MX2012005941A

MX2012005941A - Metodo para fracturar hidraulicamente una formacion.

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Publication number: MX2012005941A
Application number: MX2012005941A
Authority: MX
Inventors: Lance William Mack; Daniel James Schlosser; Darcy Allan Schultz
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2012-06-25
Also published as: US20110127038A1; US8668011B2; AU2010327291A1; PL2507475T3; EP2507475A1; CA2686744C; WO2011066654A1; CA2686744A1; CO6541574A2; BR112012013420B1; EP2507475B1; BR112012013420A2; AU2010327291B2; EP2507475A4; HUE035968T2

Abstract

Un método para fracturar hidráulicamente una formación comprende controlar una velocidad de bomba durante la fracturación hidráulica de la primera sección de la perforación de pozo horizontal durante un primer periodo para romper la formación mientras se reduce la recolección de arena colocada en la perforación de pozo; durante un segundo periodo posterior para recoger la arena colocada en la perforación de pozo generalmente a una velocidad a la cual la formación aceptará la arena; y, durante un tercer periodo posterior para fracturar la formación.

Description

METODO PARA FRACTURAR HIDRAULICAMENTE UNA FORMACION CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se refiere a la fracturación hidráulica de una sección generalmente horizontal de un pozo en donde la velocidad del flujo de fluido es controlada para controlar el re-arrastre de arena residual en la sección horizontal del pozo, a partir de operaciones previas tales como la perforación abrasiva o tratamientos de fractura hidráulica previos, para asegurar que la arena no impida el avance de tratamientos de fracturación hidráulica adicionales en futuros intervalos del pozo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION La fracturación hidráulica consiste de bombear fluido y material de consolidación a altas presiones y velocidades para crear una fractura en una formación de fondo de pozo. La alta presión tiene como resultado la fracturación de la formación. El bombeo continuado a alta presión y velocidades tiene como resultado fracturas que se extienden adicionalmente en la formación. Un material de consolidación es colocado dentro de las fracturas que son creadas en la formación. Esto tiene como resultado que la fractura siga estando como una abertura consolidada después que se retira la presión. Las fracturas proporcionan acceso a un área de depósito incrementada y permiten el flujo incrementado en el pozo debido a la caída de presión disminuida en la fractura en comparación con la perforación de pozo.

La fracturación hidráulica puede ser completada de numerosas formas con diferentes técnicas de completacion. Una técnica de completacion que es utilizada es extender una perforación de pozo generalmente vertical de manera horizontal (por ejemplo, 1000 - 2000 metros) y cementar la columna de la tubería de revestimiento. La tubería de revestimiento se puede extender desde el extremo distante de la sección horizontal de la perforación de pozo a la superficie. La tubería de revestimiento y el cemento crean un elemento de barrera sólida que reviste la formación. Tal como aquí se utiliza, el término "elemento de barrera" se utiliza para hacer referencia a dicha construcción de tubería de revestimiento y cemento así como a otras construcciones que pueden ser utilizadas, incluyendo solamente una tubería de revestimiento o múltiples capas de la tubería de revestimiento y/o cemento y similar. Para fracturar hidráulicamente el pozo, se puede utilizar entubado de serpentín para perforar de manera abrasiva secciones del pozo. Por ejemplo, la sección horizontal del pozo puede ser sometida a fracturación de manera secuencia!.

Si la tubería de revestimiento ha sido colocada en la sección horizontal y cementada, la perforación abrasiva puede ser utilizada para perforar la tubería de revestimiento a fin de establecer una conexión con el depósito antes de la operación de fracturacion hidráulica. La perforación abrasiva consiste de bombear fluido cargado con arena a través del entubado de serpentín, y después a través de una salida conocida como una herramienta perforadora abrasiva que es proporcionada en el extremo del entubado de serpentín. La perforación abrasiva corta agujeros a través de la tubería de revestimiento y el cemento para establecer la conexión con el depósito. Como resultado de esta operación, la arena residual se puede dejar en el lado inferior de la tubería de revestimiento (es decir, entre el entubado de serpentín y la tubería de revestimiento) . Después que los agujeros han sido cortados a través de la tubería de revestimiento y el cemento, la · formación entonces puede ser hidráulicamente fracturada. El proceso inicial es romper la formación. Este proceso puede tomar segundos solamente. Sin embargo, en algunos casos puede tomar horas. Una vez que ocurre el rompimiento, un fluido de fracturacion hidráulico es bombeado al fondo del pozo a través del anillo entre la tubería de revestimiento y el entubado de serpentín extendiéndose así las fracturas aún más en la formación.

