DETERMINACIÓN DE LA L A PRESIÓN CAPILAR
PRESENTADO POR BRAYA BRAYAN ALEXIS BUENDIA BUENDI A MUÑOZ
COD 20132 20132121777 121777
HEIDY JOHANNA JOHANN A DIAZ PAVA PAVA
COD 2014112541 201411254100
MARIA ALEJANDRA ILESIAS TORRES
COD 201321217!!
LAURA MARIA TRUJILLO CASTRO
COD 20132121040
PITER ANDRES VEA VANEAS VANEAS
COD 2013212220"
SUB RUPO 03
PRESENTADO A IN# JAVIER ANDR$S MART%NEZ P# AN&LISIS DE N'CLEOS UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA (ACULTAD DE INENIERIA INENIERIA DE PETROLEOS NEIVA ) HUILA 201"B
TABLA DE CONTENIDOS
P*+,-.
O/,
3
M.6 86,
4
P69,:,-
!
T.;;6
<
C=,-.6,
21
A-*;,, 9 6=;.9
2!
(=- 9 666
2<
C-;=,-
30
B,/;,+6.>?.
31
P*+,-.
O/,
3
M.6 86,
4
P69,:,-
!
T.;;6
<
C=,-.6,
21
A-*;,, 9 6=;.9
2!
(=- 9 666
2<
C-;=,-
30
B,/;,+6.>?.
31
OBJETIVOS
O/, -6.; •
Determinar la curva de presión capilar versus Saturación para la muestra representativa del yacimiento, utilizando la celda de presión capilar Ruska.
O/, @?>, •
Util Utiliz izar ar el méto método do J de Lever Leveret ettt para para la crea creaci ción ón de la curva curva de presión capilar versus saturación.
•
Iden Identi tii icar car otros otros posi posi!l !les es méto método dos s para para la o!te o!tenc nció ión n de curva curvas s de presión capilar y reconocer sus venta"as y desventa"as.
•
Reconoc Reconocer er las apli aplicaci caciones ones #ue #ue tiene tienen n las curva curvas s de presión presión capi capilar lar..
•
Iden Identi tii icar car la presió presión n de despl desplaz azam amie ient nto o m$ni m$nima ma y la satura saturaci ción ón de a%ua connata en la curva de presión versus saturación.
•
Dete Determ rmin inar ar las zona zonas s de a%ua li!r li!re, e, de trans transic ición ión &ace &aceit ite e y a%ua a%ua', ', aceite li!re de a%ua y el contacto a%ua ( aceite &)*+' en la curva de presión capilar versus saturación a condiciones de yacimiento.
•
+onoce +onocerr la import importanc ancia ia de la resi resión ón +apil +apilar ar en el el compor comportam tamient iento o de los luidos en la roca reservorio.
MARCO TEORICO P6,8- .@,;.6 -s una de las uerzas ms importantes #ue controlan y %o!iernan la distri!ución de luidos en el yacimiento. Las uerzas capilares se ori%inan de la acción molecular de dos o ms luidos inmisci!les & petróleo, a%ua, %as' #ue coe/isten en el medio poroso. Se e/presa en términos de dierencial de presión en la interase entre las ases mo"ante y la ase no mo"ante Siempre #ue dos o ms luidos coe/istan en un sistema de tu!os capilares, la com!inación de la tensión supericial y la curvatura de!ida a los tu!os capilares 0ace #ue las dos ases e/perimenten dierentes presiones. 1 medida #ue las saturaciones relativas de las ases cam!ian, se 0a encontrado #ue estas dierencias de presión tam!ién cam!ian. La dierencia entre las presiones de dos ases cuales#uiera se deine como presión capilar. Las presiones capilares se pueden determinar para !isicos de dierentes clases2 de interés para la industria del petróleo estn los sistemas de %as3salmuera, %as3 aceite y aceite3salmuera. Los datos de presión capilar se utilizan directamente en pro%ramas numéricos de simulación y para calcular la distri!ución de los luidos en el yacimiento. Las saturaciones residuales e irreduci!les de los luidos, o!tenidas durante las mediciones de presión capilar, se pueden utilizar para ayudar a estimar la cantidad de aceite recupera!le y las saturaciones esperadas de a%ua ósil. -n cual#uier medio poroso con presencia de luidos !isicos, la ase mo"ante tendr siempre la presión ms !a"a. or lo tanto, las curvas de presión capilar se pueden tam!ién utilizar para determinar las caracter$sticas de mo"a!ilidad del yacimiento.
L ap r e s i ó nc a pi l a rs ed efi n ec o mo l ad i f e r e nc i ad e pr es i ónat r a v ésdel ai nt er f as eques epar adosfl ui dos i nmi s c i bl es ,unodel osc ual esmoj apr ef er enc i al ment e l ar oc a.Sis et omapos i t i v aent onc esesl apr es i ónde l af ase no moj ant e menos l a pr esi ón de l af ase mo j a nt e .
(,+#1# @6,8- .@,;.6#
(=-,8- J 9 L6 =6. @6:9,. 9 @6,8- .@,;.6# +on !ase en el 0ec0o de #ue la presión depende de la porosidad, la uerza interacial y la %eometr$a del poro, Leverett deinió su unción adimensional de saturación la cual la llamó la unción J . La Función J de Leverett es una %ran 0erramienta para el desarrollo de técnicas nuevas y veloces de me"oramiento de procesos #ue intentan o!tener un punto de vista ms e/acto de la distri!ución de los luidos del yacimiento. 1l%unos de estas aplicaciones son4 reco!ro de inyección de a%ua, inicialización de modelos de simulación, #ue me"oran la distri!ución inicial de la saturación de a%ua para una representación tridimensional, distri!ución de presiones y saturaciones en yacimientos dinmicos y otros.
