Generación de mapas de fracturación hidráulica

En ESG creemos en un enfoque microsísmico integrado que tome en cuenta información geológica y de ingeniería para crear un entendimiento más completo de la eficacia de la estimulación. Como un proveedor independiente de soluciones completas de mapeo microsísmico para fracturas hidráulicas, 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 para:

  • 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 etapas.
  • Evaluar las barreras de fracturas y monitorear eventos fuera de zona
  • Observar el comportamiento y la interacción de las fallas.
  • Evaluar el volumen del embalse estimulado (SRV) y el área de superficie estimulada (SSA)
  • Describir redes de fracturas discretas
  • Calibrar los modelos de embalses
  • Comprender los mecanismos de fallo
  • y más...

Cómo funciona el Mapeo Microsísmico de Fracturas:

El fracturamiento hidráulico es un método utilizado para aumentar la producción de petróleo o gas natural de un embalse. En muchas formaciones no convencionales, el petróleo o gas queda atrapado dentro de rocas con baja porosidad o permeabilidad como la arcilla o la arena compacta. El fracturamiento hidráulico utiliza fluido de alta presión (agua) y un agente apuntalante (arena o cerámica) para crear fracturas en la roca y mantenerlas abiertas, permitiendo que el petróleo 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 embalse.

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 la zona.

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

Adquisición de Pozo Innovadora

Detecte sismicidad inducida por fracturación hidráulica con opciones de monitoreo por cable de ESG.

ESG proporciona servicios de adquisición de datos en pozo y en superficie para las operaciones de fracturación hidráulica. Para las operaciones a fondo de pozo, ESG utiliza las herramientas OYO Geospace estándar de la industria para adquirir los datos microsísmicos de la más alta calidad.

La adquisición de datos microsísmicos para operaciones de fracturación hidráulica se obtiene a través de la instalación de arreglos de geófonos en pozos de producción adyacentes o en pozos de observación especializados, utilizando unidades de líneas de cable montadas en camiones. Los sensores pueden ser colocados en segmentos verticales y/u horizontales en el pozo de observación. Nuestra flota de camiones de cables y herramientas están listos para ser desplegados en fracturas hidráulicas en toda América del Norte, y nuestro equipo de operaciones se especializa en implementaciones innovadoras que ayudan a los clientes a obtener el mayor valor de su programa microsísmico. ESG combina la adquisición de datos microsísmicos por cable con procesamiento de datos microsísmicos en tiempo real, interpretación y reportes 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 pozo.

EL Whip-array® combina dos arreglos de geófonos diferentes en un arreglo único 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 reposicionar 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 ™ cuenta con sincronización de tiempo para garantizar la localización exacta 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 de análisis avanzado 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 fondo 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 a fondo de pozo. Desafortunadamente, las herramientas de cable convencionales típicamente no son diseñadas para períodos extendidos de implementación y, como resultado, el equipo se vuelve demasiado costoso durante períodos más largos.

Para el monitoreo a largo plazo de embalses, muchos operadores optan por implementar sistemas permanentes, para lo cual ESG ha fabricado e instalado instrumentación patentada por más de 15 años. 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. 

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

Monitoreo Superficial de Spectraseis

Spectraseis, empresa gerenciada por ESG, ofrece adquisición microsísmica y análisis preciso en el campo de datos sobre fracturas por medio de instrumentos de superficie hipersensibles desplegados en configuraciones inalámbricas en un pozo lateral. El resultado son datos de alta calidad confiables para responder a las preguntas clave que conducen a las decisiones sobre terminación de pozos.

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

Procesamiento TRI de Datos Elásticos

Spectraseis, empresa gerenciada por ESG, utiliza el método de Imágenes Revertidas en Tiempo (TRI) para entregar una enriquecida caracterización de fracturas y más fiabilidad, eliminando las 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 reduce la necesidad de artefactos de adquisición, la contaminación acústica y falsos positivos
  • Reduce la parcialidad del procesador y mejora la eficiencia
  • Proporciona una estimación fiable 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 e 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 un solo componente por parte de 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 los componentes horizontales de un receptor de 3 componentes (3-C) y son débiles o están completamente ausentes en el componente vertical.

