Generación de mapas de fracturación hidráulica

En ESG creemos en un enfoque microsísmico integrado que tenga en cuenta la ingeniería y la información geológica, creando un entendimiento más completo de la eficacia de la estimulación. Como un proveedor independiente de soluciones completas de mapeo microsísmico en fracturamiento hidráulico, ESG ofrece una gama completa de servicios de monitoreo de principio a fin para cualquier proyecto.

ESG procesó su primer conjunto de datos de fracturamiento hidráulico en 1997 y lanzó sus servicios FRACMAP® poco después, en el año 2000.  Con más de 15 años de experiencia en la industria del petróleo y gas, ESG se especializa en la entrega de soluciones microsísmicas que le ayudan a:

  • Lograr una mejor comprensión del comportamiento de la fractura y la eficacia de la estimulación.
  • Optimizar las estrategias de inyección de fluidos y espaciamiento de las etapas.
  • Evaluar las barreras de fracturas y controlar los eventos fuera de zona
  • Observar el comportamiento y la interacción de las fallas.
  • Evaluar el volumen estimulado del Yacimiento (SRV) y el área de superficie estimulada (SSA)
  • Describir redes de fracturas discretas
  • Calibrar los modelos de yacimientos
  • Comprender los mecanismos de fallamiento
  • y más...

Cómo funciona el Mapeo de fractura por Microsísmica:

La fracturamiento hidráulico es un método utilizado para aumentar la producción de petróleo o gas natural, de un yacimiento. En muchas formaciones no convencionales, el petróleo o gas natural queda atrapado dentro de roca con baja porosidad o permeabilidad como, esquistos, lutitas  o arenas compactas. El fracturamiento hidráulico utiliza fluido de alta presión (es decir, agua) y un agente apuntalante (es decir, arena o cerámica) para crear fracturas en la roca y mantenerlas abiertas, permitiendo que el aceite o gas atrapado fluya hacia el pozo de producción.

El monitoreo microsísmico es aceptado como el mejor método para observar y dar seguimiento a la creación de fracturas en un yacimiento.

Mediante la localización de eventos microsísmicos asociados a la generación de fracturas, es posible determinar la geometría de dicha fractura y el volumen eficaz de producción, e igualmente observar cualquier interacción con fallas existentes y supervisar los eventos localizados fuera de zona.

La actividad Microsísmica se mide usando un arreglo de geófonos colocados en un pozo de observación cercano, o usando un arreglo de sensores en superficie.

Adquisición de Pozo Inovadora

Detección de la sismicidad inducida por fracturamiento hidráulico con opciones de monitoreo por cable, de ESG.

ESG proporciona servicios de adquisición de datos en pozo y en superficie para las operaciones de fracturamiento hidráulico. Para las operaciones de pozo, ESG utiliza las herramientas OYO Geospace estándar de la industria para adquirir los datos de microsísmica de la más alta calidad.

La adquisición de datos Microsísmicos para operaciones de fracturamiento hidráulico, se consigue a través de la instalación de arreglos de geófonos en pozos de producción adyacentes o en pozos de observación dedicados, utilizando unidades de líneas de cable “wireline” montadas en camiones. Los sensores pueden ser colocados en segmentos verticales y/o horizontales en el pozo de observación. Nuestra flota de camiones de cables y herramientas, están listos para desplegarse en los sitios de fracturamiento hidráulico en toda América del Norte, y nuestro equipo de operaciones se especializa en implementaciones innovadoras que ayudan a los clientes a capturar el mayor valor de su programa de microsismico. ESG combina la adquisición de datos microsísmicos por cable, con procesamiento de datos microsísmicos en tiempo real e interpretación y reporte post-adquisición, para una solución completa. 

Despliegue de pozo tipo Whip-Array®

La configuración de sensores Whip-Array® única de ESG, implementa dos arreglos de control por separado, dentro del mismo pozo lateral, con una serie de herramientas desplegadas en la sección vertical del pozo y una segunda serie de herramientas situadas en la parte horizontal del mismo.

