Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia FLUIDO VISCOELASTICO Por Dario Hideg - BJ Services Company Jornadas de Producción IAPG 2008 Comodoro Rivadavia.

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1 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia FLUIDO VISCOELASTICO Por Dario Hideg - BJ Services Company Jornadas de Producción IAPG 2008 Comodoro Rivadavia - Argentina Agosto 21 – 22, 2008

2 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Viscoelástico - Aniónico

3 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Geles Viscoelásticos Se basan en la Concentración Miscelar de Cationes, Balance Hidrofílico - Lipofílico y el Número de Agregación para producir micelas 3D Requieren un Surfactante y un Ion Opuesto Fluidos que adelgazan por Corte, Baja Fricción Debido al alineamiento de las Micelas en la dirección del Flujo a altas velocidades de corte Rompimiento limpio sin residuos en presencia de Hidrocarburos, Alcoholes, Glicoles y Acidos

4 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Comportamiento del Gel Viscoelástico 0.1 1 10 100 1000 Shear Rate (sec -1 ) Viscosity (poise) 100 10 1 0.1 Newtonian-Silicone Oil Non-Newtonian-Fluid Viscoso Viscoelástico

5 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Viscoelasticidad Gel 3D Surfactantes monómeros Aumento de concentración O adición de aditivos Micela Aumento de concentración Ruptura al contactar petróleo, condensado, dilución,etc. Cabeza hidrofílica Cola hidrofóbica Molécula Surfactante Encima del CMC Superposición por encima de la concentración Micela como gusano (“polímero viviente”)

6 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Sistema Surfactante Viscoelástico Sistema con dos componentes: SURFACTANTE + Contador de Iones Para : Surfactante Catiónico + Anión (cloruros,…) ó Surfactante Aniónico + Catión (K, NH 4,….)

7 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Gel Viscoelástico Ruptura limpia, sin residuo, en la presencia de hidrocaburos, alcoholes, glicoles y ácidos Acuohumecta la formación Dispersa Asfaltenos Suspensión del agente de sostén casi perfecta Baja presión de fricción + Fluido más denso

8 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Gel Viscoelástico Reduce requerimiento de HHP entre un 25 y 35% 2 mecanismos internos adicionales de ruptura, aplicables para pozos de agua y gas Estable hasta 260 F Compatible con sales hasta un 20% para mejor estabilización de arcillas

9 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia FLUIDOS DE FRACTURA, FUNCIONES Y PROPIEDADES (SPE 37359)

10 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia FLUIDOS DE FRACTURA, FUNCIONES Y PROPIEDADES (SPE 37359) Viscoso, para iniciar y propagar la fractura.Viscoso, para iniciar y propagar la fractura. No viscoso, para ser fácil de manejar en superficie.No viscoso, para ser fácil de manejar en superficie. Viscoso, para transportar el agente de sostén al pozo.Viscoso, para transportar el agente de sostén al pozo. No viscoso, para minimizar la fricción tubular.No viscoso, para minimizar la fricción tubular.

11 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia FLUIDOS DE FRACTURA, FUNCIONES Y PROPIEDADES (SPE 37359) Viscoso, para llevar el agente de sostén dentro de la fractura.Viscoso, para llevar el agente de sostén dentro de la fractura. Viscoso, para prevenir la decantación de agente de sostén hacia el fondo de la fractura.Viscoso, para prevenir la decantación de agente de sostén hacia el fondo de la fractura. Viscoso, para minimizar pérdidas de fluido.Viscoso, para minimizar pérdidas de fluido. No Viscoso, para facilitar su recuperación y limpieza.No Viscoso, para facilitar su recuperación y limpieza.

12 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Viscosidad Aparente n’ (Indice de consistencia) k’ (Indice de comportamiento de flujo) Viscosidad Aparente [cps] 0.40.0875458 0.60.0418458 0.80.0300458 Fluidos Viscoelásticos  n’ > 0.1 a 0.5  K’ > 0.1 a 1.0  Fluidos Poliméricos XL  n’ > 0.5 a 0.8  K’ > 0.001 a 0.1  Fluidos Base Oil  n’ > 0.5 a 0.9  K’ > 0.001 a 0.1 El AGUA tiene : n’ = 1 Alta presión de fricción. k’ = 0.00002Pobre capacidad de transporte.

13 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Reología de Fluido Viscoelástico

14 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Fluid Type Proppant Type Temperature  F Viscosity @ 40 sec -1 - CPS Settling Rate Feet/min. EFAS 3%16-20 Ceramic1506550.066 EFAS 3%20-40 Bauxite1506550.084 BCL Guar - 35 PPT 16-20 Ceramic1508500.762 BCL Guar - 35 PPT 20-40 Bauxite1508500.732 Phosphate Ester – 1% 16-20 Ceramic1507800.144 Phosphate Ester – 1% 20-40 Bauxite1507800.156 LP Guar – 20 PPT16-20 Ceramic1508351.561 LP Guar - 25 PPT16-20 Ceramic1509850.323 Static settling test showing that EFAS have superior suspending properties than other Fracturing fluids even though its viscosity is slightly lower. EFAS: Environmentally Friendly Anionic Surfactant Comparación de velocidad de decantación del agente de sostén para distintos fluidos

15 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia VES Mezcla de4 Horas Fluido deVES-FluidoDespués Fracturamiento+ Arena 4 ppa 8 ppa Carlos Castro

16 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia ZONA IDEAL Baja Fricción & Buena Suspensión Presión de Fricción

17 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia EFAS – Propiedades de Baja Fricción Comparing A & B vs. C & D shows that EFAS gel produce 50 % less friction than water and comparing E vs. F shows that EFAS produce pumping rates 60% higher than water for equivalent pressure (5000 PSI). See the shear thinning property of EFAS gel, increasing the rate slightly affect friction pressures, on the other hand with water, friction pressures increase drastically.

