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Ementa Introdução
Fraturamento Hidráulico Fundamentos Mecânica da Fratura
Conceitos Básicos de FH
Modelos de Geometria de Fratura
Projeto de FH
Aspectos Operacionais
Análise de Pressões em Operações de FH
Previsão de Produtividade de Poços Fraturados
Aplicações de FH
Acidificação Matricial
Fraturamento Ácido
Microfraturamento Função:
O teste de tensão de micro-fratura (“microfrac”) determina a magnitude da mínima tensão principal in-situ.
Procedimento:
Injeção de fluido pressurizado em uma pequena zona a uma baixa taxa de injeção.
Microfraturamento A mínima tensão principal in-situ pode ser determinada a
partir do declínio de pressão após o término do bombeio (pressão de fechamento da fratura), ou do aumento da pressão que ocorre no início do ciclo de injeção (pressão de reabertura).
Minifracs Minifrac ou teste de calibração do fraturamento:
Efetuado na locação antes do tratamento principal.
Procedimento:
Teste de bombeio/fechamento que emprega vazões de injeção representativas e volumes de fluido relativamente grandes.
(1) Pressão de quebra
(2) Pressão de propagação
(3) ISIP – pressão instantânea de
fechamento
(4) Pressão de fechamento
(5) Pressão de reabertura,
(6) Pressão de fechamento no
flowback
(7) Pressão estática
Minifracs Informações obtidas:
Pressão injeção superfície A máxima pressão esperada é quando ocorre o
breakdown:
Pressão injeção superfície Assim a pressão máxima esperada na superfície é:
𝑃𝑠𝑖 Pressão de injeção na superfície
𝑃𝑏𝑑Pressão de breakdown
𝛥𝑃ℎ Pressão hidrostática
𝛥𝑃𝑓 Perda de carga por fricção
𝑃𝑠𝑖 = 𝑃𝑏𝑑 − 𝛥𝑃ℎ + 𝛥𝑃𝑓
Pressão injeção superfície
𝑃𝑠𝑖 Pressão de injeção na superfície 𝑃𝑏𝑑Pressão de breakdown 𝛥𝑃ℎ Pressão hidrostática
𝛥𝑃𝑓 Perda de carga por fricção
𝑃1 − 𝑃2 = 0.433 ⋅ 𝛾 ⋅ 𝐿 ⋅ sin𝜃 + 1.15 ⋅ 10−5𝑓 ⋅ 𝛾 ⋅ 𝑞2 ⋅ 𝐿
𝐷5
𝑓 𝑁𝑅𝑒 ; 𝑁𝑅𝑒 =𝐷 ⋅ 𝑣 ⋅ 𝜌
𝜇
𝜌[=] 𝑔 𝑐 𝑚³ ; 𝑞[=] 𝑏𝑝𝑚 ; 𝜇[=] 𝑐𝑃 ; 𝐷[=] 𝑖𝑛 ; 𝐿[=] 𝑓𝑡
θ
P1
P2
q
𝛥𝑃ℎ 𝛥𝑃𝑓
Pressão injeção superfície Para evitar o processo de determinação do fator de
atrito, a seguinte aproximação pode ser usada para o calculo da queda de pressão por atrito:
Boa estimativa para fluidos newtonianos em baixas vazões
𝛥𝑃𝑓 =518 ⋅ 𝜌0.79 ⋅ 𝑞1.79 ⋅ 𝜇0.207 ⋅ 𝐿
1000 ⋅ 𝐷4.79
𝜌[=] 𝑔 𝑐 𝑚³ ; 𝑞[=] 𝑏𝑝𝑚 ; 𝜇[=] 𝑐𝑃 ; 𝐷[=] 𝑖𝑛 ; 𝐿[=] 𝑓𝑡
Equipamentos Conjunto necessário para efetuar um fraturamento é
composto de equipamentos de mistura, manuseio de propante, bombeio e monitoramento/controle.
Equipamentos Tanques
Suprimento de Propante
Transferência de água
Blender (misturador)
Bombas
Manifold
Poço
Equipamentos 1. O propante e o fluido de
tratamento são enviados para um misturador (blender) onde são misturados e transferidos para bombas de alta potência.
2. O fluido carreador é então bombeado para o poço através de um manifold de alta pressão.
Blender Combina a água, gel, areia, e outros aditivos em uma
mistura uniforme.
É conectado ao suprimento de fluido de fraturamento.
O lado da descarga é conectado à entrada de baixa pressão do manifold de fraturamento, ou diretamente às bombas de fraturamento se o tratamento for pequeno.
Bomba As bombas recebem o fluido de fraturamento à baixa
pressão e o descarregam na pressão necessária para o trabalho (milhares de psi).
A potência requerida pode ser calculada por (HHP – hydraulic horse power):
𝐻𝐻𝑃 =𝑞𝑖 ⋅ 𝑃𝑠𝑖40.8
𝑞𝑖[=] 𝑏𝑝𝑚 ; 𝑃𝑠𝑖[=] 𝑝𝑠𝑖
𝑞𝑖Vazão de injeção 𝑃𝑠𝑖pressão de injeção na superfície (máxima esperada)
Manifold Manifold de alta e baixa pressão (HI-LO):
A cabeça de baixa pressão (LO) é usada para acoplar a descarga do blender à sucção das bombas de fraturamento.
O lado de alta pressão (HI) é alimentado pela descarga das bombas de frac e se conectam à cabeça do poço.
Frac Van Central de controle que monitora todo equipamento,
vazões e pressões críticas.
O painel mostra continuamente os dados de vazão de bombeio, concentração de propante, pressão de tratamento na cabeça e o tempo decorrido no tratamento.
Perfilagem e Traçadores Após o fraturamento de uma zona, vários métodos de
perfilagem podem ser usados para avaliar a fratura criada.
Métodos mais comuns:
Perfilagens com base em raios gama,
Raios gama espectrais (usam traçadores)
Pode-se identificar :
1. alturas hidráulica e sustentada no poço,
2. distribuição de propante no poço,
3. canhoneios ou intervalos de interesse que não foram estimulados, e
4. condutividade da fratura em função da abertura da fratura e concentração de propante.
Mapeamento da Fratura Outra técnica de diagnóstico de fraturamento é o
mapeamento de fratura com microssísmica e tiltmeter.
Microssísmica:
Se baseia na medição de sinais acústicos e das deformações de rocha causadas pelo processo de fraturamento para determinar a geometria criada da fratura.
Mapeamento da Fratura O mapeamento de fratura com tiltmeter baseia-se nas
deformações causadas pelo fraturamento hidráulico as quais transmitidas pelas camadas adjacentes para grandes distâncias do poço.
Os tiltmeters de superfície são particularmente úteis na determinação da orientação da fratura em formações rasas.
Os tiltmeters de fundo de poço são principalmente úteis na determinação de comprimento e altura da fratura.