( )√
J ( Sw) =
Pc σ
K φ
M./,;,9.9 Se deine como la tendencia de un luido a ad0erirse a una supericie sólida en presencia de otros luidos inmisci!les, tratando de ocupar la mayor rea de contacto posi!le con dic0o sólido. La mo"a!ilidad es una unción del tipo de luido &por lo %eneral petróleo y a%ua' y de la supericie sólida &con reerencia al medio poroso, roca'. +on !ase en la mo"a!ilidad, los luidos pueden clasiicarse en4 •
•
5o"antes4 Son a#uellos #ue tienen la mayor tendencia a ad0erirse a la roca, por lo %eneral es el a%ua ya #ue la mayor$a de las rocas yacimiento son preerencialmente mo"adas por a%ua. 6o mo"antes4 Los #ue no se ad0ieren a la roca o lo 0acen parcialmente.
-l estudio de la mo"a!ilidad se 0ace a través de un n%ulo 7 denominado n%ulo de contacto el cual es deinido como el n%ulo ormado entre la supericie y la l$nea tan%ente al punto de contacto entre la %ota de l$#uido con la supericie. -ste n%ulo depende de la ener%$a supericial del sólido, la ener%$a interacial y la tensión supericial del l$#uido.
(,+# 2 M./,;,9.9 9 ; >;=,9#
+uando el 7 es menor a 89: el luido es no mo"ante y mayor a 89: el luido es mo"ante. Una tensión de ad0esión de cero indica #ue los luidos tienen i%ual ainidad por la supericie. La mo"a!ilidad tiene sólo un si%niicado relativo. ;eóricamente, de!e ocurrir mo"a!ilidad o no mo"a!ilidad completa cuando el n%ulo de contacto es 9< o =>9< respectivamente. Sin em!ar%o, un n%ulo de cero es o!tenido sólo en pocos casos. +on reerencia a la mo"a!ilidad, los yacimientos pueden ser clasiicados como yacimientos 0idróilos y yacimientos oleóilos.
T-,8- =@6>,,.; ,-6>.,.; Las uerzas de atracción #ue e/isten entre las moléculas de un l$#uido, son de dierente ma%nitud dependiendo de la zona del l$#uido considerada. Las moléculas en su seno del l$#uido estn lo suicientemente cerca para #ue el eecto de las uerzas de atracción sea considera!le, pero tienden a e#uili!rarse. or el contrario, las moléculas de la zona supericial no estn rodeadas completamente por otras moléculas del l$#uido y por lo tanto estas moléculas estn dese#uili!radas con un eecto neto 0acia el seno del l$#uido. -sta uerza neta es normal a la supericie y ser ms !a"a mientras ms pe#ue?a sea dic0a supericie. -s decir, para una supericie m$nima se cumple una ener%$a m$nima y por lo tanto podemos decir #ue la supericie de un l$#uido tiende a contraerse y el eecto resultante de estas uerzas de contracción es lo #ue da ori%en a la tensión supericial, permitiendo adems #ue la supericie sea esta!le.
Se deine una supericie como la supericie de contacto entre un %as y una ase condensada &l$#uido o sólido'. Se deine una interase como la supericie de
contacto entre dos ases condensadas &dos l$#uidos o un l$#uido y un sólido'. Se deinió la tensión superficial como la uerza de atracción 0acia dentro e"ercida so!re las moléculas de la supericie de un l$#uido. -sta tensión tiene como consecuencia la contracción de la supericie. +uando se ponen en contacto dos l$#uidos inmisci!les el sistema considerado estar ormado por las dos ases l$#uidas y la interase de contacto entre ellas. Las moléculas de la interase entre dos l$#uidos estarn sometidas a uerzas de ma%nitudes dierentes a las #ue estn sometidas las moléculas del seno de cada uno de los l$#uidos. 1dems se tendrn tam!ién interacciones de tipo @an der )aals con las moléculas del otro l$#uido en la interase, lo #ue conducir a #ue la tensión a la interase & tensión interfacial ' ten%a un valor intermedio entre las tensiones supericiales de los dos l$#uidos condensados.
(,+# 3# (=6. .6.,. /6 ;. :;=;. - ; - 9 =- ;?=,9 - ;. =@6>,, ;,/6
(,+# 4# I-6>. -6 9 ;?=,9#
PROCEDIMIENTO
o p i u # - l e d n ó i c a r a p e r ,
+onsiste en la saturación del diara%ma con el luido mo"ante del yacimiento
P6,8- .@,;.6
s a r t s e u 5 e d n ó i c a r a p e r ,
s e s a s o d e d r a l i p a + n ó i s e r , e d a ! e u r ,
Las muestras apropiadas para la prue!a, de!en estar inicialmente limpias y secas. La preparación de las muestras consiste en4
+olocar las muestras saturadas, so!re el diara%ma poroso de tal orma #ue #uede en contacto c apilar.
+olocar la man%uera del re%ulador a la vlvula de entrada de la celda de saturación. +olocar la presión de tra!a o a = si. 3Limpiar la mem!rana con el luido saturante del yacimiento, de tal orma #ue esta se sature y este sin im urezas. 3Limpiar la celda de saturación, colocar la mem!rana dentro de esta y conectar el ducto #ue est so!re la misma.
3+olocar un Bleene/ so!re la mem!rana semipermea!le, para #ue so!re este se colo#ue la muestra.
3esar las muestras limpias y
1liviar la presión de la celda a la atmosérica. esar la muestra. -ste ser el peso de la muestra a la resión ca ilar de = si.
3Saturarlas con el luido de la prue!a &salmuera'
+olocar la muestra nuevamente en la celda e incrementar la presión a A si, aliviar presión y re%istrar peso de la muestra a esa presión.
3Limpiar el e/ceso de l$#uido saturante de la supericie de las
Incrementar la presión 0asta lle%ar a A9 si, repetir el mismo procedimiento de alivio de presión y re%istro de eso antes utilizado. Remover la muestra de la celda y pesarla. Se re#uieren de A a =9 d$as para esta!lecer el e#uili!rio capilar, a una presión dada. -l e#uili!rio se supone cuando no 0ay desplazamiento de l$#uido a partir de la celda.
