Geomecanica Aplicada a La Industria Petrolera

(1)

MCA

MCAMCA

MCA

Schlumberger Geomechanics (SGM)

Geomecanica Aplicada en la Industria Petrolera

Elena Bentosa

Geomechanics Engineer

MCA

(2)

¿Qué es la Geomecánica?

• La geomecánica es la disciplina que integra la mecánica de

rocas, la geofísica, geología, petrofísica, perforación y la

producción, para cuantificar la respuesta de la tierra a

cambios

en:

– los esfuerzos

– la presión del yacimiento

– la temperatura de la formación.

• La geomecánica nos permite:

– Elaborar modelos predictivos y consistentes de esfuerzos

in situ y de las propiedades de las rocas para

• Predecir la deformación del agujero y del yacimiento

• Optimizar los planes de desarrollo del campo y encontrar soluciones de ingeniería para diagnosticar problemas.

(3)

Schlumberger Geomechanics (S

Donde Aplica?

• Perforación: Estabilidad del agujero, Predicción de presión de poro, Sal, Evitar sorpresa durante la perforación …

• Terminación: Manejo de arenas, Análisis de colapso de tubería, Perforación direccional…

• Yacimientos: Esfuerzos por permeabilidad, PPP en yacimientos, Sísmica 4D, Daños por producción, Subsidencia, Colapso de tubería de revestimiento…

(4)

(5)

Porque es

importante una buena estimación

También necesario para planeación, impacto sobre el yacimiento y migración del en el sistema petrolero Seguridad: Influjos, Escurrimiento, gasificaciones y Brotes Costos: pega de tubería/Tiempo de exposición por inestabilidad.

(6)

Ventana Operacional

Detalles mostrados en una Ventana de estabilidad incluyen:

Zona de presión de poro: Durante la perforación bajo balance el tipo de derrumbes que

se pueden generar son astillados.

Zona de colapso: El tipo de derrumbes en esta zona pueden ser angulares. Zona estable: Se mantiene la estabilidad de pozo. No se producen derrumbes

relacionados a falla mecánica de roca.

(7)

Schlumberger Geomechanics (S FG LC PP

MW

Zona de

Influjos

Zona de

Colapso

Zona

Estable

Zona de

Pérdidas

SH max, Sh min, Pp, Sv, UCS, Fang, Shazim

SH max, Sh min, Pp, Sv, TSTR, Shazim

(8)

(9)

Factores que influyen

Factores Químicos

• Composición mineral de la roca (lutita)

• Mecanismo de interacción (Osmosis)

(10)

Factores que influyen

Factores Mecánicos

•Controlables

• Trayectoria (Azimut & Inclinación) • Peso del lodo

• No Controlables

• Esfuerzos del campo • Presión de Poro

(11)

Consideraciones

1. En una sección del agujero se debe considerar

como reacciona la roca a:

1. Fluidos de perforación

2. Presiones

3. Acciones Mecánicas

4. Esfuerzos & debilidades

2. Agujeros y Formaciones inestables son la causa de

problemas de perforación relacionados a:

1. Pérdida de lodo

2. Empacamientos

3. Pegado de tubería

Zona no consolidada

(12)

Presión de Poro – Presión de

Formación

Presión de poro normal. Se refiere

a las presiones causadas por la columna hidrostática y que solo dependen de la profundidad y de la densidad del fluido involucrado.

Presión de poro anormal. Las

presiones de formación que no

cumplan con el requisito anterior se dice que son presiones anormales, estas pueden ser anormalmente negativas (subpresiones) o

anormalmente positivas (sobrepresiones)

(13)

13 Initials

12/9/2011 _{Carboniferous}_Permian_Triassic_Cretaceous_Tertiary_Ordovician_Devonian_Silurian_{6.7 Ma}

DEPOSITION 6.5 Ma 6.35 Ma 5.75 Ma 6.05 Ma 5.5 Ma 5.2 Ma 4.05 Ma 4.9 Ma 4.4 Ma 3.7 Ma 3.35 Ma 2 Ma 1 Ma Present Day COMPRESSION COMPRESSION

Name Dep. from Dep. to

Silurian Devonian Carboniferous Permian Triassic Cretaceous Tertiary Ordovician

Restauración Estructural

(14)

(15)

(16)

Existen 3 esfuerzos principales

Los Esfuerzos Principales son ortogonales y perpendiculares entre ellos

La superficie de la tierra esta aproximada a una superficie libre, entonces uno de los esfuerzos principales es vertical (Sv) y los dos otros son horizontales

Siempre son ortogonales, pero no necesariamente vertical y horizontal (Efecto de fallas)

También, el más grande de los esfuerzos principal no es necesariamente vertical (Regimen inverso o transcurrente)

Esfuerzos en la Tierra

Shmin

SHmax

σ

₂

σ

₃

σ

₁

(17)

(18)

Tectonismo, estructuras y esfuerzos

Análisis de los derrumbes

Esfuerzos in situ

σ z σ H σ h

Los breakouts (Ovalizaciones) están alineados paralelos al esfuerzo horizontal mínimo (En un pozo vertical).

