Las fracturas naturales en la Formacin Spraberry, Cuenca Midland, Texas: Los efectos de la estratigrafa mecnica sobre la variabilidad de la fractura y el comportamiento del yacimiento.Abstracto. Ncleos horizontales tomadas de dos de las profundidades marinas, depsitos de arenisca - limolita de la Formacin Spraberry (cuenca Midland, West Texas) han documentado dos sistemas de fracturas naturales verticales completamente diferentes, pero relacionados. Cada sistema de fractura es capaz de producir el reconocido desde hace tiempo, por lo general noreste- tendencias, fuerte anisotropa de la permeabilidad en los yacimientos Spraberry. Sin embargo, los dos sistemas de fracturas potencialmente ofrecen diferentes grados de anisotropa de la permeabilidad, y diferentes potenciales para la capacidad de entrega de fluido. Un conjunto de fractura consiste en, fracturas noreste- en trayectoria as mineralizadas iguales de tiempo. El otro conjunto de fracturas, que se producen en una litologa semejante slo 145 metros ms profundo en la seccin, consiste en un par de fracturas conjugado mal mineralizado, golpeando al norte -noreste y este- noreste. La geometra de estos conjuntos de fracturas sugiere que la tensin mxima de compresin en el momento de la fractura estaba en el plano horizontal. Sutiles diferencias en la arcilla y cuarzo contenidos de sobre crecimiento de las dos capas producen diferencias importantes en las propiedades mecnicas: si bien es similar en apariencia, los estratos inferiores tienen un lmite de elasticidad mecnica medida que es slo la mitad de la de la capa superior. Esto caus que las dos capas se fracturen diferentes bajo la misma tensin regional, con fracturas conjugadas formar en la capa ms dbil y fracturas de extensin que se forman en la capa ms fuerte. Estas diferencias en las propiedades mecnicas, causadas por las variaciones de menor importancia en las historias diagenticas y depositacionales de los estratos, son probablemente generalizadas dentro de la formacin y pueden causar variaciones significativas en el sistema de fracturas, tanto en toda la cuenca y verticalmente dentro de la formacin.Introduccin. Antecedentes. Grandes reservas de petrleo fueron descubiertas en la formacin Spraberry en la cuenca del oeste midland texas en 1949 el rea de produccin Spraberry comprende una de las obras ms grandes del mundo: abarc ms de 400.000 hectreas en 1953, y actualmente cubre aproximadamente 16 millones acres. Formaciones Spraberry ocurren a profundidades de unos 7000-8000 metros, y se componen de cerca de 1.000 pies de intercalaciones de areniscas de grano fino, y lutitas ricas en materia orgnica. Las principales unidades del yacimiento Spraberry del E. T. O daniel unidad descrita aqu hay dos 10 a 15 pies de areniscas gruesas, designados los embalses 1U y 5U, dentro de las partes ms arenosos de la formacin. Los estratos Spraberry fueron depositados en un ambiente de profunda marina durante la etapa leonardiana del perodo prmico. La formacin se interpreta generalmente como los depsitos de corrientes de turbidez. La continuidad lateral de ropa de cama de pequea escala, structuress sedimentaria incluyendo sub - milmetro escala lminas de deposicin de eventos, y un alto grado de clasificacin tamao sugiere que algunos de los Spraberry y sistemas relacionados han resultado de procesos elicos y la actividad de tormenta de polvo.Eficiencia de recuperacin porcin ha dificultado la explotacin del recurso Spraberry. La obra ha tenido una produccin acumulada de 740 millones de barriles de petrleo hasta la fecha, pero los porcentajes de recuperacin de petrleo y las tasas de produccin diaria de los pozos individuales son bajos. Mientras que la produccin diaria a travs de toda la obra actualmente promedia 62.000 barriles de petrleo (y 25.000 pies cbicos de gas), que es un promedio de slo el 7 BO / D de cada uno de los 8.900 pozos productores. Estimado la recuperacin final de petrleo de la obra es slo el 10-15% de los 6-10 billion barriles de petrleo original en sitio. Formaciones Spraberry se underpressured, promediando slo 800-900 psi. Porosidades oscilan desde 6 hasta 15%, y permeabilidades de la matriz de estado restaurado son tpicamente significativamente menos de 10 millidarcys.Todas las reas de la tendencia Spraberry tienen indicios de extenso fracturas naturales a pesar de su ubicacin en un entorno estable, cratnica pice fallas mnimas y plegable.Fracturamiento y en general una direccin noreste - tendencias, la anisotropa de permeabilidad de fractura controlada fueron reconocidos como los controles dominantes en plomera embalse