La sección horizontal puede ser fracturada en zonas. Después que una primera zona es tratada, esa zona puede ser aislada de la siguiente sección que se va a fracturar, tal como colocando arena en las perforaciones (obturando) o a través de aislamiento mecánico tal como un rellenador. El entubado de serpentín puede ser movido más hacia arriba del agujero (hacia la superficie) y se puede repetir el proceso. Durante estos procesos, la arena tenderá a acumularse entre el entubado de serpentín y el fondo de la tubería de revestimiento en la porción horizontal. A fin de remover la arena, se puede bombear fluido hacia abajo del entubado de serpentín y un flujo de retorno puede ser dirigido hacia arriba del anillo entre el entubado de serpentín y la tubería de revestimiento. Debido a limitaciones de la tasa de flujo hacia el serpentín y las velocidades en el anillo y los volúmenes bombeados hacia el serpentín, en ocasiones la arena puede tender a ser depositada en la sección horizontal de la perforación de pozo o en el doblez entre las secciones horizontal y vertical del pozo. Esta arena residual puede impedir el tratamiento de la siguiente zona de la sección horizontal de la perforación de pozo .

SUMARIO DE LA INVENCION De acuerdo con la invención, se proporciona un método para tratar una formación en donde la arena residual en la perforación de pozo horizontal no evita la fracturacion de la formación. De acuerdo con este proceso, se utiliza un régimen de flujo de manera que la fracturacion hidráulica puede proceder sin ser impedida por el re-arrastre de arena. Además, el proceso puede ser conducido para re-arrastrar arena en la perforación de pozo horizontal y utilizar esa arena como parte de una operación de fracturacion. Una ventaja de este proceso es que una perforación de pozo horizontal puede ser fracturada de manera confiable con numerosos tratamientos desde la punta del pozo hasta el talón, sin que una zona intermedia sea tapada con arena lo cual puede tener como resultado la terminación del tratamiento de estimulación. Además, el método puede tener como resultado un re-arrastre de arena que esté presente en la sección horizontal del pozo reduciendo asi la probabilidad de que operaciones de fracturacion adicionales puedan ser impedidas por la arena en la perforación de pozo.

Por lo tanto, de acuerdo con un primer aspecto de esta invención, se proporciona un método para fracturar hidráulicamente una formación que comprende: (a) perforar de manera abrasiva un elemento de barrera colocado en una primera sección de la perforación de pozo que se extiende horizontalmente; (b) controlar una velocidad de bomba durante la fracturación hidráulica de la primera sección de la perforación de pozo; (i) durante un primer periodo romper la formación mientras se reduce la recolección de arena colocada en la perforación de pozo; (ii) durante un segundo periodo posterior, recoger la arena colocada en la perforación de pozo generalmente a una tasa a la cual la formación aceptará la arena; y (iii) durante un tercer periodo posterior, fracturar la formación.

En una modalidad, el método además comprende: (a) fracturar hidráulicamente una sección distante de una perforación de pozo ubicada más cerca de un talón de la perforación de pozo que de la primera sección; y (b) aislar la sección distante de una primera sección de la perforación de pozo antes de perforar de manera abrasiva el elemento de barrera colocado en la primera sección .

En otra modalidad, el método además comprende perforar de manera abrasiva un elemento de barrera colocado en la sección distante de la perforación de pozo antes de fracturar de manera hidráulica la sección distante.

En otra modalidad, la velocidad de la bomba varia durante cada uno del primer periodo y el segundo periodo.

En otra modalidad, el fluido constante es utilizado durante el primer periodo y/o segundo periodo. De preferencia, el fluido que incluye un material de consolidación es utilizado durante el tercer periodo.

En otra modalidad, durante el segundo periodo, la velocidad de la bomba es incrementada ocasionalmente y el bombeo es monitoreado para determinar si la arena ha sido recolectada de la perforación de pozo antes de comenzar el tercer periodo.

En otra modalidad, en el primer periodo, la tasa de la bomba es menor que 1 m3/min.

En otra modalidad, en el segundo periodo, la tasa de la bomba es mayor que 0.3 m3/min.

En otra modalidad, el método además comprende monitorear la presión de la cabeza del pozo y reducir la tasa del flujo de un fluido de fracturación hidráulica durante el primer y segundo periodos cuando un incremento de presión indica que ha ocurrido una obturación con arena de la formación.

