ES2677871T3 - Sistema de fracturación de gas licuado de petróleo - Google Patents

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Abstract

Un aparato para fracturar una formación (140) en la que penetra un pozo (14, 146), comprendiendo el aparato: una bomba de presión de fracturación (10, 110) conectada a un pozo (14, 146); una fuente de fluido de fracturación (16) conectada para suministrar a la bomba de presión de fracturación (10, 110) una corriente de fluido de fracturación que comprende propano, butano o una mezcla de propano y butano; una fuente de gas inerte (28) conectada para suministrar gas inerte a la fuente de fluido de fracturación (16); y un controlador (32) conectado para controlar el funcionamiento de la fuente de fluido de fracturación (16), la bomba de presión de fracturación (10, 110) y la fuente de gas inerte (28).

Description

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DESCRIPCION
Sistema de fracturacion de gas licuado de petroleo Antecedentes
En la fracturacion convencional de pozos, la produccion de formaciones, nuevos pozos o pozos con baja produccion que se han puesto fuera de produccion, se puede fracturar una formacion para intentar alcanzar mayores tasas de produccion. El fluido de sustentacion y fracturacion se mezclan en una mezcladora y entonces se bombea en un pozo que penetra en una formacion petrollfera o gaseosa. Al pozo se aplica alta presion, la formacion se fractura y el agente de sustentacion portado por el fluido de fracturacion fluye en las fracturas. El agente de sustentacion en las fracturas mantiene las fracturas abiertas despues de que se haya relajado la presion y se reanuda la produccion. Se han divulgado diversos fluidos para su uso como el fluido de fracturacion, incluyendo diversas mezclas de hidrocarburos, nitrogeno y dioxido de carbono.
Se debe tener cuidado en la eleccion del fluido de fracturacion. El fluido de fracturacion debe tener suficiente viscosidad para portar el agente de sustentacion en las fracturas, debe reducir al mlnimo el dano en la formacion y su utilizacion ha de ser segura. Un fluido de fracturacion que permanezca en la formacion despues de la fracturacion no es conveniente debido a que puede bloquear los poros y reducir la produccion del pozo. Por esta razon, se ha utilizado dioxido de carbono como un fluido de fracturacion debido a que, cuando se reduce la presion de fracturacion, el dioxido de carbono se gasifica y se elimina facilmente del pozo.
Tambien se han propuesto como fluidos de fracturacion alcanos de orden menor tales como propano. De esta forma, la patente de los Estados Unidos con n.° 3.368.627, describe un metodo de fracturacion que utiliza, como el fluido de fracturacion, una combinacion de una mezcla de hidrocarburo C2 - C6 licuado y dioxido de carbono. Al igual que un alcano de orden menor, el propano y el butano no danan inherentemente a la formacion. No obstante, esta patente no describe la forma de alcanzar una inyeccion segura de propano y butano o como inyectar el agente de sustentacion en el fluido de fracturacion con propano o butano. La patente de los Estados Unidos con n.° 5.899.272 tambien describe el propano como un fluido de fracturacion, pero el sistema de inyeccion que se describe en esa patente no se ha comercializado. De esta forma, a pesar de que el propano y el butano son fluidos de fracturacion convenientes debido a su volatilidad, bajo peso y facil recuperacion, estas propiedades tienden a hacer que el propano y el butano sean peligrosos.
Sumario
De acuerdo con una forma de realizacion de un sistema de fracturacion de gas licuado de petroleo (LPG, liquefied petroleum gas), se proporciona un aparato para fracturar una formacion en la que penetra un pozo. Se conecta a un pozo una bomba de presion de fracturacion. Se conecta una fuente de fluido de fracturacion para suministrar un fluido de fracturacion que comprende propano y/o butano a la bomba de presion de fracturacion. En una forma de realizacion, una fuente de suministro de agente de sustentacion que contiene agente de sustentacion se conecta para suministrar el agente de sustentacion en la corriente de fluido de fracturacion desde la fuente de fluido de fracturacion. En algunas formas de realizacion, la fuente de suministro de agente de sustentacion es un recipiente de presion positiva, y en otras formas de realizacion incluye bombas centrifugas. Una fuente de gas inerte se conecta para suministrar gas inerte al recipiente de presion y otros componentes del sistema. Un controlador controla el funcionamiento los componentes del sistema, tales como la fuente de fluido de fracturacion, la fuente de suministro de agente de sustentacion, la fuente de gas inerte y la bomba de presion de fracturacion para suministrar una corriente de fluido de fracturacion al pozo. El propano y el butano proporcionan las ventajas de los gases licuados para las fracturaciones, al tiempo que tambien proporcionan una viscosidad mayor que el dioxido de carbono para portar el agente de sustentacion profundamente en la formacion. Esta propiedad del propano y el butano proporciona una ampliacion de fracturacion eficaz. Entonces, el propano o el butano se evaporan y se mezclan con el gas de formacion. El propano o el butano se pueden producir entonces con el gas de formacion. En el fluido de fracturacion tambien se pueden incluir pentano y cantidades menores de otros hidrocarburos.
Se describe adicionalmente un metodo para fracturar un pozo utilizando una mezcla de LPG como un fluido de fracturacion. Se utiliza gas inerte tal como nitrogeno como una atmosfera gaseosa y fluido de prueba de presion para asegurar la inocuidad de la utilizacion de LPG como el fluido de fracturacion. Cuando se agrega nitrogeno al fluido de fracturacion, el metodo tiene una utilidad particular para la fracturacion de formaciones de carbon o de lutita.
Breve descripcion de las figuras
A continuacion se describiran algunas formas de realizacion haciendo referencia a las figuras, en las que numeros de referencia similares denotan elementos similares, a modo de ejemplo, y en las que:
la figura 1 es un diagrama que ilustra los componentes principales de un sistema de fracturacion de acuerdo con
una primera forma de realizacion de una fracturacion de la mezcla de LPG;
la figura 2 es un diagrama que ilustra un controlador para el sistema de fracturacion de la figura 1;
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la figura 3 es un diagrama que ilustra los componentes principales de un sistema de fracturacion de acuerdo con una forma de realizacion de una fracturacion de la mezcla de LPG para fracturar una formacion de lecho de carbon o de lutita;
la figura 4 muestra un sistema de bombeo de sello dinamico para bombear un agente de sustentacion y la mezcla de LPG en la bomba de alta presion;
la figura 5 muestra otra vista de un sistema de introduction de agente de sustentacion de sello dinamico; la figura 6 muestra una vista en section de un deposito de mezcla de LPG aislado;
la figura 7 es un diagrama que ilustra los componentes principales del sistema de fracturacion de acuerdo con otra forma de realizacion de una fracturacion de la mezcla de LPG;
la figura 8 muestra el lado de entrada de una estacion de agente de sustentacion que aloja un sistema de
introduccion de agente de sustentacion para el sistema de fracturacion de la figura 7;
la figura 9 muestra el lado de salida de una estacion de agente de sustentacion que aloja un sistema para la introduccion de agente de sustentacion para el sistema de fracturacion de la figura 7; y la figura 10 muestra una formacion terrestre que se ha fracturado.
Descripcion detallada
En las reivindicaciones, la expresion “que comprende”, se utiliza en su sentido inclusivo y no excluye otros elementos que esten presentes. El articulo indefinido “uno” antes de una caracterlstica de revindication no excluye mas de una de las caracterlsticas que esten presentes. Cada una de las caracterlsticas individuales que se describen en el presente documento se puede utilizar en una o mas formas de realizacion y, en virtud unicamente de lo que se describe en el presente documento, no se interpretara como esencial para todas las formas de realizacion tal como se definen por medio de las reivindicaciones.