temprano en la vida del campo. Sin embargo, los datos necesarios para la caracterizacin tridimensional de este sistema de fracturas importante, y para la prediccin de su variabilidad y efectos sobre el sistema plumbimg depsito, se carece. La presencia de fractura fue corroborada por los primeros investigadores con cantidades limitadas de ncleo, incluyendo un ncleo desviado, aunque muchas de las fracturas registradas en los ncleos verticales ahora se clasificaran como fracturas inducidas por extraccin de muestras. Estas fracturas inducidas son paralelas a muchas de las fracturas naturales y por lo tanto se hicieron las properinferences , aunque por las razones equivocadas.Dado el espaciamiento fracturas naturales demostrada por los ncleos horizontales como veremos a continuacin y la baja probabilidad de la interseccin de fracturas naturales verticales con ncleos verticales, se esperara que slo uno de cada nueve y cincuenta y cinco ncleos de dimetro de cuatro pulgadas para intersectar una fractura natural en cualquier depsito de dar Spraberry.Gran parte del reconocimiento temprano de la importancia de la fractura se bas en los resultados de las pruebas de pozos y notaciones de interferencia rpida o la comunicacin entre pozos adyacentesSin embargo, estas pruebas suelen dar resultados errticos, y no conducen a una imagen uniforme de las caractersticas de la fractura y sus efectos en todo el campo. Permeabilidad anisotropa horizontal debido a la fractura se calcul un promedio de 13:01 pero localmente oscil hasta 1000:1.Proyecto Spraberry.Una propuesta para llevar a cabo los experimentos diseados para mejorar la recuperacin de los yacimientos Spraberry fue financiado por el Instituto Nacional de Tecnologa del Petrleo del Departamento de Energa de los EE.UU. en 1995. Esta fue una propuesta de distribucin de costos presentado al programa de Clase de Yacimiento del DOE por 1) el Centro de Investigacin de Recuperacin de Petrleo del Instituto de Nuevo Mxico de Minera y Tecnologa, y 2) Pioneer Natural Resources. El objetivo del proyecto ha sido el de evaluar la viabilidad econmica de las inundaciones de CO2 en los yacimientos Spraberry. Una de las tareas iniciales del proyecto era hacer una caracterizacin detallada de las fracturas naturales y tensiones in situ en los yacimientos Spraberry a travs del uso de ncleos horizontales orientados. Las muestras de la roca matriz tambin se tomaran de estos ncleos, para ser probado en el laboratorio para determinar su idoneidad para la inundacin de CO2 como el objetivo principal del proyecto. Los ncleos horizontales son los primeros conocidos de los embalses de la cuenca del Spraberry Midland. Este documento informa sobre la caracterizacin de las fracturas naturales, anlisis de las fracturas en el contexto de las variables geolgicas que las produjeron, e informa brevemente sobre sus efectos en los depsitos Spraberry. Diecinueve carreras centrales horizontales, recuperando un total de 395 pies de ncleo, se redujeron en 1996 a partir de dos desvos horizontales desde la ET existente O'Daniel #28. Los principales reservorios dentro de los intervalos de 1U y 5U son diez - pie de espesor de piedra arenisca de unidades limolita, que estn separadas verticalmente entre s en este sitio por 145 pies de areniscas, limolitas y lutitas. Aunque las dos unidades de tres metros de espesor fueron objeto de extraccin de muestras, el anlisis post-perforacin sugiere que la mayora de los ncleos fueron cortados en ngulo casi horizontal a travs de ms fina, de tres a cuatro pies de limolitas arenosas gruesas inmediatamente por encima de los dos depsitos principales de Pago. Varios de los ncleos de las unidades perdidas yacimiento y se cortaron en las lutitas subyacentes inmediatamente sobre-y, lo que permite una comparacin de las distribuciones de fractura con la litologa. Los ncleos fueron integrados cuidadosamente juntos inmediatamente despus de la recuperacin, y se analizaron para las fracturas naturales antes de ser slabbed, enchufados, o muestras.Descripciones de fracturas naturales. Un excelente Conjunto de datos que caracteriza el sistema de fracturas de subsuelo locales Spraberry, se obtuvo a partir de los ncleos horizontales. Los informes preliminares de los datos de las fracturas naturales se han dado en Lorenz y Malmanger, pero el ltimo conjunto de datos y su anlisis en profundidad se presentan aqu. El aspecto ms sorprendente de los datos es la diferencia significativa que existe, a pesar de la proximidad y similitud litolgica estratigrfica, entre las poblaciones de fractura de los dos intervalos con