THE SHALE EVOLUTION:

Zipper Fracture Takes Hold

A Halliburton crew performs a zipper-fracturing completion on three horizontal wells in the Eagle Ford shale of south Texas. The multiwell completion technique has been rapidly adopted by the unconventional industry as operators realize time savings and production benefits from stimulating more reservoir rock. Photo courtesy of Halliburton.

LA EVOLUCION DE LA LUTITA:

Fractura-zipper se afianza

Un equipo de Halliburton realiza una terminación fractura-zipper en tres pozos horizontales en la lutita de Eagle Ford del sur de Texas. La técnica de realización de múltiples pozos ha sido adoptada rápidamente por la industria poco convencional ya que los operadores se dan cuenta de ahorro de tiempo y los beneficios de producción de estimular más roca de yacimiento. Foto cortesía de Halliburton.

A horizontal well completion method known as zipper fracturing has been rapidly adopted over the last couple of years by companies in the Eagle Ford shale of south Texas. Instead of drilling and hydraulically fracturing one well at a time, the zipper method involves drilling multiple wells from a pad site and then hydraulically fracturing a stage in one well, while getting ready for the next, as wireline and perforation operations take place in another. The multiwell completion method earns its name from the zipper-like configuration of the fracture stages from wells drilled with relatively tight spacing.

Un método de terminación de pozos horizontales conocido como fracturación cremallera ha sido adoptado rápidamente durante el último par de años por las empresas en el lutita de Eagle Ford del sur de Texas. En lugar de la perforación y fracturar hidráulicamente un pozo a la vez, el método implica perforar múltiples pozos desde un sitio de la almohadilla y luego fracturar hidráulicamente una etapa en un pozo, mientras se prepara para la siguiente, como operaciones de línea fija y perforación se llevan a cabo en otro. El método de terminación en múltiples pozos gana su nombre de la configuración de cremallera de las etapas de fractura de pozos perforados con una separación relativamente estrecha.

This shaves days off the time it takes to complete a multiwell pad. Many companies in south Texas are now using the completion method on almost every new pad site they drill into, saving tens of millions of dollars per year while accelerating the development of their well inventories.

Esta acorta días inhábiles el tiempo que tarda en completar una almohadilla de múltiples pozos. Muchas empresas en el sur de Texas están utilizando el método de terminación en casi cada sitio nuevo que perforan, ahorrando decenas de millones de dólares por año, mientras acelera el desarrollo de sus inventarios de pozo.

But the big prize may be that zipper fractures are increasing initial production and estimated ultimate recovery rates when designed so that the fractures stimulate the most reservoir volume possible. Tulsa-based WPX Energy, an independent operator of 160,000 acres in the San Juan Basin of New Mexico, told investors this summer that when the company switched to zipper fracturing, it averaged 420 B/D of oil production compared with 388 B/D from single-well completions. While not entirely sure if zipper fracturing is the direct cause of improved production, WPX said it expects that is the case.

Pero el gran premio puede ser que las fracturas zipper están aumentando la producción inicial y las tasas de recuperación finales estimadas en el diseño de modo que las fracturas estimulan el mayor volumen de yacimiento posible. Tulsa basado WPX Energía, un operador independiente de 160.000 hectáreas en la cuenca de San Juan de Nuevo México, dijo a inversionistas de este verano que cuando la empresa cambió a la fracturación zipper, que promedió 420 B / D de la producción de aceite en comparación con 388 B / D de terminaciones de un solo pozo. Aunque no es del todo seguro de si la fractura zipper es la causa directa de la mejora de la producción, WPX dijo que espera que ese sea el caso.

Mukul Sharma, a professor and chair in the petroleum department at the University of Texas at Austin (UT), said field data from Eagle Ford wells make it clear to him that zipper fractures are indeed improving initial production rates and the estimated ultimate recovery. Sharma said operators in south Texas have reported improved initial production rates ranging from 20% to 40% using the zipper method. “I would say that this is definitely the way people are going to be doing a lot of their fractures in the future,” he said. “What I think we need to do is understand better how it works— why it works. Once we understand that, we can apply it much more efficiently.”

