Fractura

3. El Fracturamiento
Hidráulico es el método
por el cual se crean
canales de alta
conductividad en la
formación productora,
inyectando fluido a alta
presión, tanto como sea
requerida para poder
superar la presión de
ruptura de la formación
y así también extender la
fractura, dichos canales
servirán como conducto
al hidrocarburo para que
fluya al pozo.
FRACTURAMIENTO HIDRAULICO
Figura 1. Fracturamiento Hidráulico.

4. • Fracturamientos hidráulicos apuntalados
• Fracturamientos hidráulicos ácidos
Los fracturamientos hidráulicos se clasifican en:

5. La operación de fracturamiento
hidráulico se realiza en un pozo por
una o más de las tres razones
siguientes:
1.- Desviar el flujo para evitar el
daño en las vecindades
del pozo y retornar a su
productividad normal.
2.- Extender una ruta de conducto
en la formación y así
incrementar la productividad a sus
máximos niveles.
3.- Alterar el flujo de fluidos en la
formación.
¿POR QUÉ FRACTURAR?

6. CRITERIOS MÍNIMOS DE SELECCIÓN DE
UN POZO A FRACTURAR

7. La geometría de la fractura creada puede ser aproximada por
modelos
que tomen en cuenta:
a. Propiedades mecánicas de la roca.
b. Propiedades del fluido fracturante.
c. Condiciones a las cuales el fluido fracturante es inyectado
(tasa de inyección y presión).
d. Esfuerzo de la formación.
e. Distribución de esfuerzos en el medio poroso.
Estos conceptos son necesarios no solamente para la
construcción del modelo del proceso de la fractura en sí, sino
también en la predicción del crecimiento de la fractura.
MODELOS PARA LA FRACTURA
HIDRÁULICA

8. El tratamiento con fracturamiento hidráulico puede
aplicarse en un pozo por una o varias de las siguientes
razones:
• Rebasar el daño presente
en la formación para
restablecer y/o mejorar el
índice de productividad.
• Generar un canal
altamente conductivo en
la formación.
• Modificar el flujo de
fluidos en la formación.

9. ANCHO DE UNA FRACTURA
El ancho de la fractura a su vez
depende del tamaño del agente
sustentador, de la presión de
confinamiento, de la dureza de la
formación y de la resistencia a la
ruptura del sustentador

10. El ancho de una fractura empaquetada depende de la
concentración superficial del agente de sostén y del
empotramiento que se produzca en la formación.

11. Figura. Representación gráfica de la variación del
ancho de fractura entre la parte cercana al pozo y
el cuerpo principal de fractura.

12. LONGITUD DE LA FRACTURA
Para inducir una adecuada longitud de fractura es necesario tener una
magnitud en presión neta adecuada para tener permanentemente un ritmo
de crecimiento óptimo en longitud hidráulica originada. La presión neta
está íntimamente relacionada con la presión de extensión de fractura,
ambas presiones en magnitud sobrepasan a las condiciones de esfuerzo
in-situ del yacimiento tratado y consecuentemente son de vital
importancia para el crecimiento geométrico de la fractura en sus tres
dimensiones, especialmente en Lx.
Figura 6. Propagación geométrica de una fractura.

13. LONGITUD DE FRACTURA HIDRÁULICA

14. LONGITUD DE FRACTURAAPUNTALADA

15. FIGURA 2.13.- Longitud y altura de una fractura vs perfil de esfuerzos.

16. FIGURA 2.14.- Comportamiento de la altura y la longitud de una fractura
en función de la presión neta y el diferencial de esfuerzos

17. EJEMPLO DE LA LONGITUD Y ANCHO
DE LA FRACTURA

18. CONDUCTIVIDAD DE LA FRACTURA
La conductividad de la fractura depende de dos factores, el
ancho de la misma y de la permeabilidad que el agente
sustentador le imprima a la fractura.
En reservorios de alta
permeabilidad es más
importante la
conductividad de una
fractura que su
longitud
empaquetada, la
inversa es para los de
baja permeabilidad.

19. Según la experiencia alcanzada
en el fracturamiento
hidráulico, se tiene que en la
mayoría de estos trabajos, las
fracturas resultantes son
verticales de tipo
indeformable, que penetra la
formación una longitud Xf, y
que además, tiene un ancho
(w), una porosidad (øf) y una
permeabilidad (Kf) dadas por
el agente soportante, un
espesor (l) y una
compresibilidad (Cft). Este
tipo de fractura se presenta en
la figura.

