Evaluación de operaciones de fracturamiento hidráulico

Para que un trabajo sea realizado profesionalmente se debe hacer su evaluación de manera de cerrar el círculo de diseño, operación, ejecución. Si no se hace, la operación del pozo siguiente será de la misma calidad del anterior, y nunca se conseguirá mejoras continuas en la calidad de las estimulación, y por ende de la producción. La evaluación de los tratamientos da una medición de la calidad del diseño y de la ejecución una vez la operación terminada. Los resultados de las evaluaciones sirven como un banco de datos de experiencia y referencia para los próximos pozos. La evaluación permite mejorar la productividad de los pozos y reducirá los costos incrementando eficiencia. El trabajo termina con la evaluación y las evaluaciones se deben hacer mismo en yacimientos con fracturas rutinarias.

Objetivos de la evaluación

En una evaluación de fractura se puede pensar en dos etapas. La primera es inmediata después de la operación y se puede ver como una evaluación mecánica. Es decir que se evalúa la operación trabajando con los datos de presiones, caudales y concentraciones medidos en locación, y macheándolos con los datos de diseño en un simulador. Así se verifica si la eficiencia del fluido coincidió con la prevista en el diseño, si la geometría deducida de la carta de presión es la del diseño. En caso de haber conseguido un arenamiento, ver si era diseñado, cuando se produce el arenamiento y donde. La segunda etapa de evaluación de la fractura se hará más lejos en el tiempo después de la estabilización del reservorio, una vez que el pozo tiene una cierta historia de producción. Trataremos de determinar cuál es realmente la conductividad, o el FCD, la geometría. Esta vez la evaluación se base en ensayo de producción. Es imperativo evaluar el diseño para mejorar los tratamientos de los próximos pozos. Entonces se debe evaluar no solamente los trabajos en los cuales se observaron diferencias con el diseño, pero también los trabajos que parecen haber sido hechos "según diseño".

Evaluación mecánica

    
La evaluación mecánica se hará de manera similar a un minifrac como se vio anteriormente. Se utilizan los registros de presión, caudal y concentración. Con un simulador se hará macheo de las presiones para determinar cual es la geometría de la fractura (longitud, altura y ancho) y la conductividad teórica que debería tener. Esta parte de la evaluación permite verificar que los parámetros mecánicos (stress, módulos, ...) utilizados en el diseño son adecuados. En caso contrario deberán ser ajustados para diseñar fracturas en el próximo pozo vecino. Cuando la operación es en un yacimiento no muy conocido, o complejo como un fisurado, la evaluación puede tomar dos a tres días de trabajo. Normalmente se tiende a pensar que el gran trabajo es el diseño, pero si la evaluación esta hecha correctamente el próximo diseño será mucho más sencillo.

Nolte - Smith

Se encuentra en la literatura metodologías, o indicadores para interpretar las presiones, siempre refiriéndose a la presión de fondo. La base de casi todas las referencias es un trabajo realizado por Nolte y Smith. Consideran que el comportamiento de la presión neta versus tiempo en un grafico log-log indicará si la fractura crece lateralmente o en altura, si se conecta con otra capa o no. Estas observaciones en sido complementadas después por varios autores. Encontraron 4 comportamientos más comunes (ver Figura 1), los cuales pueden generalmente ser interpretados como:

I. Crecimiento lateral de la fractura.

II. Crecimiento en altura (en las barreras) o excesiva perdida de fluido por fisuras.

III. La fractura llegó a una barrera lateral o arenamiento.

IV. Crecimiento descontrolado en altura, o conexión con una capa con alta perdida de filtrado.

Fig. 1. Comportamiento de crecimiento de fractura de acuerdo a Nolte – Smith.

Desgraciadamente es muy raro tener datos reales de presión de fondo. Normalmente hay solamente datos de superficie que deben ser traducidos a datos de fondo. Entonces es imperativo conocer el comportamiento del fluido en el tubing, lo que implica tener un buen control de calidad del fluido. Esta interpretación se hace con cualquier simulador, pero es solamente una ayuda, ya que otros factores, como restricciones en el NWB, cambio de fluido,... pueden afectar al comportamiento. Permite tener una idea durante la operación de cómo esta creciendo la fractura, y así poder tomar decisiones sobre la marcha. Para ser confiable es absolutamente necesario calcular correctamente el valor de la presión neta, y por ende conocer de antemano la presión de cierre.

 

Evaluación de producción - parte 1 

  
Después de la evaluación mecánica que se hizo en el momento de la operación se debe evaluar la producción del pozo. Inmediatamente después de la fractura el reservorio va a producir en flujo bi-lineal hasta que la zona cerca de la fractura sea algo depletada. Si se hace un ensayo durante este periodo no se podrá ver la longitud y conductividad reales. Para hacer una buena evaluación se debe esperar un cierto tiempo que permita la limpieza de la fractura y un flujo seudo radial. Este tiempo dependerá de la permeabilidad de la formación. En yacimientos donde los pozos son surgentes, y producen de un solo reservorio, hacer estos ensayos es sencillo, basta cerrar el pozo unos días y hacer mediciones con amerada, lo que significa poca perdida de producción. En otros yacimientos donde es necesario una intervención de un equipo de W.O. o pulling el costo del ensayo puede ser prohibitivo. Entonces, frecuentemente no se hace, no hay evaluación. Una evaluación rápida seria de comparar los IPR pre y post fractura para ver si se obtuvo los resultados pronosticados. Esta sola evaluación es a veces utilizada excusándose por falta de tiempo, pero eso no permite ajustar diseño y mejorar los resultados a futuro.

Evaluación de producción - parte 2

En el caso de no poder hacer ensayos de producción es recomendable otro tipo de evaluación y se puede hacer una evaluación estadística. Esta metodología es aplicada por varias empresas petroleras. Aquí se ve una estadística de la relación índice de productividad sobre altura de capa para estandarizar los resultados (PI/h). El ejemplo es un yacimiento marginal con reservorios lenticulares y varias fracturas por pozo. En este caso se comparó la eficiencia de diferentes compañías en un mismo yacimiento. La diferencia fue el resultado de la diferencia en la calidad de limpieza de los geles utilizados en estos trabajos. Se puede utilizar esta metodología para controlar la evolución de las operaciones en el tiempo, etc.

Conclusiones

En conclusión es esencial hacer el análisis y evaluación de las operaciones. Es ideal hacerlos operación por operación, pero si la cantidad de trabajo no lo permite se debe hacer por lo menos una evaluación estadística de los resultados. De lo contrario no se podrá mejorar la calidad de las estimulaciones y se perderá la oportunidad de incrementar la producción. Se debe exigir de las compañías que entreguen un informe final con toda la información de la operación. Deberían utilizar el informe tipo consensuado por la comunidad de estimulación del ACT-EP.

Ver SPE-24858, 27618, 28918.