TALLER ;1CL1 D- D1;*S
T./;. 1# V.;6 9 P6:./,;,9.9 P6,9.9 @.6. 9,>6- :=6. 9; .,:,- Identiicación 1 C + D
+ondiciones de la!oratorio roundidad ermea!ilidad &pies, !.n.m' &md' A9E3AA9 F>E AA93AGH H99 AGH3AH> H8E AH>3AFA A=9 AFA3AF G=9 AF3A89 >9
orosidad &racción' 9.=8A 9.=>F 9.=A 9.=9 9.=F> 9.=G8
ms
TALLER ;1CL1 D- D1;*S
T./;. 1# V.;6 9 P6:./,;,9.9 P6,9.9 @.6. 9,>6- :=6. 9; .,:,- Identiicación 1 C + D
+ondiciones de la!oratorio roundidad ermea!ilidad &pies, !.n.m' &md' A9E3AA9 F>E AA93AGH H99 AGH3AH> H8E AH>3AFA A=9 AFA3AF G=9 AF3A89 >9
orosidad &racción' 9.=8A 9.=>F 9.=A 9.=9 9.=F> 9.=G8
T./;. 2# V.;6 9 @6,8- .@,;.6 . .6,. .=6.,- @.6. 9,>6- :=6. 9; .,:,-
S AE G9 GE H9 HE E9 EE F9 FE 9 E >9 >E 89 8E =99
+ondiciones de la!oratorio Datos de presión capilar &psi%' 5uestra 1 5uestra + F.G>8 =9.988 G.8E= F.AHH A.8H H.FE> A.9E9 G.AH9 =.AF A.A> =.AEF =.8>E =.99F =.E89 9.EF =.=8E 9.F9= 9.8E9 9.E99 9.89 9.H=8 9.FFA 9.GA9 9.E9F 9.AE9 9.G8E 9.=F 9.AFG 9.=AH 9.=8F 9.9E 9.==>
5uestra D =G.== >.=HH F.9E H.AAF G.EE> A.E>8 A.9H =.EE8 =.AG8 =.9G9 9.>FG 9.FF9 9.E=E 9.GHG 9.AEE 9.=EH
5uestra =H.HA8 >.8AA F.FEE H.FG9 G.>8> A.>GF A.AA =.9> =.GE =.=A> 9.8HE 9.AG 9.EFH 9.GF 9.A>9 9.=F8
T./;. 3# V.;6 9 @6:./,;,9.9 6;.,. 9 .+=. ., S
F6
F6
AE G9 GE H9 HE E9 EE F9 FE 9 E >9 >E
9.8999 9.AH= 9.E9E 9.HG>H 9.GAFF 9.AGG8 9.=E8= 9.=998 9.9E 9.9A>= 9.9=9A 9.99=> 9.9999
9.9999 9.999= 9.99== 9.99H 9.9=A> 9.9A>9 9.9EG9 9.98=9 9.=HEA 9.A=8A 9.G=9 9.HHAE 9.F999
=. +on los resultados de la presión capilar o!tenidos para las muestras seleccionadas por el método de plato poroso, %raicar la presión capilar vs saturación de a%ua para las cuatro &H' muestras, a condiciones del la!oratorio y e/pli#ue el eecto del tama?o y distri!ución de los poros, de la 0istoria del proceso de saturación, del tipo de luidos y sólidos envueltos en el yacimiento.
Presión Capilar vs Sw 16,000 14,000 12,000 Muestra A
10,000
Presión capilar (psig)
Muestra C
8,000
Muestra D
6,000
Muestra F
4,000 2,000 0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Sw
ara analizar esto se de!e tener en cuenta las permea!ilidades de las muestras, #ue estn dadas en la ;a!la =, en donde se muestra claramente #ue la muestra es #ue la tiene mayor permea!ilidad y la la de menor, teniendo la + y la D el mismo comportamiento decreciente. +on !ase en lo anterior se puede o!servar #ue a medida #ue, a medida #ue disminuye la permea!ilidad, ocurre un incremento en la presión capilar para cual#uier valor constante de saturación de a%ua. -sto es un eecto de la inluencia del tama?o de los poros, ya #ue los dimetros pe#ue?os tendrn invaria!lemente las menores permea!ilidades. ;am!ién la presión capilar para cual#uier muestra aumentar con la disminución de la saturación de a%ua. -n %eneral, los espacios porosos de las rocas yacimiento, ori%inalmente se llenan con a%ua y, después, a medida #ue el petróleo se mueve 0acia el yacimiento, éste desplaza parte del a%ua y la reduce a una saturación residual. +uando se descu!ren los yacimientos, los espacios porosos estn llenos de una saturación de a%ua connata y de una saturación de petróleo, esta es la 0istoria de saturación de un yacimiento. La dierencia entre la saturación y la desaturación de las curvas de presión capilar est relacionada con el avance y retroceso del n%ulo de contacto de las interases de los luidos con los sólidos. A. +on los resultados de la ;a!la A y la tensión interacial a condiciones de la!oratorio, ela!orar una ta!la de la unción J vs S, para las cuatro &H' muestras. & 7La!K 9: 2 La! K A dinasMcm'. Se calcula la unción J promedio, en unción de las dierentes saturaciones teniendo en cuenta la tensión interacial #ue a condiciones de la!oratorio ue de A dinasMcm y el n%ulo de contacto asumido en el la!oratorio ue 9<, con la si%uiente ecuación4 J ( Sw ) =0.21645
√
Pc σ
5uestra de clculo para la 5uestra 1 con SK AE J ( Sw ) =0.21645
6.389 72
√
685 0.192
=1.14724
Los dems resultados son los si%uientes4
k ∅
T./;. 4# (=-,8- J @.6. 9,>6- :=6. 9; .,:,- (=-,8- J @.6. ;. :=6. S AE G9 GE H9 HE E9 EE F9 FE
1
+
=,=HAGE 9,98HE>= 9,EA8=E = 9,GF>=9FF A 9,G988A> A 9,AAEEGAF H 9,=>9FH=E 8 9,=GEE9E H 9,=98=>9 8