Mukul Sharma, profesor y presidente del departamento de petróleo en la Universidad de Texas en Austin (UT), dijo que los datos de campo de pozos de Eagle Ford hacen que sea claro para él que las fracturas zipper están efectivamente mejorando las tasas de producción iniciales y la recuperación final estimada. Sharma dijo que los operadores en el sur de Texas han informado de mejora de las tasas iniciales de producción que van desde 20% a 40% utilizando el método. "Yo diría que este es definitivamente la forma en que la gente va a estar haciendo muchos de sus fracturas en el futuro", dijo. "Lo que creo que tenemos que hacer es entender mejor cómo funciona- por qué funciona. Una vez que entendemos esto, podemos aplicarla mucho más eficientemente. "

Marathon Oil first tested the zipper method in the Eagle Ford shale 2 years ago. Today, at least 95% of the company’s pad wells are being completed with zipper fractures. This is saving Marathon an average of 4 days in completion time per pad. “Anything with two or more wells, we will zipper frac,” said Richie Catlett, completions engineering supervisor at Marathon. “From a completions standpoint, for us the main thing is efficiency. It cuts days off our operations, and that is the big reason we went to zipper fracs.”

Marathon Oil probó por primera vez el método en el lutita de Eagle Ford hace 2 años. Hoy en día, al menos el 95% de los pozos de la compañía se está terminando con fracturas zipper. Este está ahorrando a Marathon un promedio de 4 días en el tiempo de finalización por pad. "Cualquier cosa con dos o más pozos, vamos a usar zipper frac", dijo Richie Catlett, supervisor de ingeniería de terminaciones en Marathon. "Desde un punto de vista de terminaciones, para nosotros lo más importante es la eficiencia. Corta días de nuestras operaciones, y esa es la gran razón por la que recurrimos a zipper frac. "

The Eagle Ford is also where Schlumberger is doing its highest share of zipper fractures, but the company said there is significant momentum behind its adoption outside south Texas, including in the Permian Basin of west Texas and Williston basin in North Dakota. “Nearly half of the completions that we do today in North America are completed with what we call the zipper-fracturing method,” said Alejandro Peña, global chemistry and materials portfolio manager at Schlumberger.

El Eagle Ford es también donde Schlumberger está haciendo su parte más alta de las fracturas zipper, pero la compañía dijo que hay un impulso significativo tras su adopción fuera del sur de Texas, incluyendo en la cuenca del Pérmico del oeste de Texas y de la cuenca Williston en Dakota del Norte. "Casi la mitad de las terminaciones que hacemos hoy en día en América del Norte se completa con lo que llamamos el método fractura zipper", dijo Alejandro Peña, gerente de cartera de química en general y materiales en Schlumberger.

As the use of this method spreads, the Eagle Ford shale remains the uncontested zipper-fracturing capital of the world. Two-and-a-half years ago, less than 25% of Halliburton’s completion operations in the Eagle Ford were zipper fractures. Since then, that share has grown to 85%. Bill Melton, a completions sales manager at Halliburton, said operators have been inspired to adopt the method more for its completion efficiencies than for its potential production benefits.

Como el uso de este método se propaga, la lutita de Eagle Ford sigue siendo la indiscutible capital de la fracturación-zipper del mundo. Hace dos años y medio, menos del 25% de las operaciones de terminación de Halliburton en el Eagle Ford eran fracturas zipper. Desde entonces, esa proporción ha aumentado a 85%. Bill Melton, un gerente de ventas de terminaciones de Halliburton, dijo que los operadores se han inspirado para adoptar el método más por sus eficiencias de terminación que por sus potenciales beneficios de producción.

“By doing zipper fracs,” he said, “a customer can do six to eight frac stages a day. Whereas if they did each well for the entire length, and then switched over to the next well, they could only do three-and-a-half to four stages a day.”

"Al hacer fracturas zipper", dijo, "un cliente puede hacer de seis a ocho etapas de fractura al día. Mientras que si lo hacían cada pozo para toda la longitud, y luego cambiaron al siguiente pozo, así, sólo podían hacerlo de tres y media a cuatro etapas al día ".

Halliburton has even taken the zipper method south of the US border into Mexico for Petróleos Mexicanos, more commonly known as Pemex, where unconventional shale exploration remains in its infancy. The company believes that this could help develop Mexican shale fields, and those elsewhere, relatively quickly compared with the Texas experience, which took years of trial and error to achieve the near-record production levels seen today. “It takes advantage of all the learning that has already been done, and it accelerates their development cycle time,” Melton said. “Where it may have taken a year for a US operator to get to a 50-well volume, if they are doing pad drilling and pad completions,” non-US operators could be there in a third of the time.