De acuerdo con otro aspecto de esta invención, se proporciona un método para fracturar hidráulicamente una formación que comprende: (a) proporcionar una perforación de pozo en la formación que tiene una primera porción vertical y una segunda porción extendiéndose a un ángulo a la porción vertical y que tiene entubado de serpentín extendiéndose en la segunda porción en donde se coloca arena en la perforación de pozo; (b) someter una sección de la segunda porción de la perforación de pozo a fracturación hidráulica en donde la tasa de la bomba del fluido de fracturación es controlada de acuerdo con un régimen de tasa de bomba durante un primer periodo para romper inicialmente la formación mientras se reduce la obturación con arena y durante un segundo periodo para re-arrastrar arena residual que quedó en la segunda porción mientras se reduce la obturación con arena y posteriormente durante un tercer periodo a una velocidad más elevada para fracturar la formación.

En una modalidad, el método además comprende fracturar hidráulicamente una primera porción de la perforación de pozo y posteriormente conducir el paso (b) en una sección corriente arriba de la perforación de pozo.

En una modalidad, el método además comprende aislar la primera sección de la perforación de pozo antes de conducir el paso (b) en la sección corriente arriba de la perforación de pozo.

En una modalidad, la primera sección de la perforación de pozo es aislada mediante obturación con arena.

En una modalidad, la primera sección de la perforación de pozo es aislada por aislamiento mecánico.

En una modalidad, un elemento de barrera es colocado en la perforación de pozo y el método además comprende perforar de manera abrasiva el elemento de barrera antes en la sección corriente arriba de la perforación de pozo antes de fracturar hidráulicamente la sección corriente arriba de la perforación de pozo.

En una modalidad, el método además comprende monitorear la presión de la cabeza del pozo y reducir la tasa de flujo de un fluido de fracturación hidráulica durante el primer periodo cuando un incremento de presión indica que ha ocurrido la obturación con arena de la formación.

En una modalidad, el segundo periodo es posterior al rompimiento de la formación.

En una modalidad, en el primer periodo, la tasa de la bomba es menor que 1 m3/min.

En una modalidad, en el segundo periodo, la tasa de la bomba es mayor que 0.3 m3/min.

En una modalidad, el fluido constante es utilizado durante el primer periodo y/o segundo periodo.

En una modalidad, el fluido que incluye un material de consolidación es utilizado durante el tercer periodo.

En una modalidad, durante el segundo periodo, la tasa de la bomba es incrementada ocasionalmente y .el bombeo es monitoreado para determinar si la arena ha sido recolectada de la perforación de pozo antes de comenzar el tercer periodo.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Estas y otras ventajas de la presente invención se entenderán de manera más completa y total en conjunto con la siguiente descripción de las modalidades preferidas de la invención: La figura 1 es un dibujo esquemático de una sección transversal a través de un pozo que tiene una primera zona o intervalo que ha sido perforado de manera abrasiva e hidráulicamente fracturado con un obturador de arena colocado para proporcionar aislamiento zonal, una segunda zona que ha sido perforada y con arena residual en el fondo de la tubería de revestimiento; La figura 2 es un dibujo esquemático del pozo de la figura 1 que muestra una segunda zona en el pozo más cerca del talón del pozo que ha sido perforado de manera abrasiva e hidráulicamente fracturado y el perforador abrasivo colocado aún más cerca del talón del pozo; La figura 3 es una sección transversal del pozo de la figura 1 gue muestra un obturador de arena colocado en la segunda zona para proporcionar aislamiento zonal; La figura 4 es un gráfico que ejemplifica una operación de tratamiento de fracturacion hidráulica estándar; La figura 5 es un gráfico que ejemplifica un tratamiento de fractura hidráulica con problemas de arena; y La figura 6 es un gráfico que ejemplifica una operación de fracturacion hidráulica de acuerdo con esta invención .

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES Diversos aparatos o métodos se describirán a continuación para proporcionar un ejemplo de la invención reclamada. Ningún ejemplo descrito a continuación limita alguna invención reclamada y cualquier invención reclamada puede abarcar procesos o aparatos que no se describen a continuación. Las invenciones reclamadas no se limitan a aparatos o procesos que tengan todas las características de algún aparato o proceso descrito a continuación o a características, comunes a múltiples o todos los aparatos descritos a continuación. Es posible que una invención o proceso descrito a continuación no sea una modalidad de alguna invención reclamada.

