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.