ACIDIFICACION MATRICIAL

Una estimulación se define como el proceso mediante el cual se restituye ó se crea un sistema extensivo de canales en la roca productora de un yacimiento que sirven para facilitar el flujo de fluidos de la formación al pozo. Es una actividad fundamental para el mantenimiento ó incremento de la producción de aceite y gas, además puede favorecer en la recuperación de las reservas

Para la gran mayoría de aplicaciones, la acidificación se usa en yacimientos de areniscas con el objetivo de remover el daño de la formación. En formaciones donde el contenido de cuarzo es de aproximadamente el 95%, es posible estimular la formación por disolución de cuarzo. Sin embargo se puede llegar a estimular en yacimientos de tipo carbonático, llegando a obtener un valor de daño de -2.

La acidificación sirve muchas veces como colchón de fracturamiento hidráulicos, para disolver finos y partículas formadas en el proceso de cañoneo. Rompe las emulsiones en las formaciones que son sensibles a pH bajoso o que están estabilizadas por partículas que el ácido pueda disolver. Es usado también para romper fluidos del tipo gel viscoso sensibles al ácido en los tratamientos de fracturas hidráulicas, que no se hayan roto después de finalizar un tratamiento. En las operaciones de cementación se utiliza antes del proceso como preflush.

La operación consiste en inyectar fluidos de tratamiento, tales como ácidos e inhibidores diseñados de acuerdo a las condiciones, propiedades petrofísicas y mineralogía de la formación, a una presión inferior a la de fractura de la misma.

ACIDIFICACIÓN MATRICIAL:

La acidificación es una de las aplicaciones más viejas usadas en la industria petrolera para la estimulación de pozos. Empezó a usarse en 1985. Como las rocas petrolíferas pueden contener carbonato de calcio (CaCO3, calizas), el ácido clorhídrico (HCl) en solución de 15% ha sido un buen disolvente que ayuda a abrir canales de flujo en el estrato productor. Después de la reacción se obtiene cloruro de calcio, agua y dióxido de carbono, como resultado de la descomposición del carbonato de calcio por el ácido.

La cantidad que se requiere de ácido está determinada por el volumen de roca que se propone tratar. Para apreciar este volumen se recurre a ensayos en el laboratorio, utilizando ripio y/o núcleos de estratos, como también otros datos petrofísicos y experiencias de acidificaciones anteriores en el área o sitio

Existen tres tipos de acidificación:

El lavado ácido, que tiene como propósito remover los depósitos de las paredes del pozo o para abrir los intervalos perforados obturados, generalmente tapados con escalas. En esta operación el ácido se coloca frente a la zona a tratar buscando la reacción sin presión externa, sólo por su presión hidrostática. De esta manera el ácido ingresará aproximadamente más de 1 pie al interior de la formación.

La estimulación matricial, que no es más que la inyección de un ácido a la formación a una presión menor a la presión de fractura en forma radial. A diferencia de la anterior aquí sí se aplica presión pero sin llegar al punto de fracturamiento de la roca, buscando una expansión radial del ácido.

La fractura ácida, que consiste en inyectar ácido a una presión lo suficientemente alta para producir una fractura hidráulica dentro de la formación. Con este tipo de acidificación, se obtienen canales de flujo de alta conductividad que con un buen agente de sostén (propante) puede permanecer por un largo período de tiempo después de haber aplicado el tratamiento. Como su nombre lo señala, aquí sí se logra un fracturamiento hidráulico causada por una presión superior al punto de fractura de la roca, con lo cual no sólo se logra canales de conductividad sino además un gran área de drenaje la cual para evitar su rápido taponeo debe estar acompañado de un agente sostén como arena de fracturamiento.

En general los ácidos utilizados en las diferentes operaciones son el fluorhídrico, clorhídrico, clorhídrico-fluorhídrico. Antiguamente se utilizaba también el sulfúrico.

Generalmente el procedimiento operacional en un trabajo de acidificación es el siguiente:

a) Pickling: consiste en inyectar agentes de control de hierro tanto en la tubería de producción, casing y coiled tubing, para evitar posible contaminación del tratamiento principal.

b) Desplazamiento del crudo (solvente) 10-75 gal/pie

c) Desplazamiento del agua de formación 12-25 gal/pie

d) Preflujo de ácido acético para limpieza 25-100 gal/pie

e) Preflujo de HCl con el objetivo de evitar reacciones secundarias 25-200 gal/pie

f) Tratamiento principal (HCl-HF, ácido orgánico, HF de acuerdo al tipo de formación) 25-200 gal/pie

g) Overflush (que debe ser el mismo ácido para mantener el equilibrio del sistema.

h) Desplazamiento.

