Análisis del proceso completo de la fracturación hidráulica
La fracturación hidráulica es la técnica que emplea la acción hidráulica para crear fracturas en la formación. El proceso consiste en inyectar en la formación un fluido viscoso a alta presión y gran caudal mediante equipos de fracturación, generando numerosas fracturas. A continuación se añaden agentes de sostén, como arena de cuarzo, para rellenar esas fracturas y aumentar así la permeabilidad de la formación y la eficiencia de inyección y producción.
Los fluidos de fracturación habituales se dividen en cinco tipos principales: base acuosa, base oleosa, emulsionados, espumados y base ácida. El proceso de fracturación en campo comprende varias fases: preparación previa, operaciones previas, la fracturación propiamente dicha y las operaciones posteriores.
En la fase de preparación previa es necesario asegurar que todos los equipos de fracturación funcionen correctamente y cumplan los requisitos del diseño, disponer de instrumentación de medición completa y verificar el estado de los colectores de alta presión y de la cabeza del pozo. Además deben prepararse suficientes materias primas, como fluidos de fracturación y agentes de sostén, y montar la sarta conforme al diseño.
A continuación se realizan las operaciones previas: extracción de la sarta original, medida del nivel de arena y lavado, control del pozo y circulación inversa, y pretratamiento del intervalo a fracturar. Estas operaciones son esenciales para garantizar la seguridad y el éxito de la fracturación.
Una vez completados estos preparativos se inicia la fase de fracturación, inyectando en la formación un fluido viscoso a alta presión y gran caudal para generar numerosas fracturas. Después se añaden agentes de sostén para rellenarlas, aumentando la permeabilidad de la formación y la eficiencia de inyección y producción.
Conforme al diseño de la operación se prepara previamente el fluido de pretratamiento necesario. Si hay que realizar operaciones de purga, debe disponerse de equipos de recogida de residuos para garantizar su tratamiento adecuado y evitar la contaminación ambiental.
El paso siguiente es bajar la sarta de fracturación. Debe introducirse en el pozo la sarta específica de fracturación y verificarse que su capacidad de soporte de presión cumpla los requisitos de diseño.
Completados los preparativos anteriores se pasa a la fase de fracturación, que incluye varias operaciones: circulación, prueba de presión, prueba de inyección, fracturación, adición de sostén, desplazamiento, cierre del pozo para difusión de presión y movimiento de la sarta.
En la operación de circulación se ponen en marcha los equipos de fracturación uno a uno y se utiliza agua limpia como fluido de circulación para recorrer las líneas del proceso en superficie. Antes de circular deben cerrarse las válvulas de la cabeza del pozo para evitar que las impurezas de las líneas superficiales entren en la sarta y contaminen el yacimiento o provoquen un accidente.
La prueba de presión sirve para verificar la resistencia de los equipos situados por encima de las válvulas de cabeza de pozo y de las líneas superficiales. En esta fase se arranca suavemente la bomba de alta presión y se somete el equipo y las líneas a una prueba a 5 veces la presión prevista, manteniéndola 5 minutos; si no hay fugas en los componentes presurizados y la presión no cae, la prueba se considera superada.
La prueba de inyección tiene por objeto comprobar el estado de la sarta y las herramientas de fondo, así como evaluar la capacidad de admisión del intervalo a fracturar. Tras la prueba se arrancan los equipos uno a uno y se inyecta el fluido de cojín a alta presión y gran caudal para que se forme y propague la fractura; la formación de la fractura se valora mediante la curva de la operación.
Cuando la fractura se ha formado y la presión y el caudal se estabilizan, comienza la adición de agente de sostén. Durante esta fase debe controlarse por etapas la relación de mezcla conforme al diseño, manteniendo la continuidad y estabilidad del aporte y asegurando el correcto funcionamiento de los equipos.
Una vez terminada la adición de agente de sostén se realiza el desplazamiento. Debe abrirse el circuito de derivación del camión mezclador, inyectar fluido de desplazamiento en el pozo y empujar el fluido portador de arena hacia la fractura del yacimiento.
Por último se cierra el pozo para difundir la presión. Al terminar la operación deben cerrarse todas las válvulas de entrada y salida de la cabeza del pozo y esperar a la degradación del fluido, la pérdida de filtrado y el cierre de la fractura. Debe evitarse que el agente de sostén retorne con el fluido de alta viscosidad, para mantener la concentración de arena en la boca de la fractura. Si se utiliza un fluido de degradación rápida, puede abrirse el pozo con una boquilla pequeña tras la degradación.
Movimiento de la sarta.
Durante el movimiento de la sarta debe asegurarse que la carga no supere el peso suspendido de la sarta en 250 kN, que la velocidad de izado se mantenga por debajo de 5 m/min y que el recorrido sea de al menos 5 m, hasta que el indicador de tracción muestre que el peso suspendido ha vuelto a la normalidad.