=,FA>9A> =,99F88A> 9,E=A=A F 9,EAAEAFF 8 9,HG88EHE 9,GA9=A>A H 9,AEFHAE= H 9,=8AAA9 H 9,=EGA988 8
9 9,9>8>A= E >9 >E 89 8E =9 9
9,9EAGH 9,9EHF9E E 9,9HH>8=9 E 9,9A88>A A 9,9AAAFE8 F 9,9=GHFG A
9,=AH9FA 9,=9FFG= 9,9>=F9HH > 9,9FG9G= 9,9HAH=H8 > 9,9G=F98F H 9,9=89G9A 8
D =,G8=FHF> A 9,>F9H8HG 8 9,FH=>>H9 A 9,HHFE=>> A 9,GE8G> 9,AGEEGE G 9,A=8=G>F > 9,=FHAG> A 9,=G98=AF H 9,=9>>A8 A
=,9H9FGF= > 9,FHGHFH8
J promedio =,G9A9EEG 9,>9E=9AE >
9,H88FFG 9,GGG8A98 F
9,F99EE8 9,H=F>A 9,GE=G= 9,A>==A>A F
9,A9HEGEF 9,=FG>E8A 9,=AG=>A8 H 9,98>F>H = 9,9>=GEAF 9,9F>=EHH 9,98==>HE= 8 9,9F8GEE E 9,9EA=HGF 9,9EHH=H> 9,9H9FFG F G 9,9GFAH=G E 9,9A==EF 9,9AF8HGA 9,9A9=8G8 > A 9,9=FA=F 9,9=A=>>H G >
9,AEE8GE 9,A9E9=F= 9,=EH98H> G 9,=AAHA > 9,=9=>HAF 9,9>EGGH> 8 9,9FEAGF9 H 9,9E98A=G H 9,9GG8H9A > 9,9AEAEGA 9,9=EAG8H G
G. Representar %ricamente la unción J vs S para las H muestras y trace entre los puntos de cada saturación el promedio y represente con estos puntos el
comportamiento. -sta curva representa la unción J promedio vs S a condiciones de la!oratorio.
J Vs Sw 2 Muestra A
1.5
J (Sw)
Muestra C Muestra D
1
Muestra F
0.5
J promedio
0 20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
Sw
H. +on la unción J promedio, a condiciones de la!oratorio, la porosidad y permea!ilidad promedio, calcule la presión capilar promedio, c, para cada una de las saturaciones a condiciones de la!oratorio.
T./;. 5# R=;.9 @.6. F @6:9, G @6:9, Identiicación
roundidad &0'
1
=E
C + D ;otal
=H =H =H =H =H >E
K promedio=
Promedio =
∅
31205 85
14,57 85
=367,1176
= 0,1714
ermea!ilidad &k' &md' F>E
orosidad &racción' 9,=8A
H99 H8E A=9 G=9 >9
9,=>F 9,=A 9,= 9,=F> 9,=G8
BN0
ON0
=9AE EF99 F8G9 A8H9 HGH9 ==A9 G=A9E
A,>> A,F9H A,H9> A,G> A,GEA =,8HF =H,E
Usaremos la si%uiente ecuación
´= P
J´ σ 0.21645
ë
´ K ∅
5uestra de clculo para S K AE ´= P
1,3020 × 72 0.21645
√
367,1176 0,1714
´ =9,35812 P
Los dems resultados son los si%uientes4
T./;. "# R=;.9 9 J @6:9, P @6:9, @.6. .9. S S AE G9 GE H9 HE E9 EE F9 FE 9 E >9 >E 89 8E =99
J @6:9, =,G9A9EEG 9,>9E=9AE> 9,F99EE8 9,H=F>A 9,GE=G=F 9,AEE8GE 9,A9E9=F= 9,=EH98H>G 9,=AAHA> 9,=9=>HAF 9,9>EGGH>8 9,9FEAGF9H 9,9E98A=GH 9,9GG8H9A> 9,9AEAEGA 9,9=EAG8HG
P @6:9, 8,GE>E=8>F E,>FFA> H,G=FEA=G G,99A9>HF A,EA>==99A =,>G8EE9=8 =,HGEEGA= =,=9EEFAG 9,>>9G9E= 9,G=88G8F 9,F=GGHHGE 9,HF>>>G>8 9,GFE88F8> 9,AHG8HEFE 9,=>=E9GA 9,=98EGGGE
E. +on la presión capilar promedio, c, las tensiones interaciales a condiciones del yacimiento y del la!oratorio, calcule la presión capilar promedio a condiciones del yacimiento cP+;*, y %rai#ue la presión capilar promedio vs S &7 P+;*K G9: 2 P+;*K GE dinasM cm' ara 0allar la resión capilar promedio del yacimiento usaremos la si%uiente ecuación ´ yto ( Sw ) = Pc ´ lab Pc
( Sw )∗σ yac σ Lab
Una muestra de clculo para SK AE
´ yto ( Sw )= Pc
9,35851986 ∗35 72
= 4,549280488
La presión capilar promedio para todas las saturaciones son las si%uientes4
T./;. 7# P6,8- .@,;.6 @6:9, 9; .,:,- . @.6,6 9 ;. @6,8- .@,;.6 9; ;./6.6, S AE G9 GE H9 HE E9 EE F9 FE
c La!oratorio 8,GE>E=8> F E,>FFA> H,G=FEA=G G,99A9>H F A,EA>==99A =,>G8EE9= 8 =,HGEEGA = =,=9EEFA G 9,>>9G9E=
c Pacimiento H,EH8A>9H8 A,>=A8FE8> A,98>G98 =,HE8FH88E =,AA>8HAG 9,>8HAAE8 9,=FG=9E8 9,EG>G8EG8 9,HA8AF=A
9 E >9 >E 89 8E =99
9,G=88G8 F 9,F=GGHHG E 9,HF>>>G> 8 9,GFE88F8 > 9,AHG8HEF E 9,=>=E9G A 9,=98EGGG E
9,GEE>G9G8 9,A8>=EGE 9,AA8A8F 9,=8=EA 9,==>E>HF8 9,9>>AGAG 9,9EGAHEG>
Pc Yacimiento Vs Sw 5 4 3
Pc yacimiento
P !aimie"to 2 1 0 20
40
60
80
100 120
Sw
F. +onvierta los valores de presión capilar promedio a condiciones de yacimiento en altura &0' y represéntelos a la derec0a en el %rico anterior &Q *ILK EG.9H l!Mt G 2 Q)K FE.A l!M t G' La elevación se 0alla de la si%uiente manera4 h ( Sw )=
144 Pc´Yac
∆ρ
;omando como muestra de clculo SK AE
h ( Sw )=
144∗4,54928049
(65,2 −53,04 )
=53,873 ft
por encima del nivel deagalibre
T./;. !# C:@6.:,- 9 ;. @6,8- .@,;.6 @6:9, 9; .,:,- .;=6. @6 -,:. 9; -,; 9 .+=. ;,/6 - >=-,8- 9 ;. .=6.,8- 9; .+=. S
c Pacimiento
0&t'
AE
H,EH8A>9H8
EG,>G9E>H
G9
A,>=A8FE8>
GG,G==HG8A
GE
A,98>G98
AH,>H>G8F=
H9
=,HE8FH88E
=,A>EGA>G
HE
=,AA>8HAG
=H,EEGAFH8
