Programa para la terminación y estimulación de un pozo en estudio de la formación Vaca Muerta

Abstract

La formación Vaca Muerta, ubicada en la Cuenca Neuquina, constituye el principal objetivo de desarrollo no convencional en Argentina. En este contexto, los proyectos de terminación y fractura hidráulica requieren una adecuada caracterización petrofísica y geomecánica para maximizar el contacto con la roca que almacena los hidrocarburos y asegurar el éxito técnico y económico de la estimulación. El objetivo principal del presente trabajo, es seleccionar el intervalo óptimo para perforar la rama horizontal de un pozo exploratorio en un reservorio tipo shale y diseñar la técnica de fractura hidráulica más adecuada para estimular dicha rama, enmarcándose en las condiciones operativas reales actuales de la región. Se aplicaron métodos de interpretación de perfiles geofísicos, petrofísicos y geomecánicos sobre un pozo vertical ya perforado en Vaca Muerta. Se analizaron registros de porosidad, saturación de agua, contenido orgánico total (TOC), módulo de Young, relación de Poisson, anisotropía de esfuerzos y contenido de arcillas, lo que permitió identificar los espesores con mejores propiedades de reservorio. Posteriormente, se evaluaron distintas técnicas de estimulación hidráulica utilizadas en pozos no convencionales mediante un análisis comparativo multicriterio, representado gráficamente mediante un gráfico radar. Finalmente, se justificaron los parámetros operativos clave del diseño a partir del análisis de más de 4.000 pozos horizontales en la Cuenca Neuquina, registrados por la Secretaría de Energía. Como resultado, se identificaron los espesores más aptos para realizar la rama horizontal y se propuso una técnica de terminación basada en criterios de eficiencia operativa, costos y riesgo técnico. Asimismo, se establecieron parámetros de diseño como la longitud promedio de la rama horizontal, la cantidad de etapas, el volumen de agua inyectada, la presión máxima de operación, el tipo de fluido y el agente de sostén, todos definidos en función de valores promedio regionales publicados en el Capítulo IV de la Secretaría de Energía. La propuesta final integra criterios técnicos, operativos y estadísticos, y constituye un diseño de estimulación aplicable a futuros pozos exploratorios en la región.

The Vaca Muerta Formation, located in the Neuquén Basin, is Argentina’s main target for unconventional resource development. In this context, hydraulic fracturing and well completion projects require adequate petrophysical and geomechanical characterization to maximize contact with the hydrocarbon-bearing rock and ensure the technical and economic success of the stimulation. The main objective of this work is to select the optimal interval to drill the horizontal section of an exploratory well in a shale reservoir, and to design the most suitable hydraulic fracturing technique to stimulate that section, considering the current operational conditions in the region. Interpretation methods for geophysical, petrophysical, and geomechanical logs were applied to a previously drilled vertical well in Vaca Muerta. Logs of porosity, water saturation, total organic content (TOC), Young's modulus, Poisson’s ratio, stress anisotropy, and clay content were analyzed, allowing the identification of the most favorable reservoir intervals. Subsequently, various hydraulic stimulation techniques currently used in unconventional wells were evaluated through a multi-criteria comparative analysis, represented graphically using a radar chart. Finally, key design parameters were justified based on data from more than 4,000 horizontal wells in the Neuquén Basin, published by Argentina’s Energy Secretariat. As a result, the most suitable intervals for drilling the horizontal section were identified, and a completion technique was proposed based on operational efficiency, cost, and technical risk. Design parameters such as the average horizontal length, number of stages, injected water volume, maximum operating pressure, fracturing fluid type, and proppant type were also defined using regional average values published in Chapter IV of the Energy Secretariat reports. The final proposal integrates technical, operational, and statistical criteria, and constitutes a stimulation design applicable to future exploratory wells in the region.