MXPA03003374A - Agente de sosten conductor y uso del mismo en metodos de fracturacion hidraulica. - Google Patents

Agente de sosten conductor y uso del mismo en metodos de fracturacion hidraulica.

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Abstract

Esta invencion se relaciona en general con el arte de la fracturacion hidraulica de formaciones subterraneas y mas particularmente con un metodo y medios para optimizar la conductividad de la fractura. El metodo propuesto comprende apuntalar parte de la totalidad de la fractura en una formacion subterranea con un agente de sosten que toma esencialmente la forma de particulas elongadas cuya relacion dimensional basada en la longitud es mayor que 5, preferentemente tal como un segmento de alambre metalico.

Description

AGENTE DE SOSTÉN CONDUCTOR Y USO DEL MISMO EN MÉTODOS DE FRACTURACIÓN HIDRAULICA Campo técnico de la invención Esta invención se relaciona en general con el arte de la fracturación hidráulica en formaciones subterráneas y más particularmente con un método y con medios para optimizar la conductividad de las fracturas .
Antecedentes de la invención La fracturación hidráulica constituye una herramienta primaria para mejorar la productividad de los pozos porque permite ubicar o extender canales desde' la perforación hasta el reservorio. Esta operación se lleva a cabo esencialmente inyectando hidráulicamente un fluido de fracturación en la perforación que penetra la formación subterránea y forzando el fluido de fracturación contra el estrato de la formación por presión. "Se fuerza así la formación de grietas y fracturas en el estrato de la formación o roca. El agente de sostén se ubica en la fractura para impedir el cierre de la misma y proveer así un flujo mejorado de los fluidos recuperables, es decir, petróleo, gas o agua.
Por consiguiente el agente de sostén " se usa para mantener separadas las paredes de la fractura a fin de crear una vía conductora hacia la perforación una vez finalizado el bombeo. Por lo tanto, resulta critico colocar el agente de sostén apropiado, a una concentración apropiada, con el fin de formar una combinación de agentes de sostén adecuada para el éxito del tratamiento de fracturación hidráulica.
Las partículas de arena, arena recubierta con resina y cerámica constituyen los agentes de sostén de uso más común, si bien en la literatura, por ejemplo en la Patente de los EE.UU. N° : 4.654.266, también se menciona el uso de fragmentos de cáscara de nuez recubiertos con algunos aditivos de tipo adhesivo, cortes metálicos o . cuentas recubiertas de metal, casi esféricas, pero que son acanaladas para mejorar su conductibilidad.
La conductividad del agente de sostén es afectada principalmente por dos parámetros, el ancho de la combinación de agentes de sostén y la permeabilidad de la "combinación de agentes de sostén. Con el fin de mejorar la conductividad del agente de sostén en las fracturas, los enfoques típicos incluyen agentes de sostén de diámetro muy grande. Generalmente, los enfoques más comunes para mejorar el rendimiento del agente de sostén en la fractura incluyen agentes de sostén de gran fuerza, agentes de sostén de diámetro grande, agentes de sostén de concentraciones altas en la combinación de agentes de sostén con el fin .de obtener fracturas más apuntaladas, materiales que aumentan la conductividad tal como separadores, auxiliares para el flujo de retorno, fibras y otros materiales que alteren físicamente la combinación de agentes de sostén, y el uso de fluidos de fracturación que no causen daño tal como aceites gelificados, fluidos basados en agentes tensioactivos viscoelásticos , fluidos espumantes o fluidos emulsionados. Se considera también que el tamaño de los granos, la distribución de tamaños de los granos, la cantidad de finos y de impurezas, la redondez y esfericidad y la densidad del agente de sostén tienen efecto sobre la conductividad de fractura.
