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

Viscoelástico - Aniónico 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 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 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia

Viscoelasticidad Gel 3D Surfactantes monómeros Micela Micela como gusano (“polímero viviente”) Aumento de concentración Aumento de concentración O adición de aditivos Encima del CMC Superposición por encima de la concentración Ruptura al contactar petróleo, condensado, dilución,etc. Cabeza hidrofílica Cola hidrofóbica Molécula Surfactante Gel 3D 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, NH4,….) 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 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 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia

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

FLUIDOS DE FRACTURA, FUNCIONES Y PROPIEDADES (SPE 37359) Viscoso, para iniciar y propagar la fractura. No viscoso, para ser fácil de manejar en superficie. Viscoso, para transportar el agente de sostén al pozo. No viscoso, para minimizar la fricción tubular. 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 prevenir la decantación de agente de sostén hacia el fondo de la fractura. Viscoso, para minimizar pérdidas de fluido. No Viscoso, para facilitar su recuperación y limpieza. Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia

Viscosidad Aparente n’ k’ 0.4 0.0875 458 0.6 0.0418 0.8 0.0300 El AGUA tiene : n’ = 1 Alta presión de fricción. k’ = 0.00002 Pobre capacidad de transporte. n’ (Indice de consistencia) k’ (Indice de comportamiento de flujo) Viscosidad Aparente [cps] 0.4 0.0875 458 0.6 0.0418 0.8 0.0300 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 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia

Reología de Fluido Viscoelástico Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia

EFAS: Environmentally Friendly Anionic Surfactant Comparación de velocidad de decantación del agente de sostén para distintos fluidos Fluid Type Proppant Temperature F Viscosity @ 40 sec-1 - CPS Settling Rate Feet/min. EFAS 3% 16-20 Ceramic 150 655 0.066 20-40 Bauxite 0.084 BCL Guar - 35 PPT 850 0.762 0.732 Phosphate Ester – 1% 780 0.144 0.156 LP Guar – 20 PPT 835 1.561 LP Guar - 25 PPT 985 0.323 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 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia

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

Presión de Fricción ZONA IDEAL Baja Fricción & Buena Suspensión 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. 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 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 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. 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 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. 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 NH3 evaporación Solamente aplicable a Surfactante Aniónico Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia

EFECTO DE RUPTURA Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia

COMPORTAMIENTO - VES Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia

COMPORTAMIENTO - VES 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. Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia

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

VAPORIZACION DEL AMONIO EN EL FLUJO DE GAS Mayor longitud efectiva de fractura, mayor respuesta de producción de manera temprana y mejor recuperación de petróleo / gas. Longitud efectiva de fractura 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 % KH2PO4 + 4% - 7% KOH Desde pH 6.5 a 9.0 – pH 8.5 higher > buena viscosidad Fosfonato Potásico Mono-Básico 17 – 19 % K2HPO4 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 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia

ElastraFrac con Sales de Amonio 5 - 6 % NH4Cl + KOH Desde pH 7.0 a 9.0 2.5 - 3.0 % ABF + KOH 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) 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 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia

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

Resumen Viscoelástico 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 Jornadas de Producción 2008 – Comodoro Rivadavia

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