Procedimiento ensayo de hidrofractura....... 3 3.......... EQUIPOS EMPLEADOS............................. 3 2...................................................................................................... 7 2 .....................................PROCEDIMIENTO ENSAYO HIDROFRACTURA ÍNDICE 1................................................................................. OBJETO .............. DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE FRACTURACIÓN HIDRÁULICA .......................................... DESCRIPCIÓN PROCEDIMIENTO ENSAYO ... 5 4.............................................................. el término Fracturación Hidráulica se emplea para la operación de inyectar un fluido en un tramo aislado de un sondeo. De este modo. Desde entonces. en 1968. con objeto de inducir y que se propaguen las fracturas generadas. bien conocida para estimular la producción de petróleo y gas desde finales de los años 40. Si la relación entre ambas magnitudes ofrece un factor de seguridad aceptable se ratificará la posición del bulkhead. 2. isótropo y homogéneo. comenzó a emplearse para la determinación del estado tensional por H. DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE FRACTURACIÓN HIDRÁULICA En la Mecánica de Rocas. la fracturación hidráulica se ha empleado para la determinación de las tensiones in situ alrededor de todo el mundo en numerosos sondeos de muy diferentes profundidades. para la ubicación actual del bulkhead se entiende que se ha empleado una formulación básica que depende de la sobrecarga existente según una relación que incluye la pendiente del terreno y la inclinación del túnel.15 y 3 para la elección del cual se deberán tener en cuenta otros aspectos con respecto a la calidad del macizo rocoso. a partir del cual se obtiene la tensión principal mínima en la zona prevista para el bulkhead que se debe comparar con la presión de trabajo del túnel. No conocemos que existan normativas o recomendaciones que concreten este aspecto. Schoenfeldt y F. Esta formulación básica es adecuada en la fase de anteproyecto y requiere de una verificación en campo de su bondad. Las presiones medidas durante el proceso de fracturación hidráulica pueden emplearse para determinar el estado tensional en el macizo rocoso. Esta técnica. sujeto a un campo extenso de tensiones de compresión. donde se inicia el tramo de tubería en presión. Rummel en un emplazamiento subterráneo en el Norte de Minnesota.PROCEDIMIENTO ENSAYO HIDROFRACTURA 1. de la bibliografía consultada se ha observado que en otras centrales se han tomado factores de seguridad entre 1.V. Es por todo esto que se plantea la necesidad de realizar el ensayo de hidrofracturamiento. 3 . El requisito teórico para obtener la ubicación del túnel libre de fracturación hidráulica es que la presión operacional del agua empleada debe ser menor que la tensión principal mínima del macizo rocoso. El análisis clásico de hidrofracturación se basa en la solución de las ecuaciones de Kirsch para la distribución de tensiones alrededor de un hueco circular en un material elástico. a través del macizo rocoso. es el adecuado de modo que en el resto de túnel no se produzca hidrofracturamiento hidráulico. OBJETO El objeto del presente ensayo es verificar que la posición del bulkhead. • Que la roca es homogénea. las tensiones principales pueden expresarse mediante las relaciones: 4 . Al asumir: • Que la tensión vertical es una tensión principal igual a la carga del recubrimiento.PROCEDIMIENTO ENSAYO HIDROFRACTURA En el caso de un sondeo vertical se emplea la ecuación de Hubbert y Willis (1957) para determinar la presión crítica Pc en el momento de comenzar la fracturación Pc = 3 ⋅ S h S H + Pco Pp Donde: Sh y SH: Tensiones principales horizontales Pco : Resistencia hidráulica a tracción de la roca Pp : Presión de poro del macizo rocoso. Sh Se obtiene que: Sh = Psi Donde: Psi: Presión de cierre La presión de cierre es la presión hasta la cual la fractura se mantiene abierta una vez que se deja de aplicar presión al fluido. isótropa e inicialmente impermeable. • Que las fracturas generadas tienen orientación perpendicular a la tensión principal horizontal menor. Al emplear la aproximación lineal anterior. determinar el valor de la presión característica de cierre.PROCEDIMIENTO ENSAYO HIDROFRACTURA De este modo. EQUIPOS EMPLEADOS Los equipos empleados para realizar el ensayo son: - Equipo de sondaje vertical diamantino. 