Como se mencionó previamente, la función principal ' del agente de sostén consiste en mantener la fractura abierta resistiendo la tensión in-situ. Cuando la fuerza del agente de sostén no es suficientemente alta, la tensión de cierre rompe al agente de sostén, creando finos y reduciendo así 'la-conductividad. La arena es adecuada, típicamente, para las tensiones de cierre de menos de aproximadamente 6000 psi (41 MPa) , la arena recubierta con resinas se puede usar hasta valores de aproximadamente 8000 psi (55 MPa) . Un agente de sostén de fuerza intermedia consiste típicamente de cerámica fundida o bauxita sinterizada y se usa con tensiones de cierre que varían en un rango entre 5000 psi y 10000 psi (34 MPa a 69MPa) . Los agentes de sostén de gran fuerza, que consisten de bauxita sinterizada con grandes cantidades de corindón se usan con tensiones de cierre de hasta 14000 psi aproximadamente (96 MPa) .
La permeabilidad de una fractura apuntalada aumenta en función del cuadrado del diámetro de los granos. Sin embargo, los granos grandes a menudo son más susceptibles a roturas, tienen más problemas de ubicación y tienden a ser invadidos por finos con mayor facilidad. Como resultado de ello, la conductividad promedio durante la vida útil de un pozo en realidad es mayor con agentes de sostén más pequeños.
En un esfuerzo por limitar el flujo de retorno de los materiales de sostén particulados colocados ya en la formación, en la Patente de los EE.UU. N° : 5.330.005 se describe la adición de materiales fibrosos, mezclados con el material de sostén. Se cree que las fibras se concentran formando un lecho u otra forma tridimensional, que ayuda a sostener el agente de sostén limitando así el flujo de retorno del mismo. Las fibras pueden ser fibras de vidrio, cerámica, carbón, polímeros naturales o sintéticos o de metal. Poseen típicamente una longitud de entre 2 y 30 mm aproximadamente y un diámetro entre 10 y 100 micrómetros aproximadamente. De acuerdo con la Patente de los EE.UU. N° : 5.908.073 se impide el flujo de retorno mediante el uso de manojos fibrosos, compuestos por 5 a 200 fibras individuales aproximadamente cuyas longitudes se encuentran en un rango entre aproximadamente 0,8 y aproximadamente 2,5 mm y con diámetros en un rango entre aproximadamente 10 y aproximadamente 1000 micrómetros. También se describe en la Patente de los EE.UU. N° : 6.059.034, la adición al material de sostén de un material particulado deformable. Las partículas deformables pueden tener diferentes formas, tal como ovalada, cúbica, con forma de barra, cilindrica, multifacetadas , irregulares, cónicas; pero preferentemente con una proporción basada en la longitud máxima igual o menor que 5 y son típicamente cuentas de plástico esféricas o partículas compuestas que comprenden un núcleo no deformable y un recubrimiento deformable. En otra realización reivindicada en 'la Patente de los EE.UU. °: 6,330,916, las partículas pueden comprender materiales molidos o triturados, tal como cáscaras de nuez, recubrimientos de semillas, huesos de frutos y' maderas procesadas.
Cabe destacar que en las cuatro Patentes de EE.UU., el propio agente de sostén está constituido esencialmente por partículas esféricas, más típicamente arena, entremezclado con un material que puede ser elongado. Esto refleja la consideración general en este arte que los granos angulosos presentan fallas a las tensiones de cierre más bajas, produciendo más finos y reduciendo asi la conductividad en la fractura. Por otro lado, los granos redondos y tamaño más uniforme dan como resultado mayores cargas antes de fallar dado que las tensiones están distribuidas más homogéneamente.
La adición de fibras o de productos de tipo fibroso puede contribuir en la reducción del flujo de retorno del agente de sostén, y en consecuencia a una mejor ubicación del agente de sostén en la fractura. Además, ayudan a impedir las-migraciones de finos y en consecuencia, a impedir la reducción de la conductividad del agente de sostén pero aún persiste la necesidad de un nuevo tipo de agente de sostén que permita lograr una mayor conductividad.
Por ello, uno de los objetos de la presente invención consiste en proveer .un nuevo tipo de agente de sostén y métodos mejorados de apuntalamiento de una fractura, o de una parte de una fractura como por ejemplo el extremo de la fractura más próximo a la perforación, con lo cual aumenta la conductividad del agente de ¦ sostén y por lo tanto la subsiguiente producción del pozo.
