Seleccion de fluidos de fractura

1. WPS Training – Excellence in
Execution
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1
Selección de los Fluidos de Fractura
Características de los Fluidos y su
Clasificación
Kellyville Training Center

2. WPS Training – Excellence in
Execution
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2
Selección de Fluidos
• Se deben identificar los aspectos más críticos del diseño
y posteriormente los fluidos para atacar dichos
problemas.
• Herramientas
• FFSA.
• FracCADE.
• Manual de los materiales de Fractura.
• Laboratorio.
• (ProCADE – NPV avanzado).

3. WPS Training – Excellence in
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3
Requerimientos de los Fluidos de
Fractura
• Compatibilidad con la roca y los fluidos de la formación.
• Viscosidad.
• Requerida para el transporte de propante.
• Control de la presión de fractura neta.
• Determina la geometría de la fractura (vía ancho de la
fractura).
• Fricción
• Reducir las presiones de tratamiento en la superficie.
• Pérdidas de Fluido
• Diseño apropiado de la fractura.
• Determina la geometría de la fractura (vía eficiencia).

4. WPS Training – Excellence in
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4
Características del Fluido de Fractura
(ref. RS3. p. 10-9)
• Compatible con la formación y los fluidos contenidos
en ella.
• Fácil de romper y fluir fuera de la fractura.
• Propiedades controlables de pérdida de fluido (o baja
pérdida de fluido).
• Transporte del propante hacia la punta de la fractura.
• Suficiente viscosidad para crear ancho de fractura
(para aceptar la máxima concentración de propante).
• Baja presión de fricción durante el bombeo.
• Ambientalmente aceptable.
• Costo efectivo.

5. WPS Training – Excellence in
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5
Compatibilidad con los Fluidos del
Yacimiento
• Los fluidos que emulsifican los condensados o el
crudo deben ser pre-tratados con aditivos como lo
requiera la situación.
• No-emulsificantes.
• Anti-sludge.
• Inhibidores de Parafina.

6. WPS Training – Excellence in
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6
Fluidos Recomendados para pozos con
Tendencia a Formar Emulsiones
• El mejor
• YFGO (III, IV, V)
• Muy bueno
• Espumas de N2 de alta calidad.
• Espumas de CO2 .

7. WPS Training – Excellence in
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7
Fluidos Recomendados para
Formaciones con Arcillas Sensibles
• El mejor
• YFGO (III, IV, V)
• Muy buenos:
• WF100/WF200 (pH neutro, y con inhibidor de arcillas).
• Espumas de CO2.
• Super Sandfrac K-1 (siempre formulado con 4% KCl).

8. WPS Training – Excellence in
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8
Fluidos Recomendados para
Formaciones Sensibles al pH
• El mejor
• …
• Muy buenos
• WF100/WF200 (pH neutro, y con inhibidor de arcilla).
• Espuma CO2.
• YF300LpH/YF400LpH.
• ClearFRAC.
• YFGO (III, IV, V).

9. WPS Training – Excellence in
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9
Sensibilidad de la Roca al Agua
• ¿Cuál es el efecto del filtrado del fluido de fractura en el
recobro de la permeabilidad?
• Evita el hinchamiento o migración de las arcillas.
• Reduce el riesgo de bloqueo por agua y cambios en la
mojabilidad.
• Los estabilizadores de arcillas, surfactantes y aditivos de
pérdida de fluidos deben aplicarse de forma sensata y
cuidadosa.
• Determine la tolerancia al daño de la cara de la fractura.
(eq. 12-36)
• Efecto del skin en la cara de la fractura es despreciable
cuando Sfs < 0.1 (ref. Fig. 12-30).
• Emplee fluidos compatibles.









 1
2 s
f
s
f
k
k
x
w
s


10. WPS Training – Excellence in
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10
Fluidos Recomendados para Evitar el
Incremento de la krw
• El mejor
• WF200 con Metanol.
• Muy bueno
• YF400LpH con Metanol.
• YF500HT con Metanol.
• YF800LpH o HT con Metanol.
• Espumas de N2.
• Espumas de CO2.

11. WPS Training – Excellence in
Execution
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11
Limpieza de los Fluidos de Fractura
• La limpieza de los
fluidos de fractura es
facilitada por los
fluidos con …
• Baja cantidad de
residuos insolubles.
• Bajo factor de
concentración de
polímeros.
• Baja viscosidad en el
flowback.
• Alta capacidad de
flowback.

12. WPS Training – Excellence in
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12
Fluidos Recomendados para una Buena
Limpieza
• Yacimientos depletados.
• El mejor
• Espuma de N2 .
• Espuma de CO2 .
• Muy bueno
• WF100/WF200.
• HEC.
• YFGO (III, IV, V).
• Super Sandfrac K-1.
• Yacimientos de
presiones normales.
• El mejor
• ClearFRAC
• Muy bueno
• WF100/WF200.
• HEC.
• YFGO (III, IV, V).
• Espuma de N2 .
• Espuma de CO2 .
• Super Sandfrac K-1.
Todos estos fluidos resultan en una baja o ninguna
concentración de polímero en el empaque de propante.