Haciendo referencia a la figura 1, se muestra un aparato por fracturar una formacion en la que penetra un pozo. Una bomba de presion de fracturacion 10, que podrla ser una o mas bombas montadas en uno o mas remolques, se conecta a traves de un conducto 12 a un pozo 14. El conducto 12, similar a otros conductos mostrados en la figura 1, es una tuberla o tubo flexible convencional con un Indice de presion y capacidad anticorrosion adecuados para las presiones que se aplicaran a la tuberla. La presion aplicada por la bomba de presion de fracturacion 10 es una presion adecuada para fracturar la formacion. Un ejemplo de bomba de presion de fracturacion es una bomba Quinflex™ diesel con turbinas enfriadas con agua o una bomba con piston Triplex™ alimentada electricamente, a pesar de que se puede utilizar cualquier bomba adecuada. Como la bomba 10 se puede utilizar mas de un dispositivo de bombeo.
Una fuente de fluido de fracturacion 16 se conecta para suministrar una corriente de fluido de fracturacion, que comprende una mezcla de LPG presurizada de propano, butano, o una mezcla de propano y butano a la bomba de presion de fracturacion 10 a traves del conducto 18 y una valvula de control de propano V1 en el conducto 18. Con fines de rentabilidad, es probable que el fluido de fracturacion en la practica sea una mezcla predominantemente de propano y butano debido a que es costoso separar propano y butano. La mezcla de LPG, tambien puede contener cantidades menores de pentano e hidrocarburos mayores. La valvula de control V1, controla el flujo de fluido de fracturacion proveniente de la fuente de fluido de fracturacion 16. La valvula V1, tambien es una valvula convencional para el control del flujo del fluido de fracturacion. La fuente de fracturacion 16 es uno o mas depositos de propano, butano, o propano y butano a una presion adecuada para suministrar propano y/o butano a la bomba de presion de fracturacion 10, as! como tambien portar el agente de sustentacion en la corriente en el conducto 18. En una forma de realizacion, la fuente de fracturacion 16 se mantiene a una presion de aproximadamente 0,345 - 0,684 MPa (50 - 100 psi), y puede subir tanto como 1,723 MPa (250 psi). A media que el fluido de fracturacion proveniente de la fuente de fracturacion 16 se consume durante una fracturacion, este se puede calentar para mantener la presion de vapor o se puede presurizar con un gas inerte tal como nitrogeno con el fin de mantener una presion suficiente en la fuente de fracturacion 16 que sea capaz de suministrar una corriente de fluido de fracturacion que porta el agente de sustentacion a la bomba de presion de fracturacion 10. El propano y/o butano juntos pueden comprender un 50 %, un 80 %, un 90 %, un 95 % y hasta un 100 % en volumen del fluido de fracturacion de la mezcla de LPG.
Una fuente de suministro de agente de sustentacion 22 que contiene el agente de sustentacion se conecta para suministrar el agente de sustentacion a traves del conducto 24 en la corriente de fluido de fracturacion en el conducto 18. En una forma de realizacion, la fuente de suministro de agente de sustentacion 22 es un recipiente de presion positiva, que debe ser capaz de soportar las presiones de funcionamiento, las cuales, por ejemplo, una presion suficiente puede ser de 1,38 MPa (200 psi) para un funcionamiento seguro. El termino presion positivos significa que el recipiente de presion tiene una presion de funcionamiento superior a la presion atmosferica. El flujo de agente de sustentacion proveniente de la fuente de suministro de agente de sustentacion 22 se controla mediante una valvula de control de agente de sustentacion V2. La fuente de fluido de fracturacion 16 de preferencia tambien se conecta a traves del conducto 23 y la valvula V4 para suministrar el fluido de fracturacion a la fuente de suministro de agente de sustentacion 22. En una forma de realizacion, un recipiente de presion utilizado como la fuente de suministro de agente de sustentacion 22 se puede orientar para suministrar el agente de sustentacion mediante gravedad a traves de la valvula de control V2, o a traves de uno o mas tornillos sinfln que estan situados dentro y a lo largo del fondo de la fuente de suministro de agente de sustentacion 22 o situadas fuera de la fuente de
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suministro de agente de sustentacion 22. Se pueden utilizar otros sistemas de medicion para el suministro de agente de sustentacion proveniente de la fuente de suministro de agente de sustentacion en la corriente de fluido de fracturacion tales como diversos tipos de bombas. La fuente de suministro de agente de sustentacion 22 se puede dividir en compartimientos para proporcionar diferentes tamices de arena u otro agente de sustentacion, tal como se indica en el programa de fracturacion mas adelante. Como alternativa, se puede proporcionar mas de una fuente de suministro de agente de sustentacion 22 para proporcionar mas agente de sustentacion para fracturaciones mas grandes o para diferentes tamanos de agente de sustentacion. La fuente de suministro de agente de sustentacion 22 tambien puede ser un sistema de bomba de presion contenida tal como se describe en relacion a las figuras 4 y 5 respectivamente.
Se conecta una fuente de gas inerte 28 para suministrar el gas inerte a la fuente de suministro de agente de sustentacion 22. El suministro de gas inerte se controla mediante una valvula de control de gas inerte V3. Un gas inerte preferido es nitrogeno. El gas inerte debe estar a una presion suficiente para mantener el fluido de fracturacion de la mezcla de LPG como un llquido, para evitar el reflujo de fluido de fracturacion de la mezcla de LPG en la fuente de suministro de agente de sustentacion 22 y ayudar a impulsar el fluido de fracturacion hacia las bombas de alta presion 10. La fuente de gas inerte 28 tambien se puede conectar para suministrar una cantidad controlada de gas inerte a traves de la canalizacion 29 y la valvula V5 hacia la fuente de fluido de fracturacion 16. El fluido de gelificacion para el fluido de fracturacion se puede suministrar desde la fuente de fluido para gelificacion 30 a traves de la canalizacion 31 con la valvula V6 hacia la canalizacion de fluido de fracturacion 18. El fluido para gelificacion se suministra al fluido de fracturacion antes que a la bomba de presion de fracturacion 10 y se puede suministrar antes o despues de la fuente de agente de sustentacion 22. El fluido para gelificacion, incluyendo el activador y el agente de ruptura, puede ser cualquier fluido para gelificacion adecuado para gelificar propano o butano. El agente de gelificacion en el fluido de gelificacion puede ser cualquier agente de gelificacion adecuado para gelificar propano, butano, pentano o mezclas de propano, butano y pentano, y se puede adecuar para ajustar la composicion actual del fluido de fracturacion. Un ejemplo de un agente de gelificacion adecuado se crea al hacer reaccionar en primer lugar pentoxido de fosforoso con fosfato de trietilo y un alcohol que tenga cadenas de hidrocarburo de 3 - 7 atomos de carbono de largo, o en por ejemplo en alcoholes adicionales que tengan cadenas de hidrocarburo de 4 - 6 atomos de carbono de largo. El ester de acido de ortofosfato formado entonces se hace reaccionar con sulfato de aluminio para crear al agente de gelificacion deseado. El agente de gelificacion creado tendra cadenas de hidrocarburo de 3 - 7 atomos de carbono de largo o, como en el ejemplo adicional, 4 - 6 atomos de carbono de largo. Las cadenas de hidrocarburo del agente de gelificacion de esta forma se igualan en longitud con las cadenas de hidrocarburos del gas de petroleo llquido utilizado para el fluido de fracturacion. Este agente de gelificacion es mas eficaz en la gelificacion de un fluido de propano o butano que un agente de gelificacion con cadenas de hidrocarburo mas largas. La proportion del agente de gelificacion en el fluido de fracturacion se ajusta para obtener una viscosidad adecuada en el fluido de fracturacion gelificado.
