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Análisis de la ruptura vertical en una operación de vaporización de diatomita en California

ESG supervisó con éxito una operación de vaporización en un yacimiento de diatomita en el Valle de San Joaquín, en el centro-sur de California. El análisis avanzado de los eventos microsísmicos identificó comportamientos de fractura muy diferentes durante el crecimiento de la fractura vertical contenida y no contenida, lo que llevó a una comprensión avanzada de las condiciones de ruptura vertical.

La diatomita es una formación rocosa compuesta principalmente por los depósitos silíceos biogénicos de las diatomeas (algas unicelulares). En el centro-sur de California, se encuentran grandes yacimientos de diatomita que contienen petróleo pesado en las formaciones del Mioceno de Monterey y Reef Ridge. La formación de diatomita tiene una permeabilidad relativamente baja, por lo que se beneficia de una amplia fracturación hidráulica para aumentar la permeabilidad. Las fracturas hidráulicas van seguidas de una vaporización térmica para mejorar la recuperación.

Desafío

ESG instaló tres conjuntos permanentes de monitorización microsísmica de alta temperatura en tres pozos verticales de observación y proporciona una supervisión continua de las operaciones de fractura y vaporización en la formación de diatomita. Cada pozo de observación contiene una cadena de herramientas de 12 niveles equipada con sensores triaxiales. Se generaron dos clusters de sismicidad (Fig. 1) a partir de la producción de vapor del yacimiento; el primero (Cluster A) fue contenido mientras que el segundo (Cluster B) exhibió un movimiento vertical no restringido. El cluster A constaba de 127 eventos mientras que el cluster B incluía 164 eventos. Se realizó un análisis avanzado de inversión del tensor de momento sísmico en los dos clusters para examinar más a fondo los mecanismos de fallo asociados a cada cluster.

Solución ESG

Mientras que el análisis de localización estándar de la microsismicidad responde a dónde y cuándo se producen los eventos, el análisis del tensor de momento sísmico (SMT) puede responder a cómo se producen estos eventos. Como parte de sus servicios ResMap™, ESG realizó un análisis SMT de los datos registrados para el Cluster A y el Cluster B y determinó que los mecanismos de fallo de cada cluster eran muy diferentes.

Una forma útil de mostrar los resultados del análisis SMT es con un diagrama de tipo de fuente (Fig. 2). En este diagrama se indican varios tipos de mecanismos de fallo: los mecanismos de doble par (DC), o de cizalladura pura, se agruparán en el centro; los eventos isotrópicos o de apertura o cierre puros se situarán en la parte superior o inferior de la figura, respectivamente; los eventos de dipolo vectorial lineal puro compensado (CLVD), que se trazan a ambos lados de la figura; y, por último, los dipolos lineales y las grietas de tracción de apertura y cierre pueden encontrarse en la parte superior izquierda e inferior derecha del diagrama.

El diagrama de tipo de fuente de la Fig. 3 para el grupo A sitúa los eventos más cerca del centro de las mitades superior e inferior del diagrama. Los sucesos en estas regiones sugieren un modo mixto de apertura y cierre por tracción (parte superior e inferior del diagrama de tipo de fuente, respectivamente) junto con un mecanismo de fallo de tipo de cizallamiento puro (que se encuentra en el centro del diagrama de tipo de fuente). Este patrón es muy típico de cómo se desarrollan las cámaras de vapor, y refuerza la observación de que el vapor se comporta de manera óptima.

Una interpretación de esta observación es que estos eventos están fracturando los espacios porosos del yacimiento, y los cambios de volumen de los espacios porosos se están dilatando y compactando alternativamente en respuesta al tratamiento. Por lo tanto, mediante el análisis SMT podemos mostrar cómo ha cambiado la permeabilidad del yacimiento a través de la fractura de estos espacios porosos.

Para el grupo B, el gráfico de tipo de fuente de la Fig. 4 indica que los eventos son principalmente dipolos lineales y eventos de apertura/cierre por tracción. Una interpretación de esta observación es que el vapor está empujando a través de una falla o fractura preexistente que está en una orientación vertical. Al seguir este camino de menor resistencia, el fluido se propaga hacia arriba de forma incontrolada.

Fig. 1: Ilustración de los eventos microsísmicos registrados durante un período de dos meses de navegación. El grupo A se indica a la izquierda y el grupo B a la derecha.
Fig. 2: Un gráfico de tipo de fuente con la posición de varios mecanismos anotados
Fig. 3: Gráfico del tipo de fuente y parámetros de producción (temperatura en rojo, presión en azul e histograma de la tasa de eventos) para los eventos representados en el grupo A para el crecimiento de la fractura contenida. Los sucesos se muestran en escala de grises por crecimiento vertical sobre un gráfico de densidad para la distribución.
Fig. 4: Gráfico del tipo de fuente y parámetros de producción (temperatura en rojo, presión en azul e histograma de la tasa de eventos) para los eventos representados en el grupo B para el crecimiento de la fractura no contenida. Los sucesos se muestran en escala de grises por crecimiento vertical sobre un gráfico de densidad para la distribución.