Estimulacion matricial reactiva
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El documento describe diferentes técnicas de estimulación matricial reactiva. Estas involucran la inyección de soluciones químicas ácidas a bajas presiones para disolver materiales extraños y parte de la roca, removiendo daños y obstrucciones. Los principales ácidos utilizados son clorhídrico, fluorhídrico y acético. También se discuten aditivos como inhibidores de corrosión y surfactantes para controlar la reacción ácida y mejorar la penetración.
Estimulacion matricial reactiva
- 1. ESTIMULACION MATRICIAL REACTIVA Camilo Gómez Ana María Hernández Marcos Serna Shadya Taleb
- 2. ESTIMULACIÓN MATRICIAL La estimulación matricial, se caracteriza principalmente por gastos y presiones de inyección menores a la presión de fractura. El objetivo mas importante de la estimulación matricial es remover la condición de daño de la formación. Para lograr el éxito en una estimulación matricial, es necesario seleccionar apropiadamente el fluido de tratamiento.
- 3. ESTIMULACIÓN MATRICIAL REACTIVA La estimulación matricial reactiva o acida consiste en la inyección a la formación de soluciones químicas a gastos y presiones inferiores a la presión de ruptura de la roca. Estas soluciones reaccionan químicamente disolviendo materiales extraños a la formación y parte de la propia roca.
- 4. El objetivo principal en esta técnica es remover el daño ocasionado en las perforaciones y en la vecindad del pozo y eliminar obstrucciones en el mismo. También, en formaciones de alta productividad, la acidificación matricial se usa para estimular la productividad natural del pozo.
- 5. Así como en el caso de la estimulación matricial no reactiva, los surfactantes son los productos activos, en la estimulación matricial reactiva los ácidos constituyen el elemento básico.
- 6. ÁCIDOS Son sustancias que se ionizan en iones de hidrogeno y un anión, cuando están en solución en el agua. Los iones hidrogeno son elementos activos que reaccionan con minerales, disolviéndolos.
- 7. TIPOS DE ÁCIDOS Acido clorhídrico, HCl Acido fluorhídrico, HF Acido acético, CH3-COOH Acido fórmico, HCOOH
- 8. ACIDO CLORHÍDRICO, HCL Es un acido inorgánico usado ampliamente en formaciones ceas. Se emplea en solución de 15% (por peso) de gas. La reacción química representada por la siguiente ecuación: Las concentraciones máximas de grado comercial de HCl son de aproximadamente 36% por peso.
- 9. Comercialmente este cido se encuentra disponible con el nombre de Super X Acid, Regular Acid o NE Acid, que s incluye un inhibidor de n mezclado en una n con una n de 20 % por peso o s.
- 10. ACIDO FLUORHÍDRICO, HF Es un cido nico usado en formaciones de areniscas. Se presenta en forma quida, bien sea en forma drida o en n acuosa. Ataca al lice y los silicatos, y materiales como el hierro fundido y varios materiales nicos. En la n de pozos, es nmente usado en n con el HCl. Las mezclas de los dos cidos pueden ser preparadas diluyendo mezclas de los cidos concentrados con agua, o agregando sales de fluor al cido HCl.
- 11. El HF es muy efectivo en tratamientos de n de os por taponamiento de la n causado por lodos de n (excepto barita), arcillas y otros silicatos. La a de las formaciones de areniscas n compuestas de culas de cuarzo (SiO2) ligadas conjuntamente por varias clases de materiales cementantes, principalmente carbonatos, lice y arcillas.
- 12. CIDO ACÉTICO, CH3-COOH Es un acido débil debido a que su ionización con el agua es parcial y ocurre lentamente. Se considera un agente secuestrante de hierro y controlador de arcillas. Es útil para remover bloqueos de agua. Es soluble en agua y en aceite.
- 13. ACIDO FÓRMICO, HCOOH De los ácidos orgánicos empleados en acidificación , el ácido fórmico tiene el peso molecular más bajo y correspondientemente el costo por volumen más bajo por roca disuelta. Es sustancialmente más fuerte que el ácido acético, sin embargo es más débil que el HCl.
