Reestimulación de Pozos y Optimización de Tratamientos

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La reestimulación de pozos existentes representa un vasto recurso no explotado. Un tratamiento de refracturamiento hidráulico exitoso es aquel que crea una fractura que tiene mayor conductividad y/o penetración con respecto a la fractura hidráulica previa. Los requerimientos de fracturamiento hidráulico son diferentes en formaciones altamente permeables (alta conductividad de fractura) en comparación a las formaciones de baja permeabilidad (conductividad de fractura moderada). Entendiendo estas básicas diferencias esenciales para lograr el éxito de una reestimulación.

En el pasado, la metodología de selección de candidatos ha estado concentrada en pozos de baja productividad. Esta filosofía ha arrojado resultados decepcionantes y conllevan a la errónea concepción que los trabajos de reestimulación “no funcionan”. Estadísticas de producción de un solo pozo por si sólo pueden no ofrecer una efectiva metodología de selección de candidatos para reestimulación. Otros parámetros tales como el BHP (remanente en el reservorio), reservas recuperables, una capacidad de formación favorables con respecto a los trabajos originales pueden jugar un rol importante en el éxito de un trabajo de reestimulación. De hecho, los estudios han mostrado que la selección de pozos de baja productividad para reestimulación probablemente implique en peores resultados en comparación a una selección aleatoria de candidatos a workover. Los estudios realizados a la fecha concluyen que no hay un criterio de selección universal aplicada para todas las situaciones, por lo cual esta selección debe ajustarse a cada necesidad particular.

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El criterio de selección de candidatos a refracturamiento en un determinado campo puede variar dependiendo de las condiciones del yacimiento y de las condiciones de los pozos. Para ser exitoso, los tratamientos de refracturamiento hidráulico deben obtenerse fracturas más largas o fracturas apuntaladas más conductivas, o una mayor exposición de arena abierta en el pozo (estableciendo un flujo lineal hacia el pozo) para compararlas con las condiciones previas a la reestimulación.

De acuerdo con lo anterior, dos aspectos claves para cualquier programa de trabajo de reestimulación deben realizarse: (I) aprendizaje desde las experiencias existentes en el campo o área potencial de reestimulación y la formulación de un criterio específico de selección la cual debe capturar todos los ingredientes claves para el éxito de la reestimulación y (II) a través de un entendimiento de los parámetros de tratamiento que gobiernan el éxito de un trabajo de reestimulación de manera que sea capaz de optimizar el tratamiento para obtener una máxima tasa de retorno. Avances en el diseño y desarrollo de software, mejoramiento de las técnicas de diagnóstico, etc, juegan un rol clave en el éxito de la reestimulación durante los últimos 10 años, como resultado de los desarrollos tecnológicos en fluidos de estimulación y agentes apuntalantes.

1. Actividad de Reestimulación – Pasado y Presente

El objetivo de cualquier tratamiento de estimulación por fractura tanto para completaciones iniciales o reestimulación de pozos existentes es bypassear el daño cercano a la vecindad del pozo, que permite mejorar la conectividad del pozo con el reservorio. Los intentos de refracturamiento hidráulico comenzaron tan pronto como la técnica de fracturamiento hidráulico comenzó, en el año 1947, lo cual significaron importantes esfuerzos para diagnosticar y seleccionar los candidatos, con resultados mixtos. Hasta la última década, la reestimulación no fue considerara como una buena opción. Se tuvo la creencia que los tratamientos de reestimulación pudieron no ser económicamente justificados, por lo que en muchos casos se optó por el abandono del pozo. Los operadores habían sido cautelosos acerca de recurrir a la reestimulación debido a las malas experiencias con el refracturamiento en el pasado.

Entre 1996 y 1998, el Gas Research Institute (GRI), ahora llamado Gas Technology Institute (GTI), realizó un estudio de investigación acerca de la reestimulación por fracturamiento hidráulico como un medio de mejoramiento de la productividad de un pozo y la adición de reservas recuperables. La evaluación preliminar del estudio resultó en la identificación de un significativo potencial de producción de gas en tierra en los Estados Unidos. Los precios del petróleo han renovado el interés en la reestimulación en muchas operadoras a nivel mundial. Desde las actividades de reestimulación en Estados Unidos y otras áreas, incluyendo China, Argelia, Brasil y Rusia, es evidente el gran potencial del refracturamiento hidráulico en todo el mundo, aún en campos maduros. En la Figura 1 representa un mapa ejemplo de las principales áreas en los Estados Unidos con potencial de refracturamiento hidráulico.

