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Energía
Aprende qué es la presión de fractura en perforación, cómo se calcula, su relación con la ventana de presión y qué prácticas permiten evitar pérdidas de circulación.
La presión de fractura es uno de los parámetros fundamentales en la ingeniería de perforación y completación. Representa el límite superior de la ventana operativa de presión, es decir, la máxima presión que puede soportar una formación antes de abrirse o fracturarse de manera no intencional.
Su control es esencial porque marca hasta dónde se puede incrementar la densidad del lodo y las presiones operativas sin inducir pérdidas de circulación. Comprender la presión de fractura y calcularla con precisión significa perforar un pozo seguro, estable y con menores costos no productivos.
La presión de fractura es la presión mínima requerida para inducir una fractura en la formación rocosa. Cuando la presión de fondo del pozo supera este límite, se generan fisuras que permiten la fuga del lodo hacia la roca.
En campo, esto implica que, aunque el peso de lodo sea suficiente para balancear la presión de poro, si se excede la presión de fractura, el fluido se pierde en la formación, ocasionando pérdidas de circulación, reducción de control del pozo y riesgos de blowout si la presión cae súbitamente.
La presión de fractura se utiliza para:
Definir la ventana de presión entre el gradiente de poro y el gradiente de fractura.
Diseñar pesos de lodo que mantengan el equilibrio sin fracturar la formación.
Planear revestimientos (casing) en función de los límites de presión.
Interpretar pruebas LOT (Leak-Off Test) y FIT (Formation Integrity Test) que validan en campo el gradiente de fractura.
Controlar operaciones de fracturación hidráulica, donde la presión de fractura se induce de manera controlada para estimular la producción.
De forma simplificada, la presión de fractura puede estimarse como:
Donde:
= Presión de fractura (psi)
= Gradiente de fractura (psi/ft)
= Profundidad vertical verdadera (ft)
La fórmula se ajusta con modelos geomecánicos que consideran esfuerzos horizontales, resistencia de la roca y condiciones de poro.
Para convertir la presión a densidad equivalente de lodo (EMW), se aplica:
Esto facilita comparar directamente la presión de fractura con pesos de lodo en ppg.
En un pozo a 10,000 ft de profundidad, se realiza un LOT que indica inicio de fractura a 4,800 psi.
Convertido a EMW:
Esto significa que el lodo no debe exceder 9.23 ppg si no se quiere fracturar la formación. El margen operativo se establece en función del gradiente de poro (ejemplo, 8.5 ppg).
La presión de fractura se expresa en:
psi (libras por pulgada cuadrada) o MPa (megapascales) para presión absoluta.
psi/ft como gradiente de fractura.
ppg (pounds per gallon) como densidad equivalente de lodo para correlación práctica.
La conversión a ppg es la más utilizada en campo porque conecta directamente con decisiones de peso de lodo.
La presión de fractura está íntimamente vinculada con:
Presión de poro: marca el límite inferior de la ventana operativa.
Gradiente de fractura: pendiente que define cómo crece la presión con la profundidad.
MW (Mud Weight) y EMW (Equivalent Mud Weight): deben diseñarse para permanecer dentro de la ventana de presión.
Kick detection: si el lodo es insuficiente, se genera un influx; si es excesivo, se fractura la formación.
LOT y FIT: pruebas que validan experimentalmente la presión de fractura.
Campos HPHT en el Golfo de México: la ventana de presión puede ser tan estrecha (1–2 ppg) que exige perforación con presión gestionada (MPD).
Formaciones carbonatadas: tienden a fracturarse con presiones más bajas de lo esperado, ocasionando pérdidas masivas si no se mide con precisión.
Operaciones de fracturación hidráulica: se utilizan intencionalmente presiones por encima del gradiente de fractura para inducir conductividad en la formación.
Realizar LOT/FIT en cada sección crítica para validar modelos de presión.
No usar valores de offset sin calibración local, ya que variaciones geológicas pueden alterar la presión real.
Aplicar modelos geomecánicos 1D/3D para estimar gradientes en zonas sin datos históricos.
Usar MPD en pozos con ventanas estrechas para mantener presión dentro del rango seguro.
Capacitar al personal en interpretación de resultados de LOT/FIT y su impacto en el diseño de lodo.
La presión de fractura define el techo de la ventana operativa de perforación. Conocerla, calcularla y validarla en campo es esencial para evitar pérdidas de circulación y mantener el control del pozo. En un contexto donde los márgenes de seguridad son cada vez más estrechos, la integración de pruebas de campo, modelado geomecánico y monitoreo en tiempo real es la clave para una gestión eficiente y segura de la perforación.
¿Qué es la presión de fractura en un pozo de perforación?
Es la presión mínima necesaria para abrir una fractura en la formación rocosa. Define el límite superior de la ventana operativa de presión: si se supera, el lodo puede invadir la roca y provocar pérdidas de circulación.
¿Cómo se calcula la presión de fractura y su EMW equivalente?
Se estima como , donde es el gradiente de fractura (psi/ft) y TVD la profundidad (ft). Para compararlo con el peso de lodo se usa , expresado en ppg.
¿Cómo se valida la presión de fractura en campo?
Mediante pruebas LOT (Leak-Off Test) y FIT (Formation Integrity Test), que determinan de forma empírica el punto de inicio de fractura o la integridad de la formación en cada sección del pozo.
¿En qué se diferencia de la presión de poro?
La presión de poro marca el límite inferior de la ventana de presión (mínimo para evitar un kick). La presión de fractura marca el límite superior (máximo antes de inducir pérdidas). El diseño de lodos debe mantener la operación entre ambos límites.
¿Qué riesgos operativos existen si se excede la presión de fractura?
Aparecen pérdidas de circulación, daño a la formación, fallas de cementación y posibles eventos de control de pozo si la columna de lodo pierde balance. También se incrementan tiempos no productivos y costos.
¿Qué prácticas ayudan a operar dentro de la ventana segura?
Actualizar modelos con LOT/FIT por sección, modelar EMW/ECD en estático y dinámico, usar MPD cuando la ventana es estrecha, y monitorear en tiempo real caudal, presión anular y retorno para evitar cruzar el techo de fractura.
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