Halliburton incluso ha tomado el método al sur de la frontera de Estados Unidos en México para Petróleos Mexicanos, más comúnmente conocida como Pemex, donde la exploración de lutita no convencional sigue estando en su infancia. La compañía cree que esto podría ayudar a desarrollar campos de lutita mexicanos, y los de otros lugares, de forma relativamente rápida en comparación con la experiencia de Texas, que tuvo años de ensayo y error para alcanzar los niveles de producción casi récord vistos hoy. "Se aprovecha de todo el aprendizaje que ya se ha hecho, y se acelera su tiempo de ciclo de desarrollo", dijo Melton. "Donde puede haber tomado un año para un operador de Estados Unidos para llegar a un volumen de 50 pozos, si están haciendo perforaciones pad y terminaciones pad", los operadores no estadounidenses podrían estar allí en un tercio del tiempo.

Changes and Challenges

Companies using the zipper method have had to make a few operational considerations that do not apply to single-well completions. When completing horizontal wells one at a time, once the fracturing job in an individual stage is finished, the wireline operation to set plugs and perforate the next stage in the wellbore normally takes 2 to 3 hours, though it can last for as long as 5 hours between stages.

Cambios y Desafíos

Las empresas que utilizan el método de la cremallera han tenido que hacer algunas consideraciones operacionales que no se aplican a las terminaciones de un solo pozo. Al completar los pozos horizontales de uno en una, una vez finalizado el trabajo de fracturación en una etapa individual, la operación de línea fija para fijar tapones y perforar la siguiente etapa en el pozo normalmente tarda de 2 a 3 horas, aunque puede durar tanto tiempo como 5 horas entre etapas.

Clifford Phillips, an advanced drilling engineer at Marathon, said when doing zipper fracturing the break in stimulation operations may only last 15 minutes as workers switch from one well to another. “It is a big change operationally for the frac crew,” he said. “They go from having a huge amount of dead time in between fracs to almost no time at all.”

Clifford Phillips, un ingeniero de perforación avanzada en Marathon, dijo al hacer fractura zipper que la pausa en las operaciones de estimulación sólo podrán durar 15 minutos, ya que los

trabajadores cambian de un pozo a otro. "Es un gran cambio operacional para la tripulación ", dijo. "Pasan de tener una enorme cantidad de tiempo muerto entre fracturas a casi ningún momento."

The constant rate of high-horsepower pumping has a downside for service companies; their pumping trucks are lasting about half as long when working on zipper fractures. Catlett also said zipper fracturing allows service companies fewer opportunities to perform maintenance on in-between jobs. “They have to either provide more pumps, which is getting to be a problem with the industry right now, or they are going to have to provide more efficient pumps that can last longer,” he said. “It is a challenge.”

La tasa constante de bombeo de alta potencia tiene una desventaja para las empresas de servicios; sus camiones de bombeo están durando alrededor de la mitad, siempre y cuando se trabaja en las fracturas zipper. Catlett también dijo que la fracturación zipper permite a las empresas de servicios menos oportunidades para llevar a cabo el mantenimiento de puestos de trabajo intermedios. "Tienen que también proporcionar más bombas, que está llegando a ser un problema con la industria en este momento, o que van a tener que proporcionar bombas más eficientes que pueden durar más tiempo", dijo. "Es un desafío."

With a lot of the extra workload shouldered by the service companies, one challenge for the operator is to make sure that a steady stream of sand or proppant is arriving to the pad site to keep up with the continuous fracturing. Marathon engineers said they like to keep enough proppant on site for at least four or five stages so that if there is an interruption in deliveries, the fracturing crew can keep moving, which increases truck traffic into and out of the pad site substantially.

Con una gran cantidad de la carga de trabajo adicional a hombros por las empresas de servicios, un reto para el operador es asegurarse de que un flujo constante de arena o apuntalante esté llegando al sitio pad para mantenerse al día con la fractura continua. Ingenieros de Marathon dijeron que les gusta mantener suficiente apuntalante en el lugar durante al menos cuatro o cinco etapas, de manera que si se produce una interrupción en las entregas, la tripulación de fracturación puede mantenerse en movimiento, lo que aumenta el tráfico de camiones dentro y fuera de sitio sustancialmente.

There are some limitations to deploying the zipper method. On a five-well pad Marathon will only zipper fracture three wells at a time, and then the next two. This is because the crane it uses for the wireline operations only has a radius of 90 ft while the wells are spaced out at approximately 25 ft to 30 ft.