18 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Requerimiento de Viscosidad para Fracturar con Viscoelástico  100 - 200 cps @ 40 sec-1, debido al bajo n’ y al alto k’, mientras que el requerimiento para otros fluidos es de 400 a 800 cps.  Suficiente viscosidad @ 300 sec-1 para propósitos de Leak-off para control de la eficiencia del fluido. La eficiencia del fluido se puede mejorar con : – Almidón biodegradable – Aditivo para control de agua

19 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Daño en el pack de fractura Invasión por Leakoff a las caras de la fractura: 10% a 30% de daño Daño en la formación debido a cambio en el pH, baja concentración de sal, tensión superficial y depósitos orgánicos debido a los efectos de enfriamiento Pack de la fractura con polímero concentrado: 15% a 60 % de daño

20 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Propiedades Adicionales Requeridas para Prevenir Daño a la Formación Suficiente KCl + del 5% Para prevenir la hidratación y dispersión de arcillas. pH cercano al de la formación Para reducir el cambio catiónico. Para prevenir la hidratación de arcillas. Acuohumectar la formación Para una mejor y mayor producción. Baja tensión superficial Para prevenir bloqueos por agua. Prevenir emulsiones Para mejorar la producción.

21 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Ruptores de fluidos de fractura El principal objetivo está en el pack de fractura !! Romper el fluido después de terminado el tratamiento. Destruir el daño del filter cake. Remover el residuo de gel del pack de fractura. Maximizar la conductividad de la fractura. Broken Low Polymer Frac Fluid

22 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia COMPORTAMIENTO - VES VES - va a producir FIS como cualquier otro fluido, pero en menor grado. La baja tensión superficial también reducirá el FIS en las caras de la fractura, pero el FIS existe y está.

23 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia VES – Mecanismo de ruptura Sistema con Potasio –Hidrocarburos –Dilución –Surfactantes  Cambio de pH Sistema con Amonio –Hidrocarburos –Dilución –Surfactantes  Cambio de pH  NH 3 evaporación  Solamente aplicable a Surfactante Aniónico

24 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia EFECTO DE RUPTURA

25 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia COMPORTAMIENTO - VES

26 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia COMPORTAMIENTO - VES

27 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia COMPORTAMIENTO - VES El flujo de petróleo / Gas rompe la estructura del gel que no fue removida durante el proceso de limpieza inicial y la alta volatilidad del amonio hará que se evapore por el calentamiento y la presión diferencial, rompiendo el balance Surfactante – Contador de cationes rompiendo completamente el gel.

28 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia VAPORIZACION DEL AMONIO EN EL FLUJO DE GAS

29 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Mayor longitud efectiva de fractura, mayor respuesta de producción de manera temprana y mejor recuperación de petróleo / gas. Longitud efectiva de fractura VAPORIZACION DEL AMONIO EN EL FLUJO DE GAS

30 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Elastra Frac con Sales de Potasio 10 - 12 % KCl + KOH ó BF-7L –Desde pH 7.5 a 8.5 – lower > Buena viscosidad 6 - 7.0 % KF+ KOH ó BF-7L –Desde pH 8.0 a 9.5 – higher > Buena viscosidad 12 - 15 % KH 2 PO4 + 4% - 7% KOH –Desde pH 6.5 a 9.0 – pH 8.5 higher > buena viscosidad Fosfonato Potásico Mono-Básico 17 – 19 % K 2 HPO 4 –pH 8.2 a 8.7 – pH 8.5 higher > Buena viscosidad Fosfonato Potásico Di-Basico, también funciona en rango de pH 6.5 a 9 en combinación con KOH

31 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia ElastraFrac con Sales de Amonio 5 - 6 % NH 4 Cl + KOH –Desde pH 7.0 a 9.0 2.5 - 3.0 % ABF + KOH –Desde pH 7.0 a 9.0 8 - 9 % DAP ( Di-Basic Ammonium Phosphate ) + 4% - 6% KOH –Desde pH 7.0 a 10.0 El pH recomendado para todos los sistemas 8.5, en el momento de testearse con MonoEtanolAmina como buffer para prevenir la interferencia con el K (Potasio)

32 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Aplicaciones Pozo bueno (alta k, skin), Frac Pack, o donde conductividad es crítica Pozo con problemas de producción de agua (ConformFrac Technique) Pozo profundo con pequeño tubing – fricción problemática Tratamiento de FraCT ( Fracturamiento con Coiled Tubing ) Re-fracturamientos

33 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Operativamente es simple No necesita hidratación de Polímero No necesita Bactericida No necesita crosslinker No necesita ruptor Ventajas - Viscoelástico

34 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia No contiene ningún polímero ( >100% permeabilidad retenida) VES - Surfactante Aniónico Excelente transporte de agente de sostén Rompe limpio en contacto con petróleo, dilución con agua, o cambio de pH Controlar la producción de agua Baja fricción tubular Excelente para frac packs Dispersión de asfaltenos Resumen Viscoelástico

35 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia Gracias por su tiempo. Preguntas? Dario Hideg Project Engineer Sr. Agosto 21, 2008 – Comodoro Rivadavia Patagonia Argentina