Ingeniería Civil · 2022
Análisis del efecto de la producción en el estado de esfuerzos y deformaciones alrededor de una fractura hidráulica
Este proyecto tiene como propósito evaluar el comportamiento esfuerzo – deformación bajo condiciones de flujo en la vecindad de una fractura hidráulica, en una roca tipo shale. Para ello, se crearon 2 modelos geométricos, uno general y el otro simplificado, con el fin de realizar unas simulaciones numéricas mediante un software, el cual nos proporciona unas soluciones numéricas por medio de solución directa y de elementos finitos. Se implementaron parámetros de los materiales y condiciones mecánicas e hidráulicas previamente obtenidos de estudios previos anteriores. A partir de estos modelos y las simulaciones realizadas, se llevaron a cabo una serie de análisis de sensibilidad, variando parámetros como la permeabilidad intrínseca y los módulos de elasticidad de los dos materiales trabajados en los modelos, la roca tipo shale y el agente de sostén, en este caso, arena. Los resultados de los análisis realizados mostraron que, independientemente de las variaciones realizadas en dichos parámetros, el modelo estudiado tiene la capacidad de mantener constantes sus valores de esfuerzos y deformaciones durante una ventana de tiempo, o por lo menos con variaciones casi imperceptibles, lo cual no afecta la producción en dichos pozos no convencionales.
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Contenido
- Introducciónp. 17
- 1. Objetivosp. 18
- 1.1 Objetivo Generalp. 18
- 1.2 Objetivos Específicosp. 18
- 2. Metodologíap. 19
- 2.1 Formulación del modelop. 19
- 2.1.1 Dimensiones de los modelosp. 19
- 2.1.2 Información disponible previamentep. 20
- 2.1.3 Propiedades de los materiales y condiciones mecánicas e hidráulicasp. 20
- 2.2 Manejo del software GiD y CodeBrightp. 22
- 2.2.1 Creación de los modelos geométricosp. 22
- 2.2.2 Asignación de propiedades, condiciones mecánicas e hidráulicasp. 23
- 2.3 Planteamiento de simulaciones numéricasp. 27
- 2.4 Ejecución de las simulacionesp. 28
- 2.4.1 Simulación N°1: Geometría general – Estudio hidráulicop. 29
- 2.4.2 Simulación N°2: Geometría simplificada – Estudio mecánico + hidráulicop. 30
- 2.5 Ejecución de los análisis de sensibilidadp. 33
- 2.5.1 Análisis de sensibilidad de la permeabilidad intrínseca del shale – Geometría generalp. 33
- 2.5.2 Análisis de sensibilidad del módulo elástico del shale – Geometría simplificadap. 34
- 3. Análisis de resultadosp. 36
- generalp. 39
- 3.1.1 Presión de líquido en el eje X – eje Yp. 39
- simplificadap. 35
- 3.2.1 Desplazamientos en el eje Xp. 44
- 3.2.2 Presión de líquido en el eje X – eje Yp. 39
- 3.3.1 Desplazamientos en el eje Xp. 44
- 3.3.2 Presión de líquido en el eje X – eje Yp. 39
- 4. Conclusionesp. 57
- Referenciasp. 59
- Tabla 1 Geometría para el modelo generalp. 19
- Tabla 2 Geometría para el modelo simplificadop. 20
- Tabla 3 Propiedades de la roca (shale)p. 20
- Tabla 4 Propiedades de la fractura (arena)p. 21
- Tabla 5 Propiedades mecánicas e hidráulicas del modelop. 21
- del shalep. 34
- de sostén (arena)p. 36
- Tabla 9 Coordenadas de estudio para el análisis de sensibilidad de la geometría generalp. 37
- sensibilidad de la permeabilidad intrínseca del shale - geometría generalp. 42
- sensibilidad de la permeabilidad intrínseca del shale - geometría generalp. 42
- sensibilidad del módulo elástico del shale – geometría simplificadap. 47
- sensibilidad del módulo elástico del shale - geometría simplificadap. 49
- sensibilidad del módulo elástico del shale - geometría simplificadap. 50
- sensibilidad del módulo elástico de la arena – geometría simplificadap. 52
- sensibilidad del módulo elástico de la arena - geometría simplificadap. 55
- sensibilidad del módulo elástico de la arena - geometría simplificadap. 55
- Figura 1 Modelo geométrico general de la fracción de roca y fractura a estudiarp. 23
- Figura 2 Modelo geométrico simplificado de la fracción de roca y fractura a estudiarp. 23
- profundidad. Fractura hidráulica de 100 metros de profundidadp. 24
- Figura 4 Asignación de materiales en el modelo geométrico generalp. 24
- de profundidad. Fractura hidráulica de 10 centímetros de profundidadp. 25
- movimiento en el modelo geométrico general y simplificadop. 26
- simplificadop. 27
- días)p. 32
- Figura 9 Presión de líquido en el modelo geométrico general, para un intervalo de 100 díasp. 30
- equilibrio (t = 10 días)p. 31
- = 10 días)p. 32
- díasp. 33
- de 100 díasp. 33
- sentido Xp. 37
- sentido Yp. 37
- sentido Xp. 37
- sentido Yp. 37
- Figura 18 Presión de líquido para el valor de k = 4.03 E-11 para un t = 100 díasp. 40
- Figura 19 Presión de líquido para el valor de k = 4.03 E-14 para un t = 100 díasp. 40
- Figura 20 Presión de líquido para el valor de k = 4.03 E-16 para un t = 100 díasp. 41
- Figura 21 Presión de líquido para el valor de k = 4.03 E-18 para un t = 100 díasp. 41
- intrínseca del shale - geometría generalp. 43
- intrínseca del shale - geometría generalp. 44
- 100 díasp. 33
- 100 díasp. 33
- 100 díasp. 33
- díasp. 33
- díasp. 33
- shale - geometría simplificadap. 48
- - geometría simplificadap. 52
- - geometría simplificadap. 52
- arena - geometría simplificadap. 54
- arena - geometría simplificadap. 56
- arena - geometría simplificadap. 57