ncleo. El intervalo del ncleo superior contiene 46 fracturas de trayectoria noreste mineralizadas. Por el contrario, la arenisca inferior contiene dos conjuntos pobremente mineralizados de fracturas naturales, las trayectorias de ninguno de los conjuntos corresponde a la de l. Las 28 fracturas del conjunto 2 de trayectoria general norte- noreste. En el conjunto 1, las fracturas tienen una baja variabilidad en la trayectoria, y se producen slo en las facies de los yacimientos de arenisca y limolita. Estas fracturas son regular y estrechamente espaciosas; corregido espaciado normal para fracturar rangos de huelga de poco menos de un pie a 5,8 metros y promedia 3.2 ft. Las fracturas son parcialmente a casi totalmente mineralizadas con barita, excepto para las cuatro fracturas ms cercanas a la base de los yacimientos de arenisca. Las fracturas de los conjuntos de 2 y 3 tienen separaciones irregulares: las separaciones de las fracturas en conjunto 2 van desde fracciones de pulgada a 4,5 pies (un promedio de 1,6 pies), mientras que distancias de ajuste 3 fracturas van desde fracciones de pulgada hasta 13 pies (promedio 3.8 pies). Analizados en conjunto, Set 2 y Serie 3 fracturas en el ncleo inferior tienen un espaciamiento promedio combinado a lo largo de una tendencia noreste oblicua a ambas trayectorias de la fractura) de aproximadamente 2 pies Aunque poco mineralizada , las superficies de los conjuntos de fracturas 2 y 3 no se asemejan a las superficies comunes de fresco , roca rota en el ncleo . Por otra parte, los cristales de cuarzo euhedrales minutos, dolomita, y barita son visibles en las superficies de fractura en el microscopio, lo que demuestra que en realidad son naturales.Fracturas del conjunto 2 slo se producen dentro de las areniscas de grano muy fino a grueso limolitas del depsito inferior, y conjunto 1 de fracturas ocurren slo dentro de esta facies en el depsito superior. Set 3 fracturas son ms generalizada, sin embargo. Se producen principalmente en las facies de arenisca-limolita del depsito inferior, pero tambin estn presentes en alto, la zona ms fino de la piedra arenisca superior Tambin son muy espaciados (unos 10 pies), pero presente en las lutitas negras que de inmediato se superponen a superiores e depsitos inferiores . En contraste, sin fracturas naturales se encuentran presentes dentro de los veinticinco metros de ncleo inadvertidamente tomadas de las lutitas negras inmediatamente debajo de estos dos embalses. Las fracturas norte - northeasttrending ofset 2 son distintas de las fracturas de los otros dos conjuntos en varios importantes En primer lugar, la separacin Of the conjunto 2 fracturas maneras. Promedio es aproximadamente la mitad que la de los otros dos segunda fractura, estas fracturas comnmente tienen conjuntos. Una, escalonada, morfologa de la superficie irregular con un carcter escaln en. Este carcter paso a paso sugiere que estas fracturas formadas por la coalescencia de las fracturas de extensin ms pequeas dentro de una, de tipo Riedel zona de cizalla - lateral derecha incipiente ( Petit , 1987 , Lorenz , 1997c , d ) . En contraste, las superficies de fractura de los otros dos conjuntos estn tpicamente planares lo que sugiere un origen en extensin. Aunque los datos aqu desde los ncleos Spraberry horizontales han documentado una variabilidad inesperada en el sistema de fracturas naturales Spraberry, probablemente no han definido el rango total ofthat variabilidad. Por otra parte, estos datos no deben extrapolarse de manera uniforme como plantilla - fractura natural para los estratos Spraberry en todas las dems partes de la cuenca. Por el contrario, las condiciones de tensin y las propiedades mecnicas que producen la variabilidad observada en las fracturas se deben considerar, como se detalla a continuacin. La hora de predecir las caractersticas locales de fractura Spraberry.Posibles orgenes de tres conjuntos de fracturas.La presencia de poblaciones significativamente diferentes de fractura en los dos depsitos Spraberry tubulares en E. T. O' Daniel #28, as, dentro de esta provincia relativamente no estructural de la cuenca Midland (el promedio cae a menos de 2), pide una explicacin. Las geometras de orificio sugieren que las areniscas con ncleo son entre tres y cuatro pies de espesor, por lo tanto diferencias de grosor cama no deberan haber causado caractersticas diferentes de fractura. Los dos escenarios ms probables por los que se pueden formar esos tres conjuntos de fracturas son: 1) Tres conjuntos de fracturas pueden ser el resultado de tres eventos de fracturamiento secuenciales separados. 