13. WPS Training – Excellence in
Execution
Schlumberger
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13
0
10
20
30
40
50
60
70
Retained
Permeability
(%)
No Breaker
2 lb J490/Mgal
4 lb J490/Mgal
7 lb J490/Mgal
DI Water, 1 gal J515/Mgal, 1 gal J488/Mgal, 1 wt % KCl, 12 lb J464/Mgal,15 lb J353/Mgal,
12 gal U28/Mgal, pH ~ 9.5
Efecto de los Rompedores en la
Limpieza
(YF860HT a 350°F)

14. WPS Training – Excellence in
Execution
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14
Pérdida de Fluido
• La mayoría de los fracturamientos requieren fluidos
eficientes.
• Eficiencia de fluido > 50%, preferiblemente.
• Típicamente un Ct aceptable es < 0.003 ft/min0.5 para < 1
mD.
• Los fluidos de baja eficiencia son utilizados para los
fracturamientos de alta permeabilidad donde se desea el
arenamiento de la punta (tip screen-outs).
• Un fluido con una eficiencia de ~20% es bueno.
• La pérdida no controlada no es aceptable.
• 5 gal/100 ft2 < Spurt < 15 gal/100 ft2
• Ct < 0.01 ft/min0.5

15. WPS Training – Excellence in
Execution
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15
Fluidos Recomendados para Alta
Eficiencia
• El mejor
• YF100/YF200.
• YF100LG.
• ClearFRAC (para K < 1 mD).
• Muy buenos
• YF100.1HTD.
• YF100ST.
• YF100LGD.
• YF300LpH/YF400LpH.
• YF500HT.
• YF800HT.
• ThermaFRAC.
• Espuma de N2.
• Espuma de CO2.
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 500 1000 1500 2000 2500
Pressure (psi)
Spurt
Loss
(gal/ft2)
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
Spurt
Loss
(gal/ft2)
1000md; 25lb/1000gal Bo XLGuar [spe 30458]
1md; 40lb/1000gal Ti XLHPG[spe 36493]
1md; 40lb/1000gal Bo XLGuar [spe 36493]
0.001
0.01
100 1000 10000
Pressure (psi)
Cw
(ft/min0.5)
1md; 40lb/1000gal Bo XLHPG[spe 36493]
1md; 40lb/1000gal Ti XLHPG[spe 36493]

16. WPS Training – Excellence in
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16
Fluidos de Fractura de Baja Eficiencia
• Más bajo (fluidos que no
forman paredes)
• ClearFRAC en k > 1mD
• Siguiente más bajo
(aceites gelificados)
• YFGO (III, IV, V)
• Bajo (geles lineales)
• WF100/WF200
• HEC
Perm. Inicial :
Spurt:
Cv:
103 mD
--
~1.2 ft/min0.5
0
100
200
300
400
500
600
0 1 2 3 4 5 6
Square Root of Time (min^0.5)
Leak
off
Volume
(ml)
2.5% J508W en 4% KCl a 150°F

17. WPS Training – Excellence in
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17
Transporte del Propante a la Punta de la
Fractura
• Requiere suficiente viscosidad para prevenir el puenteo
del propante y prevenir el asentamiento del propante.
• El fluido seleccionado dependerá de la temperatura y el
tiempo de bombeo.
• Asentamiento del propante.
• dp es el diámetro del propante.
• c es la concentración del volumen de propante.
• Vs velocidad del asentamiento.
 5
/
1
1
'
1
1
3
'
18
)
(
c
K
gd
V
n
n
n
p
f
p
s 







 
 




18. WPS Training – Excellence in
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18
Fluidos para el Transporte de Propante
• El mejor
• YF100/YF200: 100-200F
• YF100.1HTD: 175-350F
• Espumas CO2: 100-275F
• ClearFRAC HP-HT : 100-275F
• ClearFRAC EF : 100-175F
• Muy buenos
• YF100LG 100-225F
• YF100LGD/HTD 100-325F
• YF300/YF400LpH 100-250F
• YF500HT 200-325F
• ThermaFRAC/YF800HT 200-350F
• Espumas de N2: 100-225F

19. WPS Training – Excellence in
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19
Viscosidad de Fluido (Ancho de Fractura)
• La admisión de propante en la fractura (Gruesbeck y Collins
estimaron):
• Ancho > (1 + 2fv/0.17)*dprop para fv < 0.17.
• Ancho > 3* dprop para fv > 0.17.
• El ancho de fractura se compara a groso modo con la viscosidad
aparente a la potencia de 0.25 a 0.33.
• El ancho de fractura se compara a groso modo con el módulo de
Young a la potencia de 0.25 a 0.33.
• El exponente w  (mqiL/E’)1/4 es 1/3 para fluidos no Newtonianos.
• E’ = E/(1-n2)
• Usted necesitará fluidos con alta viscosidad inicial cuando:
• E es grande.
• Use un diámetro de propante grande.
• Cambia a fluidos con alta concentración de propantes.
• Baja la rata de bombeo.