Para la liberation del fluido de fracturacion en las diversas tuberlas, se proporciona una llnea de descarga de fracturacion 34 que conduce al quemador de gas residual 38. El flujo en la canalizacion de descarga de fracturacion 34 se controla mediante una o mas valvulas de descarga V1. El flujo en la canalizacion 12 hacia el pozo 14 se controla mediante una valvula de control de cabezal de pozo V8. El nitrogeno se almacenara, por lo general, como nitrogeno llquido refrigerado y se suministrara a las diversas canalizaciones mostradas en las figuras a traves de un intercambiador termico para proporcionar presion a los depositos del fluido de fracturacion 16, y la fuente de suministro de agente de sustentacion 22. El intercambiador termico se debe mantener a una distancia segura del equipo de LPG. Las fuentes de suministro de agente de sustentacion 22 se pueden soportar sobre patas con sensores de carga para proporcionar una indicacion de la cantidad del agente de sustentacion restante, y de esta forma tambien una indication de la cantidad del agente de sustentacion suministrado al pozo.
Tal como se muestra en la figura 2, se conecta un controlador 32 para controlar el funcionamiento de valvula de control de fluido de fracturacion V1, la valvula de control de agente de sustentacion V2, la valvula de control de gas inerte V3, y la bomba de presion de fracturacion 10 con el fin de suministrar una corriente del agente de sustentacion y fluido de fracturacion al pozo. El controlador 32, tambien se conecta a las valvulas V4, V5, V6, V7, V8, V9 y otras valvulas requeridas para controlar su funcionamiento. Las valvulas V1 - V9 de esta forma se pueden operar remotamente de tal forma que se puedan controlar durante una emergencia sin exponer al personal a un peligro. El controlador 32 es cualquier ordenador o procesador adecuado, equipado con pantallas convencionales y una consola de entrada del operador. Las llneas que indican la conexion entre el controlador 32 y las porciones controladas representan llneas de control convencional. El sistema total se controla remotamente a traves del controlador 32. El controlador 32 lleva a cabo algoritmos para proceso de fracturacion que son convencionales excepto segun se describe en este documento de patente. El controlador 32, tambien se conecta mediante canalizaciones de control a bombas (no mostradas) que pueden, en algunas formas de realization, estar asociadas con la fuente de fluido gelificado 30, la fuente de suministro de agente de sustentacion 22 y la fuente de gas inerte 28.
Durante el funcionamiento del aparato mostrado en las figuras 1 y 2, el controlador 32 se utiliza para llevar a cabo las siguientes etapas. Se agrega agente de sustentacion a la fuente de suministro de agente de sustentacion 22 a traves de, por ejemplo, una compuerta adecuada, que entonces se cierra despues de esto. El agente de sustentacion puede ser cualquier agente de sustentacion natural o artificial. Se puede utilizar una tolva (no mostrada
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en la figura 1, a pesar de que se observa en las figuras 9 y 10 como un ejemplo) u otro dispositivo adecuado para agregar el agente de sustentacion a la fuente de suministro de agente de sustentacion 22. El pozo 14 se cierra utilizando la valvula V8. Se inyecta gas inerte desde la fuente de gas inerte 28 en la fuente de suministro de agente de sustentacion 22 para formar una atmosfera gaseosa al abrir la valvula V3. El gas inerte tambien se inyecta desde la fuente de gas inerte 28 en todos los componentes del sistema que entraran en contacto con la mezcla de LPG, incluyendo las canalizaciones 12, 18, 24, 29, 31 y 34, las valvulas V1 - V8, la bomba de presion de fracturacion 10, y los componentes del sistema, para limpiar cualquier prueba para fugas de aire y presion. Las fugas se pueden detectar por vision, olor, sonido o dispositivos electronicos tales como dispositivos de laser y detectores. Solo cuando se haya probado la presion del sistema se puede inyectar el fluido de fracturacion en los componentes del sistema.
La fuente de fluido de fracturacion 16 se encuentra, por lo general, a 0,345 - 0,689 MPa (50 - 100 psi), a pesar de que la fuente de fluido de fracturacion 16 tambien se puede cargar en el sitio desde una fuente de propano y/o butano por separado. Una vez que se haya probado la presion del sistema por seguridad, incluyendo la prueba de presion con la mezcla de LPG, se abre la valvula de control de cabezal de pozo V8. El sistema de quemador de gas residual se puede probar con un quemado. La valvula de control de fluido de fracturacion V1 se abre bajo el control del controlador 32 para suministrar el fluido de fracturacion a la bomba de presion de fracturacion 10, y la bomba de presion de fracturacion 10 se enciende para llenar al pozo con la mezcla de LPG. Se agrega agente gelificante desde la fuente de gel 30 a traves de la canalizacion 31 al fluido de fracturacion en el conducto 18 al abrir la valvula V6 mientras el pozo se esta llenando con el fluido de fracturacion. La presion en el pozo 14 entonces se aumenta gradualmente utilizando la bomba de presion de fracturacion 10, y se establece un caudal de inyeccion para aumentar gradualmente la presion en el fluido de fracturacion en el pozo 14, y continuar llenando el pozo con el fluido de fracturacion. De esta forma se aplica al pozo 14 un patln de fluido de fracturacion en estado llquido para iniciar la fracturacion. Los patines de fracturacion son bien conocidos en la tecnica, y pueden consumir una porcion variable del fluido de fracturacion dependiendo del procedimiento de fracturacion para el pozo que se haya decidido por el operador. La presion de fracturacion se aumenta gradualmente para romper la formation y permitir que se propaguen fracturas en la formacion.
Despues de que el patln se haya inyectado en el pozo 14, se agrega agente de sustentacion a la corriente de fluido de fracturacion. En una forma de realization, la valvula control V4 se abre bajo el control del controlador 32 para suministrar el fluido de fracturacion llquido en la fuente de suministro de agente de sustentacion 22. El fluido de fracturacion llquido se mezcla con el agente de sustentacion en la fuente de suministro de agente de sustentacion 22. La valvula de control de agente de sustentacion V2 entonces se abre para permitir que el agente de sustentacion entre a la corriente de fluido de fracturacion en el conducto 18, mediante la fuerza de la gravedad o metodos mecanicos tales como utilizar un tornillo sinfln. Se puede requerir presion proveniente de la fuente de gas inerte 28 para forzar la mezcla de LPG y el agente de sustentacion en el conducto 18. Tambien se puede requerir una bomba (no mostrada) en la canalization 23 para asegurar el suministro del fluido de fracturacion en la fuente de suministro de agente de sustentacion 22 para oponerse a la presion de la fuente de gas inerte 28. En otra forma de realizacion, no se abre la valvula de control V4, a pesar de que se suministra el agente de sustentacion directamente desde el recipiente de presion 22 en la canalizacion 18 mediante gravedad y el uso de un tornillo sinfln en la salida del recipiente de presion 22. En la presente forma de realizacion, se puede aplicar un excedente de gas inerte proveniente de la fuente 28 al recipiente de presion 22 para evitar que el fluido de fracturacion fluya de regreso en el recipiente de presion 22. Se pueden utilizar otros metodos de presion contenida para inyectar el agente de sustentacion en la fracturacion con la mezcla de LPG; por ejemplo, tal como se analizara mas adelante con respecto a las figuras 4 y 5. La bomba de presion de fracturacion 10 entonces bombea el agente de sustentacion que contiene la corriente de fluido de fracturacion gelificado en el pozo 14. La cantidad del agente de sustentacion que se agregara se determina por el operador de la fracturacion.