Las figuras 1-3 muestran un pozo genérico 10 que tiene una perforación vertical 12 y una perforación horizontal 14. La perforación vertical puede ser a cualquier ángulo particular y puede ser perforada y preparada utilizando cualquier medio particular conocido en la técnica. La perforación horizontal 14 se extiende lejos de la perforación vertical 12. La perforación horizontal 14 también puede ser perforada y preparada utilizando cualquier forma conocida en la técnica. La perforación horizontal puede ser a cualquier profundidad particular, tal como 1000 - 3000 metros totales de profundidad vertical verdadera (TVD) . La perforación horizontal puede ser de cualquier longitud particular, tal como 1000 - 2000 metros. Se apreciará que la perforación horizontal puede no ser exactamente horizontal. Por ejemplo, la perforación horizontal se puede extender a un ángulo, ascendente o descendente, por ejemplo de 75 a 100° medidos desde la vertical, verdadera.

Como se ejemplifica en la figura 1, el pozo 10 tiene una tubería de revestimiento 16 ahí proporcionada y cemento 18, el cual es colocado entre la tubería de revestimiento y la formación 24. Por consiguiente, si la formación 24 va a ser hidráulicamente fracturada, la tubería de revestimiento 16 y el cemento 18 deben ser perforados.

A fin de perforar el elemento de barrera, en esta modalidad la tubería de revestimiento 16 y el cemento 18, se puede utilizar la perforación abrasiva. Por consiguiente, como se ejemplifica en la figura 1, el entubado de serpentín 20 con un perforador abrasivo 22 en el extremo del mismo puede ser insertado dentro de la tubería de revestimiento 16. Diversos diseños para entubado de serpentín 22 y perforador abrasivo 22 son conocidos en la técnica y se puede utilizar cualquier diseño de ese tipo. Además, el perforador abrasivo 22 se puede operar en cualquier forma conocida en la técnica.

Típicamente, un fluido de perforación abrasivo es bombeado a través del entubado de serpentín 20 y expulsado a alta velocidad fuera del perforador abrasivo 22 para perforar a través de la tubería de revestimiento 16 y el cemento 18. La velocidad de la bomba para la perforación abrasiva puede ser de 0.1 a 1 m3/min, con mayor preferencia de 0.3 a 0.85 y, con mayor preferencia aún de 0.45 a 0.6, aunque esto depende del diseño y configuración de la herramienta de perforador abrasivo. El fluido de perforación abrasivo puede ser cualquier fluido conocido en la técnica. Por ejemplo, el fluido puede ser agua junto con aditivos industriales comunes tales como goma guar. Además, un abrasivo es arrastrado en el fluido. El abrasivo de preferencia es arena. La perforación de la tubería de revestimiento 16 y el cemento 18 puede ser evidenciada, lo cual típicamente es una ocurrencia rara, por una disminución en la presión del entubado de serpentín monitoreada en la superficie en el anillo 26.

Como resultado, por ejemplo, de la perforación abrasiva, el abrasivo, tal como arena, se puede acumular en el lado inferior de la tubería de revestimiento (es decir, en el espacio anular 26 entre el entubado de serpentín 20 y la pared inferior 32 de la tubería de revestimiento 16) . En esta etapa, se puede llevar a cabo una operación de limpieza. De acuerdo con la operación de limpieza, el fluido es bombeado a través del entubado de serpentín y fluido de retorno puede fluir hasta el espacio anular 26. Sin embargo, debido a las limitaciones de la velocidad del flujo hacia el serpentín 20, las velocidades en el espacio anular 26, así como los volúmenes del fluido que se pueden bombear hacia el serpentín 20, una cantidad de materia en partículas o arena 30 en el espacio anular 26 no puede ser limpiado y depositado en la flexión entre las perforaciones de pozo vertical y horizontal 12, 14. En dicho caso, si la fracturación hidráulica se realiza en una manera normal, entonces la arena 30 puede ser recolectada y puede bloquear la formación, o las perforaciones, las cuales han sido creadas, evitando así que ocurra la fractura hidráulica. Este fenómeno se denomina obturación con arena de la formación. Un ejemplo de dicha obturación con arena se ejemplifica en el ejemplo 2.

Posteriormente, tal como después de la operación de perforación abrasiva o la operación de limpieza, se puede llevar a cabo la operación de fracturación hidráulica. De acuerdo con la operación de fracturación hidráulica, un fluido puede ser bombeado en el espacio anular 26 (es decir, entre el entubado de serpentín 20 y la tubería de revestimiento 16) para aplicar presión a la formación adyacente a la tubería de revestimiento 16 y cemento 18 abrasivamente perforados. Se apreciará que la perforación abrasiva puede tener como resultado que se forme un canal en la formación 24 (generalmente representada por la perforación 28 en la figura 1) .