Compendio de la invención De acuerdo con la presente invención, se apuntala una fractura al menos parcialmente con un agente de sostén que consiste de un material particulado elongado, donde partículas individuales de dicho material particulado tienen una forma con una relación dimensional basada en la longitud mayor que 5 y que consiste por ejemplo de segmentos cortos de alambre de metal.
Resulta ventajoso además, que la invención sea compatible con las técnicas conocidas para aumentar la conductividad del agente de sostén, tal como el uso de materiales para aumentar la conductividad (en particular el uso de separadores) y el uso de fluidos basados en la fracturación inocua, tales como aceites gelificados, fluidos basados en agentes tensioactivos viscoelásticos, fluidos espumantes y fluidos emulsionados.
Otra característica de esta invención es que la determinación por imágenes de la geometría de la fractura mejora sustancialmente cuando estos agentes de sostén particulados elongados son de metal o tienen cierto contenido de metales. Las herramientas, tal como las herramientas de resistividad, los dispositivos electromagnéticos y las redes de electrodos ultralargos, pueden detectar fácilmente este agente de sostén lo cual permite detectar la altura de la fractura, el ancho de la fractura y, luego del procesamiento de los datos, hasta un cierto grado de la longitud apuntalada de la fractura.
Descripción breve de las figuras En la Figura 1 se muestra el aparato usado para llevar a cabo las pruebas de conductividad hidráulica; En la Figura 2 se muestra una curva de conductividad hidráulica versus tensión de cierre con agentes de sostén de bauxita sinterizada 14-20 recubierta con resina (linea de puntos) y un agente de sostén de cuentas de metal (linea sólida) .
En la Figura 3 se muestra una curva de conductividad hidráulica versus tensión de cierre con un agente de sostén que consiste de 'bauxita sinterizada 16/30 (linea de guiones) y un agente de sostén acorde con la presente invención (linea sólida) ; En la Figura 4 se muestra una curva de permeabilidad versus tensión de cierre con un agente de sostén que consiste de bauxita sinterizada 16/30 (linea de guiones) y un agente de sostén acorde con la presente invención (linea sólida) .
Descripción detallada y realizaciones preferidas En todas las realizaciones de la invención que se describe, al menos parte del fluido de fracturación comprende un agente de sostén que consiste esencialmente de un material particulado elongado, donde las partículas individuales de dicho material particulado tienen una forma con una relación de aspecto basada en la longitud mayor que 5. Aunque el material elongado es más comúnmente un segmento de alambre, también se pueden usar otras . formas, tal como cintas o fibras de diámetro no constante, siempre que la relación de longitud a diámetro equivalente sea mayor que 5, preferentemente mayor que 8 y con mayor preferencia mayor que 10. De acuerdo con una realización preferida, las partículas individuales de dicho material particulado es de una longitud que varía en un rango entre aproximadamente 1 mm y 25 mm, más preferentemente varía en un * rango entre aproximadamente 2 mm y aproximadamente 15 mm, más preferentemente aún entre aproximadamente 5 mm y aproximadamente 10 mm. Los diámetros preferidos (o diámetros equivalentes donde la base no es circular) varían típicamente en un rango entre aproximadamente 0,1 mm y aproximadamente ' 1 mm y más preferentemente aún entre aproximadamente 0,2 mm y aproximadamente 0,5 mm. Se debe tener en cuenta que según el proceso de manufactura, normalmente se consideran pequeñas variaciones en las formas, longitudes y diámetros.
De acuerdo con una realización muy preferida de la presente invención, el material elongado es sustancialmente metálico pero puede incluir una parte orgánica tal como, por ejemplo, un recubrimiento de resina. Los metales preferidos incluyen hierro, ferrita, acero bajo en carbono, acero inoxidable y aleaciones de hierro. Según la aplicación, y más particularmente según la tensión de cierre que se espera encontrar en la fractura, se pueden usar aleaciones "suaves" si bien se prefieren habitualmente los alambres de metal con una dureza entre aproximadamente 45 y aproximadamente 55 grados Rockwell.