20. La conductividad de la fractura esta expresada como:

21. La conductividad de una fractura se ve reducida por:
• Presión de confinamiento
• Rotura del agente de sostén
• Empotramiento
• Taponamiento por residuos de gel
• Mala ubicación del agente de sostén por efecto de:
-Convección
-Decantamiento

22. EQUIPO DE CONDUCTIVIDAD DE
FRACTURA
Esquema del Aparato para la determinación de
Conductividad de fractura de Flujo Radial

23. La permeabilidad de todos los agentes apuntalantes usados
comúnmente (arenas, RCS, y los apuntalados cerámicos) son de
100 a 200 darcys cuando ningún esfuerzo se haya aplicado. Sin
embargo, la conductividad de la fractura disminuirá durante la
vida del pozo debido al aumento del esfuerzo sobre los agentes
apuntalados, la corrosión bajo tensión afecta la fuerza del
apuntalante, aplaste del apuntalante, empotramiento del
apuntalante dentro de la formación y daño resultante del gel
remanente o pérdidas de aditivos.

24. CONDUCTIVIDAD ADIMENSIONAL DE
LA FRACTURA
Se define la conductividad adimensional de la fractura Cr,
como la relación existente entre la capacidad de flujo de la
fractura o conductividad de la fractura y la permeabilidad de
la formación.
Sus valoras oscilan en rangos de 1 a 500. Se debe notar que
obtener valores altos de conductividad puede significar que
se tienen capacidades de flujo de fractura altas, pero puede
ser que se tenga baja permeabilidad en la formación
fracturada o una longitud de fractura reducida.

25. En la selección del agente apuntalante se debe de escoger
aquel que mantenga una conductividad suficiente después
de que se ha incrustado y empotrado; también deben de
considerarse los efectos de flujo no-Darciano, flujo
multifásico y el daño que pueda causar el fluido.
Esfuerzo efectivo sobre un agente apuntalante

26. CONDUCTIVIDAD DE FRACTURA PARA
DIFERENTES AGENTES DE SOSTEN
Los datos son
tomados para
agentes de
sostén malla
20/40 y una
concentración
areal de 2 #/ft2

27. CONDUCTIVIDAD DE FRACTURA
RETENIDA EN EL TIEMPO
• Debido a condiciones como
Rotura y disolución del
agente de sostén, migración
de finos, etc. es normal que la
conductividad cambie en el
tiempo.
• El cerámico de alta
resistencia retiene más de la
conductividad inicial que la
arena debido a su menor
rotura. Estos ensayos se
hacen en equipo de
conductividad de fractura

28. CONDUCTIVIDAD DE LA FRACTURA
Comportamiento de la Conductividad de la Fractura al Variar la
Concentración del Material Soportante

29. CONDUCTIVIDAD DE LA FRACTURA
Comportamiento de la Conductividad de la Fractura al Variar la
Malla del Material Soportante par Igual Concentración

30. CONDUCTIVIDAD DE LA FRACTURA
Comportamiento de la Conductividad de la fractura al Variar los
Tipos de Materiales Soportante para la Misma Concentración y Mallado.

31. DISEÑO Y PROPAGACIÓN DE FRACTURA
En el proceso de diseño de una fractura hidráulica, diferentes
variables se involucran. En la tabla se presenta la lista de ellas
y los valores más típicos que se utilizan normalmente.

32. • Hoy en día existen modelos en:
• -Dos Dimensiones (2D)
• -Pseudo Tres Dimensiones (P3D)
• -Totalmente de Tres Dimensiones (3D).
MODELOS DE
GEOMETRÍA
DE
FRACTURA
HIDRÁULICA

33. MODELOS DE GEOMETRÍA DE
FRACTURA HIDRÁULICA
Familia básica de modelos de fractura

34. PERMEABILIDAD DE LA
FRACTURA
• La permeabilidad de la fractura se ve
afectada por la porosidad de la fractura,
es decir, por la relación de volumen vació
o volumen total, que a su vez depende
de la concentración, angulosidad y
distribución del sustentado dentro de la
fractura.