Como se ejemplifica en el ejemplo 3, se realiza la fracturación hidráulica con lo cual la velocidad de la bomba del fluido de fracturación es controlada de acuerdo con un régimen de velocidad de bomba para romper inicialmente la formación mientras se reduce una cantidad suficiente de arena residual 30 del espacio anular 26 de manera que cuando se logren las velocidades totales de la bomba para la fracturación hidráulica, no ocurra la obturación con arena de la formación. Por consiguiente, la operación de fracturación se puede realizar en tres periodos de noción.

Durante el primer periodo, el fluido es bombeado hacia el espacio anular 26 para romper . la formación. El fluido es bombeado a una velocidad suficiente para acumular presión en el espacio anular 26 y romper la formación mientras se reduce la recolección de arena 30 depositada en el espacio anular 26 de manera que se reduce o no ocurre la obturación con arena de la formación. Durante este periodo de tiempo, el fluido puede ser bombeado a una velocidad de 0.3 m3/min a 2 m3/min y de preferencia de 0.3 a 1 m3/min. De preferencia, la presión es incrementada lentamente (por ejemplo, a una velocidad de un incremento de velocidad de bomba de 0.1 m3/min/min) . Si la presión aumenta más allá del nivel deseado en el pozo 10, entonces esto indica que demasiada arena 30 está siendo arrastrada en el fluido que fluye a través del espacio anular 26 y la formación está siendo obturada con arena. Por consiguiente, la presión es reducida y el flujo es continuado a una velocidad inferior para romper la formación.

Una vez que la formación ha sido rota, entonces fluido adicional es bombeado a través del espacio anular 26 para continuar con la operación de fracturación . Durante este segundo periodo, se propagan los rompimientos o fracturas iniciales en la formación 24. Durante este periodo, el fluido que tiene una cantidad reducida y, de preferencia, esencialmente no abrasivo (tal como arena) es bombeado a través del espacio anular 26. La velocidad del flujo es controlada para recolectar arena 30 ubicada en el espacio anular 26. Esta arena es arrastrada en el fluido de fracturación hidráulica y es utilizado como un material de consolidación en la operación de fracturación hidráulica. De preferencia, la velocidad del flujo puede ser de 0.1 m3/min a 3 m3/min, con mayor preferencia de 0.3 a 1.5 m3/min.

Durante este segundo periodo, la velocidad de la bomba de preferencia es lentamente incrementada. Si la> presión aumenta repentinamente, entonces esto indicaría que se arrastró demasiada arena 30 y que la formación ha sido obturada con arena. En dicho caso, la velocidad del flujo en el espacio anular 26 puede ser reducida para permitir que la arena se salga de las perforaciones 28 con lo cual se puede reducir la presión en el pozo 10. La velocidad de la bomba entonces puede ser incrementada otra vez. La velocidad de la bomba puede seguir siendo incrementada hasta que suficiente arena 30 ha sido arrastrada para permitir que se utilice un régimen de bombeo de fracturación hidráulica regular. La fracturación hidráulica puede entonces continuar durante un tercer periodo de acuerdo con cualquier régimen deseado de fracturación hidráulica. Por ejemplo, durante este tiempo, la velocidad de la bomba puede ser de 1 m3/min a 4 m3/min, y de preferencia de 2.0 a 4.0 m3/min. Esto tiene como resultado una formación hidráulicamente fracturada generalmente indicada en las figuras por el número de referencia 3 .

Durante el primer periodo de la operación, el fluido que es utilizado de preferencia es un fluido constante (es decir, el fluido puede comprender agua y aditivos industriales comunes tales como goma guar pero sin ningún abrasivo o esencialmente ningún abrasivo) . Por ejemplo, el fluido de tratamiento puede incluir menos de 200 kg de material de consolidación (abrasivo) por m3 de fluido, de preferencia, menos de 100 kg de material de consolidación por m3 de fluido.

De manera alterna, o adicional, durante el segundo periodo, el fluido de tratamiento de preferencia es un fluido constante, el cual puede ser el mismo que o diferente del fluido utilizado durante el primer periodo.