El agente de sostén de alambre de la invención se puede usar durante toda la etapa de apuntalamiento o solamente para apuntalar una parte de la fractura. En una realización, el método de apuntalamiento de una fractura en una formación subterránea comprende dos pasos no simultáneos de ubicar un primer agente de sostén que consiste de un material no metálico particulado esencialmente esférico y de ubicar un segundo agente de sostén que consiste esencialmente de un material elongado que posee una relación de longitud a diámetro equivalente mayor que 5. El término material no metálico particulado esencialmente esférico se refiere a cualquier agente de sostén convencional, bien conocido por los especialistas en el arte de la fracturación, y consiste, por ejemplo, de arena, sílice, partículas orgánicas sintéticas, microesferas de vidrio, cerámicas inclusive silicatos de aluminio, bauxita sinterizada y mezclas de los mismos o un material particulado deformable como se describe, por ejemplo, en la Patente de los EE.UU. N°: 6.330.916. En otra realización, el agente de sostén de alambre solamente se agrega a una porción del fluido de f acturación, preferentemente la porción final. En ambos casos, el agente de sostén de alambre de la invención no se mezcla con el material convencional y el material de sostén de la fractura o, si se mezcla, el material convencional constituye no más de un 25% en peso aproximadamente de la mezcla total de agentes de sostén de la fractura, preferentemente no más que un 15% en peso aproximadamente.
Tal como se mencionó previamente, de acuerdo con una realización preferida, el agente de sostén consiste esencialmente de partículas metálicas. Esto genera una posibilidad única para evaluar la fractura utilizando herramientas de resistividad, dispositivos electromagnéticos y redes de electrodos ultralargos, que permiten determinar fácilmente la altura de la fractura, el ancho de fractura y, con cierto procesamiento, hasta un cierto grado la longitud de la fractura apuntalada con este agente de sostén.
Métodos experimentales El aparato de conductividad consiste de una prensa con una carga de 125.000 lbf con intensificadores hidráulicos automáticos y una celda de conductividad API de Hastelloy modificada con una vía de flujo de 12 pulg2 (Figura 1) .
El núcleo 1, que consiste de dos semi-núcleos 1' y 1", se coloca en la celda de conductividad 2 ubicada en un marco de prensa 3 accionado por un impulsor 4. Entre los semi-núcleos 1' y 1", se empaqueta el agente de sostén en el intersticio 5 que simula una fractura. La temperatura en la celda de conductividad 2 está controlada por dos platinas calentadas 6 que están en contacto con los lados de la celda.
El fluido de fracturación se prepara mezclando goma guar (de un reservorio de guar 7) con una solución salina (del reservorio de solución salina 8) utilizando para ello una bomba centrífuga 9. El dispositivo también incluye un tercer reservorio .10 para recibir, por ejemplo, ácido. La mezcla atraviesa además las bombas intensificadoras 11 y un conectador de asa 12. Se puede agregar un cruce a la bomba 13. El proceso de mezclado es monitoreado con un sensor de masa 14 antes de pasar a través de un reservorio simulado 15 en el cual hay aceite caliente circulando por los pistones 16.
Se utilizan bombas para cromatografía 17 para bombear salina a través de la celda durante las mediciones de flujo de retorno y conductividad. Las bombas extraen salina de KC1 2% con purga de nitrógeno de un reservorio de flujo de retorno 18 de 100 galones. La solución salina es purgada con nitrógeno para impedir la introducción de óxidos de metales en la combinación de agentes de sostén. Antes que la solución salina ingresa en la celda de conductividad 2, pasa a través del simulador del reservorio 15 y ün sistema de saturación con sílice 18.
Se usan transductores de presión Rosemount (no están representados) para medir la presión del sistema y la caída de presión a lo largo de la longitud de la fractura. El aparato puede alcanzar una tensión de cierre máxima de 10.000 psi y una temperatura máxima de 350 °F. Los transductores están soldados a líneas de 1/8 pulgadas y comprobados con manómetros hasta una precisión de una pulgada de agua. Se utiliza además un calibre digital (no está representado) para medir el ancho del hueco de la fractura. El aparato puede medir tanto la conductividad del agente de sostén como del ácido.