E9
9,>8HAAE8
=9,E>8E=E8
EE
9,=FG=9E8
>,H>AFAEG8
F9
9,EG>G8EG8
F,GEGH>8
FE
9,HA8AF=A
E,9FEHF=>
9
9,GEE>G9G8
H,A=G>988
E
9,A8>=EGE
G,EG9FE=E
>9
9,AA8A8F
A,F88=F=E
>E
9,=8=EA
A,=9F>89E
89
9,==>E>HF8
=,H9HA8AHA
8E
9,9>>AGAG
=,9HH>F=AG
=99
9,9EGAHEG>
9,FG9EGG8
Presión capilar y altura en función de la saturación de agua 5 4.5 4 3.5 3 2.5 PC yto 2 1.5 1 0.5 0
60 50 40 30
A#$%&A '()
20
P *to
10 0
sw
. +on los resultados de permea!ilidades relativas de la ;a!la G %raicar en coordenadas cartesianas las permea!ilidades relativas como una unción de la saturación de a%ua.
K relativa vs Sw 1 0.8
K relativa
0.6
+ro
0.4
+r
0.2 0 20
30
40
50
60
70
80
90
Sw
>. +on el comportamiento de las permea!ilidades relativas del yacimiento y el %raico de presión capilar promedio a condiciones de yacimiento, deina la zona de petróleo, la zona de a%ua y petróleo por eecto de capilaridad & zona de transición' y la zona de a%ua =99, la saturación irreduci!le de la ase mo"ante o connata Sc, la presión de desplazamiento, d, el nivel de a%ua li!re 61L, el contacto a%ua petróleo, la proundidad para alcanzar la saturación del E9 si el contacto a%ua petróleo +1 est a G99 pies.
or medio de la si%uiente %rica se puede determinar todo lo #ue nos piden.
ara la determinación de las respectivas zonas, es necesario por medio de la curva de permea!ilidades relativas esta!lecer Sor y Sc4 •
•
Saturación de a%ua connata4 a%ua a la cual esta ase permanecer inmóvil. Sc4 AE Saturacion de crudo irreduci!le4 saturación a la cual la permea!ilidad del crudo es cero, en el cual, el petróleo permanece en los poros y para todos los propósitos prcticos no se mueve 0asta no superar la saturación critica. SorKE,
La zona de transición de a%ua se delimitara entre estas dos saturaciones deinida por el m$nimo valor de a%ua encontrado en el yacimiento &saturación critica' el cual se mantendr constante al alcanzar su m/ima saturación con incrementos de presiones capilares. -l punto de saturación de petróleo &SorK E o SK 8E' irreduci!le de!e ser prolon%ado con una l$nea vertical 0asta interceptar la curva de presión capilar, de!ido a #ue esta intercepción representa la presión de desplazamiento, o!teniendo el valor 9,9>>AGAG es posi!le deducir #ue esta la m$nima presión capilar necesaria para desplazar la ase no mo"ante, en este caso, petróleo. Se puede o!servar #ue en la curva de presión capilar e/iste una presión capilar inita a =99 de saturación de a%ua &cK 9,9EGAHEG>', ésta presión ser la necesaria para #ue el luido no mo"ante in%rese dentro de un capilar #ue est
saturado con luido mo"ante y comience el desplazamiento, esta presión se le conoce como m$nima o de desplazamiento. -n el contacto a%ua3petróleo los capilares se encuentran completamente saturados por el luido mo"ante en este caso el a%ua por lo #ue no e/iste un dierencial de presión de!ido al des!alance de tensiones %enerada por el desplazamiento de este luido por parte del luido no mo"ante, al no e/istir este enómeno &SK=99' la presión capilar es cero, por lo tanto nos encontramos en el +1. La zona de petróleo est deinida a partir de la saturación de a%ua connata puesto #ue este es limite en cual la cantidad de a%ua presente no tendr la suiciente uerza para desplazarse ni ser desplazada por el petróleo, a partir de esto se puede deducir #ue si el nivel de a%ua li!re aumenta mayor ser la presión de desplazamiento. Si el contacto se encuentra a G99 t es donde se encuentra la zona de petróleo, la proundidad para alcanzar la saturación del E9 corresponde a4 La presión capilar para una saturación de a%ua del E9 es de 9,>8HAAE8 psi. La altura e#uivalente por encima del nivel de a%ua li!re es4 h ( Sw )=
h ( Sw )=
144 Pc´Yac
∆ρ 144∗0,89422579
( 65,2 −53,04 )
=10,5895159 ft
por encima del nivelde agalibre
8. Usando el método de la unción J y el método de la permea!ilidad y cuales#uiera otra inormación disponi!le, pronosti#ue la presión capilar para las muestras C y - y ta!ule un con"unto completo de inormación de presión capilar vs saturación de a%ua para estas muestras por dos métodos. Usando la si%uiente ecuación4 P=
Jσ 0.21645
√
K ∅