En un punto adecuado durante la fracturacion, cuando el operador de fracturacion determina que se ha agregado al pozo bastante agente de sustentacion, el cabezal de pozo se cierra, y se utiliza nuevamente gas inerte tal como nitrogeno para purgar todos los componentes, incluyendo todas las canalizaciones, valvulas, bombas y depositos que hayan entrado en contacto con la mezcla de LPG, distintos de los depositos de propano/butano, para eliminar todo el propano y el butano proveniente de los componentes del sistema.
Despues de una cantidad de tiempo determinada por el operador segun sea adecuado para el pozo que sera fracturado, la presion se libera del pozo. El tiempo para que el gel se descomponga es aproximadamente el mismo tiempo (por lo general, 2 - 4 horas). El fluido de fracturacion llquido en el pozo entonces se evapora debido a la perdida de presion y la absorcion de calor desde el recipiente. El propano y/o butano gaseoso en el pozo se mezcla con gas en formacion, y se desplaza facilmente hacia la superficie mediante el calor y presion de la formacion, dejando tras de si el agente de sustentacion en las fracturas creadas por la presion de fracturacion. El gas propano y/o butano que se libero del pozo se puede producir o suministrar a la canalizacion de descarga de gases 34 donde se pueden quemar a traves del quemador de gas residual 38, o se producen o se hacen fluir a una tuberla para gases para venta a otros. Como es convencional, en cualquiera de las formas de realizacion de las figuras 1, 3 u 8 se puede proporcionar un denslmetro en la canalizacion 12 para proporcionar realimentacion al operador de fracturacion sobre la cantidad de agente de sustentacion y fluido de fracturacion que entra en el pozo.
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A medida que el fluido de fracturacion se extrae desde la fuente de fluido de fracturacion 16, se puede agregar una cantidad controlada de gas inerte a la fuente de fluido de fracturacion 16 para reemplazar el fluido de fracturacion utilizando la valvula V5, para mantener la presion en la fuente de fluido de fracturacion 16, y ayudar a reducir el riesgo de explosion.
La fracturacion con gas tambien se puede llevar a cabo sobre filones de carbon o de lutita para mejorar la produccion de gas de carbon o gas de lutita. En una fracturacion con gas de carbon o una fracturacion con gas de lutita, la carga hidrostatica en la formacion produccion se debe reducir a un mlnimo. El nitrogeno se ha utilizado para este fin, con altos volumenes del orden de 70.000 m3 por fracturacion, y unos caudales correspondientemente altos. En la aplicacion de una fracturacion con gas para una formacion de carbon o de lutita, la mezcla de LPG se combina con nitrogeno.
Tal como se muestra en la figura 3, en una forma de realizacion de una fracturacion de la mezcla de LPG aplicada a una formacion de carbon o de lutita, la fuente de gas inerte 28 se conecta a la canalizacion 12 a traves del conducto 42 bajo el control de la valvula V9 para suministrar nitrogeno al pozo. Se emplean los mismos procedimientos de seguridad y equipo que se emplean para la fracturacion utilizando el aparato de la figura 1, y tal como se ha descrito en lo que antecede. Asimismo, la introduccion de agente de sustentacion en la corriente de fluido de fracturacion puede utilizar diversos dispositivos, tales como aquellos mostrados en las figuras 4, 5 y 6. En general, la fracturacion se lleva a cabo utilizando procedimientos convencionales para la fracturacion de formaciones de carbon o de lutita con nitrogeno, con la adicion de utilizar un fluido de la mezcla de LPG para portar el agente de sustentacion en la formacion de carbon o de lutita.
En algunas formas de realizacion de una fracturacion con la mezcla de LPG de una formacion de carbon o de lutita, cuando la formacion se ha presurizado mediante un alto flujo de nitrogeno a alta presion, (utilizando nitrogeno proveniente de la fuente 28 suministrado en el pozo 14 con el fin de crear fracturacion en la formacion) la valvula V1 se abre y la bomba 10 se activa para bombear el fluido de fracturacion de LPG en la corriente de nitrogeno que entra al pozo 14. La mezcla de LPG en conducto 18 se gelifica con un agente gelificante proveniente de la fuente de agente gelificante 30. Cuando una cantidad deseada del fluido de fracturacion de LPG gelificado se haya bombeado en el pozo 14, se abre la valvula V4, en una forma de realizacion, para permitir que el fluido de fracturacion fluya en la fuente de suministro de agente de sustentacion 22. En una forma de realizacion, tambien se suministra gas inerte proveniente de la fuente de gas inerte 28 en la fuente de suministro de agente de sustentacion 22. Con la abertura de la valvula V2, el agente de sustentacion fluye en el conducto 18 y se mezcla con el fluido de fracturacion. Se puede requerir una bomba (no mostrada) en la canalizacion 23 para asegurar un suministro de fluido de fracturacion en la fuente de suministro de agente de sustentacion 22, al oponer la presion proveniente de la fuente de gas inerte 28. La bomba 10 entonces bombea el fluido de fracturacion de LPG gelificado que contiene el agente de sustentacion en la corriente de nitrogeno que entra al pozo 14. La mezcla de nitrogeno-LPG gelificado resultante puede portar el agente de sustentacion desde la fuente del agente de sustentacion 22 en el pozo y en el yacimiento. Una vez que se haya suministrado suficiente agente de sustentacion al pozo 14, se termina la adicion del agente de sustentacion. El fluido de fracturacion LPG puede continuar para ser agregado despues del termino del flujo del agente de sustentacion. La proportion de nitrogeno al fluido de fracturacion proveniente de la fuente de fluido de fracturacion 16 se controla de acuerdo con la cantidad deseada de agente de sustentacion que sera colocado en la formacion. A un tiempo controlado, aproximadamente cuando el gel se descompone, la presion proporcionada por la bomba 10 y la fuente de gas inerte 28 se reduce para permitir un reflujo. La mezcla de LPG en el pozo 14 que ha portado el agente de sustentacion en las fracturas generadas por el fluido de fracturacion y el nitrogeno entonces se gasifica, y se puede producir desde el pozo 14 junto con el nitrogeno y el gas de formacion. El agente de sustentacion que queda en la formacion permite la permeabilidad de la formacion de carbon o de lutita, a pesar de que el uso de LPG y nitrogeno proporciona baja presion de gas hidrostatico que permite la formacion para seguir produciendo gas.
A continuation se proporciona un ejemplo de un tratamiento de fracturas con tuberla descendente de propano - butano con agente de sustentacion de 30 toneladas de un pozo con perforaciones a 2500 m de profundidad, que tiene 129,7 mm de tuberlas de revestimiento de 23,06 kg/m, 88,9 mm de tuberla de 12,84 kg/m y BHT de 89 °C. El objetivo del tratamiento es estimular la formacion de gases al nivel de las perforaciones al realizar un tratamiento de propano butano gelificado de 31 toneladas. Los criterios de diseno para la fracturacion especifican:
Prelavado con acido:
Agente de sustentacion:
Agente de sustentacion:
Fluido de base requerido:
Caudal maximo:
Presion de bombeo est.:
Potencia de fluido maxima requerida:
1 m3 de prelavado con acido HCl al 15 % 1 tonelada de arena 50/140 30 toneladas de EconoProp 30/50
117.0 m3 de propano/butano
4.0 m3/min 37,9 MPa 2525 kW
Se llevan a cabo procedimientos de pretratamiento, seguridad y operacionales normales, incluyendo conducir una seguridad de pretratamiento y operacional que cumpla con todo el personal en la ubicacion, en detalle: procedimientos de tratamiento, responsabilidades del personal, areas seguras designadas, limitaciones de presion,
precauciones de seguridad, posicion y equipo de seguridad, plan de seguridad y evacuacion, y una identificacion de peligros.