EL Whip-array® combina dos arreglos de geófonos diferentes en un único arreglo, que se puede implementar de forma simultánea en las secciones horizontales y verticales de un pozo de monitoreo. Un sistema de tracción se utiliza para instalar el arreglo y también re-posicionar el brazo horizontal del arreglo periódicamente durante el programa de tratamiento, para seguir la completación desde la punta hasta el talón del pozo. Cada arreglo en el Whip-array ™ es sincronizado en tiempo, para garantizar la Localización precisa de los eventos detectados en ambos arreglos.

El Whip-array® permite una mayor cobertura de un pozo de tratamiento y abre la puerta a técnicas avanzadas de análisis, tales como la Inversión del Tensor de Momento Sísmico (SMTI), que requieren datos sísmicos adquiridos en múltiples arreglos.

SuperCable™

El Sistema de adquisición de microsismica, SuperCable™ de ESG, está diseñado para proporcionar adquisición de pozo a largo plazo y a un costo más bajo que los equipos tradicionales de adquisición por cable.

Actualmente, el despliegue alámbrico es el método aceptado para el monitoreo microsísmico temporal en pozos. Desafortunadamente, las herramientas cableadas convencionales, típicamente no son diseñadas para periodos extendidos de implementación, y como resultado, el equipo se vuelve demasiado costoso durante periodos más largos.

Para el monitoreo de yacimientos a largo plazo, muchos operadores optan por implementar sistemas permanentes, para lo cual ESG ha fabricado e instalado instrumentación patentada, por más de 15 años. El SuperCable ™ representa una solución de monitoreo innovadora que ofrece la flexibilidad de un despliegue cableado temporal, con el rendimiento y el costo beneficio de los sistemas de monitoreo a largo plazo. 

El método es ideal para el monitoreo de proyectos que abarcan desde unos pocos meses a un año, incluyendo la inyección de residuos, almacenamiento de gas y las operaciones de recuperación térmica.

Monitoreo Superficial de Spectraseis

Spectraseis, una empresa gerenciada por ESG, ofrece adquisición microsísmica y análisis preciso en campo de datos de fracturamiento, por medio de instrumentos de alta sensibilidad desplegados en configuraciones inalámbricas, ubicados en superficie en el área sobre un pozo lateral. El resultado son datos de alta calidad en los que se puede confiar para responder a las preguntas clave que conducen a las decisiones sobre la completación del pozo.

Descargar el folleto: Monitoreo de fracturas hidráulicas basadas en la superficie 

Procesamiento TRI de Datos Elásticos

Spectraseis, compañía gerenciada por ESG, Utiliza el método de Imágenes Revertidas en Tiempo (TRI) para entregar una nutrida caracterización de fracturas y una mayor fiabilidad, eliminando los suposiciones y simplificaciones de las técnicas basadas en rayos, a través de la migración elástica completa de los datos microsísmicos.

  • Un robusto flujo de trabajo orientado hacia los datos, mitiga los artefactos de adquisición, la contaminación acústica y falsos positivos
  • Reduce el sesgo del procesador y mejora la eficiencia
  • Proporciona una estimación de confianza para cada evento reflejado
  • Permite la recuperación directa del Tensor de Momento Símico de la fractura
  • Proporciona una comprensión de la dirección de la fractura y la conectividad

Spectraseis acelera la generación de imágenes por medio de la ecuación de ondas elásticas completa, usando algoritmos y técnicas propias para obtener el máximo provecho de las últimas GPU Fermi de NVIDIA.

Grabaciones de onda completa de 3 componentes

Los resultados de los análisis de cualquier dato geocientífico, son tan buenos como lo sea la calidad y la integridad del conjunto de datos registrados. Capturar la onda de campo más completa en tiempo, espacio y frecuencia, maximiza el valor de los datos del monitoreo microsísmico.