Este aparato se describe en Navarrete, R.C., Holms, B.A., McConnell, S.B. y Linton, D.E.: "Emulsified Acid Enhances Well Production in High-Temperature Carbonate Formations", publicación SPE 50612 presentada en la Conferencia Europea sobre Petróleo SPE 1998, La Haya, Países Bajos, 20-22 de octubre, que se incorpora en este documento a modo de referencia .
La permeabilidad basal de la combinación de agentes de sostén ' limpia se midió en una fractura horizontal a tres tensiones de cierre (3000, 6000, 9000 psi) . Los procedimientos utilizados fueron,: a) Los núcleos fueron embebidos en goma siliconada RTV a gran temperatura para proveer un sellado entre los núcleos y las paredes de la celda de conductividad. b) Los núcleos fueron saturados bajo vacío con KC1 2% y núcleo del fondo se cargó en la celda de conductividad. c) El agente de sostén se cargó manualmente en la celda a 2,0 lb/pie2 y se niveló con un dispositivo de tipo paleta para asegurar una cobertura uniforme. d) El núcleo superior se cargó en la celda y se aplicó una presión de cierre de 1000 psi a la combinación de agentes de sostén. La contrapresión del sistema se definió en 100 psi y la combinación de agentes de sostén fue saturada con. una solución de KC1 2% (p/p) que se inyectó a razón de 1 ml/min. e) Una vez saturado, se incrementó la presión de cierre neta hasta 3000 psi a razón de 300 psi/min y la temperatura de prueba se incrementó hasta 300 °F sobre un periodo de 2 horas . f) Se hizo fluir salina a través de la combinación durante 4 horas a razón de 4 ml/min, 3000 psi de presión de cierre neta y 100 °F. g) Después de 4 horas, los transductores fueron llevados a cero, se midió el ancho del hueco de la fractura y se determinó la conductividad inyectando KCl 2% (p/p) a razón de 6, 8 y 10 ml/min. Se dejó que la caída de presión diferencia a lo largo de la longitud de la combinación de agentes de sostén se equilibrara durante 5 minutos a cada velocidad de flujo, y luego se utilizó la ley de Darcy para calcular la permeabilidad promedio. h) Se incrementó la tensión de cierre hasta el nivel siguiente a razón de 300 psi/min, y luego se repitieron los pasos 6 y 7.
Resultados y discusión E emplo 1 : Dado que los agentes de sostén más comunes son de arena o cerámica, se realizó una primera prueba para comparar agentes de sostén elaborados con bolas metálicas, de acero inoxidable SS 302, que tenían un diámetro promedio de aproximadamente 1, 6 mm. Se manufacturaron agentes de sostén de alambre cortando un alambre de hierro no recubierto de acero inoxidable SS 302 en segmentos de aproximadamente 8 mm de longitud. El diámetro del alambre era de aproximadamente 1, 6 mm.
El agente de sostén se depositó- entre dos planchas de arenisca Ohio en un aparato para medir la conductividad de fracturas y luego fue sometido a la prueba de conductividad estándar de combinaciones de agentes de sostén descripta previamente. Los experimentos se llevaron a cabo a 100 °F, 2 lb/pie2 de carga de agente de sostén y 3 tensiones de cierre, 3000, 6000 y 9000psi (correspondientes a aproximadamente 20,6, 41,4 y 62 MPa) . En la Tabla 1 se muestran los resultados para permeabilidad, hueco de fractura y conductividad de bolas y alambres de acero.
Tabla 1.
La conductividad es el producto de la permeabilidad (en miliDarcy) por el hueco de fractura (en pies) . Se puede observar claramente que el agente de sostén de alambre tiene un mejor rendimiento que el agente de sostén metálico esférico .
E emplo 2 : En esta segunda prueba, se compararon las bolas de metal del ejemplo 1 con bauxita sinterizada 14/20. La Figura 2 es una curva de la conductividad dependiente de la tensión de cierre, donde los datos para las bolas metálicas están representadas con una línea sólida y los datos comparativos con el agente de sostén de bauxita están representados con una linea de puntos .