Frac Map

Fig. 1. Principales áreas con potencial a refracturamiento en los Estados Unidos

2. Rasgos comunes de áreas con potencial para Reestimulación

Los rasgos comunes de las áreas con potencial para reestimulación pueden ser clasificadas como las siguientes:

– Reservorios complejos con problemáticas inicial de producción.

– Juega con las mejoras tecnológicas importantes.

– Pozos viejos que han sufrido daño durante su vida productiva.

– Producción de múltiples horizontes que pueden haber sido estimulados con técnicas y tecnologías limitadas.

3. Metodología de Selección de Candidatos – Enfoque Integral

Una efectiva metodología de selección es esencial para el éxito de un programa de reestimulación. No es un conjunto de criterios de selección que puede ser aplicado a cada situación. Sin embargo, es posible formular un flujo de trabajo con la selección de candidatos (para un determinado campo) independientemente de las circunstancias. Los siguientes pasos fueron formulados como un enfoque integral por Schlumberger Data and Consulting Services (DCS):

4.1. Revisión de la literatura

El primer paso es la revisión de cualquier información publicada que pudiera dar luces en el área en cuestión, particularmente datos publicados a las técnicas de estimulación. Particularmente para áreas con los rasgos anteriormente observados, puede ser muy importante aprender de experiencias técnicas publicadas por otros. Este es el primer paso crítico.

4.2. Análisis de Dominio en Movimiento (MDA) – Análisis de redes neurales – Alcance de Estudio

Muchos papers técnicos han sido escritos describiendo la utilidad del MDA en identificar y cuantificar las oportunidades infill. Esta técnica también es usada para la organización estadística de los datos y la identificación de conductores de comportamientos de pozos. Un análisis de la zona de un campo, utilizando los datos disponibles de dominio público arrojará luz sobre la zona y puede apuntar hacia las técnicas más apropiadas que pueden dar lugar a la generación de oportunidades de reestimulación. El análisis con software a través de redes neurales dan una función similar, ya que proveen un medio automático para la selección de un gran número de pozos. El propósito de estas dos técnicas es no seleccionar candidatos, pero tampoco eliminarlos.

4.3. Proyección en base al comportamiento de pozo

Ha sido demostrado que en algunas áreas de peores resultados también hacen los candidatos más pobres de reestimulación. En general, esto tiende a ser un caso complejo: baja permeabilidad, reservorios menos rentables. En otros menos complejos, en yacimientos más rentables, donde hay una baja productividad, pueden proveer de una cartera de pozos candidatos a reestimulación. El comportamiento de la producción siempre va ser usado como una proyección para la selección de candidatos para reestimulación. Las curvas de producción proveen un indicador de la calidad del reservorio y la eficiencia de la completación que puede ser realizada. En todos los casos, debe haber suficiente reservas remanentes para así poder justificar una reestimulación.

4.4. Revisión de la información de pozo

El objetivo primario que preceden las tres primeras etapas previas es dar algo de luz en cuales pozos pueden ser candidatos a reestimulación sin que se tenga una revisión profunda de los archivos o carpetas de pozo. La revisión de datos básicos e historias de producción pueden reducir el número de pozos candidatos a reestimulación para una posterior revisión exhaustiva. El fluido de fractura, el tipo de apuntalante, el esquema de cañoneo, o alguna otra particularidad en la completación del pozo puede haber sido identificada como una causa potencial de una baja productividad en la fase de proyección (screening). Una revisión de los datos de pozo permitirá la evaluación actual del pozo tan bien como la compilación completa de la historia del pozo. Muchos de los pozos se han descartados por el simple hecho de que no cumplen con la integridad mecánica para un trabajo de refracturamiento.