Las grabaciones de datos de una sola componente, como los logrados por los sistemas convencionales de registro de reflexión sísmica, ignoran una gran parte de la información radiada por los eventos microsísmicos. Las ondas S provocadas por eventos microsísmicos suelen ser las señales más fuertemente registradas en los datos microsísmicos. Se observan normalmente en la componente horizontales de un receptor de 3 componentes (3-C) y son débiles o están completamente ausente en el componente vertical.

Suponiendo una relación Vp/Vs de 2, la energía máxima de una fase de la onda S (SH o SV) radiada por un evento de ruptura, es 8 veces más grande que la amplitud máxima de la onda P asociada (Aki y Richards 2002), pero un sistema de grabación de una sola componente probablemente no lo grabaría.

Siendo un requisito estándar en aplicaciones de microsísmica de pozo y VSP, la grabación 3-C es esencial en los estudios microsísmicos superficiales, porque sólo los datos 3-C representan el campo de onda completo en tres dimensiones, lo que permite una más rica caracterización de fracturas y la evaluación del sistema de fluido del yacimiento post-fracturamiento. Spectraseis, compañía gerenciada por ESG, es el único proveedor de monitoreo de fracturamiento desde superficie, que captura y procesa eficazmente datos 3-C para un monitoreo microsísmico.

Evaluación de la estimulación

Spectraseis ayuda a mejorar la productividad de los programas de estimulación, mediante el uso integrado de adquisición de datos en superficie y en pozo, junto con la visualización de eventos por medio de ecuación de onda elástica, para ofrecer información precisa y confiable de las fracturas.

Utilice el análisis microsísmico preciso, para comprender mejor y optimizar los parámetros de fractura claves, tales como:

  • Diseño y orientación del pozo.
  • Distancia entre Pozos
  • Longitud de las etapas
  • Intervalo de contención
  • Fractura de media longitud “half-lengths”
  • Densidad de fracturas
  • Caracterización de la red de fracturas
  • Modo de fallamiento de la fractura
  • Respuesta al régimen de esfuerzos locales y modificado
  • Interacción con fallamiento “in-situ”.
  • Volumen estimulado efectivo del yacimiento
  • Interactividad con las etapas
  • Diseño de estimulación

Mediante la aplicación del modelado visco-elástico predictivo de las geometrías de adquisición, incluyendo parámetros de la fuente de fractura y los efectos de propagación, Spectraseis determina el diseño de estudio más efectivo para responder las preguntas claves que impulsan las decisiones para la completación de pozos.

Diseño de estudios para la adquisición superficial 3-C, de banda ancha

La optimización de geometrías de arreglos es una de las maneras más eficaces para mejorar la calidad de los datos y aumentar el valor de los datos microsísmicos, para el intérprete.

Nuestro objetivo principal al desarrollar el estudio de la geometría, es conseguir que el operador obtenga el mejor conjunto de datos posible dentro de sus parámetros presupuestarios y garantizar que se cumplan los objetivos del programa. Nosotros implementaremos todas las herramientas necesarias para optimizar los resultados.

Spectraseis utiliza el modelado predictivo para diseñar la geometría de adquisición óptima, antes del trabajo de campo, para incorporar los objetivos del programa en el entorno local.

Nuestros nodos de banda ancha de tres componentes, registran el movimiento del suelo completo desde 0,1-1000 Hz, con ultra-alta sensibilidad y bajo ruido de fondo, con un desempeño 100 veces superior a los principales geófonos convencionales. El amplio ancho de banda y bajo nivel de ruido, captura más eventos microsísmicos y a una distancia mayor que los geófonos estándar, lo que permite una descripción de fractura más precisa.

Nuestros sistemas de adquisición en superficie utilizan tecnologías de grabación inalámbricas de bajo impacto y son seguros y fáciles para ser aceptados, incluso en ambientes sensibles.