A valores bajos de tensión de cierre (menos que 3000 psi) , la conductividad era similar, sin embargo, la conductividad de las bolas de acero disminuía mucho con la tensión de cierre. Se considera que la baja conductividad es causada por dos razones. Primero, debido a la gran densidad del material, el ancho de la combinación de los agentes de sostén era muy pequeña, lo cual llevó a una conductividad menos. Segundo, debido a la dureza del material, las bolas de acero se incrustaron profundamente y se generó una cantidad sustancial de finos. La combinación de agentes de sostén era dañada por los finos y la incrustación redujo el ancho de la combinación. La . dureza del agente de sostén resulta ventajosa para la conductividad de la combinación, dado que los agentes de sostén pueden resistir grandes tensiones de cierre. Sin embargo, si la dureza del agente de sostén excedía en mucho la dureza de la formación, los agentes de sostén pueden causar serios daños en la superficie de la-formación por incrustaciones en dicha formación y además se generan finos a partir de la formación triturada y se reduce la permeabilidad de la combinación. La incrustación es más severa a mayores tensiones de cierre, lo cual explica por qué la conductividad cayó mucho con la tensión de cierre.
El diámetro de los agentes de sostén esféricos también tiene efectos sobre la incrustación. Un agente de sostén de diámetro grande causa más incrustaciones que un agente de sostén más .pequeño. La razón puede ser que el agente de sostén de gran diámetro tiene relativamente pocos puntos de contacto con la formación. Por ello, existe una carga puntual muy grande sobre la formación. Cuando se aplica tensión, la gran carga puntual genera fallas . La superficie del núcleo tratada con- el agente de sostén de bolas de acero fue dañada · severamente después del experimento y "se observaron muchos finos.
E emplo 3 : El agente de sostén de alambre se manufacturó cortando un alambre de hierro no recubierto en segmentos de aproximadamente 0,375" de longitud. El alambre era de 0,02" de diámetro. Este alambre se depositó entre dos planchas de arenisca de Ohio en un aparato para medir la conductividad en fracturas y fue sometido a la prueba de conductividad con la combinación de agentes de sostén descripta previamente. Se comparó la conductividad predicha de Bauxita sinterizada 16/30 con la conductividad del agente de sostén de alambre. Fue seleccionado porque es el agente de sostén de mayor conductividad utilizado regularmente por la industria.
Los resultados de los experimentos de conductividad con una carga de 2,0 Ibm/pie2 se muestran en la Tabla 2. La Figura 3 es una curva de los resultados y muestra una comparación de la conductividad entre bauxita sinterizada 16/30 (linea de puntos) y el agente de sostén de alambre (linea sólida) . Los valores b sales de la permeabilidad de la combinación de agentes de sostén de Bauxita sinterizada 16/30 predichos también se graficaron en la Figura 4 donde, nuevamente, la linea de puntos ' representa la bauxita sinterizada estándar del arte anterior y la linea sólida, el agente de sostén de alambre de la invención. Las predicciones de permeabilidad y conductividad para la Bauxita sinterizada se hicieron utilizando el programa PredictK, (denominado PredictK de Stim-Lab) que permite predecir la permeabilidad y conductividad de una combinación de agentes de sostén en función del tipo, tamaño, criba, concentración, tensión de cierre, temperatura del agente de sostén, y de las propiedades mecánicas de la roca. Las predicciones se basan en cientos de experimentos de conductividad llevados a cabo en los laboratorios de las empresas de servicios de pozos y diversas compañías de petróleo y de servicios. Resulta evidente que el agente de sostén de alambre superó a la Bauxita sinterizada 16/30 con un margen importante a 3000 psi. A mayores tensiones de cierre, la permeabilidad del alambre es comparable a valores mucho mayores que la bauxita, pero dado que el ancho de la combinación de agentes de sostén de alambre es mucho menor, la conductividad de la combinación de agentes de sostén de alambre es menor que la de la bauxita. Este material de hierro blando posee las ventajas de los agentes de sostén no esféricos a bajas tensiones de cierre pero también resalta el hecho que. también son importantes otras propiedades que no sea la forma. Para lograr un rendimiento alto a grandes tensiones de cierre, resulta ventajoso emplear un material más duro.
