Fractographic patterns on fracture surfaces in confined toughness tests in shale rocks

GONZALO BLANCO; FABIAN ANTINAO FUENTEALBA; PABLO TABLA; JOSE L. OTEGUI; GUSTAVO L BIANCHI

mendoza

Congreso; 11 Congreso de Exploración y Desarrollo de Hidrocarburos. CONEXPLO 22; 2022

instituto argentino del petróleo y el gas, IAPG

En este artículo presentamos caracterizaciones fractográficas cualitativas y cuantitativas de las superficies de fractura de rocas shale sometidas a ensayos de fracto-tenacidad en condiciones de presión de fondo de pozo. La tenacidad aparente a la fractura (K_IC) se determina en muestras cilíndricas (plugs) de 1,5" entalladas, utilizando una nueva configuración experimental. La fuerza impulsora K_I se aplica a través de un sistema hidráulico primario; un sistema hidráulico secundario e independiente aplica presiones de confinamiento de hasta 80 MPa. Las superficies de fractura se analizan mediante técnicas fotogramétricas, para descripciones cualitativas, y con un sistema de Interferometría de Baja Coherencia (LCI), para caracterizaciones cuantitativas.Los análisis fractográficos muestran patrones distintivos bajo regímenes de propagación similares a los observados en condiciones de fondo de pozo. Se observa un efecto importante de la presión de confinamiento, tanto en los patrones en las superficies de fractura como en la fractotenacidad: las pruebas realizadas a presiones de fondo de pozo conducen a una tenacidad que duplica las de las pruebas realizadas a presión atmosférica. Los diferentes comportamientos conducen a cambios en los patrones de fractura. La presión de confinamiento, los parámetros fractomecánicos (tenacidad aparente K_IC, la tensión T-stress) y los parámetros fractográficos en las superficies de fractura están vinculados. Nuestros resultados muestran que la presión de confinamiento influye en el comportamiento de la fractura, lo que nos permite modelar con precisión la respuesta mecánica de las rocas shale en condiciones de reservorio.