Including TMH in the formal health systems

Neste capítulo vamos descrever as técnicas que serão usadas para criar o túnel aberto sem propante, o cálculo da espessura da fratura, a previsão de produção e economicidade, baseadas em várias teorias, tais como: princípio de Arquimedes (Fox, et al., 2003) e Lei de Stokes (Santos, et al., 2007) da velocidade terminal aplicada ao fluido e ao propante, no efeito pipelining (Ely, 1983), na química da resina semi-curada (Martin, 2005), no uso de material contra flowback (Martin, 2005), na determinação do perfil de espessura de fratura (England&Green, 1963), na perda de carga em placa paralela (Fox, et al., 2003) e em meio poroso (Rosa, et al., 2006), na simulação de produção antes e após fraturamento (simulador MEYER) e na determinação do valor presente líquido (Santos).

4.2.1. Princípio de Arquimedes - empuxo e Lei de Stokes – velocidade terminal de partículas.

Para posicionar o propante formando as faixas horizontais e paralelas que irão sustentar a fratura na parte superior e na parte inferior deixando o meio da fratura sem propante, pode-se fazer uso da diferença de densidade quer seja dos fluidos ou dos propantes e assim direcionar fluidos e os propantes para topo e para base da fratura.

Quando a operação de fraturamento para criação de fratura com condutividade infinita for por bombeio simultâneo de dois fluidos carreadores (Santos, et al., 2007): o posicionamento do propante na parte superior da fratura será imposto pelo uso do princípio de Arquimedes, ou seja, o colchão que está dentro da fratura terá densidade maior que a densidade do carreador mais propante que será bombeado pelo anular, então este fluido carreador flutuará no colchão se dirigindo para a parte superior da fratura, e o propante transportado por este fluido carreador tem densidade menor que a do fluido carreador, então o propante se deslocará para a parte superior da fratura, e o posicionamento do propante na parte inferior da fratura será imposto também pelo uso do Princípio de Arquimedes, ou seja, o fluido carreador mais propante bombeado pela coluna tem densidade maior que o colchão que está dentro da fratura, então o fluido carreador mais propante sendo mais denso afundará no colchão se dirigindo para a parte inferior da fratura e o propante transportado por este fluido tem densidade maior que este fluido e segundo a lei de Stokes da velocidade terminal este propante afundará no fluido se dirigindo também para a parte inferior da fratura.

4.2.2. Efeito Pipelining

Para criação do túnel de condutividade infinita, sustentado na parte superior e inferior da fratura por propante, baseado no efeito pipelining (Ely, 1983), será bombeado um fluido carreador de alta viscosidade e com densidade igual a do propante e igual ao do fluido colchão que está na fratura. Ao término do bombeio deste fluido carreador, será bombeado um fluido de mesma densidade do sistema (fluido carreador mais propante), porém sem propante e com viscosidade 50 vezes menor que a do fluido carreador e assim ocorrerá o efeito pipelining, ou seja, a penetração do fluido de baixa viscosidade dentro de um fluido de alta viscosidade. As densidades dos dois fluidos são iguais, para prevenir efeito de convecção.

4.2.3. Prevenção do Flowback

A produção do propante (flowback) durante a produção de hidrocarbonetos deve ser evitada, pois ocorrendo o retorno do propante das faixas de sustentação, o túnel com condutividade infinita perderá espessura, e poderá ocorrer problema de erosão de equipamentos.

Para evitar o flowback, duas técnicas são usadas: a do propante recoberto com resina semi-curada cuja tecnologia química possibilita a colagem dos grãos do propante uns aos outros quando o propante está na temperatura adequada, impedindo que os grãos sejam arrastados durante a produção do poço. A Figura 4.2 mostra um bloco de areia resina já curada. A outra técnica é baseada na formação de uma rede tridimensional de propante mais material de controle de flowback, ou seja, os grãos do propante penetram

no material deformável de controle de flowback que se deforma amarrando assim os grãos do propante e impedindo que o propante seja arrastado durante a produção de hidrocarbonetos. A Figura 4.3 mostra a deformação do material de controle de flowback e a formação da rede tridimensional. O material deformável tem várias formas: alongados, fitas e esféricos.

Figura 4.2. Areia semi-curada, bloco de areia curada e areia semi-curada com controle de flowback.

Figura 4.3. Penetração do propante no material deformável contra flowback e formação da rede amarrando os propantes.

4.2.4. Cálculo da espessura de fratura.

A determinação do perfil da espessura da fratura é feita através da solução da Equação (6) de England&Green (1963) para 3 campos de tensões diferentes. A solução analítica da equação para os três campos de tensões possibilita a simulação de perfil de espessura ao longo da altura de fratura, quando a fratura está submetida: a um campo de tensão, a dois campos de tensões e a três campos de tensões diferentes, assim é possível melhor retratar a realidade, pois na prática é comum a fratura atravessar em altura mais de um campo de tensão. A Figura 4.10 (a), (b), (c) e (d) mostra o perfil de espessura ao longo da altura de fratura. A Equação (6) é a equação de England&Green que calcula a espessura de fratura ao longo de sua altura.

4.2.5. Perda de carga no túnel aberto e em meio poroso.

Após determinado o perfil de espessura de fratura na parte sem propante, que é um túnel, será calculada a espessura média deste túnel usando a Regra do Trapézio de integração. Como as faces da fratura são curvas é feita uma aproximação para faces paralelas. A espessura média da fratura convencional, ou seja, propada será calculada pelo Teorema do Valor Médio e também é feita a mesma aproximação que foi feita acima, ou seja, para faces paralelas.

A perda de carga no túnel aberto aproximado para placa paralelas será calculada pela equação de Stokes-Navier (Fox, et al., 2003), a perda de carga da fratura propada aproximada para placa paralelas será calculada pela equação de Darcy que leva em consideração somente o efeito viscoso e pela equação de Forchheimer (Barree, 2003) que leva em consideração dois efeitos o viscoso e o de inércia. Todas as perdas de carga serão calculadas numa mesma vazão para realização de comparação da fricção entre

fratura convencional e fratura túnel aberto, pois quanto menor é a perda de carga, maior será a condutividade da fratura e este é um fator que propicia o aumento da produção do poço.

4.2.6.Simulação de produção antes e após fraturamento.

Determinado o perfil de espessura de fratura do túnel aberto, a espessura média deste túnel é calculada pela Regra do Trapézio. Com a espessura média é calculado a perda de carga entre placas paralelas e então é calculada a espessura de uma fratura sustentada por determinado propante que tenha a mesma perda de carga que ocorre entre placas paralelas, e o valor desta espessura e da permeabilidade do propante são usados na simulação de produção após fraturamento.

4.2.7.Determinação do Valor Presente Líquido

O Valor Presente Líquido (Santos), que é resultado de um fluxo de caixa, será calculado para as produções da fratura convencional e da fratura com túnel com condutividade infinita. A comparação dos dois valores mostrará o aumento do ganho financeiro com aplicação da técnica de fratura com túnel de condutividade infinita.

4.3.Métodos de realização de bombeio para possibilitar a formação de fraturas