;eniendo J promedio para cada saturación y sa!iendo #ue para la muestra C, kK H99 md y ∅
K 9,=>F. P para la muestra -, kK G=9 md y
∅
K 9,=F>, procedemos a reemplazar
para cada saturación, en este caso SK AE, #uedando de la si%uiente manera4
P=
1,30205537 × 72 0.21645
√
=9,339655038 p!i
400 0,186
;a!ulamos el resto de datos4
T./;. <# C:@6.:,- 9 ;. @6,8- .@,;.6 . @.6,6 9 J @6:9, @.6. ;. :=6. B E S 5uestra C 5uestra AE 8,GG8FEE =9,9>AG G9 E,E99> F,AGHHE GE H,G9>A H,FE9EEF H9 A,88FFEF G,AGE9H HE A,EAG9=H A,AGH> E9 =,>GE>HA =,8>=89H EE =,H9E>G =,E>E>H F9 =,=9EGAH =,=8GAFE FE 9,>>EG= 9,8H>HA> 9 9,G9E=> 9,>>FG8 E 9,F=A=9> 9,FF9>9> >9 9,HF8G8 9,E9E=F8 >E 9,GFEAE8 9,G8HGA 89 9,AHGHEH 9,AFA>AG 8E 9,=>==H= 9,=8EEEG =99 9,=98G=G 9,==>9= Se%uidamente, mediante el método de permea!ilidad se interpola de acuerdo a los valores de permea!ilidad de las muestras de interés2 con !ase en una ta!la de datos creada leyendo los valores de Saturación de dierentes muestras a una presión capilar constante.
resión +apilar = A G H E F
ara 5uestra C ara 5uestra 5uestra 1 5uestra 5uestra + 5uestra D 5uestra - 5uestra &E>E md' C &G99' &G8E md' &==9md' &A=9md' &F9md' S &' 88 8G 8E 89 8= >8 8 8= 8A >8 89 > 8E >F >> >H >E >9 8= >A >G >9 >= > >E G E 9 = F> EE EG EE E9 E= E9
CUESTIONARIO
• +ul es la importancia de la presión capilar en la in%enier$a de yacimientosT Los datos de presión capilar se utilizan en pro%ramas de simulación para calcular la distri!ución de los luidos en el yacimiento, permiten encontrar la u!icación de los contactos )*+2 con las mediciones de presión capilar se pueden o!tener saturaciones residuales e irreduci!les #ue ayudan a estimar la cantidad de reservas, de aceite recupera!le, la cantidad de a%ua connata • ué es mo"a!ilidad y cul es su importanciaT La mo"a!ilidad de una supericie solida se deine como la preerencia relativa de la supericie sólida a ser cu!ierta por uno de los luidos con los cuales se encuentra en contacto, para nuestro caso aceite o a%ua. -ste actor es redundante pues %o!ierna la localización, distri!ución, y lu"o de los luidos en el medio poroso, adems se piensa #ue esta propiedad tiene inerencia so!re otras propiedades de la roca, como la presión capilar, permea!ilidad relativa, y propiedades eléctricas tales como el e/ponente de saturación de 1rc0ie y actor de la resistividad de la ormación. -sta propiedad tam!ién se plantea como una 0erramienta evaluativa del me"or escenario para el lu"o de aceite, en cual#uier operación de reco!ro. • ué otros métodos se utilizan en la determinación de las curvas de presión capilarT • +ules son las venta"as y desventa"as de este métodoT -n la prctica para la determinación de curvas de presión capilar empleamos los dos métodos #ue se mencionan a continuación4
M9 9 @6:./,;,9.9 +onsiste en determinar el comportamiento entre la permea!ilidad y la saturación a valores constantes de presión capilar, construyendo as$ las dierentes curvas de presión capilar. -ste método ue empleado en esta prctica.
M9 9 ;. >=-,8- J 9 L6 Una vez conocido el valor dela unción J la cual es dependiente de la saturación, se despe"a el valor de presión capilar de la si%uiente ecuación.
√
Pc K J ( Sw ) = σ ∅
Los otros métodos #ue se emplean para calcular la presión capilar son
M9 9 .9 .=6.9 9,.>6.+:. @6 Su principio de uncionamiento se !asa en el empleo de un medio poroso &mem!rana' con capilares muy inos #ue actVan como !arrera semipermea!le cuando se encuentra saturada =99 con la ases mo"ante del sistema. Durante el ensayo la ase continua luye li!remente por la mem!rana por eecto de la atm 0asta #ue la presión se e#uili!ra con dic0o valor. La ase no mo"ante es discontinua &se interrumpe en la mem!rana, en tanto no se supere la presión um!ral' y por lo tanto se encuentra sometida a la presión interior del sistema. +uando se alcanza el e#uili!rio, la presión interna del aparato es i%ual a la dierencia de presión entre ases &presión capilar del sistema'.
V-.. -s un método sencillo y directo, el cual mide directamente la propiedad de interés.3-s una medición a!soluta.3ermite deinir la presión um!ral y la saturación irreducti!le de a%ua del sistema.