Durante el tercer periodo se utiliza un fluido de fracturación hidráulica el cual incluye un material de consolidación, el cual de preferencia es arena (material de consolidación) . Se apreciará que se puede utilizar cualquier fluido de fracturación hidráulica conocido.

Posterior a una sección o zona de perforación horizontal 14 que se esté fracturando, se puede fracturar hidráulicamente una segunda zona posterior, la cual esté más cerca del talón del pozo 10. A fin de fracturar hidráulicamente esta segunda sección, la primera zona de preferencia está aislada. Una zona más cercana a la punta de la perforación horizontal 14 puede ser aislada mediante obturación con arena de la primera zona (por ejemplo, bombeando un tapón de arena, colocando suficiente arena en la primera zona para evitar que el fluido bombeado en el pozo 10 durante la fracturación hidráulica de una zona posterior se desplace hacia la formación hidráulicamente fracturada en la primera zona) . Por consiguiente, se puede depositar un tapón de arena 36 en la primera zona. De manera alterna, se puede utilizar un elemento de aislamiento mecánico, tal como se conoce en la técnica. Antes de o durante esta operación, el entubado de serpentín 20 y el perforador abrasivo 22 pueden ser retirados hacia el talón del pozo 10 y colocados para conducir una operación de fracturación hidráulica en una segunda zona. La segunda zona de preferencia es la zona ubicada junto al talón del pozo 10. Esta es la posición del perforador abrasivo 22 que se muestra en la figura 1. El procedimiento se puede repetir. Por consiguiente, las perforaciones 28 pueden ser formadas en la segunda zona (la cual se muestra en la figura 1) . Posteriormente, la operación de fracturación hidráulica puede ser conducida en la segunda zona y una segunda formación hidráulicamente fracturada 34 producida en la segunda zona (ver figura 2) . Este procedimiento entonces puede ser repetido una vez más. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 3, el entubado de serpentín 20 ha sido retirado a una sección adicional más cercana al talón del pozo 10 y un tapón de arena adicional 38 ha sido colocado en la segunda zona para así aislar la segunda zona de la tercera zona que se va a tratar.

EJEMPLOS Ejemplo 1 La figura 4 ejemplifica una operación de tratamiento de fracturación hidráulica estándar. Esta operación fue realizada después de la perforación abrasiva de la tubería de revestimiento y el cemento. El proceso inicial es romper la formación. Como se ejemplifica en la figura 4, la velocidad combinada del fluido que es bombeado en una perforación de pozo aumenta a 0.4 metros cúbicos por minuto a los cinco minutos de tiempo transcurrido. Esto aumenta la presión en la cabeza del pozo a aproximadamente 48 MPa. La velocidad de la bomba se mantiene constante hasta que ha transcurrido el periodo de treinta minutos en cuyo momento se incrementa a 0.5 metros cúbicos por minuto. La presión aumenta gradualmente durante este tiempo hasta que, aproximadamente a los cincuenta minutos, la presión comienza a disminuir. Esto se considera que es el tiempo en el cual ocurre el rompimiento de la formación.

La velocidad de la bomba se mantiene constante con la disminución de la presión. Esto se considera que representa un rompimiento adicional de la formación (es decir, el ancho y/o alto y/o largo de las fracturas en la formación están creciendo durante esta etapa) . Aproximadamente a los noventa minutos, la velocidad de la bomba es incrementada en escalones. Esto tiene como resultado incrementos en la presión inicialmente . Sin embargo, la presión incrementada rompe adicionalmente la formación y tiene como resultado una caída en presión en el pozo. Una vez que la velocidad de la bomba es incrementada a 1.5 metros cúbicos por minuto (aproximadamente habiendo transcurrido ciento veinticinco minutos), la velocidad de la bomba es mantenida constante y el fluido de fracturacion hidráulica es bombeado en el pozo.

Ejemplo 2 La figura 5 ejemplifica un tratamiento de fractura hidráulica donde la arena presente en la sección horizontal del pozo impide la operación de fracturacion. Esta operación fue realizada después de la perforación abrasiva y la fracturacion hidráulica de una primera zona y la perforación abrasiva de la tubería de revestimiento y cemento de una segunda zona. Como se muestra en la figura 5, la velocidad de la bomba es incrementada a aproximadamente 1.8 m3/min en aproximadamente 10 minutos. La presión de la cabeza del pozo inicialmente aumenta de manera aguda de 45 MPa a 40 MPa. La presión después disminuye a aproximadamente 38 en aproximadamente 8 minutos de tiempo transcurrido con lo cual la presión brinca repentinamente a aproximadamente 67 MPa. En este tiempo, la velocidad de la bomba cae a aproximadamente 0. Esto es indicativo de una obturación con arena.