2) Tres conjuntos de fracturas pueden formar simultneamente parte de un sistema integrado de fractura.Aunque las caractersticas distintivas de los tres conjuntos de fracturas naturales inicialmente favorecieron la primera opcin, la segunda opcin es la ms sencilla y, por la navaja de Occam, la ms probable. Se apoya en las interpretaciones ms plausibles de los datos, como veremos a continuacin. Sin embargo, la primera secuencia no se puede descartar por completo sin hacer ms comentarios.Opcin 1. Tres eventos separados de fracturamiento.Cada uno de los conjuntos de fracturas tienen sus propios patrones de caractersticas de espaciamientos (figura 6) la distribucin de las fracturas descubiertas, la distribucin de las fracturas con respecto a la litologa, y la mineralizacin. Tal como la variabilidad inicial sugiere que cada conjunto se form de acuerdo a diferentes eventos de esfuerzo y estuvieron mineralizados durante eventos diagneticos separados. La presencia del mejor desarrollo de mineralizacin en las fracturas descubiertas en el noreste del conjunto 1 deben incluso sugerir una relacin de edad relativa esto se form y fue mineralizado antes de la formacin de cualquiera de los otros dos conjuntos mineralizados considerando su falta de mineralizacin.Sin embargo, las reconstrucciones de la historia de la tectnica de la cuenca, sugieren que debieron haber existido eventos tectnicos de depositacin probablemente para haber producido esfuerzos capaces de fracturar el estrato Spraberry. El nico evento post-prmico significativo para afectar el rea ha sido la orogenia Laramide (cretcico tardo a eoceno), seguido o posiblemente contemporneo con levantamientos suaves e inclinacin del estrato y amplias pegaduras sobre las fallas del basamento. As eso est dificultando concebir tres o incluso dos por separado, significativamente, los eventos de deformacin estructural para tener en cuenta tres eventos separ5ados de fracturamiento. De hecho una secuencia an ms complicada debera ser requerida para la medicin mostrando que el esfuerzo compresivo mximo horizontal ahora tiende paralelamente a las fracturas del conjunto 1. Esta observacin demanda que si las fracturas del conjunto 1 representan un evento viejo y separado, entonces una improbable y final evento tectnico es necesario para llevar el mximo esfuerzo de nuevo dentro de la alineacin coincidente con estas fracturas hipotticamente viejas, esto parecera una secuencia excesiva de cuatro esfuerzos para esta simple provincia estructural, esto no est sostenido por la historia tectnica de la cuenca.Opcin 2-fracturas conjugadas con fracturas de Extensin relacionadas.La interpretacin preferida de los tres juegos de fractura es sugerida por sus orientaciones relativas. La geometra de las fracturas est cerca de l de un par de fractura ideal conjugado (conjunto 2 y 3) con un juego de fractura de extensin asociado (conjunto 1), la direccin de este ltimo bisectriz del ngulo conjugado aguda. Las superficies dadas un paso de las fracturas del conjunto 2, muestran que las indicaciones apropiadas de los incipientes derecho lateral cizallan y por lo tanto apoyan esta interpretacin, aunque en un caso perfecto complementario izquierdo lateral cizallan indicaciones sera encontrado sobre las fracturas asociadas del conjunto 3.La formacin de fracturas de extensin en una capa en la misma poca con fracturas conjugadas en el otro requiere que haba diferencias significativas de los acentos locales eficaces o de las propiedades mecnicas de dos capas en el momento de la fractura. La semejanza litolgica y la proximidad estratigrfica de dos capas discuten de manera concluyente contra diferencias significativas locales de magnitudes de tensin, del diferencial de tensin, o en las presiones de poro de formacin, diferencias de tensin as locales no son consideradas ms lejos aqu como una causa potencial para la variabilidad de fractura observada. Ms bien medidas de laboratorio sugieren que una diferencia en las propiedades mecnicas de las capas fuera el factor de control.Propiedades Mecnicas. Estratos de las dos unidades del yacimiento de arenisca-limolita son similares en apariencia y tienen, proporciones similares de baja, media de Poisson. (0.11). Theeascic moduiof estos sisa tambin son casi iguales (aproximadamente 2,4 x 10 'MPa) Gemcy, 1998), sin embargo la unidad inferior rendimiento mecnico (262,5 MPa y 1512 Marespectively. Fig. 3).Esta importante diferencia mecnica puede deberse a diferencias en las Suble Elay y cuarzo earnents de dos tirits. 