEJOR COMPRENSIN DE LAS DOS MS IMPORTANTES
TECNOLOGAS DE LA ESTIMULACIN DE POZOS, LA ESTIMULACIN MATRICIAL
Y EL FRACTURAMIENTO HIDRULICO.
CONTENIDO
II.- MODULO 1.- CONCEPTOS BSICOS
II.1.- EXPLORACIN Y PRODUCCIN DE HIDROCARBUROS
II-2.- CONCEPTOS GEOLGICOS
II.2.1.- HISTORIA DE LA TIERRA
II.2.2.- ORIGEN DE LOS HIDROCARBUROS
II.2.3.- CUENCAS SEDIMENTARIAS
II.2.4.- DEFORMACIONES DE LA CORTEZA TERRESTRE
II.2.5.- ACUMULACIONES DE HIDROCARBUROS
II.2.6.- ROCAS SEDIMENTARIAS EN QUE SE ENCUENTRAN LOS HIDROCARBUROS
II.3.- YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS
II.3.1.- YACIMIENTOS NO CONVENCIONALES
II.3.2.- YACIMIENTOS CONVENCIONALES
II.4.- PROPIEDADES PETROFSICAS DE LAS ROCAS DE LOS YACIMIENTOS CONVENCIONALES
II.4.1.- CONCEPTOS DE POROSIDAD DE LA ROCA
II.4.2.- CONCEPTOS DE SATURACIN DE FLUIDOS
II.4.3.- CONCEPTOS DE PERMEABILIDAD DE LA ROCA
II.5.- CARACTERSTICAS DE LOS YACIMIENTOS PETROLEROS CONVENCIONALES
II.5.1.- YACIMIENTOS DE ACEITE Y/O GAS
II.5.2.- DIAGRAMAS DE FASES
II.5.3.- MECANISMOS DE EMPUJE
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MDULO I. CONCEPTOS BSICOS.
DESARROLLO
- PERFORACIN DE DESARROLLO
- INFRAESTRUCTURA DE PRODUCCIN
PRODUCCIN -EXTRACCIN -SEPARACIN -MEDICIN -TRANSPORTE
-PROCESAMIENTO -DISTRIBUCIN
EXPLORACIN - GEOLOGA - GEOFSICA - PERFORACIN
EXPLORATRIA
ABANDONO -TAPONAMIENTO
-DE POZOS
-DESMANTELAR
INSTALACIONES
DE PRODUCCIN
EXPLORACIN Y PRODUCCIN DE HIDROCARBUROS
-ESTUDIOS
-GEOLGICOS
ESTUDIOS
GEOFSICOS PERFORACIN
EXPLORATORIA
-
EXPLORACIN Y PRODUCCIN DE HIDROCARBUROS
DESARROLLO
- PERFORACIN DE DESARROLLO
- INFRAESTRUCTURA DE PRODUCCIN
PRODUCCIN -EXTRACCIN -SEPARACIN -MEDICIN -TRANSPORTE
-PROCESAMIENTO -DISTRIBUCIN
EXPLORACIN - GEOLOGA - GEOFSICA - PERFORACIN
EXPLORATRIA
ABANDONO -TAPONAMIENTO
-DE POZOS
-DESMANTELAR
INSTALACIONES
DE PRODUCCIN
ESTUDIOS
DEL POSIBLE
YACIMIENTO
PERFORACIN DE
DESARROLLO
INFRAESTRUC-
TURA DE
PRODUCCIN
-
DESARROLLO
- PERFORACIN DE DESARROLLO
- INFRAESTRUCTURA DE PRODUCCIN
PRODUCCIN -EXTRACCIN -SEPARACIN -MEDICIN -TRANSPORTE
-PROCESAMIENTO -DISTRIBUCIN
EXPLORACIN - GEOLOGA - GEOFSICA - PERFORACIN
EXPLORATRIA
ABANDONO -TAPONAMIENTO
-DE POZOS
-DESMANTELAR
INSTALACIONES
DE PRODUCCIN
EXPLORACIN Y PRODUCCIN DE HIDROCARBUROS
PLATAFORMA
RECUPERADORA
DE POZOS
-
ERA PERIODO EPOCA EDAD
(millones aos)
CENOZOICO CUATERNARIO
TERCIARIO
RECIENTE
PLEISTOCENO
PLIOCENO
MIOCENO
OLIGOCENO
EOCENO
PALEOCENO
60 a la actualidad
MESOZOICO CRETCICO
JURSICO
TRISICO
230 60
PALEOZOICO PRMICO
CARBONFERO
DEVNICO
SILRICO
ORDOVCICO
CMBRICO
600 230
PRECMBRICO 4600 - 600
CONCEPTOS GEOLGICOS
HISTORIA DE LA TIERRA
-
ESTADO DE ESFUERZOS EN EL SUBSUELO
S1
S1
S2 S2
S1 S2
-
Plegamiento Alargamiento y
adelgazamiento Cizallamiento
Falla
inversa
Falla
normal Falla de
corrimiento
Compresin Tensin Corte
EFECTOS DE LAS
FUERZAS TECTNICAS
-
ORIGEN DE LOS HIDROCARBUROS
FORMACIN DEL KERGENO
HIDROCARBUROS ESTADO @ATM COMPUESTOS ASOCIADOS
METANO (CH4) GASEOSO NITRGENO (N2)
ETANO (C2H6) GASEOSO BIXIDO DE CARBONO (CO2)
PROPANO (C3H8) GASEOSO SULFURO DE HIDRGENO (H2S)
iso-BUTANO (C4H10) GASEOSO AGUA SALADA
n-PENTANO (C5H12) LQUIDO METALES
HIDROCARBUROS SATURADOS
CON C6 A C15
LQUIDO ------------------------------------
SATURADOS DE C16 Y MAS SLIDO
NO SATURADOS LQUIDOS Y
SLIDOS
RESINAS Y ASFLTENOS COLOIDALES
COMPOSICIN COMN DE LOS HIDROCARBUROS
ELEMENTO % EN PESO % EN PESO TPICO
CARBONO 85-95 85
HIDRGENO 5-15 13
AZUFRE < 5 1.3
OXGENO < 2 0.5
NITRGENO < 0.9 0.2
METALES < 0.1
-
O
ROCA GENERADORA Y SELLO
ROCA ALMACENADORA
ROCAS GENERADORAS Y ROCAS ALMACENADORAS
ROCA ALMACENADORA
AGUA ACUFERO
-
ACUMULACIONES DE HIDROCARBUROS
SECCIN SSMICA DEL CINTURN PLEGADO PERDIDO EN LOS EUA.
