Desarrollo y Validación de un Simulador de Fracturamiento Hidráulico Orientado al Petróleo y Gas

Abstract

Los reservorios de hidrocarburos no convencionales se caracterizan por una muy baja permeabilidad. Así, es en general necesario aplicar estimulación hidráulica para obtener niveles de producción aceptables. El proceso de fracturamiento hidráulico es complejo, y está afectado por un gran número de variables, incluyendo las características geológicas del subsuelo, el diseño de los pozos, etc. Con el objetivo de evaluar estrategias de desarrollo que mejoren la explotación de hidrocarburos, se está desarrollando un simulador geomecánico enfocado en el proceso de fracturamiento hidráulico, y orientado a la industria del petróleo y gas. En este trabajo describimos el desarrollo del simulador. Los ingredientes esenciales del problema acoplado mecánico-fluidos, son: 1) deformación del volumen, afectada por la presión de fluido en las fracturas, 2) flujo del fluido en las fracturas y 3) iniciación y propagación de la fractura. El modelo de elementos finitos implementado incorpora discontinuidades en las interfaces entre elementos de volumen, en una formulación de Galerkin Discontinuo (Discontinuous Galerkin, DG). Estas interfaces son el dominio de resolución del problema de flujo, y a la vez están dotadas de una ley cohesiva que determina la fractura del medio. También mostramos un caso de validación del simulador, comparando con soluciones analíticas conocidas. En un artículo asociado (Celleri y col., 2016) se muestra otro caso de validación, con datos experimentales. Los resultados brindan confianza en las capacidades del simulador.