La obturación con arena evitó una fracturación efectiva adicional de esa sección de la formación. El volumen de fluido que fue bombeado antes de la caída en la velocidad de la bomba combinada fue equivalente al volumen entre las perforaciones abrasivas y la desviación de 45/90° en el pozo. Esto indica que la nivelación del pozo mediante el bombeo de fluido hacia el serpentín y de regreso al anillo no limpió la arena de perforación abrasiva del pozo. La arena permaneció en la sección horizontal del pozo y fue re-arrastrada por el fluido de fracturación hidráulica y tuvo como resultado el relleno con arena de la operación de fracturación.

Ejemplo 3 Este ejemplo ejemplifica un tratamiento de fracturación hidráulica utilizando una fracturación con velocidad de flujo controlada de acuerdo con esta invención (ver figura 6 y tabla 1) . Esta operación se realizó después de la perforación abrasiva de la tubería de revestimiento y cemento .

Un fluido (agua y un aditivo de goma guar) fue bombeado inicialmente en el pozo a aproximadamente 0.4 m3/min. La formación se rompió a aproximadamente 10 minutos de tiempo transcurrido cuando la presión subió a 42 MPa. El rompimiento es indicado por la bajada o caída en la presión. La velocidad de la bomba fue incrementada lentamente en pasos para arrastrar arena desde el pozo 14 en la corriente de fluido. A los 45 minutos, la velocidad de la bomba fue incrementada a 1.4 m3/min y la presión remontó a 50 MPa. Este incremento en la presión indicó que la formación estaba obturada con arena. Por consiguiente, la velocidad de la bomba fue reducida inmediatamente a aproximadamente 1.15 m3/min y la presión disminuyó. La velocidad de la bomba entonces fue lentamente incrementada en etapas y se detectaron pequeños picos de presión. Los picos de presión indicaron que la arena casi estaba siendo arrastrada a una velocidad más rápida de lo que podía ser aceptado por la formación. Debido a que los picos de presión fueron menores que la presión máxima del equipo/tubería de revestimiento (65 MPa) el trabajo continuó.

Este proceso continuó hasta que la velocidad de la bomba aumentó a 2 m3/min. Esto ocurrió a los 95 minutos de tiempo transcurrido. En este punto, la velocidad de la bomba fue tipica de aquella utilizada para tratamientos de fractura hidráulica. Esto indicó que toda la arena que podría ser rearrastrada ya había sido re-arrastrada y bombeada en la' formación. En este tiempo, un fluido de fracturación fue bombeado en la perforación de pozo y el tratamiento de fractura continuó en el curso normal.

El fluido de fracturación que se utilizó fue agua con un polímero, concretamente guar CMHPG (carboximetilhidroxipropilo) con un material de consolidación de tamaño 50/140. Se apreciará que se podría utilizar cualquier tamaño de material de consolidación, por ejemplo, 40/70, 30/50, 20/40, 12/20 y 16/30 así como cualquier tipo de arena (por ejemplo, natural o cerámica o resina recubierta) . También se apreciará que se puede utilizar un fluido basado en polímero. Estos fluidos de fracturación podrían ser bombeados con numerosos productos químicos de tratamiento adicionales tal como un reticulante o estabilizadores de arcilla, etc., y otros líquidos o gases tales como C02 y N2.

Se apreciará que un aparato o un cable de conducción de electricidad pueden utilizar una o más de las características aquí divulgadas. Además, lo que se ha descrito anteriormente ha sido destinado para ser ilustrativo de la invención y no una limitación, y un experto en la técnica entenderá que se pueden realizar otras variantes y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención conforme a lo definido en las reivindicaciones anexas al presente .

TABLA 1

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. - Un método para fracturar hidráulicamente una formación que comprende: (a) perforar de manera abrasiva un elemento de barrera colocado en una primera sección de la perforación de pozo que se extiende horizontalmente; (b) controlar una velocidad de bomba durante la fracturación hidráulica de la primera sección de la perforación de pozo; (i) durante un primer periodo romper la formación mientras se reduce la recolección de arena colocada en la perforación de pozo; (ii) durante un segundo periodo posterior, recoger la arena colocada en la perforación de pozo generalmente a una velocidad a la cual la formación aceptará la arena; y (iii) durante un tercer periodo posterior, fracturar la formación.

