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FP7

HYDROFRAC Resultado resumido

Project ID: 251475
Financiado con arreglo a: FP7-PEOPLE
País: Reino Unido

La fracturación hidráulica, bajo presión

Un grupo de investigadores financiado con fondos europeos ha desarrollado nuevos modelos matemáticos eficientes para simular la fracturación hidráulica y mejorar la comprensión, el control y la seguridad del proceso.
La fracturación hidráulica, bajo presión
En contra de una creencia ampliamente extendida, la fracturación hidráulica no es un proceso de perforación. Esta técnica, aplicada tras la perforación completa del pozo, implica la inyección de grandes cantidades de fluidos a una presión elevada. Mediante la creación de fracturas en las rocas de los yacimientos, se originan vías adicionales que facilitan la extracción de hidrocarburos.

Aunque esta tecnología puede remontarse a la década de los años treinta, ha sido en los últimos veinte años cuando la hidrofracturación se ha convertido en algo habitual. La fracturación es muy controvertida; sus detractores argumentan que pone en peligro el medio ambiente, mientras que sus defensores recalcan los beneficios económicos que conlleva. No es de extrañar que esta técnica haya estimulado considerablemente la investigación, en la cual el modelado matemático de los procesos físicos subyacentes desempeña un papel fundamental. Las conclusiones demostraron que se necesita disponer de simulaciones más precisas de los acoplamientos entre la propagación de las fracturas y el flujo de fluidos.

Además, la repercusión fundamental de la investigación va más allá del proceso de fracturación, ya que el fenómeno también se ha empleado en otros procesos tecnológicos (como la inmovilización de CO2) y observado en la naturaleza (las intrusiones magmáticas en la corteza terrestre, el drenaje subglacial de agua).

El proyecto HYDROFRAC (Enhancing hydraulic fracturing on the basis of numerical simulation of coupled geomechanical, hydrodynamic and microseismic processes) abordó esta necesidad durante sus cuatro años de duración, en los cuales el equipo investigador desarrolló modelos matemáticos de los procesos geomecánicos, hidrodinámicos y microsísmicos a fin de mejorar el diseño de las operaciones de hidrofracturación.

Durante el proyecto se obtuvieron nuevos resultados fundamentales en relación con las propiedades básicas de los modelos matemáticos respectivos, lo que posibilitó el desarrollo de algoritmos computacionales de gran eficiencia, flexibilidad y precisión. El rendimiento de los simuladores 1D y 2D respectivos se verificó en base a evaluaciones específicas y comparaciones con los datos disponibles en la bibliografía.

En un encuadre general, la propagación de la fractura se localizó mediante la utilización de modelos tridimensionales de elementos limítrofes de medios poroelásticos combinados con modelos de diferencias finitas para flujos líquidos no newtonianos. A fin de resolver las ecuaciones integrales limítrofes, los investigadores del proyecto HYDROFRAC implantaron nuevos métodos, entre ellos uno de multipolo rápido que contribuyó a acelerar los cálculos obteniendo una mayor precisión.

Además, el equipo investigador desarrolló un código informático específico para simular eventos microsísmicos inducidos por variaciones en las tensiones locales. La microsismicidad se simuló mediante la creación de fallos iniciales con parámetros de distribución estadística preestablecida. Los datos recabados a partir de los eventos simulados se analizaron exhaustivamente a fin de estimar la intensidad y la estabilidad de los fallos en el tiempo.

Todos los códigos se ajustaron para satisfacer las necesidades prácticas, en estrecha colaboración con los socios industriales del proyecto. Más concretamente, la microsismicidad sintética se cotejó con la observada durante la fracturación hidráulica con el propósito de calibrar los parámetros de entrada y mejorar los resultados de modelado. Además, los parámetros del modelo se ajustaron mediante una comparación de los resultados de producción de petróleo o gas previstos y los realmente registrados en campo.

El conocimiento adquirido gracias al proyecto HYDROFRAC se difundió a la comunidad científica a través de conferencias en congresos internacionales y publicaciones en revistas arbitradas y de acceso abierto.

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Palabras clave

Modelos matemáticos, fracturación hidráulica, hidrocarburos, HYDROFRAC, líquido no newtoniano, microsismicidad
Número de registro: 183171 / Última actualización el: 2016-08-12
Dominio: Tecnologías industriales