La preparacion en el sitio adicional incluye el montaje en el equipo de fracturacion para tuberia de bombeo 5 descendente, aparejo en el bombeo de la corona circular para mantener la presion de regreso para el tratamiento, ajustar la valvula para alivio de presion de la corona circular, y probar la presion de las canalizaciones de superficie para ajustar el limite de presion por el operador del pozo.
La fracturacion por gas se realiza de acuerdo con el programa de fluido de sustentacion posterior, incluyendo el 10 prelavado con acido. Si se presenta una falta de selection, el bombeo no se debe volver a iniciar. El pozo se debe lavar con el volumen de fluido especificado segun se calcula con un sublavado de 0,5 m3. Al final del lavado, todas las bombas se deben apagar, el ISIP se registra, y se apareja el equipo de fracturacion con gas. Los procedimientos despues del tratamiento incluyen: reflujo en el pozo a unos caudales controlados tan pronto como sea posible con seguridad. Asegurarse que el pozo tiene reflujo siguiendo los lineamientos reglamentarios. Continuar el flujo hasta 15 que el pozo se haya limpiado. Situar el pozo en production y evaluar los resultados.
Programa de fluido de sustentacion
Etapa
Suspension Fluido Agente de sustentacion
Caudal de mezcladora (m3/min) Caudal de fluido (m3/min) Fluido acum. (m3) Fluido de etapa (m3) Estado de mezcladora (kg/m3) Etapa de agente de sust. (kg) Agente de sust. acum. (kg)
Prelavado con acido HCl al 15 %
1,0 1,0
Patin (gel de P/B)
4,00 4,00 18,0 18,0
Inicio de arena 50/140
4,00 3,85 28,0 10,0 100 1.000 1.000
Patin (gel de P/B)
4,00 4,00 36,0 8,0
Inicio de EconoProp 30/50
4,00 3,85 45,0 9,0 100 900 900
Aumento de EconoProp 30/50
4,00 3,72 54,0 9,0 200 1.800 2.700
Aumento de EconoProp 30/50
4,00 3,48 63,0 9,0 400 3.600 6.300
Aumento de EconoProp 30/50
4,00 3,26 72,5 9,5 600 5.700 12.000
Aumento de EconoProp 30/50
4,00 3,07 82,5 10,0 800 8.000 20.000
Aumento de EconoProp 30/50
4,00 2,90 92,5 10,0 1.000 10.000 30.000
Lavado (gel de P/B)
4,00 4,00 103,6 11,1
Requisitos de fluido de tratamiento
Tratamiento de fract. Abertura Prepatin (m3) Propano/butano
Patin 36,0 Agente de sust. 56,5 Lavado 11,1 Bttms 13,4 Total 117,0 m3
Programa de aditivos quimicos sin parar la maquina
Tratamiento de fract. agregado a propano/butano
Conc. en abertura Conc. de prepatin Conc. de patin Conc. de agente de sust. Conc. de lavado Prod. quim. totales
Agente gelificante (gel de P/B) l/m3
6,0 6,0 4,0 599,4 l
Activador l/m3
3,5 3,5 2,0 346,0 l
Agente de ruptura de liquido l/m3
3,0 3,0 5,0 333,0 l
Programa de agente de sustentacion en rampa
Etapa
Fluido Agente de sustentacion
Fluido acum. (m3) Fluido (m3) Conc. (kg/m3) Agente de sust. (kg) Agente de sust. acum. (kg)
Antes del agente de sustentacion principal
36,0 36
Antes del punto de inflexion
62,5 26,5 430 5.699 5.699
Despues del punto de inflexion
82,5 20,0 1.000 14.301 20.000
Etapa de retention
92,5 10,0 1.000 10.000 30.000
Lavado
103,6 11,1 30.000
Calculos
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Profundidad a la perforacion superior Gradiente de fract.
Gradiente de friccion
Densidad relativa del fluido de fract.
Caudal de la mezcladora
2554.0 m
18.0 kPa/m 4,6 kPa/m 0,508
4.00 m3/min
Presion de fractura en el fondo de la perforacion:
= Gradiente de fract. x Profundidad (BHFP) = 18,0 kPa/m x 2554 m = 45.970 kPa Presion de friccion de bombeo:
= Gradiente de friccion x Profundidad (FP) = 4,6 kPa/m x 2554 m = 11.748 kPa Carga hidrostatica:
= Densidad relativa x 9,81 kPa/m x Profundidad (HH) = 0,508 x 9,81 kPa/m x 2554 m = 12.728 kPa Presion de bombeo de superficie:
= BHFP + FP - HH (SPP) = 45.970 kPa + 11.748 kPa - 12.728 kPa = 44.990 kPa Potencia de bombeo requerida: = (SPP x caudal)/60 = (44.990 kPa x 4,00 m3/min)/60 = 2999 kW
Volumen a la perforacion superior
Longitud del intervalo (m) Factor de volumen (m3/m) Volumen (m3)
Tuberla =
2554 0,00454 11,5
Revestimiento =
10 0,012417 0,1
Total (m3)
11,6
Sublavado (m3)
0,5
No sobrelavar
Volumen de lavado (m3) 11,1
La figura 4 muestra un sistema para bombeo de agente de sustentacion que se puede utilizar en una forma de realizacion de una fracturacion con mezcla de LPG para utilizarse como una fuente de suministro de agente de sustentacion 22. La bomba centrlfuga 44 se conecta a traves de la canalizacion 46 al suministro de la mezcla de LPG 16. Se proporciona una salida desde la bomba centrlfuga 44 a traves de la canalizacion 48 a la bomba centrlfuga 50. La bomba centrlfuga 50 se conecta a traves de la canalizacion 52 a la bomba de alta presion 10. El funcionamiento de bomba 44 proporciona succion en su puerto de entrada 45 que extrae la mezcla de LPG en la bomba 44. La bomba 50, opera a una rpm superior a la bomba 44, y bombea la mezcla de LPG en la canalizacion 48 en la canalizacion 52. La canalizacion 52 se comunica con un conducto, tal como un conducto 18 en la figura, 1 que conduce a la bomba de alta presion 10. La bomba 50, tambien establece la succion en su puerto de entrada central 51, que extrae el agente de sustentacion desde el sistema de introduccion de agente de sustentacion en la figura 5. La bomba centrlfuga 50, funciona como un recipiente de presion en el cual la baja presion generada por la bomba en el puerto de entrada 51, sella dinamicamente la bomba 50 de la liberacion de la mezcla de LPG de regreso del puerto de entrada de la bomba 50. Para la purga del sistema de bombeo de agente de sustentacion mostrado en la figura 4, se puede conectar una canalizacion 47 a la fuente de gas inerte 28. Una valvula en la canalizacion 52, equivalente a la valvula V2 de la figura 1, controla el flujo de la mezcla de LPG.