- 15. 1. MUD ACID: MEZCLA HCL Y HF Mezcla exlusiva para restaurar la permeabilidad de las areniscas Disuelve todos los minerales que son solubles en HCl, asi como minerales silicios. Propositos HCl: 1) Actuar como convertidor y producir HF a partir de una sal de amonio 2) Disolver el material soluble HCl, y prevenir el desgaste prematuro de HF 3) Prevenir precipitacion de Fluoruro de Calcio o de Magnesio
- 16. 2. MUD ACID SECUENCIAL Consiste en etapas alternas de HCl y NH4F (Fluoruro de amonio) para generar hidrogeno en contacto con minerales arcillosos
- 17. 3. ACIDO FLUOBORICO (CLAY ACID) El Clay acid es un sistema de acidificacion que no se gasta rapidamente sobre el material de la formacion, y por eso no alcanza una penetracion profunda, sin convertir la region adyacente del pozo en una zona no consolidada.
- 18. 4. ACIDO FORMICO - FLUORHIDRICO Mezcla util en areniscas Empleada en altas temperaturas debido a que es menos corrosivo que las mezclas de acidos inorganicos HF - HCl
- 19. 5. ACIDO SULFAMICO Y CLOROACETICO Su uso es limitado en la estimulacion de pozos debido a su traslado en forma de polvo. Ademas es mas costoso que el HCl El acido cloroacetico es mas fuerte y estable que el acido sulfamico. El acido sulfamico se descompone a temperaturas aproximadas a 180°F y no es recomendable a Temperaturas superiores a 160°F
- 20. 6. ACIDO CLORHIDRICO – ACIDO FORMICO CLORHIDRICO Mezclas utiles en carbonatos, generalmente diseañadas para combinar el potencial economico disolvente de HCl con la baja corrosividad de los acidos organicos Su aplicación es casi exclusiva en formaciones de alta temperatura
- 21. 7. ACIDOS ALCOHOLICOS ( PARA YACIMIENTOS DE GAS SECO) Son una mezcla de un acido (HCL o mud acid) y un alcohol (isopropil o metil). Principal aplicación en zonas de gas seco y baja permeabilidad, donde el metal disminuye la tension superficial y permite una penetracion mas profunda de acido a la matriz de la roca
- 22. La mezcla de acido con alcohol diminuye la tasa de reaccion acido-mineral y provee un efecto retardador. La disminucion de la tension superficial facilita la limpieza de la formacion y aumenta la presion de vapor de la mezcla Son generalmente usados para remover los bloqueos por agua
- 24. INHIBIDORES DE CORROSION Un inhibidor es un producto quimico que retarda la reaccion del acido con los iones hierro del metal, evitando o retardando la corrosion.
- 25. FACTORES QUE AFECTAN LA CORROSION Temperatura Tiempo de contacto Concentracion de acidos Tipo de acido Tipo de metal Inhibidor utilizado para la corrosion Gases de acidos disueltos: oxigeno, dioxido de carbono, sulfuro de hidrogeno
- 26. DIVERGENTES •Son aquellos que permiten obtener igual distribución de los fluidos en el intervalo a ser tratado. Se clasifican en: 1. Solidos: Son aquellos que crean restricciones a través de las zonas mas permeables: 2. Quimicos: Son aquellos químicos que forman precipitaciones o emulsiones cuando entran en contacto con un catalizador externo
- 27. APLICACIONES Dependiendo del tipo de completación que tenga el pozo, en el cual se va a realizar la estimulación matricial, cada uno de los tipos de agentes divergentes tiene su aplicación específica: Espuma: Sólidos: •Para cualquier tipo de •En perforaciones. completación. •Camisas de rejillas. •Empaques con grava. •Hoyo Abierto. Métodos Mecánicos: •En perforaciones. Geles y Fluidos Viscosos: •Camisas de rejillas. •Para cualquier tipo de completación Bolas Selladoras: •Sólo en perforaciones.