Hay algunas limitaciones para implementar el método zipper. En Maratón de cinco pozos sólo se fracturan tres pozos en un momento, y luego los dos siguientes. Esto es porque la grúa que se utiliza para las operaciones de línea fija solamente tiene un radio de 90 pies, mientras que los pozos están espaciados a en aproximadamente 25 pies a 30 pies.

In terms of extra equipment, the only added system requirement is what is called a zipper manifold, which Dennis Donovan, completions engineer at Marathon, described as a “frac stack” turned on its side that redirects the fracturing fluids into different wells. “That way we are going down the line from one well to the next,” he said. And the cost of the manifold is easily offset by the money saved in rig time and other rental equipment.

En términos de equipamiento extra, el único requerimientos del sistema adicional es lo que se llama un colector de cremallera, que Dennis Donovan, ingeniero de terminación en Maratón, describe como una "pila frac" que da vuelta en su lado que redirige los fluidos de fracturamiento en diferentes pozos. "De esa manera vamos abajo de la línea de un pozo a otro", dijo. Y el costo del colector es fácilmente compensado por el dinero ahorrado en tiempo de equipo y otros equipos de alquiler.

As seen from above, the various types of completion methods that are used to develop shale formations. The modified zipper fracturing (MZF) is the latest evolutionary step taken by the industry to yield more production compared with the regular zipper fracturing and “Texas Two Step,” also known as alternating fracturing, where stages are stimulated out of sequence. Image courtesy of Mohamed Soliman/Texas Tech University

Como se ve arriba, los diversos tipos de métodos de terminación que se utilizan para desarrollar formaciones de lutitas. La fracturación zipper modificada (MZF) es el último paso evolutivo adoptado por la industria para producir más producción en comparación con el fracturamiento zipper regular y "Texas Two Step", también conocido como fracturación alterna, donde las etapas se estimulan fuera de secuencia. Imagen cortesía de Mohamed Soliman / Texas Tech University

A closer view of a Halliburton zipper-fracturing treatment shows the tight arrangement of pressure pumping trucks, wellheads, and wireline crane. The company said that in less than 3 years, the proportion of zipper-fracturing completions it does in the Eagle Ford shale of Texas has increased threefold to 85%. Photo courtesy of Halliburton.

Una vista más cercana de un tratamiento de fracturación zipper de Halliburton muestra el arreglo ajustado de los camiones de bombeo a presión, cabezales de pozo y de la grúa de línea fija. La compañía dijo que en menos de 3 años, la proporción de las terminaciones de fractura zipper que se hizo en la lutita de Eagle Ford de Texas ha triplicado a 85%. Foto cortesía de Halliburton.

Time Delay Critical

When hydraulic fractures propagate into a formation, a stress shadow is created inside the rock that acts like a force field, hindering the fracturing of another stage. As the fracture closes, the spatial extent and the magnitude of the stress shadow is reduced.

Tiempo de retardo Crítico

Cuando las fracturas hidráulicas se propagan en una formación, se crea un esfuerzo sombra dentro de la roca que actúa como un campo de fuerza, lo que dificulta la fractura de otra etapa. Como la fractura se cierra, se reduce la extensión espacial y la magnitud del esfuerzo sombra.

Sharma has been studying the role that induced unpropped fractures play in unconventional development for years and has found evidence suggesting that they not only exist, which has been a subject of debate, but they also penetrate into the rock farther than the propped fractures do. He said production history matching, tracer technology, and microseismic monitoring all indicate that induced unpropped fractures tend to form around the propped fractures and then close in a relatively short period of time.

Sharma ha estado estudiando el papel que las fracturas sin apuntalar inducidas desempeñan en el desarrollo no convencional desde hace años y ha encontrado evidencias que sugieren que no sólo existen, que ha sido un tema de debate, pero también penetran en la roca más allá que lo que las fracturas apuntaladas lo hacen. Dijo que la relación historial de producción, tecnología de trazadores y monitoreos microsísmicos, todos indican que las fracturas sin apuntalar inducidos tienden a formarse alrededor de las fracturas apuntaladas y cierran en un período relativamente corto de tiempo.

This is important because Sharma believes it is the reason why zipper fractures work. “The stress shadow you see right after you frac the well can have a fairly large spatial extent, but over time this stress shadow will become confined to a region around the main fracture as the induced unpropped fractures close,” he said.