En la figura 5 se detalla un sistema de suministro de agente de sustentacion para la bomba 50 de la figura 4, que de esta forma puede funcionar como una fuente de suministro de agente de sustentacion 22. El agente de sustentacion se canaliza en la tolva conico 72 utilizando un tornillo sinfln 58. El gas de nitrogeno o CO2 se pueden suministrar al sistema a traves de una boquilla 80 con el fin de mantener la presion de funcionamiento o una atmosfera inerte. La tolva conica 72 suministra el agente de sustentacion a la entrada 82, donde pasa a una valvula de control 84 y a una valvula de frenado 86. El pentano se puede suministrar mediante la boquilla 87 debido a que la eficiencia de introduccion del agente de sustentacion mejora si la canalizacion esta humeda. En la presente forma de realizacion, el agente de sustentacion entra a la bomba 50 al viajar a traves de la entrada 51. La bomba 50 opera tal como se muestra en la figura 4, extrayendo el fluido de fracturacion en la bomba 50 desde la canalizacion 48 mediante fuerza centrlfuga donde se mezcla con el agente de sustentacion. La bomba 50 se alimenta por medio del motor 53, que hace girar al propulsor 55. En la figura 5, el fluido de fracturacion se suministra en la bomba 50 mediante la canalizacion 48 que viene del suministro de la mezcla de LPG 16 tal como se describe con relacion a la figura 4. Tal como se muestra en la figura 4, la mezcla del agente de sustentacion y el fluido de fracturacion entonces se envlan fuera de la bomba 50 en la canalizacion 52. El anillo externo de la bomba centrifuga 50 se conoce como voluta. El
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propulsor giratorio 55 crea una fuerza centrifuga que genera un sello dinamico alrededor de la circunferencia del propulsor 55. Este mantiene la presion en la voluta de la bomba 50. La velocidad del propulsor 55 y la presion de flujo de entrada se deben controlar a un equilibrio para evitar el reflujo a traves del propulsor 55.
Haciendo referencia a la figura 5, bajo las presiones normales de funcionamiento del sistema, la valvula de frenado 86 permanece abierta y permite un flujo estable del agente de sustentacion en la bomba 50. En caso de que la bomba 50 falle o se apague, el aumento inmediato de presion dentro del puerto de entrada 51 provocara que la valvula de frenado 86 y la valvula de control 84 se cierren. Un aumento en la presion podrla provocar que la mezcla de LPG rompa el sello dinamico y provoque un reflujo a traves de la entrada del agente de sustentacion, formando una mezcla gaseosa inflamable que puede crear una situacion peligrosa. Al insertar las valvulas 84 y 86, esta situacion peligrosa se puede prevenir. La valvula de control 84 se opera hidraulicamente mediante un controlador remoto 32. Se puede instalar un sensor de gas 89 por encima de la valvula de control 84 que podrla informar al controlador 32 cerrar la valvula de control 84 en caso de una afluencia de gases de regreso a traves del sistema. La valvula de frenado 86 y la valvula de control 84, pueden operar automaticamente en respuesta a los cambios de presion, o pueden estar bajo el control de un ordenador mediante el controlador 32. La valvula de control 84 funciona como una valvula de respaldo para la valvula de frenado 86. Cualquier otra combinacion o uso de valvulas se puede incorporar para alcanzar la funcion de la valvula de frenado 86 y valvula de control 84. Antes y despues de una fracturacion, el sistema de introduccion de agente de sustentacion de las figuras 4 y 5 se puede purgar mediante la introduccion de nitrogeno a traves de las canalizaciones 47 y 80, El aparato de la figura 5, tambien puede utilizar para suministrar fluidos de fracturacion tales como hidrocarburos a presion de vapor superior, tales como los hidrocarburos C5, C6 C7, C02 llquido y alcoholes a una bomba de fracturacion de alta presion. El suministro de estos fluidos provenientes de la fuente de fluido de fracturacion a la bomba centrifuga 50 se puede suministrar al utilizar gas inerte como un fluido de impulsion o al utilizar una bomba adecuada. Estos otros fluidos tambien se pueden mezclar con el fluido de fracturacion con la mezcla de LPG y almacenar en la fuente de fluido de fracturacion 16, o en el caso de dioxido de carbono, en depositos de dioxido de carbono por separado.
En otra forma de realizacion, la mezcla de LPG se enfrla antes de la introduccion en el pozo para disminuir su presion de vapor. Con el fin de mantener una mezcla de LPG presurizada de propano, butano o una mezcla de propano y butano en un estado llquido, se requieren presiones del orden de 0,345 - 1,723 MPa (50 - 250 psi). Esto es debido a que tanto el propano como el butano son gases a temperatura ambiente y presion atmosferica. Al enfriar la mezcla de LPG antes de la introduccion en el sistema de fracturacion, se requieren presiones reducidas, lo cual disminuye el potencial de explosiones o dano al sistema de fracturacion que se podrian provocar por altas presiones. El enfriamiento puede evitar el tapon de vapor de las bombas del piston. Para mantener facilmente la mezcla de LPG en un estado enfriado, la mezcla de LPG se puede almacenar en un deposito aislado 88, tal como se detalla en la figura 6. El deposito aislado 88 tiene un forro metalico 90 que esta circundado por una capa aislante 92. Una capa secundaria 94 puede rodear la capa aislante 92, y se puede formar de metal, plastico, o cualquier otro material adecuado. El deposito aislado se puede montar en la parte posterior de un remolque para un camion, o como parte de un remolque. Como alternativa, el deposito aislado 88 puede ser un deposito removible. Todos los componentes que constituyen el fluido de fracturacion, incluyendo la fuente de agente gelificante 30, se pueden almacenar en depositos aislados similares al deposito aislado 88. La capa secundaria 94, puede ser un forro flexible colocado alrededor del deposito 88, y la capa aislante 92 se puede rociar con espuma aislante que se inyecta en el forro flexible 94. El deposito aislado 88 tiene varias ventajas. El LPG suministrado al deposito 88 se encontrara, por lo general, a una temperatura de enfriamiento de aproximadamente 10 - 20 °C, y permanece frio debido a que los depositos aislados 88 mantendran el LPG a una temperatura casi igual a traves del proceso de fracturacion. De esta forma, incluso en un dia soleado, se pueden evitar los problemas de calentamiento del LPG y que provocan tapones de vapor en las bombas de piston. En el invierno, tambien se evitan los problemas con baja presion debido al enfriamiento del LPG, tal como la necesidad de calentamiento.
La figura 7 muestra otra forma de realizacion de un sistema de fracturacion con mezcla de LPG, donde cada componente del proceso de fracturacion se monta sobre una serie de remolques que portan la fuente de gas inerte 28, la fuente de fluido de fracturacion 16, la fuente de agente de sustentacion 22, la unidad quimica 30 y las bombas 10 y 110. Como alternativa, cada componente se puede almacenar como cualquier otro tipo de unidad portatil o permanente. Una canalizacion 96 conecta la fuente de gas inerte 28 a la estacion de agente de sustentacion 98, y una bifurcation 111 de la canalizacion 96 conecta la fuente de gas inerte 28 a la canalizacion de suministro de fluido de fracturacion 108. La estacion de agente de sustentacion 98 incluye fuentes de suministro de agente de sustentacion 22, y la canalizacion 96, junto con la bifurcacion 104 de la canalizacion 96, se pueden utilizar para suministrar gas inerte a las fuentes de suministro de agente de sustentacion 22. Las salidas de gas inertes 102 y 106 provenientes de las fuentes de agente de sustentacion 22 se conectan a la canalizacion 101 que conduce al quemador de gas residual 38. El gas inerte se puede suministrar a las bombas 10 y 110 a traves de las canalizaciones 96, 111, 108, 133, 128, 131 y 112, y regresar al quemador de gas residual 38 a traves de las canalizaciones 100 y 101.
La fuente de mezcla de LPG 16 puede suministrar fluido de la mezcla de LPG a la estacion de agente de sustentacion 98 a traves de las canalizaciones 108, los puertos de entrada 134, la canalizacion 133 y la canalizacion central 128, formando una corriente de fluido de fracturacion. La canalizacion 108 se puede formar como un grupo de tres canalizaciones conectadas a los tres puertos de entrada 134 tal como se muestra, proporcionando de este
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modo diferentes caudales de fluido de fracturacion. El fluido de la mezcla de LPG consiste de una mezcla de LPG tal como se describe para las formas de realizacion anteriores. El gas inerte se puede suministrar a la fuente de mezcla de LPG 16 a traves de la canalizacion 109. El gas inerte se puede suministrar a la corriente de fluido de fracturacion en la canalizacion 108 a traves de la canalizacion 111. Con el suministro del fluido de la mezcla de LPG a la estacion de agente de sustentacion 98, el agente de sustentacion proveniente de la fuente de suministro de agente de sustentacion 22 puede entrar a la corriente de fluido de fracturacion y mezclarse con la mezcla de LPG.