Monitoreo Integrado pozo y someros Hybrid™

Las redes sismicas Hybrid™ patentadas por ESG, combina el rendimiento superior de arreglos de geófonos de pozo, para eventos de pequeñas magnitudes y de alta frecuencia, con sensores cercanos a la superficie (someros), optimizados para las ondas de baja frecuencia de periodos más largos, de los eventos de gran magnitud. Esta combinación resulta en la detección de eventos sísmicos de banda ancha desde M= -4 a M= + 4, por medio de un sistema integral.

En muchos casos, ESG ha encontrado evidencia de que las características de la fuente de eventos sísmicos más grandes (como magnitud, radio de la fuente, etc.) pueden ser subestimados cuando se graba utilizando geófonos de 15 Hz. Este fenómeno se conoce como saturación de magnitud. Los componentes de baja frecuencia de eventos de magnitudes más grandes no son capturados con precisión por geófonos de 15 Hz. Para resolver este problema, ESG comenzó a introducir sensores de frecuencia más baja, tales como geófonos de 4.5 Hz y Acelerómetros de Fuerza balanceada (FBAS) en arreglos de monitoreo, para extender de manera efectiva el rango de monitoreo, tomando en cuenta las frecuencias más bajas.

En la mayoría de los casos, estos sensores de baja frecuencia se introducen dentro de un arreglo somero. El sistema Hybrid™ integra eficazmente los sistemas de pozo y los someros, para tomar ventaja de los beneficios de cada uno.

Como trabaja

Los arreglos de pozo están diseñados y desplegados para monitorear un programa de fractura hidráulica, de la misma manera que lo son los programas estrictamente de pozo. Sin embargo, el método híbrido utiliza una red adicional basada en superficie, diseñada para capturar los datos sísmicos de eventos de magnitudes mayores. Todos los datos capturados en los arreglos de pozo y de superficie son 100% sincronizados en tiempo y combinados en una base de datos maestra de eventos, mediante procedimientos propios de Hyperion Software Suite, de ESG. Todos los eventos se procesan utilizando el método de primeras llegadas.

Los eventos de magnitudes mayores, detectados por el arreglo somero cercano a la superficie, son procesados específicamente utilizando los datos del arreglo somero, para así asegurar que los parámetros de fuente sean caracterizados con precisión. En promedio, ESG ha encontrado que las verdaderas magnitudes de eventos para eventos mayores, terminan siendo un orden de magnitud mayor que aquel con el cual fue caracterizado originalmente, usando un sistema microsísmico estándar. Por esta razón, ESG recomienda su sistema de monitoreo sísmico Hibrid ™ a todos los clientes, para asegurarse que reciban los resultados más precisos posible.

Análisis en tiempo Real

Ver fracturas conforme se van creando, con el procesamiento en tiempo real de los datos microsísmicos.

ESG combina su experiencia en el monitoreo microsímico de fracturas hidráulicas, junto con ingeniería, interpretación y servicios de consultoría, para ingenieros de completación. Utilizando datos de microsísmica y de ingeniería a tiempo real, ESG puede ayudar a optimizar el proceso de fracturamiento.

  • Los servicios de monitoreo microsísmico en tiempo real de ESG, le proporcionan al minuto el mapeo de las localizaciones de los eventos, en cada etapa de fracturamiento. Conocer las dimensiones y geometría de las fracturas a medida que se realiza la estimulación, significa que los ingenieros pueden tomar decisiones sobre la marcha, para modificar el programa de estimulación con el fin de optimizar la producción y reducir los costos.
  • El monitoreo microsísmico en tiempo real también es útil para las estimulaciones de fracturas, si está preocupado por el fracturamiento fuera de zona.  ESG puede identificar con precisión la ubicación de los eventos en relación con las estructuras geológicas, para garantizar que las actividades de estimulación de fracturas actúan únicamente en el yacimiento deseado.
  • El Monitoreo microsísmico en tiempo real también puede identificar las fallas del revestimiento cuando estas ocurren, para evitar bombear inútilmente, fluido de fracturamiento en el área incorrecta, ni se arriesga a contaminar formaciones sensibles.