El tratamiento principal va a depender de la solubilidad que tenga este con los minerales presentes. Generalmente las concentraciones a usar (esto no se debe usar como una receta de cocina) son las siguientes:

Formaciones con permeabilidades > 100 mD

Cuarzo > 80%, Arcillas < 5% ==> 12% HCl - 3% HF

Arcilla < 8%, Feldespato < 10% ==> 7.5% HCl - 1.5% HF

Feldespato > 15% ==> 13.5% HCl - 1.5% HF

Arcillas > 10% ==> 6.5% HCl - 1% HF

Feldespato > 15%, Arcillas > 10% ==> 9% HCl - 1% HF

Presencia de hierro, Clorita > 8% ==> 10% CH3COOH - 0.5% HF

Formaciones con permeabilidades 20 - 100 mD

Arcilla > 5% ==> 6% HCl - 1.5% HF

Arcilla < 7% ==> 9% HCl - 1% HF

Feldespato > 10% ==> 12% HCl - 1.5% HF

Feldespeto > 10%, Arcilla > 10% ==> 9% HCl - 1% HF

Presencia de hierro, Clorita > 8% ==> 10% CH3COOH - 0.5% HF

Permeabilidades < al 20 mD

Sol. HCl < 10%, Arcillas < 5% ==> 5% HCl - 1.5% HF

Arcillas > 8% ==> 3% HCl - 0.5% HF

Clorita > 5% ==> 10% CH3COOH - 0.5% HF

Feldespato > 10% ==> 9% HCl - 1% HF

largo período de tiempo después de haber aplicado el tratamiento.

Diseño de acidificación:

Los pasos básicos para el diseño de una acidificación son básicamente los siguientes:

a) Seleccionar los candidatos de pozos más adecuados, evaluando la severidad del daño, su localización, radio de penetración del daño y si un ácido puede remover el mencionado daño.

b) Diseñar el el tratamiento más adecuado de acuerdo a: el tipo de ácido que puede remover el daño de la formación y su compatibilidad con la formación y los fluidos contenidos en ella, caudal máximo de operación.

c) Control de calidad.

d) Monitoreo del tratamiento.

e) Evaluación de resultados.

Entre los daños removibles por el ácido tenemos:

sólidos y filtrado de lodo durante la perforación, invasión de filtrado durante el proceso de cementación (a causa del efecto del pH), compactación de la zona cañoneada y formación de debris, taponamiento de depósitos orgánicos, carbonato de calcio, migración de fluidos y óxidos de hierro durante la producción; invasión de sólidos, hinchamiento de arcillas durante trabajos de reacondicionamiento; desprendimiento de arcillas y finos, precipitación de sólidos formados por las reacciones químicas entre los fluidos tratamiento-formación y cambio de mojabilidad durante un trabajo de estimulación.

ACIDIFICACION MATRICIAL EN ARENISCAS:

El primer criterio a considerar en la selección de un fluido de tratamiento matricial deestimulación es la naturaleza física y química del daño a remover.En el caso que el tipo de daño sea tratable con ácidos (invasión de sólidos, migración ohinchamiento de arcillas, algunas precipitaciones químicas, etc.) el segundo criterio aconsiderar es la respuesta de la formación a la inyección de ácido. Así es que resultan factores de principal importancia la litología y la mineralogía de laformación. Una primera aproximación debe dividir el análisis entre areniscas ycarbonatos.En el caso de tratarse de areniscas, es sabido que todas ellas exhiben porosidad ypermeabilidad primaria importantes y es excepcional la existencia de porosidad ypermeabilidad secundaria. Los sólidos que invaden la formación sólo penetran algunaspulgadas. La migración de finos propios de la formación suele ser un problema en lainmediación del pozo, donde la velocidad asociada al flujo radial es mayor.Los ácidos reaccionan mucho más lentamente con los principales minerales presentesen las areniscas. Podemos considerar que los granos de cuarzo de la arenisca soninsolubles en ácidos (a los fines netamente prácticos), mientras son atacados condistinta velocidad los minerales que cementan los granos y forman la matriz de la roca.Las partículas sólidas responsables del taponamiento de las gargantas interpolaressuelen disolverse en el ácido. De este modo, los ácidos matriciales de areniscasremueven el daño según dos mecanismos usualmente concurrentes:

El ácido disuelve los sólidos que taponan la permeabilidad (aunque existenexcepciones)

El ácido disuelve algunos de los componentes de la matriz y el cementointergranular. Así, agranda los espacios porales y libera los sólidos que taponanla permeabilidad.

Selección de fluidos para acidificación de areniscas

La Metodología para la selección de ácidos que a continuación se resume adopta lineamientos propuestos por Harry MacLeod.

Para evaluar la sensibilidad se debe responder a varios interrogantes :

¿ Cuánto de la formación se disolverá en ácido clorhídrico?

¿ Cuánto se la formación se disolverá rápidamente en ácido fluorhídrico?

¿ Precipitaran los productos de reacción?

¿ Se producirá la liberación de finos que puedan ocasionar un daño adicional?

¿ Existe el potencial de desconsolidación y eventual colapso de la matriz?

OBJETIVO PRINCIPAL DE LA ACIDIFICACION:

Una Acidificación Matricial es una técnica muy utilizada en la industria petrolera cuyo objetivo primordial es lograr una recuperación o un incremento en la productividad de un pozo petrolero, cuya arena productora presente daño de formación,

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