El agente de sustentacion se suministra a lo largo de los conductos 127 y 129, que contiene tornillos sinfln que reciben el agente de sustentacion desde los extremos inferiores conicos respectivos de las fuentes de suministro de agente de sustentacion 22. Los tornillos sinfln en las canalizaciones 127 y 129 transportan el agente de sustentacion hacia la canalizacion de fluido de fracturacion central 128. El agente gelificante se puede suministrar desde el remolque para productos qulmicos 30 a lo largo de la canalizacion 114 hacia una o mas de las canalizaciones 108 o hacia la canalizacion 128 antes o despues de los conductos 127 y 129. La corriente de fluido de fracturacion entonces se puede hacer fluir hacia cualquiera o tanto a la bomba de alta presion 10 como a la bomba de alta presion 110 a traves de la canalizacion 128, la canalizacion 131, los puertos de salida 130 y la canalizacion 112. Como alternativa, solo la mezcla de LPG se puede enviar a las bombas 10 o 110 a traves de las mismas canalizaciones y puertos, sin agente de sustentacion o agente gelificante agregado. El agente de sustentacion se suministra cuando se necesita para la fuente de suministro de agente de sustentacion 22 desde un remolque de suministro de agente de sustentacion 116 a traves de la canalizacion 118. Por lo general, esto se llevara a cabo casi en el proceso de fracturacion y entonces se puede separar el remolque 116.
En la presente forma de realizacion, el fluido de fracturacion se puede suministrar a las bombas 10 y 110, tal como se describio en las formas de realizacion anteriores. El gas inerte tambien se puede suministrar a cualquier componente individual del sistema, as! como tambien se puede utilizar para purgar el sistema total como un todo antes y despues de iniciar una fracturacion. El gas inerte se puede suministrar a cualquiera o ambas de las bombas 10 y 110 a traves de la canalizacion 112, Las bombas 10 y 110 se conectan en paralelo a la corriente de fluido de fracturacion a traves de la canalizacion 112. Las bombas 10 y 110 pueden enviar fluido de fracturacion a un pozo 14 a traves de la canalizacion 12. El flujo en la canalizacion 12 al pozo 14 se controla mediante una valvula de control de cabezal de pozo V8. Como alternativa, las bombas 10 y 110 pueden enviar el fluido de fracturacion a un quemador de gas residual 38 a traves de la canalizacion 34. La canalizacion 34 tambien se conecta a la canalizacion 101, de tal forma que el sistema total se pueda aclarar facilmente del fluido de fracturacion a traves del quemador de gas residual 38 despues de una fracturacion. La canalizacion 34 tambien se conecta a un deposito de limpieza con arena 37 antes de que alcance el quemador de gas residual 38. El deposito para limpieza con arena 37 evita que el agente de sustentacion se envle al quemador de gas residual 38, y se almacene dentro de su capacidad. Los productos qulmicos de gelificacion tambien se pueden recuperar en el deposito de limpieza 37. Se puede proporcionar un difusor en la canalizacion 34 para mantener la presion sobre el agente de sustentacion y mantenerlo llquido durante el reflujo. El flujo en la canalizacion 34 se controla mediante una o mas valvulas de descarga V7. Se pueden utilizar muchas otras combinaciones de canalizaciones y conexiones de suministro para llevar a cabo el metodo y aparato que se describen para suministrar una fracturacion con mezcla de LPG a un pozo 14, dentro del alcance de los metodos y aparatos reivindicados en el presente documento. Los mismos procedimientos y equipos de seguridad se emplean al igual que se emplean para la fracturacion utilizando el aparato de las formas de realizacion que se han descrito en lo que antecede. Asimismo, la introduccion de agente de sustentacion en la corriente de fluido de fracturacion puede utilizar diversos dispositivos, tales como aquellos mostrados en las figuras 1, 4 y 5. El sistema de fracturacion tal como se ha descrito en lo que antecede se controla remotamente mediante el controlador 32. El controlador 32 puede consistir de una estacion de control por ordenador situada en un remolque. En general, la fracturacion se lleva a cabo utilizando procedimientos convencionales para la fracturacion de cualquier formacion, modificado de acuerdo con las tecnicas que se describen en el presente documento.
Las figuras 8 y 9 muestran una vista mas detallada del lado de entrada y el lado de salida, respectivamente, de la estacion de agente de sustentacion 98. En estas vistas, la estacion de agente de sustentacion 98 se proporciona como un remolque de cama plana 120 para un camion de semirremolque, a pesar de que se podrlan utilizar otros vehlculos o dispositivos para llevar a cabo el mismo fin. En la presente forma de realizacion, el remolque 120 contiene dos fuentes de suministro de agente de sustentacion 22, que tienen al menos una de las conexiones para gas 122 conectadas a la fuente de gas inerte 28. Por ejemplo, las conexiones de gas superior 122 de un suministro de agente de sustentacion 22 pueden funcionar como una entrada para el gas inerte, conectandose al suministro para gas inerte 28, mientras la conexion de gas inferior 122 puede funcionar como una salida para el gas inerte, enviando el gas inerte a la canalizacion 101 a traves de cualquier canalizacion 102 o 106. Cada fuente de suministro de agente de sustentacion 22 es un recipiente de presion positiva, utilizada para almacenar agentes de sustentacion. Las tapaderas 124 y conexiones 126 de pozos de registro se colocan en cada suministro de agente de sustentacion 22, con las conexiones 126 utilizadas para rellenar el suministro de agente de sustentacion 22.
Haciendo referencia a la figura 9, el fluido de fracturacion se suministra a los puertos de entrada 134 y entonces a traves de la canalizacion 133 hacia la canalizacion de fluido de fracturacion central 128. En el otro lado de la estacion de agente de sustentacion 98, la canalizacion de fluido de fracturacion 128 se conecta a traves de la canalizacion 131 a los puertos de salida 130. El agente gelificante se puede suministrar a las canalizaciones del fluido de fracturacion en cualquier punto adecuado desde la canalizacion 114. Las canalizaciones predichas 127 y
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129 transportan el agente de sustentacion desde la base de las tolvas conicas 22 en la canalizacion de fluido de fracturacion central 128. Tanto en la figura 9 como en la 10, se colocan manometros 136 en las canalizaciones 131 y 133 respectivas para supervisar la presion del sistema de fracturacion antes y despues de las canalizaciones de suministro de agente de sustentacion 127 y 129. El mezclado del agente gelificante con el fluido de fracturacion se puede presentar en o antes de la estacion de agente de sustentacion 98 o en otra parte entre la estacion de agente de sustentacion 98 y las bombas 10 y 110.
