Resumen fracturamiento hidraulico

Resumen fracturamiento hidraulico

para la medicin de esfuerzos in-situ en la masa rocosa. Esta metodologa se ha empleado a grandes profundidades desde la superficie, siendo desde este punto de vista, un mtodo ventajoso para investigar los esfuerzos naturales previo a cualquier actividad dentro de una excavacin subterrnea.Existe en el mercado un equipo para medir en secciones pequeas, con un alcance tambin reducido (30 m), que recibe el nombre de Minifrac y fue desarrollado por la empresa australiana Mindata.

Las principales caractersticas de este equipo consideran una tcnica fcil de utilizar, obtener gran cantidad de ensayos en un breve lapso de tiempo y a menores costos en relacin a metodologas que emplean el overcoring.

eso s, el nivel de informacin brindado por la metodologa de fracturamiento hidrulico resulta menor al entregado por las otras tcnicas antes mencionadas (Celda HI, Borre Probe, Emisin Acstica, CCBO), pero debe considerarse que no siempre la informacin buscada es el tensor de esfuerzoscompleto o en un nivel de detalle tan exacto.

Por lo tanto, si se conoce de antemano la direccin de cualquiera de los esfuerzos principales

(mediante el uso de alguna tcnica para medir esfuerzos 3D), se puede orientar la perforacin

paralela a uno de ellos y es posible determinar los otros dos perpendiculares a dicha perforacin. Al no conocer la orientacin de los esfuerzos principales, existe una alta incertidumbre en los valores obtenidos por esta metodologa, respecto de la orientacin y magnitud del tensor de esfuerzos tridimensional.

El fundamento de esta metodologa de medicin de esfuerzos consiste en presurizar mediante

fluidos, la seccin de un sondaje aislada por packers, con el objeto de inducir y extender fracturas de tensin en las paredes del tiro realizado con el fin de determinar las magnitudes de los esfuerzos presentes y su direccin respecto del tiro de sondaje. La presin de fluido requerida para generar, propagar, sostener y reabrir fracturas en las paredes del tiro, es medida en un rea definida para efectuar el test. Esta presin se relaciona con el campo de esfuerzos existentes, donde las direcciones de los esfuerzos principales secundarios (en el plano perpendicular al sondaje) se obtienen observando y midiendo la orientacin de los planos de fracturas hidrulicamente inducidos.

Se asume que uno de los esfuerzos principales es paralelo al eje de la perforacin del

sondaje de prueba. Lo anterior se considera algo razonable, en la medida que este sondaje

sea perforado de manera vertical; es decir, se asume que uno de los esfuerzos principales

es vertical o se desva levemente de la vertical (a lo ms 20) y, que dicho esfuerzo puede

estimarse como el peso del material de sobrecarga. Este supuesto se da con ms

generalidad en topografas ms planas que las comnmente encontradas en faenas como

las emplazadas en la montaa, que es el caso de la Mina El Teniente, en donde rara vez uno

de los esfuerzos principales es vertical.

Las ecuaciones utilizadas en esta tcnica de medicin se derivan de la teora de Kirsh para

determinar la distribucin de esfuerzos tangenciales (en la periferia) de un agujero circular.

Lo anterior determina que se est asumiendo un comportamiento linealmente elstico de la

roca, en un medio istropo y homogneo, independiente de las constantes elsticas del

macizo. Adems, el formulismo es independiente del dimetro de la perforacin.

Se asume tambin que la roca es impermeable, lo que significa que no permite la

penetracin de fluido en las paredes por presurizacin, lo cual no siempre se verifica en

macizos muy diaclasados que perturban el campo de esfuerzos a medir.

Tambin se considera que las fracturas se inducen y propagan en un plano perpendicular a

la direccin del esfuerzo principal secundario. Esto es debido a que en el anlisis se asume

que la roca esta libre de fracturas sometidas o no a tensin. Por definicin las rocas

contienen fracturas, grietas y micro-grietas que en estos casos pueden controlar la creacin

y orientacin de fracturas hidrulicamente generadas. Como consecuencia, el azimut inicial

de las fracturas en el sondaje podr no ser indicativo del azimut ms all del tiro (controlado

por anisotropas estructurales del macizo). Lo anterior significa por un lado que el azimut

resultante no sea normal a la direccin del esfuerzo principal secundario y que la medicin

del Pc (Presin de Cierre) inicial no corresponda tampoco al esfuerzo principal menor.

Para un caso normal (perforacin vertical), se abrir una grieta o fractura axial (vertical en el caso de

un pozo vertical) que tendr una orientacin en la direccin del esfuerzo principal mayor secundario (en un plano normal al pozo). Es razonable aceptar que la Presin de Cierre (Pc) sea igual, en el tiempo, con el esfuerzo principal secundario (s2). Esto resultar en la medida que la grieta se inicia y comienza a propagarse en el mismo plano que el esfuerzo principal menor. Normalmente ocurrir este tipo de situacin, a no ser que exista alguna direccin predominante, por ejemplo, el hecho de que la estratificacin cambie el comportamiento esperado de la grieta generada.

Para determinar el sector a analizar (ubicacin del ensayo del pozo), en el caso de perforacin con diamantina se efecta a travs de la inspeccin de los testigos del sondaje.

Para ello es fundamental una perforacin cuidadosa y un tratamiento adecuado de los testigos, donde la recomendacin apunta a conservarlos en cajas. Este cuidado es el que normalmente se debe tener en una operacin normal de sondaje, asegurndose de no perder ningn testigo y recuperando la profundidad de cada tramo en caso de perderla por baja recuperacin. Los testigos recuperados deben conservarse para ensayos posteriores, los que se realizan para la determinacin de la resistencia al fracturamiento (Rf).

Si el pozo se perfora con perforacin convencional, la inspeccin del testigo debe efectuarse

por otros medios (normalmente inspecciones en el mismo sector).

Determinada la profundidad a analizar, se introducen las herramientas de fracturamiento al

interior del pozo. Despus de inflar los packers u obturadores (para sellar el intervalo donde

se efectuar la prueba), se presuriza rpidamente este tramo con una pequea sobre-

presin

El sistema es cerrado y se monitorea el descenso de la presin en funcin del tiempo Este ensayo de presin permite inmediatamente decidir si la seccin aislada es apropiada para el ensayo y tambin garantiza la determinacin de la permeabilidad del macizo rocoso en dicha seccin. Es por esta razn que esta prueba recibe el nombre de Ensayo de Permeabilidad (denominado Ensayo-P).

Si el Ensayo-P demuestra que el tramo seleccionado es apropiado para el ensayo de

hidrofracturamiento, el intervalo de presin debe incrementarse hasta que se inicie el

fracturamiento hidrulico o se produzca la estimulacin de una fractura o joint (ciclo de

fracturamiento, denominado Ensayo-F).

Despus de la deflacin del nuevo intervalo presurizado, la fractura inducida o preexistente se

abre nuevamente y se extiende durante los subsiguientes ciclos de presurizacin (ciclo de refracturamiento, denominado Ensayo-RF).