Evaluacin y Prediccin de Erosin en el proceso

Evaluación y Predicción de Erosión en el proceso de Fractura Hidráulica Gabriel Weber / Lisandro Garza / Gonzalo Cabo – Pluspetrol Darío Codega – Nicolás Rebasa - Tenaris

Agenda • Introducción • Erosión: Modelos de Predicción • Experiencias de Campo • Erosión como un parámetro de diseño • Conclusiones 2

Introducción • ¿Cómo surge este trabajo? Análisis de falla de experiencia práctica Erosión en Tubing • Estudio de modelos de Erosión Revisión de modelos teóricos y empíricos • Aplicación práctica en operación similar Acción preventiva mediante re-diseño de instalación • Casos de mayor exigencia Caso crítico Diseño de pozo Horizontal 3

Erosión: daño por partículas Definición: La Erosión se define como toda pérdida de material provocada por remoción mecánica de superficies sometidas al pasaje de un fluido gaseoso o liquido con diferente composición. Mecanismos de daño por erosión: Erosiónpor partículas: • • Erosión por partículas Erosión por gotas de líquido Erosión-corrosión Cavitación • Materiales dúctiles vs frágiles • Velocidad y trayectoria • Caudal de sólidos • Densidad y viscosidad del fluido • Tamaño, forma y dureza de la partícula 4

Erosión: Modelo general Vel. Erosión [mm/año] v Caudal de sólidos [gr/seg] v Vel. De la partícula [m/seg] La El variación efecto erosivo de la resistencia es fuertemente de erosión dependiente entre los grados de acero despreciable. de diferentes la velocidad del fluido (n es entre 2 y 3). v Constantes del Material v Ángulo de impacto v Área afectada [m 2] v Densidad del material v Constante correlación DNV RP O 501 – REVISION 4. 2 - 2007 5

Erosión: Es función de… Ductilidad del material: 6

Erosión: Es función de… Tipo de Flujo: 7

Experiencias prácticas Fracturas hidráulicas por Tubing en Vaca Muerta Caso A: Rotura de Tubing durante operación de fractura Mitigación Caso B: Uso de Blast Joint durante operación de fractura Protector BDP: Tree saver 8

Tubing Caso A: Rotura del Tubing durante fractura 9

Caso A: Mediciones de laboratorio Corte transversal del Tubing recuperado Erosión: 3, 5 mm (55%) Nominal: 6. 45 mm Mediciones de Espesor 10

Caso A: Desgaste real v. s calculado Desgaste calculado: Diferencia entre 18% y 45% del desgaste real con el calculado. Conclusión: Se podría haber prevenido con un análisis previo del desgaste por erosión. 11

Caso B: Uso Blast Joint durante Fractura Experiencia (Caso A) + Modelo Matemático Mitigación de Falla (Caso B) Programa de Estimulación por tubing. 3 horas de bombeo, 35 bpm y 4 ppa máx. Estimación: Desgaste del 50% de la pared de la tubería. Blast Joint 3 ½” x 4. 5 mts Propuesta: Uso de tubería de pared gruesa (Blast Joint) 12

Caso B: Desgaste real medido Desgaste real: 3 mm Disminución de la resistencia a la tracción de un tbg convencional del 48%. Dimensiones del Blast Joint y puntos de medición de espesor 13

Caso B: Desgaste real v. s calculado 3, 26 Desgaste calculado: 2, 70 Diferencia entre 1% y 8% del desgaste real con el calculado La operación se completó según programa original 14

Aplicación: Diseño de pozo horizontal Experiencias (Caso A y B) + Modelo Matemático Pozo Horizontal Reservorios Long. Rama Horizontal Perforación Capacidad de Equipo. Máximo MD Factores de diseño de la compañía. Terminación Producción Equipos de RL/WO/ CT/WL P, T, Dens. de fluidos Diseño de Pozo MAW Casing de Producción Fracturas: Secuencias de Bombeo. Estimación desgaste Erosivo MAW: Máximo desgaste admisible (por sus siglas en inglés) 15

Aplicación: Diseño de pozo horizontal Parámetros del diseño 2 curvaturas Analizadas 2400 5°/30 mtsmts DL: 3°/30 3000 m Presión Máxima: 13. 000 psi TVD (mts) 10°/30 mts DL: 8°/30 mts 2800 3200 -100 300 700 1100 1500 1900 Sección vertical (mts) Cañería de Aislación: 5” 20. 4 lbs/pie P-110 Fm. Vaca Muerta 1000 m 16

Aplicación: Diseño de pozo horizontal ¿MAW? Input MAW - (Triaxial) 0% • Factores de Diseño. • Solicitaciones (Drill, Com. , Prod) • Grad. Presiones (Gp y Gf) y temp. • Materiales 20% 0 DLS Max: 5°/30 m DLS Max: 9°/30 m 500 DLS Max: 10°/30 m DLS Max: 18°/30 m 1000 MD (mbbp) 2000 2500 MAW: Máximo Desgaste 3000 (En operaciones de Fractura) 3500 Admisible Vertical ↑ ∆P ↑ Tens. 1500 Software Output 40% 4000 4500 Curva ↑ Flex. DLS Real > Plan Horizontal ↓∆P ↓Tens. 17

Aplicación: Diseño de pozo horizontal Estimación de Desgaste por Erosión: 5 7% DL 10°/30 m 6% 4 10 etapas de Fractura 60 bpm 24 horas de Bombeo 5% PPA 3 4% 2 3% DL 5°/30 m 2% 1 0 1% 0 3 6 9 12 Horas 14 17 20 22 0% Modelos de Erosión aplicados – DNV RPO 501 Tramos Rectos Zona de la Curva Dogleg 5° 18

Aplicación: Diseño de pozo horizontal Dogleg 5°/30 m Erosión Dogleg 10°/30 m MAW Mayor Dogleg ↑ Erosión ↓ MAW (flexión) 19

Conclusiones Tener presente los efectos de erosión durante las estimulaciones hidráulicas Los modelos matemáticos disponibles pueden predecir los efectos erosivos con un grado de certidumbre aceptable. • Asegurar la integridad física de las personas. • Asegurar la integridad de las instalaciones. $ • Mitigar costos adicionales. 20

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