El sistema de las figuras 7 - 9, se puede utilizar tal como se describio en relacion a las figuras 1 - 3. La fuente de agente de sustentacion 22 se carga con agente de sustentacion, por ejemplo, arena. El gas inerte se suministra desde la fuente de gas inerte 28 a traves de todas las canalizaciones funcionales para purgar el sistema de componentes volatiles y para prueba de presion. En una forma de realization, el gas inerte se suministra a recipientes de cono 22 de tal forma que la presion en los recipientes de cono 22 sea mayor que la presion en los depositos de LPG 16. El gas inerte entonces se hace pasar a traves de las bombas 10 y 110. Despues, el fluido de fracturacion se suministra a traves de las canalizaciones 108, 133, 128, 131 y 112 segun se requiera por el programa de fracturacion, iniciando con una prueba de presion de fluido de fracturacion. El agente gelificante se suministra segun se requiera a traves de la canalizacion 114 y el agente de sustentacion se suministra mediante las canalizaciones con tornillo sinfln 127 y 129 cuando se requiera por el programa de fracturacion. La mezcla de LPG que regresa del pozo se puede enviar al quemador de gas residual 14. Al termino de la introduction del fluido de fracturacion en el pozo, cuando se haya introducido suficiente agente de sustentacion a la formation, se suministra nuevamente gas inerte a todas las canalizaciones funcionales y hacia fuera a traves de la canalizacion 34 hacia el quemador de gas residual 38 para purgar el gas de petroleo licuado de los componentes del sistema. El gas inerte se extrae de los componentes del sistema. El pozo entonces se hace fluir de regreso para permitir que el LPG gaseoso se produzca o se queme. Cuando exista una llnea de ventas, la mezcla de LPG en lugar de quemarse se puede suministrar a la llnea de ventas. Se puede colocar una valvula de disparo en la canalizacion 112 para evitar el exceso de presion en la canalizacion 112 que dane los recipientes de presion 22.
Haciendo referencia a la figura 10, el metodo de fracturacion divulgado genera unas fracturas artificiales 138 que tienen su origen en el sondeo 146 penetrando en una formacion terrestre 140 delimitada por las canalizaciones 142 por debajo de una superficie terrestre 147. Las fracturas 138 hacen la formacion 140 porosa y permeable. Las fracturas se extienden a traves de la formacion terrestre fuera de la tuberla 144 a traves de la cual se introduce el fluido de fracturacion. Menos del 10 %, o incluso menos del 5 % o el 1 % en peso de residuos de la cantidad del fluido de hidrocarburos de fracturacion que se aplica al pozo y la formacion permanece en la formacion terrestre. Dicho de otra forma, se puede recuperar casi todo el fluido de fracturacion. El LPG tiene aproximadamente la mitad de la carga hidrostatica de agua, de esta forma probablemente la presion de formacion excedera considerablemente la carga del fluido de fracturacion de LPG, y de esta forma ayudara en el reflujo. El LPG tambien crea una fase individual en el reflujo mediante mezclado con el gas del yacimiento. Este proceso puede eliminar, por lo tanto, el CO2 como gas para ayudar en el reflujo. Debido a que el LPG vaporizado esencialmente no tiene viscosidad, el hidrocarburo gelificado no permanece en el pozo.
En caso de una extraction de arena del pozo, el pozo 14 se cierra, el quemador de gas residual se abre y todos los componentes extraldos con arena se arrastran con nitrogeno.
El aparato de las figuras 1, 3 u 8 se puede operar sin agente de sustentacion adicional, o sin agente gelificante adicional, pero al coste de una eficacia reducida en el tratamiento de fracturacion.
Se pueden realizar modificaciones no importantes a las formas de realizacion que se describen en el presente documento sin apartarse de lo que se reivindica.

Claims (19)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    65
    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato para fracturar una formacion (140) en la que penetra un pozo (14, 146), comprendiendo el aparato:
    una bomba de presion de fracturacion (10, 110) conectada a un pozo (14, 146);
    una fuente de fluido de fracturacion (16) conectada para suministrar a la bomba de presion de fracturacion (10, 110) una corriente de fluido de fracturacion que comprende propano, butano o una mezcla de propano y butano; una fuente de gas inerte (28) conectada para suministrar gas inerte a la fuente de fluido de fracturacion (16); y un controlador (32) conectado para controlar el funcionamiento de la fuente de fluido de fracturacion (16), la bomba de presion de fracturacion (10, 110) y la fuente de gas inerte (28).
  2. 2. El aparato de la reivindicacion 1, que comprende adicionalmente:
    una fuente de suministro de agente de sustentacion (22) conectada para suministrar agente de sustentacion a la corriente de fluido de fracturacion desde la fuente de fluido de fracturacion (16), controlandose la fuente de suministro de agente de sustentacion (22) mediante el controlador (32).
  3. 3. El aparato de la reivindicacion 2, que comprende adicionalmente una fuente de suministro de agente gelificante (30) conectada para suministrar agente gelificante a la corriente de fluido de fracturacion desde la fuente de fluido de fracturacion (16), controlandose la fuente de suministro de agente gelificante (30) mediante el controlador (32).
  4. 4. El aparato de las reivindicaciones 2 o 3, en el que la fuente de suministro de agente de sustentacion (22) comprende una bomba (50) para bombear en la corriente de fluido de fracturacion un fluido de fracturacion mezclado con agente de sustentacion.
  5. 5. El aparato de la reivindicacion 4, en el que la bomba (50) esta precedida de una valvula de control (84, 86) para evitar el reflujo de fluido.
  6. 6. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que un suministro de fluido de fracturacion (87) esta conectado a la fuente de suministro de agente de sustentacion (22) para humedecer el agente de sustentacion en la fuente de suministro de agente de sustentacion (22).
  7. 7. El aparato de la reivindicacion 6, en el que el suministro de fluido de fracturacion (87) conectado a la fuente de suministro de agente de sustentacion (22) comprende hidrocarburos C5, C6 y C7.
  8. 8. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, en el que la fuente de suministro de agente de sustentacion (22) comprende un recipiente de presion positiva (88).
  9. 9. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, en el que la fuente de gas inerte (28) esta conectada para suministrar gas inerte a la fuente de suministro de agente de sustentacion (22).
  10. 10. El aparato de la reivindicacion 9, en el que la fuente de suministro de agente de sustentacion (22) comprende gas licuado de petroleo mezclado con agente de sustentacion.
  11. 11. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en el que la fuente de suministro de agente de sustentacion (22) comprende al menos una valvula (84, 86) para evitar el reflujo procedente de la corriente de fluido de fracturacion.
  12. 12. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 11, en el que la fuente de fluido de fracturacion (16) esta conectada para suministrar fluido de fracturacion a la fuente de suministro de agente de sustentacion (22).
  13. 13. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 12, en el que la fuente de suministro de agente de sustentacion (22) comprende un tornillo sinfln (58) en cooperacion con una bomba (50) para suministrar agente de sustentacion a la corriente de fluido de fracturacion.
  14. 14. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 2 a 13, en el que la fuente de suministro de agente de sustentacion (22) comprende adicionalmente uno o mas sensores de carga que estan conectados para enviar como salida al controlador (32) unas senales que indican la cantidad de agente de sustentacion en la fuente de suministro de agente de sustentacion (22).
  15. 15. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que la fuente de fluido de fracturacion (16) comprende un deposito aislado (88).
  16. 16. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que el suministro de gas inerte (28) esta conectado para suministrar gas inerte a la fuente de fluido de fracturacion (16) para ayudar a impulsar la corriente de fluido de fracturacion.
  17. 17. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, que comprende adicionalmente un orificio de ventilacion (34) que esta conectado para suministrar la corriente de fluido de fracturacion a un quemador de gas residual (38), controlandose el suministro de fluido de fracturacion al quemador de gas residual (38) a traves del orificio de ventilacion (34) mediante el controlador (32).
    5
  18. 18. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en el que el gas inerte esta conectado para suministrar gas inerte a la bomba de presion de fracturacion (10, 110).
  19. 19. El aparato de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en el que la fuente de gas inerte (28) esta conectada 10 para suministrar gas inerte a la corriente de fluido de fracturacion y al pozo (14, 146) despues de la bomba de
    presion de fracturacion (10, 110).
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