Suponiendo una relación Vp/Vs de 2, la energía máxima de la fase de una 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 un solo componente probablemente no lo grabaría. 

Siendo un requisito estándar en aplicaciones microsísmicas 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 enriquecida caracterización de fracturas y la evaluación del sistema de fluido del embalse post-fracturamiento. Spectraseis, compañía gerenciada por ESG, es el único proveedor de monitoreo de fracturamiento de 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, y con la visualización de eventos por medio de la ecuación de onda elástica para ofrecer información precisa y confiable sobre 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
  • Fracturas de media longitud
  • Densidad de fracturas
  • Caracterización de la red de fracturas
  • Modo de fallo de la fractura
  • Respuesta al régimen de esfuerzos locales y modificados
  • Interacción con fallas en el campo
  • Volumen efectivo del embalse estimulado
  • Interactividad de etapas
  • Diseño de estimulación

Mediante la aplicación del modelo 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 de banda ancha 3-C

La optimización de geometrías de un conjunto de sensores 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 programados. 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 programados en el entorno local.

Nuestros nodos de banda ancha de tres componentes registran completamente el movimiento del suelo 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 capturan 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 que son seguros y fáciles de ser aprobados, incluso en ambientes sensibles.

Monitoreo de Fondo de Pozo y Próximo a la Superficie Hybrid™

La red sísmica Hybrid™ patentada por ESG combina el rendimiento superior de los conjuntos de geófonos de fondo de pozo para eventos de pequeñas magnitudes, y de alta frecuencia, con sensores cercanos a la superficie, optimizados para las ondas de baja frecuencia y de períodos más largos de eventos de gran magnitud. Esta combinación resulta en la detección de banda ancha de eventos sísmicos desde M-4 a M+4 por medio de un sistema integral.

En muchos casos, ESG ha encontrado evidencia de que las características de origen de eventos sísmicos más grandes (como magnitud, radio de la fuente, etc.) pueden ser subestimadas 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 empezó a introducir sensores de frecuencia más baja, tales como geófonos de 4.5 Hz y acelerómetros de fuerza balanceada (FBAS) en conjuntos de sensores 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 conjunto de sensores próximo a la superficie. El sistema Hybrid™ de ESG integra eficazmente los sistemas de fondo de pozo y próximos a la superficie para aprovechar los beneficios de cada uno.

¿Cómo funciona?

Los conjuntos de sensores de fondo de pozo están diseñados y desplegados para monitorear un programa de fracturación hidráulica de la misma manera que los programas estrictamente de fondo pozo. Sin embargo, el método Hybrid™ utiliza una red adicional en la superficie, diseñada para capturar los datos sísmicos de eventos de mayores magnitudes. Todos los datos capturados en los conjuntos de sensores de fondo pozo y de superficie cuentan 100% con sincronización de tiempo y están combinados en una base de datos maestra de eventos usando Hyperion Software Suite de ESG. Todos los eventos se procesan utilizando el método de primeras llegadas.

Los eventos de mayores magnitudes, detectados por el conjunto de sensores cercano a la superficie, son procesados específicamente utilizando los datos próximos a la superficie para así asegurar que los parámetros de origen sean caracterizados con precisión. En promedio, ESG ha encontrado que las verdaderas magnitudes de eventos para eventos mayores terminan siendo mayores a lo que fueron caracterizadas originalmente al usar 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

Vea fracturas conforme se van creando con el procesamiento de datos microsísmicios en tiempo real.