- 28. SURFACTANTES Son compuestos químicos orgánicos que afectan la tensión super ficial o inter-facial de sustancias polares y no polares. Constan de una parte hidrófila y otra lipófila. Se clasifica : Por su Solubilidad : •Solubles al agua (hidrofílicos) •Solubles al petróleo (lipofílicos) Por su Naturaleza Iónica : •Catiónicos •Aniónicos •No Ionicos •Anfotéricos
- 29. Principales funciones de surfactantes Los surfactantes son comunes en todos los tratamientos ácidos y ellos son el elemento básico en las estimulaciones no reactivas; las funciones de un surfactante usado en una acidificación incluyen: La des- emulsión, dispersión, prevención del sludge (finos), penetración y reducción de la tensión superficial, evitar el hinchamiento o dispersión de arcillas, mojar de agua a la roca, ser compatible con los fluidos de tratamiento y de la formación, ser soluble a los fluidos de tratamiento a temperatura de yacimiento.
- 31. Surfactantes y estimulación acida En la acidificación, se inyecta una solución ácida (HCl, HF) extremadamente corrosiva para los metales, pero capaz de disolver la roca almacén (carbonato, sílica). Se usan alquil piridinios como inhibidores de corrosión, alquil fenoles etoxilados como humectantes y alquil amonios etoxilados como dispersantes de par tículas finas. A menudo, par ticularmente en presencia de carbonatos, se desea retardar la acidificación, para que el fluido ácido pueda penetrar a cier ta distancia del pozo antes de reaccionar con la roca.
- 32. Acidificación retardada Uno de los métodos de retardación consiste en emulsionar la fase acuosa ácida en kerosén en forma W/O. Para tales emulsiones se usan sulfonatos de petróleo o sales de ácidos carboxílicos. Siendo el kerosén la fase continua, el contacto ácido-roca no se produce inmediatamente y la emulsión puede penetrar a varios metros del pozo antes de que se consuma todo el ácido
- 33. Otro método de retardación consiste en inyecta nitrógeno con la solución ácida, la cual contiene agentes espumantes como alquil éster sulfatos, surfactantes etoxilados y a veces surfactantes fluorocarbonados. La espuma formada juega dos papeles. De una parte reduce el contacto entre el ácido y la roca y por lo tanto reduce la velocidad de ataque. Por otra parte tienen tendencia en llenar las fracturas y taponarlas , lo que obliga al ácido a penetrar en la zonas de baja permeabilidad
- 34. Estos dos últimos métodos deben emplearse con cierto cuidado para evitar el taponamiento del pozo con emulsiones o espumas, lo que puede luego tener un efecto desfavorable sobre la producción. Después de la acidificación se pone el pozo en producción para eliminar el residuo de ácido y las partículas finas producidas por la desagregación de la roca. Es en esta etapa que se requieren agentes dispersantes.
- 35. Solventes mutuos Los solventes mutuos o mutuales como el Etilen Glicol Mono Butil Ether o materiales similares, son otros aditivos frecuentemente utilizados en los sistemas ácidos, a menudo son utilizados por su solubilidad tanto en fluidos base agua o aceite. Los solventes mutuos se desarrollaron hace algunos años para facilitar la reacción del ácido en superficies cubiertas de aceite debido a su habilidad para ayudar a disolver mas allá de la cubierta de aceite; también ayudan a disminuir la tensión superficial del ácido reactivo lo que facilita la recuperación del ácido gastado y la limpieza del pozo. Los solventes mutuos para ser efectivos, deben ser agregados en concentraciones de aproximadamente 10% del volumen de ácido, su uso debe ser evaluado antes del tratamiento.
