ITURRALDE PADILLA RAFAEL I. P. 601
Efectos de la presión de sobrecarga sobre la Φ, la K y la S. Trabajo de investigación 3
La porosidad y la permeabilidad de las rocas sedimentarias son funciones del grado de compactación de la roca. Las fuerzas que compactan la roca y los fluidos son función del peso de los estratos suprayacentes (presión de sobrecarga) incluyendo los fluidos contenidos en estos. En primer lugar, la presión de sobrecarga (Ps) se define como la presión ejercida por el peso combinado de la matriz de la roca y los fluidos contenidos en los espacios porosos de la misma (agua, hidrocarburos, etc.), sobre las formaciones suprayacentes. Se expresa de la siguiente manera: Ps = Peso matriz rocosa + Peso fluido intersticial = (1- Φ) ρr g D + Φ ρf g D
Presión de Sobrecarga
Capa suprayacente
Figura 1.- Presión de sobrecarga.
Existe un gradiente de sobrecarga (GSC, gr/cm^3) que se incrementa con la profundidad de manera no lineal el cual se determina mediante: GSC = (1-Φ) ρr + Φ ρr El gradiente de sobrecarga varía de un lugar a otro y debe calcularse para cada zona en especia. Para calcular la presión de sobrecarga se deben leer datos del registro de densidad a varias profundidades y considerar que la densidad de la roca varía linealmente entre dos profundidades, así como determinar la densidad promedio.
Esta presión de sobrecarga aplica una fuerza compresiva al yacimiento, provocando con esto la reducción del volumen de la roca y el aumento del volumen de los granos. La compactación originada por la presión de sobrecarga, es un factor que afecta la porosidad de las rocas. A medida que aumenta la profundidad, la presión ejercida por la columna de sedimentos aumenta, esto genera una fuerza que tiende a deformar los granos y reducir el volumen de espacios vacíos, por lo tanto se origina una reducción en la porosidad. Cuando los fluidos contenidos en el espacio poroso son producidos, la presión interna disminuye, pero la presión externa (presión de sobrecarga) permanece constante, con esto se crea un desequilibrio que origina esfuerzos que tienden a disminuir el volumen bruto y el volumen poroso de la roca, lo que se traduce en una reducción en la porosidad. La porosidad no disminuye en forma lineal con la profundidad bajo una compactación normal de sedimentos debido a que el gradiente de sobrecarga aumenta de manera no lineal (figura 2).
Figura 2.- Efecto del esfuerzo de sobrecarga sobre la porosidad durante la compactación normal.
Si el proceso de compactación normal de la porosidad se interrumpe no permitiendo que los fluidos en los espacios porosos se escapen, la matriz rocosa no podrá aumentar el contacto grano a grano, o sea, su capacidad para soportar presión de sobrecarga, además producirá presiones de fluido mayores que las normales. La porosidad de las lutitas se reduce en mayor grado por la compactación que la porosidad de las areniscas. Esta reducción de porosidad se debe al reacomodo de
los granos de la matriz. De forma similar, la presión de sobrecarga reduce hasta un 40% la permeabilidad medida en el laboratorio a presión atmosférica. Los resultados anteriores señalan la necesidad de corregir los valores de porosidad y permeabilidad medidos en el laboratorio a presión atmosférica por efecto de la presión de sobrecarga, o medir estas propiedades simulando la presión de sobrecarga del yacimiento. Al mismo tiempo que la compactación reduce la porosidad puede llegar a cerrar los caminos por donde fluyen los hidrocarburos teniendo así una reducción de la permeabilidad. La compactación por sobrecarga puede originar hasta un 60% de reducción de permeabilidad.
Conclusión Conforme aumentamos la profundidad encontramos mayores gradientes de sobrecarga pero de forma no lineal debido al aumento en las densidades de las rocas. Con esto encontramos una mayor compactación a mayores profundidades lo que conlleva a la reducción de la porosidad y la permeabilidad. Con respecto a la saturación de los fluidos, al aumentar la presión de sobrecarga podríamos llegar a un punto en el que un gas pase a ser fluido, debido a las altas presiones que se alcanzan.
Bibliografía La comunidad petrolera. “Curso de propiedades de la roca yacimiento” Extraído el 10 de abril del 2012 desde: http://www.lacomunidadpetrolera.com/cursos/propiedadesde-la-roca-yacimiento/efecto-de-la-compactacion-sobre-la-permeabilidad-y-laporosidad.php
SCHLUMBER GUER. “Diseño de la perforación de pozos”. Extraído el 10 de abril del 2012 desde: http://www.cedip.edu.mx/tomos/tomo08.pdf
