Geomecanica Aplicada a La Industria Petrolera
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MCAMCAMCAMCAMCAMCA
Schlumberger Geomechanics (SGM) Geomecanica Aplicada en la Industria Petrolera Elena Bentosa Geomechanics Engineer MCA
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Schlumberger Geomechanics (S
¿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.
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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…
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PERFORACION
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Schlumberger Geomechanics (S
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.
Tiempo: tiempo de penetración bajo por densidad de lodo alto
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Schlumberger Geomechanics (S
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. Zona de pérdidas: En caso de perforar una zona fracturada/planos de debilidad, el tipo
de derrumbe que se puede producir en esta zona son blocosos y tabulares.
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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
Estabilidad de Pozo
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Schlumberger Geomechanics (S
Problemas de Perforación
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Schlumberger Geomechanics (S
Factores que influyen
Factores Químicos • Composición mineral de la roca (lutita)
• Mecanismo de interacción (Osmosis)
• Problemas en la Formación (por ser golpeada)
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Schlumberger Geomechanics (S
Factores que influyen
Factores Mecánicos
•Controlables
• Trayectoria (Azimut & Inclinación)
• Peso del lodo
• No Controlables
• Esfuerzos del campo
• Presión de Poro
• Propiedades Mecánicas de la roca
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Schlumberger Geomechanics (S
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
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Schlumberger Geomechanics (S
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)
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13 Initials 12/9/2011 Ordovician Silurian Devonian Carboniferous Permian Triassic Cretaceous Tertiary 6.7 Ma
DEPOSITION
6.5 Ma 6.35 Ma 6.05 Ma 5.75 Ma 5.5 Ma 5.2 Ma 4.9 Ma 4.05 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
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Schlumberger Geomechanics (S
Que Genera Sobrepresiones??
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Schlumberger Geomechanics (S
Que Genera Sobrepresiones??
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Schlumberger Geomechanics (S
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
ShminSHmax
σ2
σ3
σ1
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Schlumberger Geomechanics (S
Tectonismo, estructuras y esfuerzos
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Schlumberger Geomechanics (S
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).
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Schlumberger Geomechanics (S
Mecanismos de falla de la roca
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Schlumberger Geomechanics (S
Mecanismos de falla
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Schlumberger Geomechanics (S
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
ShminSHmax
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
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Schlumberger Geomechanics (S
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
… versus profundidad vertical real
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Schlumberger Geomechanics (S
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
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Schlumberger Geomechanics (S
Modelado de la Sal e influencia de esfuerzos
Sección Sísmica
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YACIMIENTOS
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Schlumberger Geomechanics (S
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 operativa del campo
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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
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Schlumberger Geomechanics (S
Geomecánica de Yacimientos Mejora en la Permeabilidad en fracturas (las barras rojas indican las trayectorias de los pozos)
Después de 2 años de producción
Después de 7 años de producción
Después de 15 años de producción
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TERMINACION
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Schlumberger Geomechanics (S
Geomecánica para Terminación
Comparación entre disparos alineadas y no alineadas Los disparos orientados paralelamente al esfuerzo horizontal máximo minimizan la tortuosidad en la pared del pozo y minimiza el riesgo de empaquetamiento prematuro
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
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Schlumberger Geomechanics (S
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
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Schlumberger Geomechanics (S
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
Completaciones
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Schlumberger Geomechanics (S
Geomecánica
![Page 34: Geomecanica Aplicada a La Industria Petrolera](https://reader034.fdocuments.mx/reader034/viewer/2022050703/577ccf111a28ab9e788ecb9d/html5/thumbnails/34.jpg)
Schlumberger Geomechanics (S
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
![Page 35: Geomecanica Aplicada a La Industria Petrolera](https://reader034.fdocuments.mx/reader034/viewer/2022050703/577ccf111a28ab9e788ecb9d/html5/thumbnails/35.jpg)
Schlumberger Geomechanics (S
Planeación y Trabajo de equipo en Acción.
Preguntas?? – Discusión Gracias por su atención!!!
![Page 36: Geomecanica Aplicada a La Industria Petrolera](https://reader034.fdocuments.mx/reader034/viewer/2022050703/577ccf111a28ab9e788ecb9d/html5/thumbnails/36.jpg)
Schlumberger Geomechanics (S
Análisis de diseño de
completaciones
Análisis del Manejo de
Arenamiento
Modelado de esfuerzos
Pre-Producción
Análisis de estabilidad
de pozo
Restauración Geológica
Simulación de Fractura
Hidráulica
Portafolio de Geomecánica
para Yacimiento Modelado
acoplado Estático
/unidireccional
Modelado Acoplado Dinámico
/bidireccional