Mejorar el rendimiento de los reductores de fricción de agua dulce en agua reciclada para aplicaciones en yacimientos petrolíferos

La fracturación hidráulica es un proceso empleado en la industria del petróleo y el gas para extraer hidrocarburos de formaciones en las que sería poco rentable la extracción debido a su baja permeabilidad. Durante este proceso, el fluido de fracturación se bombea a la formación a través de un pozo a altas presiones. Esto hace que la formación se fracture, lo que da como resultado vías de alta permeabilidad para que los hidrocarburos fluyan hacia el pozo.

Un componente clave del fluido de fracturación es un polímero cargado de alto peso molecular, reductor de fricción (FR), que permite a los operadores bombear el fluido a altas velocidades mientras mantienen bajas las presiones de fondo de pozo. La fracturación hidráulica requiere millones de galones de agua por pozo, lo que impacta considerablemente los recursos de agua dulce. Una posible solución a este problema es reutilizar el agua junto con los hidrocarburos para preparar el fluido de fracturación. Esta agua, denominada agua reciclada o producida, contiene una gran cantidad de sales disueltas que afectan de manera negativa el rendimiento del FR.

Los fabricantes de FR han desarrollado FR tolerantes a la salinidad, pero son significativamente más costosos que los FR de agua dulce básicos. Stepan Oilfield Solutions ha desarrollado una solución innovadora para abordar esta formulación retadora. PETROSTEP® FRB-5 mejora el rendimiento de los FR de agua dulce para que puedan funcionar de manera óptima en agua altamente salina. Estos tensoactivos reducen el costo operativo del cliente al permitir el uso de agua reciclada y mejorar la sostenibilidad de la operación de fracturación al reducir el impacto en los recursos de agua dulce.

Las rigurosas pruebas de laboratorio han demostrado la eficacia de estas formulaciones de tensoactivos en una amplia gama de FR aniónicos y catiónicos en salmueras, algunas con sólidos disueltos totales (TDS) de más de 250,000 mg/l. 

Se utilizó un FR de agua dulce en seis etapas de fracturación de agua con aditivos en un pozo en la Cuenca Pérmica. Dos de las etapas se completaron utilizando solo el FR, mientras que en las otras cuatro se incluyó PETROSTEP FRB-5 a una concentración promedio de alrededor del 5% de la carga del FR. El agua de la mezcla contenía 90,000 mg/l de TDS. Las concentraciones de los otros componentes del fluido de fracturación (un inhibidor de incrustaciones y biocida) se mantuvieron constantes durante todo el proceso. La presión de fondo de pozo se mantuvo constante a aproximadamente 8,000 psi para facilitar la comparación entre etapas.

En las etapas en las que se empleó PETROSTEP FRB-5, el operador pudo aumentar las velocidades de bombeo en un 25% y requirió casi un 50% menos de FR para lograr la misma presión de fondo de pozo, lo que resultó en una reducción significativa de los costos operativos y ahorro de tiempo debido a que las duraciones de etapa fueron más cortas (Figura 1).

Figura 1: Velocidades promedio de bombeo logradas mediante el uso de FR de agua dulce con PETROSTEP FRB-5 y sin este, en un pozo de la Cuenca Pérmica. PETROSTEP® FRB-5 aumentó las velocidades de bombeo en un 25% con una carga de FR un 50% más baja. 

Otro ensayo de campo en la Cuenca Pérmica analizó el rendimiento de un FR de agua dulce económico junto con PETROSTEP FRB-5 en comparación con un FR más costoso tolerante a la salmuera. El estudio incluyó 31 etapas de fracturación en el mismo pozo. Se completaron seis etapas usando el FR tolerante a la salmuera, mientras que 25 etapas emplearon un FR de agua dulce con alrededor de 5% de PETROSTEP FRB-5 (en relación con el volumen del FR). El agua de la mezcla contenía 110,000 mg/l de TDS. Las concentraciones de los otros componentes del fluido de fracturación se mantuvieron constantes entre las etapas.

Los dos sistemas de fluidos tuvieron un rendimiento similar al analizarlos durante todo el estudio (Figura 2), aunque hubo variaciones en las presiones de fondo y las velocidades de bombeo entre las etapas y los pozos. Además, las cargas promedio del FR, en los dos sistemas de fluidos, fueron casi idénticas. Estos resultados permitieron que el operador reduzca los costos al sustituir el FR costoso tolerante a la salmuera por un FR de agua dulce económico mejorado por una pequeña cantidad de PETROSTEP FRB-5. 

Figura 2: Diagrama de dispersión de las velocidades promedio de bombeo y presiones de fondo de pozo de 31 etapas en un pozo de la Cuenca Pérmica. El rendimiento del FR de agua dulce con PETROSTEP FRB-5 fue idéntico al del FR tolerante a la salmuera.

Las formulaciones tensoactivas de PETROSTEP FRB-5 de Stepan Oilfield Solutions mejoran el rendimiento de los FR a base de emulsión en salmueras. Permiten a los operadores formular sus fluidos de fracturación con aguas recicladas y producidas, lo que resulta en procedimientos más sostenibles y de menor costo. PETROSTEP FRB-5 mejora el rendimiento de los FR de agua dulce de bajo costo para que sean iguales a los FR tolerantes a la salmuera más costosos. También ayudan al operador a optimizar la dosificación del FR, lo que minimiza la gravedad del daño que el fluido de fracturación puede provocar en las formaciones.

Nuestros expertos en formulación de Stepan Oilfield Solutions pueden trabajar con su sistema existente para adaptar rápidamente una solución a su aplicación específica. Contáctenos para analizar sus necesidades de formulación.