D-.. Solo se emplea para curvas de drena"e. Lleva muc0o tiempo ya #ue el e#uili!rio se o!tiene en varios d$as. -n muestras poco permea!les &menor a A93E9 md' o muy 0etero%éneas no se alcanza la saturación irreduci!le de a%ua. La presión capilar se e/tiende solo 0asta la presión um!ral de la mem!rana
M9 -6,>=+ -n este método se emplea una centr$u%a de alta velocidad para aumentar la dierencia de presión entre las ases. rimero se satura la muestra al =99 con a%ua de ormación lue%o Se coloca la muestra en un tu!o de centriu%a especialmente dise?ado, Se 0ace %irar la muestra a un ré%imen i"o de revoluciones, lue%o se 0ace la lectura de a%ua desplazada sin detener la centriu%a. ara ello se emplea un estro!oscopio y al inal del proceso se dispone de una serie de pares de datos Ré%imen de %iro 3 @olumen desplazado. -ste "ue%o de valores se transorma cilmente a pares resión +apilar 3 Saturación promedio de la muestra
V-.. -s un método rpido .-l instrumento es ms ela!orado pero no es necesario ase%urar contactos capilares. ermite 0acer mediciones de drena"e e in0i!ición. ermite deinir la presión um!ral de muestras pocos permea!les.
D-.. -l clculo es indirecto. La saturación de ases var$a a lo lar%o de la muestra.
M9 9 ,-,8- 9 :6=6, -n este método se emplea mercurio como ase no mo"ante &el vac$o, o vapor de W% actVa como ase mo"ante'. La muestra, limpia y seca, se pesa, se introduce en la celda de medición y se aplica alto vac$o a todo el con"unto con una !om!a adecuada para realizar la primera medición volumétrica en la !om!a de desplazamiento. -n ese momento el mercurio sólo lle%a 0asta el enrase inerior de la celda. 1 partir de este punto se comienza con la medición de presión capilar propiamente dic0a. -n otras pala!ras se comienza a realizar la serie de mediciones resión3@olumen #ue se traducen a valores de resión +apilar 3 Saturación de ase mo"ante mediante las cali!raciones adecuadas y el conocimiento del @ de la muestra.
V-.. ermite 0acer mediciones de drena"e e in0i!ición. ermite deinir la presión um!ral. ermite alcanzar presiones capilares muy elevadas. -l clculo es sencillo y directo. ermite o!tener la distri!ución de dimetros parales del sistema.
D-.. Las muestras usadas son inservi!les para su utilización en posteriores ensayos. +ompara avora!lemente con el método de -stados Restaurados sólo 0asta la saturación de a%ua irreducti!le. 6o permite o!tener la saturación irreduci!le de a%ua &Sirr' pues la ase mo"ante &vac$o' lue%o de 0acerse discontinua, es ininitamente compresi!le. • -n #ué consiste el enómeno de 0istéresis capilar, drena"e e im!i!iciónT Drena"e4 La disminución de la ase mo"ante.
Im!i!ición4 1umento de la ase mo"ante. Wistéresis4 -n un proceso de saturación y desaturación las presiones capilares medidas no son las mismas en un proceso de im!i!ición #ue en un proceso de drena"e, de!ido a #ue el camino termodinmico es aleatorio y por tanto dierente, tal dierencia de valores de presión capilar se conoce como 0istéresis. • ué es la unción JT Casado en el 0ec0o #ue la presión depende de la porosidad, la uerza interacial y la %eometr$a del poro, Leverett deinió su unción adimensional de saturación la cual la llamó la unción J. La unción J de Leverett es una 0erramienta poderosa para el desarrollo de técnicas nuevas y veloces de me"oramiento de procesos #ue intentan o!tener un punto de vista ms e/acto de la distri!ución de los luidos del yacimiento. 1l%unos de estas aplicaciones son4 reco!ro de inyección de a%ua, inicialización de modelos de simulación, #ue me"oran la distri!ución inicial de la saturación de a%ua para una representación tridimensional, distri!ución de presiones y saturaciones en yacimientos dinmicos y otros. -sta unción tiene una %ran importancia y una relación uerte con el me"or entendimiento del comportamiento del yacimiento. -sta unción adimensional sirve muy !ien en muc0os casos para remover discrepancias en las curvas de presión capilar y las reduce a una curva comVn.
√
Pc K J ( Sw ) = σ ∅
Donde c es la presión capilar en psi, la tensión interacial en dinaMcm, k la permea!ilidad en md y - la porosidad en racción. • ué aplicaciones tienen las curvas de resión +apilarT
Se emplean en el clculo de la distri!ución de los luidos en el yacimiento. De la misma orma para encontrar las saturaciones residuales e irreduci!les de los luidos, o!tenidas durante las mediciones de presión capilar, se pueden emplear para ayudar a estimar la cantidad de aceite recupera!le y las saturaciones esperadas de a%ua ósil. De!ido a #ue en cual#uier medio poroso con presencia de luidos !isicos, la ase mo"ante tendr siempre la presión ms !a"a entonces, las curvas de presión capilar se pueden tam!ién utilizar para determinar las caracter$sticas de mo"a!ilidad del yacimiento. 1 partir de las curvas de presión capilar se determina el eecto de la estructura porosa. Los poros en las rocas reservorio son considerados
anlo%os a los tu!os capilares si se toma en cuenta los dimetros son pe#ue?os.
