Fracturación hidráulica: técnica y estimaciones

Fracturación hidráulica

Técnica adecuada para propagar fracturas por tracción en el interior de un macizo rocoso mediante la inyección de agua a presión. Permite estimar el estado tensional en macizos rocosos situados a grandes profundidades, mediante sondeos.

1. Aplicación de la técnica

Para aplicar esta técnica se debe cerrar o aislar un pequeño tramo de sondeo mediante obturadores y bombear agua en su interior. A medida que la presión de fluido va aumentando, las tensiones de compresión iniciales existentes en la pared del sondeo van disminuyendo hasta alcanzar en algunos puntos valores negativos. Cuando estas alcanzan un valor igual al de la resistencia a tracción de la roca se formará una primera fractura. En ese preciso instante la presión de agua en la zona aislada alcanzará un valor máximo que se denomina presión crítica.

1.1. Estimación de sh,min

Si una vez cerrada la fractura, la presión de inyección aumenta por encima de la tensión normal, la grieta se abrirá de nuevo. Puesto que la dirección de propagación de fracturas en rocas es la perpendicular a la tensión principal menor s3, entonces se tendrá que la presión de cierre de la fisura, PS, es igual a la presión normal al plano de la misma.

1.2. Estimación de P0

La presión de poro o intersticial de la formación se podrá estimar dejando de bombear fluido y manteniendo los 'packers' en funcionamiento, de manera que debido a la diferencia de presiones el agua inyectada irá penetrando lentamente en la formación porosa debido a la diferencia de presiones entre líquidos. Cuando se detenga el flujo de agua querrá decir que las presiones del fluido de la formación y la del agua en la zona sellada del sondeo serán iguales.

1.3. Estimación de st

En caso de que no se conozca la resistencia a la tracción del material, o no se conozca para la fracturación hidráulica, se podría estimar teniendo en cuenta lo siguiente. Si una vez alcanzada la presión de poro de la formación, se comienza de nuevo a bombear agua en la zona sellada, llegará un nivel de presión en el que se reabrirá la fractura previamente creada y cerrada por disminución de la presión de bombeo. En este punto, teniendo en cuenta que la resistencia la tracción de la fractura ya abierta es nula.

En el caso de tener un medio impermeable la presión de poro será nula, por lo que se eliminará este término en todas las expresiones en que interviene, y además el ensayo tendrá las particularidades propias de los medios impermeables.