Esto es importante porque Sharma cree que es la razón por la que las fracturas zipper funcionan. "El esfuerzo de la sombra que se ve justo después de fracturar el pozo puede tener una extensión espacia bastante grande, pero con el tiempo este esfuerzo llegará a ser confinado a una región alrededor de la fractura principal, como las fracturas sin apuntalar inducidos cercanos", dijo.

Allowing the stress shadow to shrink is believed to make fracturing the subsequent stage in a horizontal well more effective because there will be far less stress interference in the rock from the previous fracture blocking the new fractures.

Permitiendo que la sombra de estrés se reduzca se cree que hace fracturar la etapa posterior en un pozo horizontal más eficaz, ya que habrá mucho menos interferencias de esfuerzos en la roca de la fractura previa bloqueando las nuevas fracturas.

When hydraulic fractures are closely spaced, the stress shadow effect can lead the fractures to grow away from one another and towards areas of lower stress, which may mean less rock is stimulated. To reduce the effect of the stress shadow, Sharma said some operators are doing four-well zipper fracturing instead of two-well.

Cuando las fracturas hidráulicas están estrechamente espaciadas, el efecto de esfuerzo sombra puede conducir a las fracturas a crecer lejos unas de otras y hacia áreas de menor esfuerzo, lo que puede significar que menos roca es estimulada. Para reducir el efecto del esfuerzo sombra,

Sharma dijo que algunos operadores están haciendo cuatro pozos con fracturación zipper en lugar de dos pozos.

“You can do Well 1, then 4, come back and do 2, and then do Well 3,” he said. “People have tried that and it seems to work.” By applying the method to four wells instead of just two, Sharma said the time delay between two adjacent fractures in the wellbore can be extended by a factor of five or six.

"Puedes hacer Pozo 1, luego 4, volver y hacer 2, y luego hacer Pozo 3", dijo. "La gente ha intentado eso y parece que funciona." Al aplicar el método de cuatro pozos en lugar de sólo dos, Sharma dijo que la demora de tiempo entre dos fracturas adyacentes en el pozo puede ser extendido por un factor de cinco o seis.

One way operators can plan and design for this is by using modeling software that includes the stress shadow effect from adjacent wells. In the past, most commercially available fracturing software modeled one well at a time. Over the past 2 years, Sharma said companies have realized that modeling horizontal well fractures in isolation is insufficient when planning for a zipper-fracturing program. As a result, UT now offers operators software that is able to model more than 100 fracturing stages in a multiwell pad.

Una forma en la que los operadores pueden planificar y diseñar para esto es mediante el uso de software de modelado que incluye el efecto de esfuerzo sombrade los pozos adyacentes. En el pasado, el software más disponible comercialmente modelaba un pozo a la vez. En los últimos 2 años, Sharma dijo que las compañías se han dado cuenta de que el modelado de las fracturas de pozos horizontales en forma aislada es insuficiente en la planificación de un programa de zipper-fractura. Como resultado, UT ahora ofrece software operadores que son capaz de modelar más de 100 etapas de fracturación de múltiples pozos.

Zipper Mechanics

Neal Nagel, chief engineer and principal at Houston-based OilField Geomechanics, started studying zipper fractures several years ago when operators needed help in figuring out why the completion method has increased production for some, but not for others. He said the big question that operators want to know is why does the interaction between two wells potentially increase production?

Mecánica zipper

Neal Nagel, ingeniero jefe y director de la sede en Houston Oilfield Geomecánica, comenzó a estudiar las fracturas zipper hace varios años cuando los operadores necesitaban ayuda para averiguar por qué el método de terminación ha incrementado la producción para algunos, pero no para otros. Dijo que la gran pregunta que los operadores quieren saber es ¿por qué la interacción entre dos pozos potencialmente incrementa la producción?