Caracterización Mejorada de Yacimientos

La Caracterización Mejorada de Yacimientos (ERC en inglés) es la culminación de casi una década de investigación y desarrollo enfocada en el análisis microsísmico avanzado, de yacimientos no convencionales. Fundamentalmente, ERC pretende caracterizar la deformación del yacimiento, a medida que fluye a través del yacimiento, para comprender factores como, estado de esfuerzos, complejidad de la fractura y la facilidad de deformabilidad del yacimiento y en última instancia, vincular esta información con el potencial para la producción.

Históricamente, el monitoreo microsísmico se ha centrado en la evaluación de localizaciones de eventos sísmicos discretos, como un indicador de la estimulación exitosa del yacimiento. Mientras que un evento microsísmico particular corresponde a un deslizamiento sobre una superficie discreta, la deformación combinada de un grupo de eventos, resulta en un comportamiento colectivo. Tomando un nuevo enfoque estadístico del análisis microsísmico, que se centra en el comportamiento colectivo de grupos de sismicidad, ESG ha desarrollado una novedad única ofreciendo a los operadores mejorar el entendimiento de los procesos del yacimiento, optimizar completaciones y mejorar la producción de yacimientos no convencionales.

ERC evalúa el comportamiento del yacimiento utilizando dos herramientas principales: Seismic Moment Tensor Inversion (SMTI) Production Suite™ y Flow Dynamics Suite™ (utilizando parámetros dinámicos identificados).

SMTI Production Suite™

El análisis SMTI, usa datos microsísmicos de arreglos múltiples de alta calidad, para describir el mecanismo y la orientación de las fallas para cada evento microsísmico. Utilizando esta información, evaluamos el desarrollo de la red de fracturas, el papel de las fracturas preexistentes y el deslizamiento del plano de despegue y la mejora de la permeabilidad, e identificamos las posibles vías de flujo de fluido para ayudar en la estimación de la curva de declinación.

Flow Dynamics Suite™

ESG ha identificado un conjunto de parámetros dinámicos que combinan características de la fuente de eventos microsismos, con la sincronización de eventos y la distribución espacial, para caracterizar, mapear y estudiar el comportamiento colectivo de la sismicidad en un yacimiento. Ejemplos de estos parámetros dinámicos incluyen Índice de Difusión (dirección y velocidad de la actividad sísmica y la transferencia de estrés asociado), Índice de Fractibilidad (susceptibilidad de un macizo rocoso a la fractura), Índice de Esfuerzo (donde el flujo de sísmica se ve obstaculizado por la complejidad de fractura) y el Índice de Plasticidad (facilidad con el que el yacimiento se deforma).

Con estas herramientas, es posible estimar un volumen de yacimiento efectivamente estimulado y generar nuevas variables de entrada para la geomecánica y los modelos de yacimiento. La información ayuda también a optimizar las completaciones; centrándose especialmente en la colocación del pozo, la contención de la fractura, el espacio entre etapas y el diseño de perforación.

Reprocesamiento 2nd Look™

Obtén una segunda opinión de los datos microsísmicos que se han procesado por otro proveedor.

El reprocesamiento 2nd Look™ le da la confianza de que sus datos microsísmicos se han procesado con precisión. Tanto si estas suspicaz de un bajo número de eventos registrados, o si sus resultados microsísmicos no parecen coincidir con los resultados de producción, ESG puede tomar los datos registrados y procesados por otro proveedor y re-procesarlos con la ayuda de nuestras técnicas avanzadas y personal experimentado.