2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende: (a) fracturar hidráulicamente una sección distante de una perforación de pozo ubicada más cerca de un talón de la perforación de pozo que la primera sección; y (b) aislar la sección distante de una primera sección de la perforación de pozo antes de perforar de manera abrasiva el elemento de barrera colocado en una primera sección .

3. - El método de conformidad con la reivindicación 2, que además comprende perforar de manera abrasiva un elemento de barrera colocado en la sección distante de la perforación de pozo antes de fracturar de manera hidráulica la sección distante.

4. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la velocidad de la bomba varia durante cada uno del primer periodo y el segundo periodo.

5. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque fluido constante es utilizado durante el primer periodo.

6. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque fluido constante es utilizado durante el segundo periodo.

7. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque fluido constante es utilizado durante el primer y segundo periodos.

8. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque fluido que incluye un material de consolidación es utilizado durante el tercer periodo .

9. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque, durante el segundo periodo, la velocidad de la bomba es incrementada ocasionalmente y el bombeo es monitoreado para determinar si la arena ha sido recolectada de la perforación de pozo antes de comenzar el tercer periodo.

10. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque en el primer periodo, la velocidad de la bomba es menor que 1 m3/min.

11. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado porque en el segundo periodo, la velocidad de la bomba es mayor que 0.3 m3/min.

12. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, que además comprende monitorear la presión de la cabeza del pozo y reducir la tasa del flujo de un fluido de fracturación hidráulica durante el primer y segundo periodos cuando un incremento de presión indica que ha ocurrido una obturación con arena de la formación.

13. - Un método para fracturar hidráulicamente una formación que comprende: (a) proporcionar una perforación de pozo en la formación que tiene una primera porción vertical y una segunda porción extendiéndose a un ángulo a la porción vertical y que tiene entubado de serpentín extendiéndose en la segunda porción en donde se coloca arena en la perforación de pozo; (b) someter una sección de la segunda porción de la perforación de pozo a fracturación hidráulica en donde la tasa de la bomba del fluido de fracturación es controlada de acuerdo con un régimen de tasa de bomba durante un primer periodo para romper inicialmente la formación mientras se reduce la obturación con arena y durante un segundo periodo para re-arrastrar arena residual que quedó en la segunda porción mientras se reduce la obturación con arena y posteriormente durante un tercer periodo a una velocidad más elevada para fracturar la formación.

14. - El método de conformidad con la reivindicación 13, que además comprende fracturar hidráulicamente una primera sección de la perforación de pozo y posteriormente ejecutar el paso (b) en una sección corriente arriba de la perforación de pozo.

15. - El método de conformidad con la reivindicación 13, que además comprende aislar la primera sección de la perforación de pozo antes de ejecutar el paso (b) en la sección corriente arriba de la perforación de pozo.

16. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la primera sección de la perforación de pozo es aislada por obturación con arena.

17. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la primera sección de la perforación de pozo es aislada por aislamiento mecánico.

18. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13-17, caracterizado porque un elemento de barrera está colocado en la perforación de pozo y el método además comprende perforar de manera abrasiva el elemento de barrera antes en la sección corriente arriba de la perforación de pozo antes de fracturar hidráulicamente la sección corriente arriba de la perforación de pozo.

19. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13-18, que además comprende monitorear la presión de la cabeza del pozo y reducir la tasa del flujo de un fluido de fracturación hidráulica durante el primer periodo cuando un incremento de presión indica que ha ocurrido una obturación con arena de la formación.

20. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13-19, caracterizado porque el segundo periodo es posterior al rompimiento de la formación.

21. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13-20, caracterizado porque en el primer periodo, la velocidad de la bomba es menor que 1 m3/min.

22. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13-21, caracterizado porque en el segundo periodo, la velocidad de la bomba es mayor que 0.3 m3/min.

23. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13-22, caracterizado porque el fluido constante es utilizado durante el primer periodo.

24. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13-22, caracterizado porque el fluido constante es utilizado durante el segundo periodo.

25. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12-21, caracterizado porque el fluido constante es utilizado durante el primer y segundo periodos.

26.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12-25, caracterizado porque el fluido que incluye un material de consolidación es utilizado durante el tercer periodo.

27.- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12-26, caracterizado porque, durante el segundo periodo, la velocidad de la bomba es incrementada ocasionalmente y el bombeo es monitoreado para determinar si la arena ha sido recolectada de la perforación de pozo antes de comenzar el tercer periodo.