Estudio del transporte, colocación y reflujo del apuntalante en operaciones de fracturamiento hidráulico en pozos de hidrocarburos líquidos.

Abstract

Con el objetivo de superar el declive que los yacimientos convencionales de hidrocarburos y de satisfacer las necesidades mundiales de energía, se ha desarrollado el estudio y extracción de petróleo crudo y gas en yacimientos no convencionales, es decir, en rocas de baja permeabilidad y, que por tanto necesitan algún método de estimulación de pozos, como el fracturamiento hidráulico. El fracturamiento hidráulico es una técnica de tratamiento de los pozos de petróleo, para provocar que el fluido (hidrocarburo) fluya libremente de la roca donde está atrapado al pozo de producción y que pueda ser llevado a la superficie. El fracturamiento mejora la productividad mediante la creación de un trayecto de flujo hacia el pozo. Esto se logra mediante la inyección de un fluido con mayor rapidez de la que éste se pierde en la formación (flujo en medios porosos), la roca se rompe haciendo que la fractura se propague lejos del pozo, incrementando el área de flujo. Durante la inyección del fluido de fracturamiento y para evitar que las fracturas tiendan a cerrarse debido a la presión ejercida por las rocas de alrededor, se inyecta un agente de sostén de la fractura llamado “Apuntalante”, el cual es un material granular que es bombeado hacia el interior del pozo mezclado con un fluido de acarreamiento, manteniendo abierta la fractura y creando un paquete granular lo suficientemente permeable para que pueda fluir a través de él el fluido de extracción. El apuntalante, que es una masa de arena, bauxita, carbolite, entre otros, es mezclado con un fluido de acarreamiento, y ya en la fractura se asienta debido a la fuerza de gravedad, dependiendo de la permeabilidad del pozo y de la velocidad de fuga de líquido de acarreo, hasta que se forme un paquete granular sólido y estable dentro de la fractura. El apuntalante debe satisfacer los requerimientos de esfuerzo de compresión, lo cual permite resistir a los esfuerzos in situ una vez que la fractura ha cerrado, también debe permanecer situado firmemente en un lugar, soportando un flujo a contracorriente, si éstas condiciones no se dan, se dará en fenómeno indeseado conocido como «reflujo de apuntalante» en el cual la masa de agente de sostén vuelve al pozo y por acción del hidrocarburo es llevado hacia la superficie, lo cual hace que la fractura se cierre, se pierda la producción y una gran pérdida económica por una operación de fracturamiento. Existen diversos modelos que predicen el comportamiento de una fractura apuntalada y estudian la estabilidad según el análisis de diversas variables que involucran propiedades del pozo, del yacimiento, de la fractura y del fluido; en éste trabajo se analizan modelos de transporte y reflujo y se evaluarán distintos eventos para estudiar la estabilidad de diversos tipos de fracturas hidráulicas.