• +ómo se transorman los datos de resión +apilar a condiciones de PacimientoT Wa%a la conversión de los datos o!tenidos. Los datos de presión capilar de condiciones de la!oratorio a condiciones estndar se transorman con las si%uientes relaciones4 1sumiendo las condiciones
r lab =r yac
"wol ="woy
Se tienen las e/presiones4 Pcl=
Pcy =
2 σ wol cos " wol
rl 2 σ woy cos " woy
r y
I%ualando am!as e/presiones se o!tiene4 Pcy =
Pcl σ woy σ wol
Si se supone adems #ue, para un tipo de roca dado, la unción J no cam!ia en un ran%o de valores de porosidad y permea!ilidad, entonces la presión capilar en el yacimiento puede e/presarse por4
Pc yac= Pclab
√
σyac ∗ σlab
yacKn#cleo ∅ n#cleoKyac
∅
• Deina los si%uientes conceptos4
6ivel de 1%ua li!re, 61L4 Xona donde la presión capilar es cero. Xona de transición4 es el espesor vertical so!re el cual la saturación de a%ua var$a desde =99 0asta la saturación de a%ua irreduci!le o connata Sc. +ontacto 1%ua3etróleo, )*+4 La mayor proundidad en el yacimiento donde e/iste un =99 de saturación de a%ua. +ontacto Yas3etróleo, Y*+4 La m$nima proundidad a la cual e/iste saturación de petróleo y de a%ua. resión de desplazamiento4 -s la m$nima presión necesaria para orzar la entrada de a ase no mo"ante en los capilares llenos al =99 con la ase mo"ante. • +ómo se relaciona el tama?o de los poros y la permea!ilidad de un yacimiento con el tama?o de la zona de transiciónT -n un yacimiento #ue conten%a a%ua e 0idrocar!uros, la saturación var$a desde =99 de a%ua 0asta una m/ima saturación de petróleo &saturación de a%ua irreduci!le'. -/iste una zona de transición &intervalo de roca #ue separa el yacimiento del acu$ero, y tiene una saturación de a%ua menor al =99. Se orma
como resultado de la perdida de presión de lota!ilidad en la ase de 0idrocar!uro' entre estos dos e/tremos, esta zona puede ser lar%a en ormaciones de !a"a permea!ilidad o corta para ormaciones permea!les y porosas. -l espesor de la zona de transición est determinado por el dimetro de la %ar%anta de poro y las densidades de sus luidos.
AN&LISIS DE RESULTADOS De la %rica de presión capilar vs la saturación de a%ua, se puede o!servar #ue a medida #ue disminuye la permea!ilidad, ocurre un incremento en la presión capilar para cual#uier valor constante de saturación de a%ua. -sto es un eecto de la inluencia del tama?o de los poros, los dimetros pe#ue?os tendrn invaria!lemente las menores permea!ilidades. ;am!ién la presión capilar para cual#uier muestra aumentar con la disminución de la saturación de a%ua. -n %eneral, los espacios porosos de las rocas yacimiento, ori%inalmente se llenan con a%ua y, después, a medida #ue el petróleo se mueve 0acia el yacimiento, éste desplaza parte del a%ua y la reduce a una saturación residual. Las muestras #ue tienen mayor presión capilar son las #ue tienen mayor J ya #ue estas son directamente proporcionales, a pesar de #ue este actor se ve aectado principalmente por la saturación, y tienen una relación inversa. La unción J permite un me"oramiento de procesos #ue intentan o!tener un punto de vista ms e/acto de la distri!ución de los luidos del yacimiento. La relación inversamente proporcional evidenciada en la %rica de presión capilar @s saturación de a%ua, al i%ual #ue la unción J de!ido a las %randes ma%nitudes de tensión interacial y adems la unción J promedio es tam!ién representativa de las dems unciones, y es Vtil para e/trapolar presiones capilares desconocidas para otras muestras. La %raica de presión capilar vs saturación de a%ua y altura se aprecia #ue constituyen una e/celente medida cualitativa y cuantitativa del ran%o de distri!ución y 0omo%eneidad de los poros. De tal orma #ue si la curva de la unción de Leverett tiene a ser 0orizontal se muestra %ran uniormidad en cuanto a la distri!ución del tama?o de los poros, contri!uyendo a una alta permea!ilidad.
(UENTES DE ERROR •
6o se pueden se?alar errores en cuanto a la parte prctica ya #ue la prctica no se desarrolló en el la!oratorio, por lo tanto, no se conocen los errores en los cuales se incurrieron al re%istrar los datos.
CONCLUSIONES •
•
•
•
•
•
•
La ase mo"ante es el a%ua, y las saturaciones cr$ticas marcan puntos clave para la deinición de zonas de luidos. La separación de dos luidos inmisci!les por medio de la presión es deinida por la presión capilar y depende de varios actores entre ellos la saturación de los luidos, mo"a!ilidad y tama?o de los poros La unción J es una correlación ormulada de mVltiples ormas #ue puede involucrar dierentes parmetros, lo cual la 0ace Vtil y ampliamente aplica!le. -sta unción es una 0erramienta Vtil para el desarrollo de técnicas nuevas #ue intenten o!tener un punto de vista ms e/acto de la distri!ución de los luidos del yacimiento y un me"or entendimiento del comportamiento del sistema entre la roca y los luidos. ara un medio poroso particular y una saturación de a%ua dada, la presión capilar se incrementa de orma amplia con la reducción de la permea!ilidad, y entre los actores #ue aectan la relación entre presión capilar y saturación de la ase mo"ante se tienen4 eecto del tama?o y distri!ución de los poros, 0istoria del proceso de saturación, tipo de luidos y sólidos envueltos. or medio del anlisis a las curvas de presión capilar podemos o!tener datos importantes en el comportamiento de un yacimiento como el nivel de a%ua li!re, saturación de ases se%Vn cual sean los contactos #ue mane"e el yacimiento, podemos 0allar el actor de reco!ro y tam!ién otros datos para producción como lo es la estimación de las reservas de crudo. +on !ase en propiedades eléctricas como la resistividad puedo o!tener datos litoló%icos o de la ase mo"ante del yacimiento. Se identiicaron los dierentes métodos para el clculo de la presión capilar, se aprendió la importancia de la presión capilar y su relación con al%unas propiedades del yacimiento como permea!ilidad, mo"a!ilidad, porosidad entre otras.