-
ACUMULACIONES DE HIDROCARBUROS
FALLA NORMAL ANTICLINAL DISCORDANCIA
-
CARACTERSTICAS DE LAS ROCAS DE LA CORTEZA
TERRESTRE
RICAS GNEAS ROCAS
SEDIMENTARIAS
ROCAS
METAMRFICAS
Formadas a partir de la
solidificacin o
cristalizacin de
materiales fundidos en
el magma
Formadas por el
depsito y posterior
enterramiento de
partculas, provenientes
de la desintegracin de
rocas existentes, por
efectos de
intemperismo y erosin
(viento, lluvia, agua,
cambios de
temperatura, etc.)
Formadas a partir de
rocas sedimentarias
prexistentes, por
procesos de
recristalizacin,
principalmente por
calor
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MINERALES MAS COMUNES QUE COMPONEN LAS ROCAS SEDIMENTARIAS.
MINERAL COMPOSICIN QUMICA
Cuarzo SiO2
Feldespatos:
Ortoclasa
Albita
Anorita
Plagioclasa
Si3AlO8K
Si3AlO8Na
Si3AlO8Ca
Si2-3Al1-2-O8(NaCa)
Micas:
Biotita
Muscovita
(AlSi3O10)K(Mg,Fe)3(OH)2
(AlSi3O10)K(Al)2(OH)2
Arcillas:
Caolinita
Illita
Smectita
Clorita
Al4(SiO4O10) (OH)8
Si4-xAlxO10(OH)2KxAl2
(1/2Ca,Na).7(Al.Mg,Fe)4
(Si,Al8)O20(OH)4nH2O
(AlSi3O10)Mg5(Al,Fe) (OH)8
Carbonatos:
Calcita
Dolomita
Ankerita
CaCO3
Ca,Mg (CO3)2
Ca (Mg,Fe(CO3)2
Sulfatos:
Yeso
Anhidrita
CaSO4, 2H2O
CaSO4
Otros:
Halita
xidos de Fierro
NaCl
FeO, FeO3, Fe3O4
-
YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS
YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS NO CONVENCIONALES
EN LUTITAS SHALE GAS Y OIL SHALE
YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS CONVENCIONALES
EN ARENAS, ARENISCAS, CALIZAS Y DOLOMAS
FIGURA ll.10 EXPLOTACIN DE GAS DE LUTITAS.
YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS.
-
COMPOSICIN TPICA DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS DE
YACIMIENTOS CONVENCIONALES
MINERAL
CONTENIDO % EN PESO
ARENAS Y
ARENISCAS
CALIZAS Y
DOLOMAS
Cuarzo 70 4
Feldespatos:
Ortoclasa
Albita
Anorita
Plagioclasa
8 2
Micas:
Biotita
Muscovita
1 Trazas
Arcillas:
Caolinita
Illita
Smectita
Clorita
7 1
Carbonatos:
Calcita
Dolomita
Ankerita
10 92
Sulfatos:
Yeso
Anhidrita
trazas Trazas
Otros:
Halita
xidos de Fierro
2 1
-
MEDIO POROSO OCUPADO POR AGUA E
HIDROCARBUROS
ACEITE Y/O GAS
AGUA
CONGNITA
PARTCULAS SLIDAS
FLUJO DE FLUIDOS
-
CONCEPTOS DE POROSIDAD DE LA ROCA.