“There is a strong link between a hydraulic fracture and the natural fractures, and from a geomechanical perspective, we were looking at that,” he said. Using a series of numerical tools, called discrete element models, Nagel simulated and evaluated the interaction of hydraulic fracturing with natural fractures. Instead of doing this with a single horizontal well, the simulation was run with a dual-well configuration. What Nagel concluded from his geomechanical evaluations is that there are three primary factors that dictate how well a zipper fracture may perform. They are:

◗ Existence and conductivity of the natural fractures

◗ The impact the stress shadow may have on hydraulic fracturing between two wells

◗ Ability to change the pressure within the natural fractures between two wells

"Hay un fuerte vínculo entre una fractura hidráulica y las fracturas naturales, y desde una perspectiva geomecánica, estábamos buscando eso", dijo. Utilizando una serie de herramientas numéricas, llamado modelos de elementos discretos, Nagel simuló y se evaluó la interacción de fracturación hidráulica con las fracturas naturales. En lugar de hacer esto con un solo pozo horizontal, la simulación se ejecutó con una configuración de dos también. Lo que Nagel concluyó de sus evaluaciones geomecánicas es que hay tres factores principales que dictan qué tan bien una fractura zipper se puede realizar. Ellos son:

◗ Existencia y conductividad de las fracturas naturales

◗ El impacto que el esfuerzo sombra puede tener sobre la fracturación hidráulica entre dos pozos

◗ Capacidad para cambiar la presión dentro de las fracturas naturales entre dos pozos

“It is those three issues combined that we think are the foundational and important issues when zipper fracs work,” he said. “When they do not work, one of those three things is essentially missing.”

"Son esas tres cuestiones combinadas que creemos que son las cuestiones fundamentales e importantes cuando las fracturas zipper funcionan", dijo. "Cuando no funcionan, una de esas tres cosas en esencia falla."

Without natural fractures, Nagel believes that zipper fractures will have zero impact on production. He said one of the reasons that the zipper-fracturing method has taken off in the Eagle Ford shale more than in other areas is because of the prevalence of natural fractures. Unlike in the Barnett, Bakken, Marcellus, and Haynesville shales, operators in the Eagle Ford have reported more pressure communication between adjacent wells. This suggests that natural fractures in the Eagle Ford tend to exhibit greater communication over a longer range than in many other shale plays.

Sin fracturas naturales, Nagel considera que las fracturas zipper tendrán un impacto cero sobre la producción. Dijo que una de las razones de que el método ha despegado en el EagleFord Shale

más que en otras zonas se debe a la prevalencia de las fracturas naturales. A diferencia de en el Barnett, Bakken, Marcellus, y lutitas Haynesville, los operadores de la Eagle Ford han informado de una mayor comunicación de presión entre pozos adyacentes. Esto sugiere que las fracturas naturales en el Eagle Ford tienden a exhibir una mayor comunicación sobre un rango mayor que en muchos otros yacimientos de lutitas.

“For those situations like the Marcellus and Haynesville, where it is very uncommon to see operators report pressure communication between wells—that tells you the natural fractures system is not as pervasive or not as connected,” Nagel said. “That would mean that you are not going to be able to change the pressure between two wells. And without that pressure change, a zipper frac is unlikely to show much benefit.”

"Para esas situaciones, como el Marcelo y Haynesville, donde es muy raro ver reportes operadores de la comunicación de presión entre los pozos, lo que te indica que el sistema de fracturas naturales no es tan dominante o no tan conectado", dijo Nagel. "Eso significaría que usted no va a ser capaz de cambiar la presión entre dos pozos. Y sin ese cambio de presión, es poco probable que un fracturamiento zipper muestre mucho beneficio ".

Also, to achieve a positive production outcome, the wells must be properly spaced, and the fractures need to be long enough so that they touch and overlap with one another, thus ensuring there is communication between adjacent wells.

Además, para lograr un resultado positivo de producción, los pozos deben estar debidamente espaciados, y las fracturas deben ser lo suficientemente largas para que se toquen y se traslapen unas con otras, asegurando por lo tanto que haya comunicación entre pozos adyacentes.

An SPE paper published by Halliburton this year, which evaluated the benefit of zipper fractures in unconventional reservoirs ran simulations that showed when zipper fractures overlap the incremental recovery factor was in the range of 15% to 20%, compared with zipper fractures that do not overlap.

Un artículo de la SPE publicado por Halliburton este año, que evaluó el beneficio de las fracturas zipper en yacimientos no convencionales corrió simulaciones que mostraban que cuando las fracturas zipper se traslapan el factor de recuperación incrementó en el rango de 15% a 20%, en comparación con las fracturas zipper que no se traslapan.

Based on the field data and case study work he has done, Nagel is convinced that pore pressure is the most important factor leading to a zipper fracture that nets higher stimulated reservoir volume and thus production. “When I create a hydraulic fracture, I am injecting at a pressure higher than the minimum in-situ stress, which, by definition, has to be greater than my pore pressure,” he said.

