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3. MATERIAL PROPANTE

Durante los primeros trabajos de Fracturamiento hidrulico se observ que el

efecto del aumento de la produccin decreca rpidamente con la produccin,

por lo que se pens que con el tiempo la fractura volva a cerrarse quedando el

pozo en condiciones casi originales. ara tratar de evitar el cierre de la fractura

se implement la t!cnica de in"ectar el fluido de fractura cargado con material

granular de manera que act#e como agente de sost!n de las paredes de la

fractura.

$ste material llamado propante es un material natural o artificial, utilizado para

mantener abierta la fractura " proveer un adecuado canal de flujo a los fluidos

que se producen, conservando a concentraciones apropiadas la conductividad

de la misma seg#n las caractersticas mecnicas del "acimiento.

%aran su composicin desde simple cuarzo hasta materiales cermicos de alta

resistencia, clasificados por su forma, tama&o, resistencia, entre otras

caractersticas. $stos materiales se mezclan en superficie con los fluidos de

fracturamiento para luego ser depositados en la fractura abierta mediante lalechada de fracturamiento. 'uego de que la fractura se cierra sobre el material

propante, el canal formado permite una ma"or capacidad de flujo hacia la cara

del pozo debido a que mantiene su alta porosidad " permeabilidad.

$n el siguiente mapa conceptual se muestran los diferentes tipos de material

propante que se estudiaran en esta seccin.

Fuente( 'os )utores.

*n propante ideal debera producir una m+ima permeabilidad en la fractura, la

cual es funcin de la redondez del grano, la pureza " la fuerza o resistencia al

aplastamiento del propante. a"ores vol#menes de ropantes, generalmente

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permite ms fracturas lo cual facilita un flujo de retorno ms rpido del pozo

productor.

$n un periodo de / minutos, de 0.1// a 21./// galones de fluido de

fracturamiento pueden transportar " colocar apro+imadamente de 22./// a

31./// libras de propante en la fractura.

3.1. TIPOS DE MATERIAL PROPANTE

Dentro de los materiales propantes, tenemos la arena que es el ms conocido,

el ms convencional " el de ma"or uso, por su disponibilidad en el mercado "

por su bajo costo. Debido a su baja resistencia al aplastamiento se han

desarrollado nuevas tecnologas, con lo que los materiales de soporte nuevos,

tienen ma"or resistencia al aplastamiento " generan menor cantidad de finos, lo

que evita el da&o de la permeabilidad " de la conductividad de la formacin.

)dems de la arena, materiales como los granos de cermicos, cristales de

vidrio, bolas de aluminio " cascara de nuez, han sido probados.

4omo resultado de este trabajo, ahora se puede especificar que un material de

soporte ideal es aquel que(

5 $s fuerte.

5 $s deformable.

5 $s inerte qumicamente.

5 $l costo es efectivo.

5 6ienen baja gravedad especfica.

5 $st disponible.

5 esiste el flujo de retorno.esiste el empotramiento.

8a" una gran variedad de este tipo de materiales, los cuales se clasificaran en

este trabajo, para su estudio, de la siguiente manera(

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5 9aturales.

5 4ermicos.

5 ecubiertos con esinas.

3.1.1. Naturales

$ste tipo de materiales se sub:clasifica de la siguiente manera(

5 )rena.

5 4ristales de vidrio.

5 4ascara de nuez.

5 ;olas de aluminio.

3.1.1.1. Arena.

Dentro de los materiales de soporte utilizados en la industria petrolera, el

primero en aplicarse fue la arena. $s un material frgil, que posee ma"or

capacidad de flujo cuando se disminu"e su dimetro.

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7>

Fuente( ???.halliburton.com

$n la siguiente figura se muestra el incremento econmico asociado con el

incremento de la longitud de la fractura para "acimientos con permeabilidad

entre /,/2 " /,0 md.

Figura 28. Arena.

http://www.halliburton.com/http://www.halliburton.com/

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Figura 29. Increent! Ec!n"ic! As!cia#! c!n el Increent! #e la

L!ngitu# #e la Fractura S!$!rta#a c!n Arena.

Fuente(

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morfologa depende de la temperatura, de la composicin " de la historia

t!rmica.

3.1.1.3. %ascara #e Nue'

'a naturaleza deformable de las cascaras de nuez permite que las partculas se

aplanen e incremente el rea de carga, e+plicando porque las cascaras de nuez

a las concentraciones adecuadas " espaciamientos aumentan el rendimiento de

la fractura en pozos profundos.