- 36. Agentes acomplejantes y estabilizadores de hierro Durante el proceso de estimulación matricial, cierta cantidad de hierro será disuelta debido a la acción del ácido sobre las super ficies de las tuberías de bombeo, revestidores, tuberías de producción, equipos de fondo de pozo, y minerales de hierro que contengan las distintas formaciones con las cuales él tratamiento ácido entra en contacto. La precipitación del hierro disuelto en un tratamiento ácido sólo representará un problema cuando ésta ocurra en el medio poroso, puesto que dañará la permeabilidad de la roca. El (Fe(OH)3) precipita cuando el ph del tratamiento está en el rango de 2.2 a 3.5, ocurriendo su precipitación total cuando se haya alcanzado un ph de 3.5, en el tratamiento. Para mantener en solución el hierro disuelto durante el proceso de acidificación, se usan productos estabilizadores que actúan como formadores de compuestos solubles, o como agentes reductores, que transforman el ión férrico a ferroso.
- 37. Metodos de control de hierro: A gentes Secuestrantes : Son productos químicos que forman una solución compleja en agua , estable con los iones férrico y ferroso. Ácido Cìtrico EDTA (Ácido Tetra - Acètico Di -amino Etileno) Tetra Sodio EDTA (Tetra Sodio Ácido Tetra - Acético Di -amino Etileno) Di-Sodio EDTA (Di - Sodio Ácido Tetra - Acético Di -amino Etileno) Tri-Sodio NTA (Tri -Sodio Acido Acético - Nitrilo) NTA (Acido Nitrilo Acético) A gentes de Reducción : Su función es conver tir el ión férrico en una solución de ión ferroso y mantener este estado de oxidación. Estos productos son: Eritorbate de Sodio (NaC6H7O6H2O) Ácido Eritorbático (C6H8O6) Mezclas de productos químicos
- 38. Agentes de Control de ph.- Estos materiales actúan como agentes amortiguadores o controladores para mantener un ph bajo y retardar la precipitación de los componentes insolubles de hierro. Estos productos son: Ácido Acético y Acético Anhídrido Pirofosfato Ácido de Sodio Removedores de Sulfitos.- Son productos químicos los cuales forman componentes estables con los iones sulfitos.
- 39. PROCESO DE ESTIMULACION MATRICIAL REACTIVA
- 40. PROCESO DE ESTIMULACION MATRICIAL REACTIVA Identificar daño Conocer las propiedades de la formación Fluidos propuestos Ejecución Sistemas de recuperación Disposición de fluidos
- 41. IDENTIFICACIÓN DE DAÑOS Daño por bloqueo de agua Daño por bloqueo de aceite Daño por bloqueo de emulsiones Daño por cambios de mojabilidad Daño por invasión de sólidos
- 42. INDICIOS Pruebas de laboratorio Información de pozos cercanos Descartar un entrampamiento o bloqueo por agua Análisis PV T
- 43. PRUEBAS DE LABORATORIO Muestra del fluido de producción
- 44. CORTES DE AGUA (ALTO % BS&W) Con esta prueba se descartan problemas por emulsiones indeseadas. Es muy útil para descartar problemas por entrampamiento o bloqueo por agua.
- 45. ANÁLISIS DE NÚCLEOS Análisis petrográficos Análisis petrofísicos Análisis químicos Pruebas de flujo
- 46. PROPIEDADES DE LA FORMACIÓN Se necesita conocer: Porosidad Permeabilidad Resultados de análisis PV T Estado mecánico del pozo
- 47. FLUIDOS PROPUESTOS Varían dependiendo del tipo de formación, del tipo de daño de la formación, etc. Posible encontrar: Pickle
- 48. TRATAMIENTO PICKLE Fluido de limpieza de tubería Proporcional a la contaminación de la tubería
- 50. EJECUCIÓN DE TUBERÍA DE COMPLETAMIENTO Cerrar válvulas de cabezal de pozo Instalar la línea de retorno y la unidad de bombeo en el espacio anular Realizar pruebas Preparar e inyectar fluidos a través del tubing Aplicar tratamiento pickle Inducir el pozo a producción Recuperar fluidos peligrosos para la formación
- 51. EJECUCIÓN DEL COILED TUBING Cerrar válvulas del cabezal del pozo Instalar líneas de retorno y unidad de bombeo en el espacio anular Realizar pruebas Aplicar tratamiento pickle Inducir el pozo a producción Recuperar fluidos peligrosos para la formación