Basándose en los datos de campo y estudio del caso de trabajo que ha hecho, Nagel está convencido de que la presión de poro es el factor más importante que lleva a una fractura zipper a enlazar más el volumen del yacimiento estimulado y así la producción. "Cuando creo una fractura

hidráulica, estoy inyectando a una presión mayor que la presión mínima in situ, lo que, por definición, tiene que ser más grande que mi presión de poro", dijo.

The effect of the increased pore pressure is that the natural fractures are induced to slip more, thereby increasing the permeability and flow capacity of the source rock, as Nagel’s research suggests, and is responsible for the higher productivity in zipper-fractured wells. He said these subsurface events can be detected and observed using microseismic technology.

El efecto del aumento de la presión de poro es que las fracturas naturales son inducidas a deslizarse más, aumentando así la capacidad de la permeabilidad y el flujo de la roca fuente, como sugiere la investigación de Nagel, y es responsable de la mayor productividad en pozos-zipper fracturados. Dijo que estos eventos subsuperficiales pueden ser detectados y observarse utilizando la tecnología microsísmica.

“When zipper fracs work, we have a configuration where the pressure increase from the first well increases the pressure in the region of the second well,” Nagel said. “When we frac that second well, what it (increased pressure) does is make it easier for the natural fractures and weakness planes to slip; we see greater microseismicity, we see increase in flow capacity, and we see an increase in production.”

"Cuando el fracturamineto zipper funciona, tenemos una configuración en la que el aumento de la presión del primer pozo aumenta la presión en la zona del segundo pozo", dijo Nagel. "Cuando fracturamos ese segundo pozo, lo que (aumento de la presión) hace es facilitar a las fracturas naturales y debilidades planas a deslizarse; vemos mayor microsismicidad, vemos aumento de la capacidad de flujo, y vemos un aumento en la producción”.

Modified Zipper Fracture

Before Mohamed Soliman became the chair at Texas Tech University’s petroleum engineering department in 2011, he worked for Halliburton for 32 years and holds 26 patents on hydraulic-fracturing technology. One of the patents that Soliman received while at the company was for the alternating fracturing, a precursor to the more efficient modified zipper fracture, which also was designed to breakup as much rock to create more complex fracture networks.

Fractura zipper modificada

Antes de que Mohamed Solimanllegara a ser el presidente del departamento de ingeniería de petróleo de la Universidad Tecnológica de Texas en 2011, trabajó para Halliburton durante 32 años y tiene 26 patentes sobre la tecnología de fracturamiento hidráulico. Una de las patentes que Soliman recibió mientras estaba en la empresa fue por la fracturación alterna, un precursor de la fractura zipper modificada más eficiente, que también fue diseñado para ruptura de tanta roca para crear redes de fracturas más complejas.

“We came up with alternating fracturing which is done from one well. You create a fracture, then you create another fracture, and then you go in the middle to create another fracture,” he said. “Needless to say, operationally this is not exactly what you would want to do.”

"Ideamos la alternativa de fractura que se hace de un pozo. Se crea una fractura, a continuación, se crea otra fractura, y luego vas en el medio para crear otra fractura ", dijo. "No hace falta decir, operacionalmente esto no es exactamente lo que quiere hacer."

Soliman explained that technology has been created to lessen the complications involved with fracturing stages out of sequence but there are too many operational complexities to work through. “It can be done, but it is a headache,” he said.

Soliman explicó que la tecnología ha sido creada para disminuir las complicaciones involucradas con fracturar etapas fuera de secuencia, pero hay demasiadas complejidades operacionales para trabajar. "Se puede hacer, pero es un dolor de cabeza", dijo.

When Soliman got to Texas Tech he and his research students took a look back at alternating fracturing and also the emerging zipper-fracture method to see if there was a way to net similar production results from alternating fracturing, but without the operational complexity.

Cuando Soliman llegó a Texas Tech él y sus estudiantes de investigación tomaron una mirada retrospectiva a la fracturación alterna y también el método fractura zipper emergentes para ver si había una manera de enlazar resultados de producción similares con fracturación alterna, pero sin la complejidad operativa.

What they ended up inventing was the modified zipper fracture that differs from a normal zipper fracture. Rather than having the fractures of two adjacent wells pointing toward one another, they are staggered so the fractures will overlap with one another. Soliman said that with the modified zipper fracturing operators get the benefits of alternating fracturing without all the extra work.