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

  • Los servicios de monitoreo microsísmico en tiempo real de ESG proporcionan mapas de las localizaciones al minuto de los eventos en cada etapa de fracturación. Conocer las dimensiones y geometría de las fracturas a medida que se realiza la estimulación significa que los ingenieros pueden tomar decisiones en el momento 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 existe una preocupación por el fracturamiento fuera de zona. ESG puede identificar precisamente la ubicación de los eventos en relación con las estructuras geológicas para garantizar que las actividades de estimulación de fracturas actúan únicamente en el embalse deseado.
  • El monitoreo microsísmico en tiempo real también puede identificar las fallas del revestimiento cuando estas ocurren para evitar bombear fluido de fracturamiento excesivamente en el área incorrecta ni arriesgarse a contaminar formaciones sensibles.

Caracterización Avanzada de Embalses

La Caracterización Avanzada de Embalses (ERC) es la culminación de casi una década de investigación y desarrollo enfocada en el análisis microsísmico avanzado de embalses no convencionales. Fundamentalmente, ERC pretende caracterizar la deformación del embalse como fluido a través del embalse para comprender factores como el estado del estrés, complejidad de la fractura y la aliviación de la deformabilidad del embalse 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 embalse. Mientras que un evento microsísmico particular corresponde a un deslizamiento en 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 embalse, optimizar completaciones y mejorar la producción de embalses no convencionales.

ERC evalúa el comportamiento del embalse 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 múltiples conjuntos de sensores de alta calidad para describir el mecanismo y la orientación de las fallas para cada evento microsísmico. Utilizando esta información se evalúa el desarrollo de la red de fracturas, el papel de las fracturas preexistentes, el deslizamiento del plano de despegue, la mejora de la permeabilidad e identificamos las posibles vías de flujo del fluido para estimar la curva de declive.

Flow Dynamics Suite™

ESG ha identificado un conjunto de parámetros dinámicos que combinan características de origen de eventos microsísmicos con la sincronización de eventos y la distribución espacial para caracterizar, mapear y estudiar el comportamiento colectivo de la sismicidad en un embalse. Ejemplos de estos parámetros dinámicos incluyen el Índice de Difusión (dirección y velocidad de la actividad sísmica y la transferencia de estrés asociado), Índice de Fractibilidad (susceptibilidad de la masa rocosa a la fracturación), 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 efectivo de un embalse estimulado y generar nuevas variables de entrada para la geomecánica y los modelos de embalse. 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™

Obtenga una segunda opinión sobre 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. Ya sea si sospecha que se han registrado muy pocos eventos 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 microsismicidad.
  • 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, proporcionando una segunda opinión de superior calidad sobre su conjunto de datos.

Sistema de Archivos Microsísmico de Datos Interactivos (MIDAS)

La solución de archivado de datos de Spectraseis cambia la vida útil de los costosos datos y resultados microsísmicos de campo, desde pantallas estáticas y montañas de datos continuos, hasta 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 acceder a Internet. De esta manera, años de inversión estarán de vuelta a su alcance con una vitalidad renovada y un valor adicional.

Los tipos de datos pueden incluir pozos de sondeo, pozos poco profundos, de superficie y/o combinaciones, así también como datos de monitoreo permanente o recopilaciones de datos regionales.

Estos resultados y datos son organizados y accesibles, y de igual manera se hace instantáneamente un 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 fracturación hidráulica a lo largo de los últimos 15 años.

Mediante la participación de miembros del Consorcio Cotton Valley, ESG procesó su primer conjunto de datos microsísmicos para evaluar las estimulaciones por fracturación hidráulica en 1997. Poco después, en el año 2000, ESG lanzó FRACMAP®, el primer servicio comercial de mapeo de fracturas a través del trabajo con Mitchell Energy (ahora Devon) para operaciones en la formación geológica Barnett Shale.

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

ESG y Spectraseis han tenido la oportunidad de trabajar con diversos clientes en monitoreo de fracturas en una serie de diferentes tipos de recursos para proveer una solución completa de monitoreo de fracturación en las mayores formaciones geológicas 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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