(19)

(20)

(21)

Complejidad del MEM

• Buzamiento estructural simple

• Considera fallas

• Estado de esfuerzos aproximado

1D

2D

3D

4D

• MEM relacionado a la profundidad vertical

• Representación estructural

• Buzamientos complejos, espesor de capas y fallas

• Estructuras complejas (Diapiros)

• Estado de esfuerzos equilibrado

• Análisis de los esfuerzos,

deformaciones, fracturas, fallas, porosidad, permeabilidad con la producción Esfuerzos vertical y Horizontales pueden ser aproximados a los esfuerzos principales Shmin SHmax S3 S2 S1 Rotación de esfuerzos principales con presencia de Sal, fallas, capas

inclinadas y anisotropía intr. extr.

Esfuerzos vertical y Horizontales no son

los esfuerzos principales

(22)

Modelo Mecánico del Subsuelo 1D

• Esfuerzos verticales

• Esfuerzos horizontales mínimos y máximos + dirección

• Presión de poro

• Resistencia de la roca

• Ángulo de fricción

• Relación de Poisson

• Módulo de Young

• Tipo de roca

(23)

Modelo Mecánico de la Tierra 2D

• Buzamiento estructural simple

• Puede introducir fallas

• Estado aproximado de

esfuerzo

• Los gradientes de

esfuerzo pueden

cambiar lateralmente

• El esfuerzo no está

equilibrado

(24)

Modelado de la Sal e influencia de

esfuerzos

(25)

(26)

Geomecánica de Yacimientos

• Calcula los cambios de los

esfuerzos y las deformaciones

en magnitud y orientación

• INICIAL

: antes que la

producción se inicie

• ACTUAL

: estado de los

esfuerzos en el presente

• FUTURO

: Modela los

efectos de la producción

a través de la vida

(27)

Schlumberger Geomechanics (S •

Modelaje geomecánico

•

La producción o la inyección

alterarán el yacimiento y

sobrecargarán el estado de

esfuerzo

•

Evolución de estado de

esfuerzos con producción

•

Muchas aplicaciones;

• Rendimiento de flujo –

cambios de

permeabilidad

• Compactación y

subsidencia

• Activación de fallas….

Geomecánica de Yacimientos

(28)

Geomecánica de Yacimientos

Mejora en la Permeabilidad en fracturas

(las barras rojas indican las trayectorias de los pozos)

(29)

(30)

Geomecánica para Terminación

Comparación entre disparos alineadas y no alineadas

Los disparos orientados paralelamente al esfuerzo horizontal máximo minimizan la

Fracturamiento

Diagrama esquemático de la Geometría de fractura numérica asumido de un modelo 3D

1. Distribución de esfuerzos 3D a lo largo de la pared del pozo.

2. Geometría de la fractura 1. Ubicación 2. Espesor 3. Longitud 4. Altura 3. Resultados especiales de

estudios de sensibilidad de los parámetros deseados

(31)

Geomecánica para Terminación

Arenamiento 1. Optimización de la producción y escenarios de inyección 2. Reducción de la producción de arena 3. Mejor entendimiento de la

estabilidad del pozo y diseño de

terminación a través de la

producción.

Deformación plástica horizontal inducida XX con un drawdown de 2000 kPa – Vista de planta

(32)

Geomecánica para Terminación

1. Distribución de Esfuerzos y

deformación a lo largo de la trayectoria del pozo

2. Probabilidad y localización de

fallas potenciales del pozo 3. Probabilidad de colapso de

tubería durante la

producción/inyección.

4. Probabilidad de deformación

del cemento.

Deformaciones plásticas calculadas en la screen pipe de 7.53” al final de la producción,

indicando cedencia en la sección de perforación

(33)

(34)

Geomecánica

Import VISAGE results in Petrel

Transformar en Ventana Operativa

Alto Bajo

Ppore Ovalización Pfrac Pbreakdown

“Ventana Operativa” “Ventana Segura”

Dirección Esfuerzos

Fracturas

Dimensión de Ventana Operativa

(35)

Planeación y Trabajo de equipo en Acción.

Preguntas?? – Discusión

Gracias por su atención!!!

(36)

Análisis de diseño de completaciones Análisis del Manejo de Arenamiento Modelado de esfuerzos Pre-Producción Análisis de estabilidad de pozo Restauración Geológica Simulación de