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Figura 3(. %ascaras #e Nue'

Fuente) ???.chipa+a.com3.1.1.*. +!las #e Aluini!

$ste material de soporte es adecuado para cualquier profundidad ma"or a =///

ft " sus ventajas son similares a las de la 4ascara de 9uez. 'a gran desventaja

de este tipo de material consiste en el alto grado de corrosin al entrar en

contacto con agua salada a altas temperaturas. )ctualmente su uso es mu"

restringido en operaciones de Fracturamiento "a que han sido desplazadas por

ropantes de mejor calidad " que presentan mejor desempe&o en la fractura

como por ejemplo una ;au+ita sinterizada o ropantes 4ermicos.

$n la siguiente figura se presenta este tipo de material de soporte.

Figura 31. +!las #e Aluini!Fuente( ???.asia.ruE4atalog

3.1.2. %er,ic!s.

$ste tipo de materiales se pueden sub:clasificar en(

5 ropantes livianos " *ltralivianos

O ropantes de alta resistencia

5 ;au+ita.

http://www.chipaxa.com/http://www.asia.ru/Cataloghttp://www.chipaxa.com/http://www.asia.ru/Catalog

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3.1.2.1. Pr!$antes Li&ian!s - ltra Li&ian!s

$n estos tipos de material se encuentran los materiales cermicos. 'os

materiales de soporte 'ivianos " los *ltra livianos son ropantes de alta

resistencia " de baja densidad.

Dentro de tipo de materiales encontramos tambi!n los 4ermicos de

esistencia Cntermedia, que son conocidos generalmente como C/// " los 23/// psi. $stos

materiales tienen la ventaja que presentan buena redondez " esfericidad.

$n la siguiente figura se presentan este tipo de materiales.

Figura 32. Pr!$antes %er,ic!s #e Resistencia Intere#ia.

Fuente( ichael @. $conomides, 3//>. Rodern Fracturing $nhancing 9atural

Aas roductionS

'os 4ermicos 'ivianos son tambi!n conocidos como '4 P'ight eight

4eramic roppantN. $stos materiales estn compuestos por ullita, que es un

aluminio:silicato de gran dureza. as sin embargo estos materiales no alcanzan

a ser tan resistentes como la ;au+ita o los C

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Figura 33. Pr!$antes %er,ic!s Li&ian!s

Fuente( ichael @. $conomides, 3//>. Rodern Fracturing $nhancing 9atural

Aas roductionS

'os 4ermicos *ltra livianos son tambi!n conocidos como *' P*ltra 'ighteight roppantsN. 'os *' son nuevos materiales de soporte

manufacturados, cu"a densidad es baja, alrededor de los 3 gEcm , comparada

con los materiales de soporte convencionales.

8an sido desarrollados diferentes tipos de materiales para aplicaciones de

Fracturamiento hidrulico, " se presentaran los siguientes, los cuales son los

ms importantes(

5 *' : 2.31

5 *' : 2.71

5 *' : 2.1/

5 *' : 2./>

5 *' : 3./3

a. L/P 0 1.2

$stos materiales son bsicamente 4ascara de 9uez modificadas qumicamente,

recubiertas " endurecidas con resinas, las cuales penetran el espacio poroso "

enreda la estructura del cascaron, aumentando la resistencia total de la

partcula.

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'a universidad de BTlahoma en estudios previos de laboratorio muestra que al

someter a presin una partcula de 4ascara de 9uez sin recubrimiento de

resina, est presente un punto de ruptura mucho menor que al ser curada o

recubierta con resinas. $n el siguiente grafico se muestran los resultados de la

prueba de resistencia para este tipo de partculas.

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Figura 3*. Pruea #e Ru$tura #el PL/ 1.2/,//

Fuente( )lian . icTards, 8arold D. ;rannon, illiam D. ood, 4hristopher @.

7 gf o =1.=1 lbf.

ostrndose un incremento del 27/U.

5 $n la curva correspondiente a las partculas recubiertas con otro tipo de

resina muestra el incremento de la resistencia en un 1/U.

$stos aumentos en la resistencia del material demuestran una gran adhesin de

cadenas de polmeros dentro de la matriz de los cascarones de nuez " permiten

asegurar que las partculas *' : 2.31 proporcionan paquetes de

4ngG9tfil

A/ -A/

t^o o--------------- ------------[_ - - ----------------------:F-- ---7

toooo..-------------- 1/V A/

11.

00