4.5. Evaluación de los mejores pozos candidatos

Una metodología de evaluación integrada (pozo, yacimiento y completación) debe realizarse a cada pozo antes de realizar un trabajo de reestimulación. Esta metodología de evaluación integral permitirá verificar aspectos claves del paso anterior, y que otros no menos importantes, aunque menos evidentes, pudieran haberse pasado por alto, como por ejemplo, la identificación errónea de la arena neta petrolífera en la completación original de un pozo.

4.6. Reestimulación de los mejores pozos candidatos

En esta etapa del proceso, el operador debería estimular los pozos mostrados como mejores prospectos. La evaluación integral debería resultar en la optimización de los tratamientos que pudieran arrojar una fractura más larga o más conductiva que pueda conectar una mayor área de flujo no contactada durante el tratamiento original.

4.7. Evaluación de resultados y revisión del criterio de selección

En la práctica, es necesario validar la selección de los pozos candidatos mediante el bombeo de tratamientos de reestimulación comparando los resultados actuales de producción con las tasas estimadas durante la fase de estudio. Idealmente, al menos en tres pozos reestimulados, la probabilidad de que uno o dos trabajos pudieran ser no exitosos por factores no relacionados con el proceso de selección, debido a problemas operacionales imprevistos que surgen durante la ejecución del trabajo. Además de los éxitos operacionales que se pudieran obtener durante la campaña de reestimulación, uno de los objetivos principales de esta etapa en el programa es afinar el proceso de selección mediante la verificación de los aspectos claves y consideraciones durante la fase de selección de candidatos hayan sido eficaces. Las lecciones aprendidas del resultado post trabajo ayudarán a verificar esta fase del proceso.

5. Aspectos claves que conlleva a la identificación de candidatos a reestimulación

Se dan abajo una lista parcial de los aspectos claves a considerar o comparar para la identificación de candidatos a reestimulación:

– Relativa alta presión de yacimiento (energía) indicando que existe una significante porción de las reservas iniciales por recuperar.

– Baja productividad relativa al compararse con otros pozos con semejante arena abierta a producción en un yacimiento relativamente homogéneo.

– Pozos altamente dañados con una alta relación de reservas remanentes para la actual baja tasa de producción.

– Altas con alta permeabilidad y alto valor de daño.

– Completaciones originales que se le aplicaron tratamientos y/o viejas tecnologías.

– Completaciones con limitada entrada (completación parcial).

– Inapropiada selección de material apuntalante, rompimiento del apuntalante por presión de sobrecarga, poca recuperación de gel durante flowback, etc.

– Posibilidad de reorientación de fractura.

– Tratamientos previos con arenamiento prematuros.

– Tratamientos previos habían usado fluidos incompatibles.

– Tratamiento original de estimulación subdiseñados en comparación a la afluencia real del pozo.

– Problemas complejos de reservorio que conllevan a problemas de completación.

6. Optimización de la penetración de la fractura y conductividad de la fractura

La optimización del tratamiento de cualquier trabajo de reestimulación seguirá esencialmente las mismas pautas que para un tratamiento de estimulación para un pozo nuevo. Según Pratz, la mejora de productividad en estado continuo se relaciona con la capacidad de la fractura adimensional (FCD). Este término se describe como la relación de la capacidad de fractura para fluir el hidrocarburo desde la punta de la fractura hasta el pozo productor y de la capacidad del reservorio para fluir el hidrocarburo desde el reservorio hasta la cara de la fractura, y se define con la siguiente ecuación:

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Donde:

Kfw: es la conductividad de la fractura

K: es la permeabilidad del reservorio

Xf: es la longitud de la fractura (1 ala)

En la Figura 2 es un gráfico Log-Log desarrollado por Pratz de incrementos en estado continuo (FOI en siglas en inglés) versus la conductividad adimensional de fractura en la longitudes de 100, 500 y 1.000 pies. Basado en esta observación, los tratamientos de reestimulación de pozos con formaciones permeables deben ser diseñados para maximizar la conductividad de fractura. Alternativamente, los tratamientos de reestimulación en formaciones de baja permeabilidad deben ser diseñados para incrementar la longitud de fractura.

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Fig. 2. Relación entre la conductividad adimensional y la longitud de fractura

Fuente: Portal del Petróleo