Resumen

La presencia de una cantidad significativa de juntas discontinuas da lugar a la naturaleza no homogénea de los yacimientos de esquisto. Los parámetros geométricos de estas juntas ejercen efectos sobre la propagación de una red de fracturas hidráulicas en el proceso de fracturación hidráulica. Por lo tanto, los mecanismos de iniciación y propagación de la fractura inducida por la inyección de fluidos en los yacimientos articulados deben ser bien comprendidos para liberar todo el potencial de la fracturación hidráulica. En este trabajo se desarrolla un modelo hidromecánico acoplado basado en el método de elementos discretos para explorar el efecto de los parámetros geométricos de las juntas sobre la presión de ruptura, el número y la proporción de fracturas hidráulicas, y el patrón de la red de fracturas hidráulicas generadas en yacimientos de esquisto. Los microparámetros de la matriz y la junta utilizados en el modelo de yacimiento de pizarra se calibran mediante la experimentación física. Los parámetros hidráulicos utilizados en el modelo se validan mediante la comparación de la presión de ruptura derivada de la modelización numérica con la calculada a partir de la ecuación teórica. Se realiza un análisis de sensibilidad de los parámetros geométricos de las juntas. Los resultados demuestran que el patrón de HFN resultante de la fracturación hidráulica puede dividirse a grandes rasgos en cuatro tipos, es decir, el modo de cruce, el modo de punta a punta, el modo de trayectoria de paso y el modo de apertura. A medida que β (orientación de la junta con respecto al esfuerzo principal horizontal en el plano) aumenta de 0° a 15° o 30°, el patrón de la red de fractura hidráulica cambia del modo punta a punta al modo de cruce, seguido de una disminución gradual de la presión de ruptura y del número de grietas. En este caso, el patrón de la red de fractura hidráulica está controlado tanto por γ (ángulo de paso de la junta) como por β. Cuando β es de 45° o 60°, el modo de cruce gana predominancia, y la presión de ruptura y el número de grietas alcanzan el nivel más bajo. En este caso, el patrón HFN depende esencialmente de β y d (espaciado de las juntas). A medida que β alcanza los 75° o 90°, el modo de trayectoria escalonada es omnipresente en todos los yacimientos de esquisto, y tanto la presión de ruptura como el número de las grietas aumentan. En este caso, β tiene un efecto directo en el patrón HFN. En los yacimientos de esquisto con la misma β, la disminución de k (persistencia de la junta) y e (apertura de la junta) o el aumento de d conducen al incremento de la presión de ruptura y del número de grietas. También se observa que los cambios en d y e dan lugar a la variación de la proporción de los distintos tipos de fracturas hidráulicas. El modo de apertura del patrón de la red de fracturas hidráulicas se observa cuando e aumenta hasta 1,2 × 10-2 m.

• Materias:Hidrología Permeabilidad Petróleo Yacimientos minerales Minería Geofluidos
• Subjects:Hydrology Permeability Petroleum Mineral deposits Mining Geofluids
• Palabras claves:red de fractura hidráulica, presión de ruptura, patrón de red de fractura, número de grietas, yacimiento de pizarra, patrón de hfn, parámetros geométricos, modo de paso, fractura hidráulica, modo de puntas
• Keywords:hydraulic fracture network, breakdown pressure, fracture network pattern, number of crack, shale reservoir, hfn pattern, geometrical parameters, step path mode, hydraulic fracture, tips mode