Daño geomecánico de sistemas naturalmente fracturados debido a esfuerzos inducidos por producción de fluidos

Cuando se perfora una formación se genera una redistribución de esfuerzos en los alrededores del pozo lo que puede inducir disminución en la permeabilidad (daño geomecánico - DG) particularmente en sistemas naturalmente fracturados. Esto ha despertado interés en la industria y ha permitido el desarr...

Full description

Autores:
Rodríguez Flórez, Ximena Alejandra
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2017
Institución:
Universidad Nacional de Colombia
Repositorio:
Universidad Nacional de Colombia
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.unal.edu.co:unal/60288
Acceso en línea:
https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/60288
http://bdigital.unal.edu.co/58564/
Palabra clave:
62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering
Fracturas naturales
Modelos de permeabilidad de fractura
Daño geomecánico
Estado de esfuerzos in-situ,
Modelo geomecánico,
Esfuerzos en los alred edores del pozo
Permeability fracture modelsures
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Geomechanical damage
In-situ stress state
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Geomechanical model,
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description Cuando se perfora una formación se genera una redistribución de esfuerzos en los alrededores del pozo lo que puede inducir disminución en la permeabilidad (daño geomecánico - DG) particularmente en sistemas naturalmente fracturados. Esto ha despertado interés en la industria y ha permitido el desarrollo de múltiples técnicas de caracterización estática de las fracturas naturales, así como su deformabilidad con el estado de esfuerzos (caracterización dinámica). Por otro lado, los estudios acerca de la deformabilidad de las fracturas con esfuerzos han sido, en muchos casos, limitados y asumidos en escenarios ideales que no representan las condiciones in-situ del pozo. Si se desea mitigar el daño geomecánico debido a esfuerzos inducidos por producción de fluidos es necesario entender la variabilidad espacial y temporal de la permeabilidad de las fracturas naturales en función de la deformabilidad de la fractura con los esfuerzos a condiciones in-situ. Este estudio desarrolla un modelo analítico que acopla los atributos estáticos de las fracturas naturales, las propiedades geomecánicas de la roca, los esfuerzos en los alrededores del pozo y los esfuerzos normal y de cizalla al plano de fractura, en modelos de permeabilidad de las fracturas naturales. La aplicación de modelos de permeabilidad en función del esfuerzo efectivo normal al plano de fractura evidencia variaciones considerables de la permeabilidad de la fractura en los alrededores del pozo, especialmente en la dirección del esfuerzo horizontal mínimo porque es perpendicular al esfuerzo horizontal máximo. La apertura y la frecuencia de la fractura, la orientación del plano de fractura, la orientación del esfuerzo horizontal máximo y del esfuerzo horizontal mínimo, la tasa de flujo, y la posición tangencial del pozo son propiedades que tienen alta influencia sobre el comportamiento de la permeabilidad de las fracturas. Por su parte, propiedades de la roca, como la relación de Poisson, no tienen un impacto a destacar sobre las variaciones de la permeabilidad de las fracturas.
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Por otro lado, los estudios acerca de la deformabilidad de las fracturas con esfuerzos han sido, en muchos casos, limitados y asumidos en escenarios ideales que no representan las condiciones in-situ del pozo. Si se desea mitigar el daño geomecánico debido a esfuerzos inducidos por producción de fluidos es necesario entender la variabilidad espacial y temporal de la permeabilidad de las fracturas naturales en función de la deformabilidad de la fractura con los esfuerzos a condiciones in-situ. Este estudio desarrolla un modelo analítico que acopla los atributos estáticos de las fracturas naturales, las propiedades geomecánicas de la roca, los esfuerzos en los alrededores del pozo y los esfuerzos normal y de cizalla al plano de fractura, en modelos de permeabilidad de las fracturas naturales. La aplicación de modelos de permeabilidad en función del esfuerzo efectivo normal al plano de fractura evidencia variaciones considerables de la permeabilidad de la fractura en los alrededores del pozo, especialmente en la dirección del esfuerzo horizontal mínimo porque es perpendicular al esfuerzo horizontal máximo. La apertura y la frecuencia de la fractura, la orientación del plano de fractura, la orientación del esfuerzo horizontal máximo y del esfuerzo horizontal mínimo, la tasa de flujo, y la posición tangencial del pozo son propiedades que tienen alta influencia sobre el comportamiento de la permeabilidad de las fracturas. Por su parte, propiedades de la roca, como la relación de Poisson, no tienen un impacto a destacar sobre las variaciones de la permeabilidad de las fracturas.Abstract: When a formation is drilled a redistribution of the stress around the wellbore is generated, maybe triggering a decrease in the permeability (Geomechanical Damage – GD), particularly in natural fractured systems . This has catched the attention to the industry and it has lead the development of several techniques of static characterization as well as its deformability with the stress state (dynamic characterization). On the other hand, studies on the deformability of fractures with stresses have been , in many cases, limited and performed made under ideal conditions that do not represent the in - situ state of the well. In order to mitigate the geomechanical damage is necessary to understand the spatial and temporal variability of the permeability of the natural fractures as function of the deformability of fractures with stresses at in situ conditions. This study develops an analytical model that couples the static attributes of natural fractures, the rock geomechanical properti es, the stresses around the wellbore and the normal and shear stresses to fracture plane, with natural fractures permeability models. The application of the permeability models as function of effective stress normal to the fracture plane shows considerabl e variations in fracture's permeability in the near -wellbore region, especially in the direction of the minimum horizontal stress because it is erpendicular to the maximum horizontal stress. The fracture's width and frequency, the orientation of the fracture's plane, the orientation of the maximum and minimum horizontal stress, the flow rate and the tangential position are all properties that highly influence the behavior of the fracture's permeability. On the other hand, rock properties like the Poisson ́ s ratio, do not significantly impact the variations of the permeability of the fractures.Maestríaapplication/pdfspaUniversidad Nacional de Colombia Sede Medellín Facultad de Minas Escuela de Procesos y EnergíaEscuela de Procesos y EnergíaRodríguez Flórez, Ximena Alejandra (2017) Daño geomecánico de sistemas naturalmente fracturados debido a esfuerzos inducidos por producción de fluidos. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín.62 Ingeniería y operaciones afines / EngineeringFracturas naturalesModelos de permeabilidad de fracturaDaño geomecánicoEstado de esfuerzos in-situ,Modelo geomecánico,Esfuerzos en los alred edores del pozoPermeability fracture modelsuresNatural fracturesGeomechanical damageIn-situ stress stateStatic attributesGeomechanical model,Stresses around the well.Daño geomecánico de sistemas naturalmente fracturados debido a esfuerzos inducidos por producción de fluidosTrabajo de grado - Maestríainfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/TMORIGINAL1075242729.2017..pdfTesis de Maestría en Ingeniería - Ingeniería de Petróleosapplication/pdf4455266https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/60288/1/1075242729.2017..pdfbce5b000adcbd5f25526161169d08ed1MD51THUMBNAIL1075242729.2017..pdf.jpg1075242729.2017..pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg5267https://repositorio.unal.edu.co/bitstream/unal/60288/2/1075242729.2017..pdf.jpg4fc50000001fb65d1b5cb41e8d6e13ccMD52unal/60288oai:repositorio.unal.edu.co:unal/602882024-04-12 23:10:53.203Repositorio Institucional Universidad Nacional de Colombiarepositorio_nal@unal.edu.co