Lo que ellos terminaron inventando fue la fractura zipper modificada que difiere de una fractura normal zipper. En lugar de tener las fracturas de dos pozos adyacentes apuntando uno hacia el otro, ellos se escalonan de modo que las fracturas se traslaparán entre sí. Soliman dijo que con la zipper modificada los operadores de fracturamiento obtienen los beneficios de la alternancia de fracturamiento sin todo el trabajo extra.

“You probably will have to have your horizontal wells a little closer than you would have in a regular zipper frac, or you create a fracture that is a little longer,” he said. “Another issue is that it will require more engineering work ahead of the drilling. You need to acquire some data, and do your homework.”

"Usted probablemente tendrá que tener sus pozos horizontales un poco más cerca de lo que tendría en un frac zipper regular, o crear una fractura que es un poco más larga", dijo. "Otra cuestión es que va a requerir más trabajo de ingeniería antes de la perforación. Es necesario adquirir algunos datos, y hacer su tarea ".

Soliman said he and a graduate student have created a simulation software to further study fracture attraction. The software has not yet been commercialized but Soliman said he expects to present it at future SPE conferences.

Soliman dijo que él y un estudiante graduado han creado un software de simulación para estudiar más a fondo la fractura. El software aún no se ha comercializado, pero Soliman dijo que espera presentarlo en futuras conferencias de la SPE.

One of the most intriguing aspects of the overlapping fractures that Soliman has observed is that as the fractures propagate towards one another, once they are in very close proximity, they begin to show an attraction. Soliman said he has recently completed research work on this phenomenon and will publish the results later this year.

Uno de los aspectos más intrigantes de las fracturas traslapadas y que Soliman ha observado es que a medida que las fracturas se propagan hacia la otra, una vez que están muy cerca, comienzan a mostrar una atracción. Soliman dijo que ha completado recientemente el trabajo de investigación sobre este fenómeno y publicará los resultados finales de este año.

“If you have fractures coming fairly close to one another, they will actually turn around towards each other,” he said. “It is very interesting. It looks almost as if it does not make sense, but when you think about the calculations of how stresses change—it does.” JPT

"Si usted tiene fracturas viniendo bastante cerca unas de otras, ellas en realidad van a dar vuelta hacia las demás", dijo. "Esto es muy interesante. Parece casi como si no tuviera sentido, pero cuando se piensa en los cálculos de cómo las tensiones cambian-lo tiene. "JPT

DIVERSION TECHNOLOGY COMPLEMENTS ZIPPER FRACTURES

A primary driver behind the adoption of zipper fractures has been to reduce the money and time spent completing a series of wells. Service companies such as Schlumberger are now incorporating ancillary technologies, such as diverting agents to boost the efficiency of zipper fractures even more. The fracturing technology is called BroadBand Sequence by Schlumberger, and involves a diverting agent made of biodegradable composite particles and fibers, and is also used in refracturing operations where it is difficult or impossible to re-enter an older well to set and remove plugs.

In most fracturing operations, be they multiwell or single-well, mechanical devices such as bridge plugs are used to isolate each stage so that the hydraulic pressure flows into the targeted interval. The process is continued systematically along the length of a horizontal well. By using a diverting agent operators save several trips in and out of the well with wireline and coiled tubing units to set and then mill out the plugs. Other service companies, including Weatherford, Halliburton, and Baker Hughes have also developed their own diversion fluids for stimulation operations.

In addition to saving on completion time, Schlumberger touts its ability to help improve oil and gas production by increasing the reservoir contact of the stimulation operation. This year Marathon

and Schlumberger co-authored an SPE technical paper detailing a case study of a zipperfracturing operation in the Eagle Ford shale, which showed the incorporation of a diverting agent improved production by about 20% compared with an adjacent well that used the same completion parameters, minus the use of the BroadBand Sequence technique. Alejandro Peña, global chemistry and materials portfolio manager at Schlumberger, said that the net production gain seen in the case study is an average result for horizontal completions.

When using its newly commercialized technology, the company follows a prescribed workflow to assess how much composite material is needed and then the crew pumps it downhole. “We have at the wellsite a dedicated pump, which connects at the discharge of the fracturing fleet before you enter the wellbore,” said Peña. “We inject the (composite material) right at the end of the fracturing treatment to basically provide temporary isolation in the fractures that have just been stimulated.”

The company introduced BroadBand Sequence in February and reported that the proportion of completions that it is used in is already in the “double digits.” It did not provide a figure.