997: Saleta, 1998) muestran que la media correspondiente contenido total de la arcilla de la unidad inferior es del 10% mientras que es slo la mitad (6%) en thestronger, unidad superior Por otra parte, el tipo de arcilla que aparentemente vara entre las unidades: las unithas inferiores ms comn lminas de arcilla difusa y una cantidad generalmente alto de arcilla dental (rvoirs Rese Inc. 1997). Probablemente porque oras differenet un cewest y distribucin dar, malezas cuarto euhedrales sobre los granos de arena Componen estn mejor desarrollados en la unidad superior fuerte donde coeprise un promedio de7% del dobladillo k Velm, tompred con slo el 3% del volumen de roca en la parte inferior unidad.Contenidos de arcilla de Baja cementacin Bener por malezas qurtz seran tanto tienden ciones (por ejemplo, Griggs y Handin para fortalecer una roca mecnicamente. Contras tericos sa Loren, 1997e) y las observaciones empricas de otras formaciones (por ejemplo-, Loren, sugieren que la roca ms dbil puede ful en cizalla conjugado en las mismas condiciones de estrs que crean fracturas de extensin en extrao roca. Suponiendo que las propiedades ock en la offractuing tiempo fueron similares a los medidos actualmente. esto ofrece una base plausible para los preseace ofdifferent conjuntos de fracturas en las dos unidades desde la roca de la unidad inferior tiene slo la mitad de la fuerza de la unidad superior. El supuesto ofsimilar propiedades desde facturing est dada defendible que las rocas estaban profundamente buied y Lithified al timeoffacturing y coasidering la profundidad actual ofburial y el hiato 200 millones aos entre la deposicin y la offracturing tiempo inferido.Los lmites de elasticidad medidos de las muestras Spraberry son altos, y fracturar la roca tales requeriran mayores esfuerzos th se enerated en la mayora de ambientes tectnicos. Sin embargo, las fortalezas de rocas stos habran sido mucho menos si las presiones de formacin fueron altos durante la fractura, lo que permite fracturar bajo condiciones de estrs reducidos dimerential (ver Lorenz et al. 19g1). A pesar de la naturaleza undepressured significativamente del embalse actual Sprabemy es muy likelythat el depsito era el sistema, a sobrepresin en el punto de som durante su historia geolgica. Sprabemy lutitas tienen contenidos relativamente altos de carbono orgnico total (hasta el 5%; Dutt 19go), y mostofthe formacin ha pasado a travs de la ventana de petrleo. La maduracin de kerogea de petrleo y de petrleo a gas produce incieases volumen significativo que en la formacin puede resU aumento significativo de presiones de poro (por ejemplo, Baker, 1990: Meissner, 1980, 1981). El momento ms probable de la fractura del anillo romstion Sprahe la coincidencia de las presiones intersticiales altos y la actividad tectnica regional, cuando itpassed a travs de la ventana durante Laramide tiempo o (Winhee. 19%). Variaciones de las propiedades mecnicas tambin pueden explicar la ausencia obaerved de fracturas en los estratos erlying los embalses. e las zonas superiores de las capas de lutita que subyacen a los embalses son el moetelay rico y ntes probable tebe las zonas mostduetle en las pizarras, y carente de cifras de hechos. Por el contrario, las fracturas de ancho espaciados en las zonas ms bajas de Y lutitas suprayacentes inmediatamente thereservous son likel tener un cierto contenido de limo y. Los DISTRIBUCIN y nanre de las propiedades mecnicas de esquisto es todava bajo.Discusin.Algunas caractersticas de fractura que en un principio parecan apoyar el escenario que requiere tres eventos de fractura secuenciales pueden ser reinterpretadas, con una visin ms profunda, para apoyar el modelo conjugados con bisectriz.1 Fractura Separacin: Los tres conjuntos de fracturas Spraberry tubulares tienen tres distribuciones de espaciado nicos. Este inicialmente sugiri que cada conjunto formado como un sistema separado bajo unas diferentes condiciones de estrs. Sin embargo, tales diferencias en la distribucin de separacin tambin se pueden atribuir a diferentes modos de formacin (es decir , de extensin frente a la cizalladura ) , a los nmeros variables de fracturas de EACG tipo requerido para acomodar cantidades equivalentes de la cepa .Las distribuciones de espaciado notificados de la mayora de los conjuntos de fracturas son log- normal, es decir, con numerosos espaciamientos cercanos y muchos menos para campos anchos. Este modelo log-normal comn contrasta con los casi fuertemente Gauss de distribucin (normal) regular, de las separaciones de conjunto 1 fracturas y, en menor medida, con los patrones de log-normal modificadas del Set 2 Set 3 separaciones y fracturas.