20. WPS Training – Excellence in
Execution
Schlumberger
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20
Fluidos con Alta Viscosidad Inicial
• Boratos
• YF100
• YF100D
• YF100ST
• YF100HTD
• YF100.1HTD
• YF100LG
• YF100LGD
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Time, min
Viscosity
@
100
sec-1,
cP
0
20
40
60
80
100
120
Temperature
(F)
B5 Using 118 rpm, 88 rpm, 59 rpm and 29 rpm
B2 Using 380 rpm, 284 rpm, 190 rpm, and 92 rpm
Temperature
YF140D a 100 °F

21. WPS Training – Excellence in
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21
Sensibilidad a la Historia de Corte
• La habilidad de un fluido de fractura de soportar altos cortes
de tubería sin perder propiedades reológicas a la BHST es
muy importante.
• CoilFRAC, Tubing fracs, Slimhole fracs, High rate fracs
• Los experimentos del simulador de historia de corte son la
manera aceptada de evaluar la historia de tolerancia al corte.
• El fluido tiene 100 cp a 100 sec-1 después de 5 min.
• A los 10 minutos, o a la temperatura de prueba, el fluido
tiene más de 160 cp a 100 s-1.
• A los 15 minutos la viscosidad del fluido es mayor que el
70% de la prueba estática a 100 s-1.
• A los 30 minutos la viscosidad del fluido es mayor que el
80% de la prueba estática a 100 s-1.
• De B. McConnell

22. WPS Training – Excellence in
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22
Fluidos Recomendados con Buena
Historia de Tolerancia de Corte
• El mejor
• YF100/YF200
• YF100D
• YF100.1 HTD
• YFGO (III, IV, V)
• Espuma de N2 .
• Espuma de CO2 .
• ClearFRAC.
• Super Sandfrac K-1.
• Muy bueno
• WF100/WF200.
• HEC.
• YF100ST.
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 10 20 30 40 50 60
Total Time (min)
Apparent
Viscosity
(cP at 100 s-1)
0
20
40
60
80
100
120
Temp
(F)
YF125LG YF125LG ScaleFRAC, Dynamic YF120LG ScaleFRAC, Dynamic Temperature

23. WPS Training – Excellence in
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23
Presión de Fricción
• La presión de fricción es más importante en las siguientes
situaciones:
• Pozos profundos.
• Tratamientos a través de tuberías delgadas y coiled
tubing.
• Tratamientos de alta tasa de bombeo.
• La mayoría de los fluidos están en flujo turbulento en el
pozo, haciendo muy difícil la estimación de la fricción.

24. WPS Training – Excellence in
Execution
Schlumberger
Private
24
Fluidos para una Baja Presión de Fricción
• El mejor
• ClearFRAC
• Muy bueno
• WF100/WF200
• HEC
• Fluidos retardados
• YF100.1HTD.
• YF100LGD.
• ThermaFRAC.
• YF800HT.
0
50
100
150
200
250
300
350
5
bpm
10
bpm
20
bpm
40
bpm
2.5% J508W
WF120
YF130LG
PrimeFRAC30
4” ID

25. WPS Training – Excellence in
Execution
Schlumberger
Private
25
Impacto Ambiental
• El mejor
• …
• Muy bueno
• WF100/WF200
• HEC
• Los aditivos pueden hacer que cualquier fluido tenga un
mal impacto sobre el ambiente, especialmente cuando se
usan en altas concentraciones.
• Ciertos biocidas.
• Agentes W.
• Solventes mutuales.
• Gel de lechada de diesel.

26. WPS Training – Excellence in
Execution
Schlumberger
Private
26
Costo del Fluido
• Depende de BHST y de los requerimientos específicos
para el fluido. Pero, ignorando eso…
• El mejor
• WF100/WF200
• Muy buenos
• YF100/YF200
• YF100LG/YF100ST
• YF100.1 HTD
• YF500HT

27. WPS Training – Excellence in
Execution
Schlumberger
Private
27
Conclusiones de Selección de Fluidos
• Identificar los factores más críticos y utilicemos como
motor principal para la selección del fluido.
• Evalué todos los demás factores y asegúrese de que
ninguno de ellos produzca un riesgo inaceptable.
• El comportamiento de un fluido específico puede ser
modificado:
• Mejore algunas características por medio de los cambios
de concentración de los componentes del fluido.
• Utilice aditivos funcionales (tales como FLA, rompedores,
anti emulsificantes , etc.)