PROPIEDADES PETROFSICAS DE LAS ROCAS DE LOS YACIMIENTOS
TIPOS DE POROSIDAD
DENOMINACIN CARACTERSTICA
Porosidad absoluta Incluye espacios vacos (poros)
comunicados o no comunicados
Porosidad efectiva Solo incluye los espacios vacos
comunicados
Porosidad primaria Se refiere a la porosidad de origen
Porosidad secundaria Concierne a los espacios vacos
posteriores a su origen
Porosidad intergranular Formada por los espacios vacios
entre las partculas slidas que
componen la roca
Porosidad vugular Se refiere a los espacios vacos
generados por disolucin de los
minerales de la roca
Porosidad por fracturas o fisuras Se caracteriza por los espacios
vacos originados por efectos de la
sobrecarga y las fuerzas tectnicas
Porosidad intercristalina Formada por los espacios vacos es
la estructura de los cristales que
forman los minerales de la roca
-
CONCEPTOS DE SATURACIN DE FLUIDOS
Si el espacio vaco est ocupado por tres fluidos, por ejemplo
agua, aceite y gas, se tendr:
-
CONCEPTOS DE PERMEABILIDAD DE LA ROCA
L: longitud del ncleo
A: rea de flujo
Pe: presin de entrada
m: viscosidad del fluido
inyectado
Ps: presin de salida
-
L: longitud del ncleo
A: rea de flujo
Pe: presin de entrada
m: viscosidad del fluido
inyectado
Ps: presin de salida
PERMEABILIDAD ABSOLUTA (K)
Sf = 100% (fluido inerte)
PERMEABILIDAD EFECTIVA
Si el medio esta saturado de dos o mas fluidos
-
(Ko + kw)
A REGIN B CKO KW
Swc Soc
0 --------------------- Sw-------------------------------------------------- 1.0
Kro Krw
PERMEABILIDAD RELATIVA
0
1 1
0
-
CARACTERSTICAS DE LOS YACIMIENTOS
PETROLEROS CONVENCIONALES
Yacimientos de gas
Yacimientos de petrleo y gas disuelto
Yacimientos de petrleo, gas disuelto y gas libre
Tipos de Yacimientos
-
DIAGRAMAS DE FASES
PR
ES
IN
TEMPERATURA
Pc
Tc
cricondenbara
cri
co
nd
en
term
a
Pc: presin crtica
Tc: temperatura crtica
Py: presin en el yacimiento
Ty: temperatura en el yacimiento
Ps: presin en superficie
Ts: temperatura en superficie
Punto crtico
RE
GI
N D
E F
AS
E L
QU
IDA
RE
GI
N D
E F
AS
E G
AS
EO
SA
100%
0%
Ty
Py
Ts
Ps
-
TIPOS Y CARACTERSTICAS DE YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS EN
FUNCIN DE SUS DIAGRAMAS DE FASE
-
MECANISMOS DE EMPUJE
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Expansin de lquido y roca
Empuje de gas en solucin
Expansin del casquete de gas
Empuje por entrada de agua
Drene gravitacional
PR
ES
IN
DE
YA
CIM
IEN
TO
PORCENTAJE DE RECUPERACIN DE HIDROCARBUROS
-
ALGUNAS CARACTERSTICAS DE LOS MECANISMOS DE
EMPUJE DE YACIMIENTOS DE ACEITE Y GAS.
CARACTERSTICAS DE LOS DIFERENTES MECANISMOS DE EMPUJE
MECANISMOS PRESIN
DEL
YACIMIENTO
RELACIN
GAS-
ACEITE
PRODUCCIN
DE AGUA
EFICIENCIA
DE
RECUPERACIN
OTRAS
CARACTERSTICAS
1.-EXPANSIN
DEL LQUIDO
Y DE LA ROCA
Declina rpida y
continuamente
Permanece
baja y
constante
No hay (excepto
en yacimientos
con alta Sw)
Entre 1 y 10%
(promedio 3%)
S/Observaciones
2.-EMPUJE POR
GAS EN
SOLUCIN
Pi > Pb
Declina rpida y
continuamente
Primero baja,
luego crece a
un valor alto y
finalmente
diminuye
No hay(excepto
en yacimientos
con alta Sw)
Entre 5 y 35%
(promedio 20%)
Requiere bombeo en
una etapa temprana
3.-EMPUJE POR
CASQUETE
GASEOSO
Cae lenta y
continuamente
Crece
continuamente
en los pozos
echado arriba
Ausente o
despreciable
Entre 20 y 40%
(promedio 25% o
ms)
La surgencia de gas en
pozos echado abajo, es
indicativo de un empuje
por casquete de gas.
4.-EMPUJE
HIDRULICO
Permanece alta,
y es muy
sensible a los
ritmos de
produccin de
aceite, gas y
agua.
Permanece
baja si la
presin se
mantiene alta.
Los pozos
echado abajo
producen agua
tempranamente
y sta se
incrementa de
manera
apreciable.
Entre 35 y 80%
(promedio 50%)
La N calculada por balance de materia se
incrementa cuando se
ignora We
5.-DRENE
GRAVITACIOM
Declina rpida y
continuamente
Permanece
baja en pozos
echado abajo
y alta en
posos echado
arriba
Ausente o
despreciable
Entre 40 y 80%
(promedio 60%)
Cuando K > 200 mD, el
echado de la formacin
> 10 y o es baja (< 5 cP)