Tabla 2.
Se observó que .el agente de sostén de alambre tenia mayor área superficial en contacto con la cara de la fractura que el agente de sostén esférico. Por consiguiente, el agente de sostén de alambre puede resistir una incrustación profunda en la cara de la fractura porque la fuerza aplicada se distribuye a lo largo de ün área mayor. Los autores también observaron lo que parecía ser una mayor porosidad en la combinación, como lo indicaban grandes áreas a lo largo de la cara de la fractura donde no se produjo absolutamente ninguna incrustación del agente de sostén. Esta observación indicaba que ¦ la combinación de agentes de sostén contenia grandes espacios vacíos que están ausentes en la combinación de agentes de sostén esféricos. Estos grandes espacios huecos contribuyen con valores altos de permeabilidad. Además, es probable que el agente de sostén de alambre tenga una muy buena estabilidad y probablemente no sufra de los problemas de flujo de retorno de agente de sostén que se observan con los agentes de sostén esféricos.
Después de esta primera prueba concluyente que muestra que se puede usar alambre metálico para reemplazar los agentes de sostén estándar, se efectuaron nuevas pruebas con el fin de investigar el efecto de diferentes parámetros, tal como calibre del alambre, ' dureza, cobertura, longitud y duración de la exposición a la tensión. Todos los experimentos se realizaron a 100 °F, 2 lb/pie2 de carga de agente de' sostén. Estos resultados también se compararon con los valores del agente de sostén convencional de gran fuerza Carbo HSP (bauxita sinterizada 16/30) .
Ejemplo 4: Calibre del alambre Los experimentos se realizaron con alambres 302 SS de 0,25" de longitud, calibre 26 (0,016") y calibre 31 (0,009"). Los resultados de la prueba se muestran en la siguiente Tabla 3: Tabla 3.
Se pueden formular las siguientes conclusiones acerca del 'impacto del calibre del alambre sobre la permeabilidad y conductividad: La permeabilidad de la combinación disminuye con el diámetro del alambre para un alambre 302 SS (duro) .
El ancho de fractura del alambre con menor diámetro es mayor. La diferencia en el 'ancho es mayor a bajas tensiones de cierre.
A bajas tensiones de cierre (3000 psi) , las combinaciones de alambres de pequeño diámetro y de gran diámetro presentan una conductividad similar. A tensiones de cierre intermedias (6000 psi) y altas (9000 psi), el alambre de mayor diámetro da como resultado una mayor conductividad.
En comparación con el agente de sostén Carbo HSP 20/40, que se muestra en la siguiente tabla 4, la permeabilidad y conductividad del alambre son mayores. Sin embargo, el ancho de fractura con el agente de sostén de alambre es menor con una carga equivalente de 2 lb/pie2.
Tabla 4: Agente de sostén 20/40 Carbo HSP Ejemplo 5: Dureza del alambre Se llevaron a cabo experimentos con alambres de dos materiales, 302 SS (duro) y un acero suave (blando) con una carga de agente de sostén de 2 lb/pie2. Los resultados de'- la prueba se muestran en la siguiente Tabla 5: Tabla 5 formularon las siguientes conclusiones El alambre blando tiene mayor permeabilidad y conductividad a bajas tensiones de cierre (probablemente porque era un alambre de menor calibre, es decir, mayor diámetro) .
La permeabilidad y conductividad del alambre blando cae significativamente con las tensiones de cierre. El alambre duro conserva su permeabilidad y conductividad en un grado mucho mayor que el alambre blando.
¦ En comparación con Carbo HSP 20/40 (ver la tabla 4), la combinación de agentes de sostén de alambre blando tiene una permeabilidad y conductividad mucho mayor a bajas tensiones de cierre. El alambre duro conserva una mayor permeabilidad y conductividad que Carbo HSP 20/40 en todas las tensiones de cierre.
Ejemplo 6 : Recubrimiento del alambre Se llevaron a cabo experimentos con alambre de acero suave calibre 22, con y sin recubrimiento, a una carga de agente de sostén de 2 lb/pie2. Los resultados de la prueba se indican en la siguiente Tabla 6: Tabla 6.
