Ottenimento della prima frattura

La prima frattura ottenuta si comporterà in maniera diversa a seconda del tipo di formazione che incontrerà nel suo cammino. Imbattendosi in una zona ad alta permeabilità in grado di assorbire lo slurry interromperà il proprio percorso, se d’altra parte incontrerà una formazione rocciosa che funge da barriera cambierà la direzione di propagazione procedendo lateralmente lungo il confine della stessa. Secondo degli studi condotti da Moschovidis nel 1993 [25], gli sforzi orizzontali possono arrivare ad eguagliarsi durante il processo di iniezione, determinando una conformazione molto complicata delle fratture a causa del fatto che non esiste più una direzione preferenziale. Tramite iniezioni in più stadi si ottengono dunque geometrie molto complesse, con fratture che possono arrivare ad avere orientazioni differenti, connettendosi tra loro. Come è già stato discusso, la geometria della frattura dipende fortemente dallo stato tensoriale a

53 cui essa è sottoposta e dalle proprietà meccaniche della roccia, che descrivono come essa si deformerà sotto l’azione degli sforzi, solo in questo modo è possibile stabilire il livello di pressione a cui operare. Imponendo un valore sufficiente si provocherà l’apertura di una prima frattura all’interno di essa, con geometria prevedibile in funzione dell’orientazione degli sforzi nello spazio. In questa sezione si vuole dunque stabilire a tutti gli effetti un valore di pressione utile ad ottenere una frattura dalle dimensioni volute. A tale fine si è fatto uso di un Software in grado di restituire le quantità ricercate, esso opera con un metodo Monte Carlo e richiede in ingresso il valore dei parametri riportati in Tabella 2.2, per i quali bisogna ricercare un numero pari al minimo, al più probabile ed infine al massimo. I valori inseriti sono di seguito riportati:

Tabella 2.2 Valori minimi, più probabili e massimi forniti al Software al fine di definire della prima frattura

valore minimo valore più probabile valore massimo

σh [psi] 5,9000 5,9470 6,0000

σH [psi] 7,3500 7,4230 7,5000

Modulo di Young E [psi] 4000000 4000050 4000100

Coefficiente di Poisson υ [-] 0,150 0,220 0,300

Diametro del foro [in] 9,625 9,625 9,700

Lunghezza della frattura [in] 6,00 6,00 6,00

Nella Tabella 2.2 viene riportata una lunghezza della frattura, si tratta di un dato iniziale necessario al programma per poter svolgere i calcoli dunque si consiglia di lasciare il valore preimpostato, pari a 6 pollici. Inoltre bisogna fornire al Software altri valori di cui si è già a conoscenza come la pressione di overburden o l’inclinazione del pozzo, la quale è nulla essendo verticale. A partire dalla conoscenza del gradiente di fratturazione che è stato stabilito essere pari a 1,35 s.g. grazie al Leak off test effettuato a 3052 metri, si sceglierà il valore della pressione di lavoro. Per poter avere un certo margine si opterà per un numero leggermente superiore, pari a 1,40 s.g. che tradotto nell’unità di misura richiesta dal programma corrisponde a circa 6077 psi, ossia 420 bar. Anche per quest’ultimo parametro è necessario fornire un intervallo di valori.

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Figura 2.13 Simulazione della prima frattura ottenuta a 3052 metri con una pressione di 420 bar

La simulazione così ottenuta restituisce uno spessore della frattura pari a 97 μm, rappresentata in Figura 2.13Figura 2.13 Simulazione della prima frattura ottenuta a 3052 metri con una pressione di 420 bar che sembra non essere sufficiente se rapportato alla dimensione dei solidi presenti nello slurry da iniettare, in gran parte con diametro pari o minore a 300 μm, di conseguenza è stata realizzata un’ottimizzazione sul valore della pressione da imporre in modo da ottenere uno spessore della frattura adeguato. Un valore di pressione pari a 7100 psi,

corrispondenti a 490 bar, è risultato sufficiente per poter aprire una frattura che avesse uno spessore circa pari al 10% in eccesso rispetto alla dimensione più probabile delle particelle solide dello slurry. Una rappresentazione della sua geometria è riportata in Figura 2.14.

Figura 2.14 Simulazione della prima frattura ottenuta a 3052 metri con una pressione di 490 bar

In generale è bene chiarire che durante l’eseguimento del Leak off test, per il quale viene semplicemente utilizzato un classico fango di perforazione e non ancora lo slurry che verrà impiegato nel processo di Cuttings Re-Injection, la roccia viene già portata a frattura. La sua forma sarà approssimativamente pari a quella riportata in Figura 2.13. Per poter pianificare con cura le seguenti

operazioni di iniezione è necessario però assicurarsi che la pressione imposta dalla pompa sarà sufficiente ad aprire della giusta quantità la frattura, per dare modo ai solidi di passare all’interno della stessa. La pressione in grado di

55 provocare un’apertura di circa 330 μm è reputata sufficiente in quanto si tratta delle dimensioni che si otterrebbero solamente con la prima iniezione, esse aumenteranno notevolmente proseguendo con le operazioni, risultando così sufficienti. Questo aspetto è stato dimostrato cambiando il valore della lunghezza della frattura operando una simulazione alla profondità di 2529 metri, il Software ha evidenziato un incremento di 1127 μm nello spessore della frattura passando da 312 a 1439 μm a parità di tutte le altre condizioni

aumentando semplicemente la lunghezza preimpostata di 6 pollici ad un valore di 50 pollici. I risultati possono essere confrontati in Figura 2.15.

Figura 2.15 Variazione dello spessore di una frattura al variare della sua lunghezza

Di conseguenza dall’analisi appena condotta si può concludere che per iniziare una frattura adeguata se il sito non fosse già stato sottoposto ad una prima fratturazione tramite il leak off test sarebbe necessario garantire una pressione pari a 7100 psi. Nella pratica bisogna però considerare che questo valore è eccessivo in quanto nel sito è già presente una frattura, il corretto valore di pressione richiesta dovrà dunque essere calcolato tenendo presente questa importante osservazione.

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