3. Psi. - Equipo registrador automático en tiempo real de presión y caudal con memoria digital. y cierta información sobre la presión de poro. - Sonda vertical con obturadores que se desplaza por el interior del sondeo soportada por cable. de la presión de reapertura de las fracturas. - Bomba de inyección de alta presión. el análisis tensional requiere: conocer la densidad del macizo rocoso. ρ. La orientación de SH se corresponde con el azimut de las fracturas verticales inducidas. - Sonda vertical con packer de impresión 5 . a la profundidad z a la que se encuentra. Pr. PROCEDIMIENTO ENSAYO HIDROFRACTURA Figura 1: esquema típico de equipos ensayo hidrofractura 6 . tras el cuál se abre el circuito.PROCEDIMIENTO ENSAYO HIDROFRACTURA Figura 2: esquema típicode equipo con packer de impresión 4. DESCRIPCIÓN PROCEDIMIENTO ENSAYO Previo al comienzo de este tipo de ensayos es fundamental reconocer la totalidad del testigo recuperado del sondeo a ensayar con objeto de seleccionar un tramo donde no se aprecien fracturas. Esta fase del ensayo de hidrofractura 7 . - Previo a la creación de las fracturas se efectúa un ensayo de permeabilidad tipo P-test. La secuencia de trabajos se resume en los siguientes puntos: - Una vez que la sonda de hidrofracturación queda posicionada en el tramo de ensayo preseleccionado a partir de una minuciosa inspección del testigo recuperado lo packers de aislamiento se hinchan a un presión suficiente que evite la fuga de agua inyectada. por presurización instantánea del tramo libre sin llegar a la hidrofractura y se observa el descenso de la presión en el sistema cerrado durante un período de 5 minutos. sobre el cual se realizará en ensayo de fracturación hidráulica. - A continuación se realizan ciclos de reaperura. se deshinchan los obturadores y se desplaza el doble obturador hasta el siguiente tramo a ensayar. con un caudal estimado de 1 a 2 lpm hasta iniciar una fractura o iniciar la apertura de una fractura preexistente (Frac test en la figura 3). Inmediatamente después de cortar el flujo de inyección se debe registrar un rápido descenso de la presión que se atenúa tras producirse el cierre de la fractura.PROCEDIMIENTO ENSAYO HIDROFRACTURA proporciona un valor de la permeabilidad de la roca antes de ser fracturada. Entre cada dos ciclos de inyección se elimina la presión en el tramo. durante un minuto el caudal de entrada. con caudales estimados de inyección de fluído de 2 a 5 lpm. - A continuación. Figura 3: registro tipo de resultados durante ensayo hidrofracturación 8 . “refrac”. El comportamiento del tramo ensayado continúa registrándose durante unos dos minutos más. manteniendo una vez generada la fractura. - Posteriormente. El flujo se retoma por la fractura al intervalo ensayado contralando durante las fases la relajación (Refrac-test en la figura 3). - Finalmente. a la presión Psi. se efectúa un ensayo combinado de bombeo lento con escalones de caudal constante y mantenimiento de las presiones crecientes para cada caudal introducido. se presuriza de nuevo el tramo. hinchando a una presión un 30% superior a la presión de reapertura. Las trazas generadas en las paredes del sondeo se graban como huellas de las fracturas en el packer. se introduce el obturador de impresión dotado con un sistema de orientación con objeto de recuperar la información acerca de la posición de la fracturas inducidas o estimuladas. 9 . El obturador se orienta respecto al norte magnético.PROCEDIMIENTO ENSAYO HIDROFRACTURA - Una vez efectuados todos los ensayos de fracturación hidráulica.