Se formularon las siguientes conclusiones: ¦ El alambre con recubrimiento da como resultado una permeabilidad y conductividad mucho menor.
¦ El alambre con recubrimiento presenta un mayor ancho de fractura ¦ Los espacios de los poros de la combinación de agentes de sostén eran dañados por el material de recubrimiento.
Ejemplo 7 : Longitud del alambre Se evaluaron alambres de acero suave con recubrimiento a dos longitudes diferentes de 0,5" y "0,2" con una carga de agente de sostén de 2 lb/pie2. Los resultados de la prueba se indican en la siguiente Tabla 7: Tabla 7. formularon las siguientes conclusiones Los alambres de acero suave con recubrimiento 'se evaluaron a dos longitudes diferentes de 0,5" y 0,2".
¦ El alambre de 0,5" tiene un ancho de fractura ligeramente mayor .
¦ Los valores de permeabilidad y conductividad para los alambres largos y cortos son similares.
Ejemplo 8 : Duración de la exposición a la tensión Se llevó a cabo una prueba de conductividad a largo plazo con alambre calibre 26 recubierto, con una carga de agente de sostén de 2 lb/pie2 y 9000 psi de tensión de cierre. La velocidad de flujo era de 4 mi/ruin. La conductividad se midió después de 4, 24, 48 y 72 horas. Los resultados de la prueba se indican en la siguiente Tabla 7: Tabla 7 formularon las siguientes observaciones Para las primeras 24 horas, la permeabilidad y conductividad de la combinación de agentes de sostén no cambia mucho.
La conductividad incrementa significativamente después de 24 horas, pero al momento se desconoce la razón. Se estabiliza después de 48 horas.
La duración de exposición a la tensión no tiene mucho impacto sobre el ancho de fractura.

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
  2. Un método para apuntalar una fractura en una formación subterránea con un agente de sostén que comprende esencialmente un material particulado elongado, donde las partículas individuales de dicho material particulado tiene una forma con una proporción dimensional basada en la longitud mayor que 5.
  3. Un método de apuntalamiento de una fractura en una formación subterránea con un agente de sostén que comprende dos pasos no simultáneos de colocar un primer agente de sostén que consiste de un material no metálico particulado esencialmente esférico y colocar un segundo agente de sostén que consiste esencialmente de un material elongado que tiene una relación de longitud a diámetro mayor que 5.
  4. Un método de fracturación de una formación subterránea que comprende inyectar un fluido de fracturación en .una fractura hidráulica creada en dicha formación subterránea, donde al menos una porción del fluido de fracturación comprende un agente de sostén que consiste esencialmente de un material elongado que tiene una relación de longitud a diámetro mayor que 5 -El método de la reivindicación 3, donde dicha porción de fluido de fracturación es la porción terminal.
  5. El método acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde dichas partículas individuales de dicho material particulado elongado tienen una relación dimensional basada en la longitud mayor que 10.
  6. El método acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde las partículas individuales de dicho material particulado elongado tienen forma de un segmento de alambre.
  7. El método acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde dicho material particulado elongado es sustancialmente metálico.
  8. El método de la reivindicación 7, donde dicho material particulado elongado se selecciona del grupo que consiste de hierro, ferrita, acero- bajo en. carbono, acero inoxidable y aleaciones de hierro.
  9. El método de la reivindicación 7, donde dicho material particulado elongado consiste de alambres de metal que tienen una dureza entre 45 y 55 Rockwell.
  10. El método acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde dichas partículas individuales de dicho material particulado elongado están recubiertas con resina.
  11. 11. El método acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde dichas partículas individuales de dicho material particulado elongado tienen una longitud entre 1 y 25 mm y preferentemente entre 2 y 15 mm aproximadamente.
  12. 12. El método acorde con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde dichas partículas individuales de dicho material particulado elongado tienen un diámetro entre aproximadamente 0,1 y aproximadamente 1 mm y preferentemente entre 0,2 mm aproximadamente y 0,5 mm aproximadamente.
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