  • Todo los softwares y técnicas analíticas utilizadas para procesar sus datos microsísmicos se desarrollaron en la empresa y se basan en más de 25 años de investigación en ciencia microsísmica.
  • La Interpretación de los resultados microsísmicos se lleva a cabo por un equipo de sismólogos altamente capacitados y expertos en microsísmica.
  • Como líderes reconocidos en el procesamiento, visualización e interpretación de datos microsísmicos, el personal de ESG aplica a sus datos, una amplia gama de herramientas y técnicas analíticas, únicas y especializadas, dándole una segunda opinión de superior calidad, respecto a su conjunto de datos.

Sistema Interactivo de Archivo de Datos Microsísmicos (MIDAS)

La solución de archivado de datos alojados de Spectraseis cambia la vida útil de los costosos datos microsísmicos de campo y de los resultados, desde pantallas estáticas y montañas de datos continuos, hacia un archivo interactivo e intuitivamente organizado.

Todo lo que se necesita para ejecutar MIDAS, es un navegador web común y cualquier dispositivo con capacidad para Internet, y así, años de inversión estarán de vuelta a su alcance con una vitalidad renovada y un valor adicional.

Los tipos de datos pueden incluir pozos, pozos someros, datos superficiales, y/o combinaciones, así como los datos de monitoreo permanente o recopilaciones de datos regionales.

No sólo son resultados y datos organizados y accesibles, sino que también se pueden calcular instantáneamente análisis de gran alcance, lo que permite al usuario continuar la interpretación de los datos y realizar un control de calidad básico sobre los resultados procesados.

Descargar el folleto: Sistema Interactivo de Archivo de Datos Microsísmicos (MIDAS)

Experiencia en Proyectos

Vea donde ESG y Spectraseis han adquirido y procesado datos microsísmicos de fracturamiento hidráulico, a lo largo de los últimos 15 años.

Mediante la participación de miembros del Cotton Valley Consortium, ESG procesó su primer conjunto de datos microsísmicos para evaluar las estimulaciones por fracturamiento hidráulico en 1997. Poco después, en el año 2000, ESG lanzó FRACMAP®, el primer servicio comercial de cartografiado de fracturas, a través del trabajo con Mitchell Energy, (ahora Devon) para operaciones en la lutita de Barnett.

Fundada en 2003, Spectraseis suministro originalmente servicios de sísmica pasiva para aplicaciones de exploración de yacimientos, y entró en el mercado de monitoreo de fracturamiento, desde superficie, en el año 2011. Desde entonces, han proporcionado monitoreo superficial de fracturas hidráulicas y monitoreo de sismicidad inducida en toda América del Norte y del Sur.

ESG y Spectraseis han tenido la oportunidad de trabajar con muchos clientes diferentes para el monitoreo de fracturamiento, en una serie de diferentes tipos de recursos para entregar una solución completa de monitoreo de fracturamiento, en todos los grandes campos de yacimientos de gas en lutitas, en América del Norte, incluyendo:

  • Austin Chalk, TX
  • Barnett Shale, TX
  • Bakken Formation, ND/SK
  • Bossier Sands, TX/LA
  • Cadomin Formation, AB/BC
  • Cardium Formation, AB
  • Cotton Valley, TX
  • Duvernay Formation, AB
  • Doig Formation, AB/BC
  • Eagle Ford Shale, TX
  • Fayetteville Shale, AR
  • Granite Wash, TX
  • Haynesville Shale, LA/TX
  • Horn River Basin, BC
  • Marcellus Shale, PA
  • Mississippi Lime Formation, OK
  • Monterey Shale, CA
  • Montney Shale, AB/BC
  • Niobrara Formation, CO
  • Permian Basin (Avalon Shale, Bone Spring, Cline, Wolfcamp), TX/NM
  • Pimienta Formation, Mexico
  • Pinceance Basin, CO
  • Powder River Basin, WY
  • Shaunovan/Lower Shaunovan, SK
  • Utica Shale, OH
  • Woodbine/Eaglebine, TX
  • Woodford Shale, OK
  • Viking Formation, AB/SK

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