Monitoreo de Presiones
El éxito de una re-inyección de cortes (CRI) depende en buena parte del análisis de presiones que se realice durante la operación. Esta metodología provee un mayor entendimiento de la ingeniería de subsuelos, da un valor agregado a la planeación de las operaciones de perforación en general y minimiza el impacto al ambiente. Entérese en qué consiste.
Con los desarrollos de nuevas tecnologías para la perforación de pozos cada vez más profundos con lodos base aceite y consecuentemente con la generación de nuevas regulaciones ambientales más severas, se crea la necesidad inmediata de proteger el medio ambiente del desecho de productos de perforación y producción en línea con las políticas de cero descarga. Este incremento de volúmenes de desechos requiere un adecuado manejo y disposición, siendo la re-inyección de cortes (CRI) el método por excelencia preferido mundialmente por su protección al medio ambiente, seguridad y bajos costos.
Los proyectos de CRI se basan en una ingeniería de avanzada que no sólo diseña la operación sino que además se adelanta un paso más en el proceso de seguridad y permite identificar riesgos y mitigarlos tempranamente, evitando así perdidas parciales o totales de pozos, afloramientos en superficie y retrasos en operaciones de perforación o producción que incurren en una alta exposición de los costos operativos.
La metodología que se ha desarrollado para monitoreo de pozos de inyección con el análisis detallado de las presiones de inyección representa un paso importante no solo en el manejo de riesgos sino también provee un mayor entendimiento en la ingeniería de subsuelos, dando un valor agregado a la planeación de las operaciones de perforación en general y minimizando potencialmente el impacto al ambiente.
Análisis de presiones en CRI
Las operaciones de CRI se efectúan creando fracturamiento hidráulico en el subsuelo para almacenar los desechos inyectados en una formación receptora a una presión, tasa de bombeo y condiciones reológicas óptimas. El diseño del fracturamiento, de su contención y de la capacidad de almacenamiento dependen de datos geomecánicos relativos al campo de estudio y afectan directamente los resultados de las simulaciones, y así el diseño final de las operaciones.
La insuficiencia o la poca exactitud de datos de campo en los proyectos de CRI es una de las incertidumbres más importantes que altera significativamente la precisión de las simulaciones de fracturamiento hidráulico. El esfuerzo mínimo in-situ, por ejemplo, dicta la orientación de la fractura y la presión a la cual se debe bombear para crearla. Sin embargo, la obtención de valores de esfuerzos in-situ por intermedio de registros o de núcleos puede variar considerablemente del valor real dependiendo del ambiente tectónico, la toma de la muestra, las suposiciones de interpretación de registros, cambiando drásticamente los resultados y las estimaciones de geometría final de la fractura. La incertidumbre de estos datos geomecánicos puede traer consecuencias tan graves como sobreestimación de la capacidad de almacenamiento, afloramientos a superficie y falla total de la operación.
Existen varios métodos para determinar la geometría de la fractura, una vez se haya comenzado la inyección, como son los trazadores radioactivos y registros de temperatura que solo proveen información limitada, existen además técnicas más avanzadas como la microsísmica pero en el presente se encuentra limitada su aplicación a condiciones específicas.
En contraste, el monitoreo de presiones en superficie o en el fondo del pozo provee información muy válida para el diagnóstico de la extensión de fracturamiento a bajo costo y poco despliegue de equipo. El análisis detallado de presiones en conjunto con monitoreo regular de la inyección es considerado una potente técnica para caracterizar y entender el proceso de fractura, permitiendo la temprana identificación de riesgos y de opciones de mitigación. Perturbar el ambiente natural del subsuelo mediante la inyección de una lechada cambia las propiedades geomecánicas de la formación: por una parte, la acumulación gradual de sólidos dentro de la fractura incrementa considerablemente el estado del los esfuerzos in-situ locales como consecuencia del volumen total de fluido filtrado que incrementa la presión de poros y consecuentemente la presión de la formación, afectando la evolución del fracturamiento y probablemente su orientación local.
La metodología
Entender los mecanismos que afectan y cambian el proceso de fracturamiento en el subsuelo y sus consecuencias en la operación de CRI es el objetivo primordial del monitoreo continuo de presiones para mitigar tempranamente riesgos y permitir una operación sin mayores contratiempos. El proceso comienza con una evaluación diaria de todos los parámetros operacionales y los eventos registrados, tales como presiones de superficie o de fondo, tasa de inyección, propiedades de los fluidos inyectados y revisión de actividades paralelas que puedan afectar las lecturas de la inyección. Las presiones de inyección son analizadas detalladamente para verificar el comportamiento estimado de la fractura. La comparación con las predicciones identifica los posibles problemas en la operación. Cuando las actividades se desarrollan normalmente y sin mayores contratiempos, los procedimientos operativos se mantienen y se continúa con la observación del comportamiento del pozo hasta el final de las operaciones. La identificación de alguna anomalía en la operación conlleva al análisis detallado de las causas y se establece un proceso de mitigación de riesgo inmediato para poder continuar con las operaciones. Es importante observar actividades simultáneas con la inyección de cortes pues estas pueden afectar las mediciones y provocar una falsa alarma.
Análisis de caída de presión
Uno de los métodos más confiables para estimar la presión de cierre o el esfuerzo mínimo promedio a lo largo de la fractura es analizando la caída de presión después de la inyección. Este estudio se logra con la utilización de la curva especializada llamada función "G" con su primera y segunda derivada durante el cierre de la inyección hasta la presión de cierre, siendo un método análogo a la gráfica de Horner utilizada en el análisis de pruebas de pozo (Figura 2). Bajo algunas condiciones no ideales, la utilización de este método puede estimar coeficientes de filtración y eficiencia del fluido con valores optimistas, es por esto que se han incluido modificaciones para abarcar factores tales como compresibilidad del fluido, efecto térmico, poro-elasticidad y geometría de la fractura durante el cierre. Adicionalmente, la forma de la caída de presión después del cierre puede utilizarse para identificar la geometría de la fractura durante el cierre.
Validación del modelo geomecánico
Aun con el modelo geomecánico preliminar más detallado y preparado, es importante validar y actualizar los estudios iniciales con los resultados de campo. Como es común, se utiliza un proceso iterativo para coincidir las presiones estimadas con las reales, y así se actualizan los parámetros geomecánicos propios de la formación. De esta manera, se establece un continuo proceso de mitigación de riesgos donde se comienza con un estudio preliminar de inyección y se actualiza permanentemente durante las operaciones, identificando así de manera diaria los posibles problemas y sus soluciones óptimas.
El éxito de una operación de CRI reside en un detallado conocimiento de las operaciones con base en un continuo monitoreo del fracturamiento, anticipando cualquier eventualidad.
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