Lab Saturacion

SATURACION POR EL METODO DE DESTILACION-EXTRACCION

JOSE WILDER LOSADA

CÓD. 2009178946

LAURA XIMENA ARISTIZABAL RIVERA

CÓD. 2009181480

JUAN CARLOS PRADA

CÓD. 2009178776

VLADIMIR AVILES SANABRIA

CÓD. 2009178955

TRABAJO PRESENTADO EN LA ASIGNATURA ANALISIS DE NUCLEOS CODIGO: BEINPE07-109756GRUPO 02 SUBGRUPO: 08 PROFESOR: RICARDO PARRA PINZON

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERIA PROGRAMA PETROLEOS NEIVA, MAYO 2012

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CONTENIDO Pág. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

OBJETIVOS ELEMENTOS TEORICOS PROCEDIMIENTO TABLA DE DATOS CUESTIONARIO PREGUNTAS LABORATORIO FUENTES DE ERROR ANÁLISIS DE RESULTADOS CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

BIBLIOGRAFÍA ANEXOS

2

3 4 7 9 10 25 32 33 35

1. OBJETIVOS

GENERALES 

Determinar el objetivo de agua y aceite de una muestra empleando el método de destilación extracción con un solvente.

ESPECIFICOS 







  

Aplicar los conceptos básicos de Balance de masa para la determinación de saturaciones en una muestra de yacimiento. Conocer las características de los solventes necesarios para llevar a cabo la destilación en una muestra saturada con fluidos Calcular la fracción de saturación de agua, crudo y gas de una muestra representativa del yacimiento Conocer la aplicabilidad de los métodos de obtención de fluidos como Dean-Stark y Soxhlet. Comparar los resultados de ambos métodos y observar cual genera mejores resultados. Determinar que saturación es mayor y si es viable económicamente el yacimiento. Recolectar datos necesarios para la caracterización del yacimiento

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2. ELEMENTOS TEÓRICOS Saturación se conoce como la relación que expresa la cantidad de fluido que satura el medio poroso. Conocida dicha cantidad y la extensión del volumen poroso se puede volumétricamente determinar cuánto fluido existe en una roca. 

(  )  

 

La sumatoria de las saturaciones de todos los fluidos que se encuentran presentes en el espacio poroso de una roca, debe ser igual a 1. Si consideramos un medio poroso saturado por petróleo, agua y gas, tenemos:       

Donde: So = Saturación de petróleo. Sw = Saturación de agua. Sg = Saturación de gas. En Ingeniería de Yacimientos es indispensable conocer las propiedades del medio poroso ya que de ellas dependen las cantidades de crudo que se puedan producir hacia superficie. Entre dichas propiedades se cuentan: la porosidad, permeabilidad y saturación de fluido; para entender estas propiedades se deben conocer conceptos básicos como: Saturación de agua connata: La saturación de agua connata (Swc) es la saturación de agua existente en el yacimiento al momento del descubrimiento, la cual se considera como el remanente del agua que inicialmente fue depositada con la formación y que debido a la fuerza de la presión capilar existente, no pudo ser desplazada por los hidrocarburos cuando éstos migraron al yacimiento. Generalmente la saturación de agua connata se considera inmóvil; sin embargo, al inyectar agua en un yacimiento, la primera que se produce tiene composición diferente a la inyectada, lo que indica que el agua connata es desplazada por la inyectada. La determinación de la saturación inicial de agua se puede efectuar por tres diferentes métodos:

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- Núcleos tomados en pozos perforados. - Cálculos a partir de la presión capilar. - Cálculo a partir de registros eléctricos Saturación residual de una fase La saturación residual de una fase, generalmente expresada como Sxr, donde x corresponde a la fase (petróleo, agua o gas), corresponde a la saturación de dicha fase que queda en el yacimiento en la zona barrida, después de un proceso de desplazamiento. Saturación critica de una fase La saturación crítica de una fase, generalmente expresada como Sxc, donde x corresponde a la fase (petróleo, agua o gas), corresponde a la mínima saturación requerida para que una fase pueda moverse en el yacimiento, es decir, corresponde a la máxima saturación a la cual la permeabilidad relativa de dicha fase es cero. Saturación residual de petróleo: Es el valor de la saturación por debajo de la cual no puede reducirse la saturación del petróleo.

Saturación residual de gas: Es la saturación de gas en el yacimiento al momento de abandonar el reservorio. Esta saturación puede medirse mediante muestras representativas de la formación. La saturación residual de gas se puede obtener en parte de un yacimiento invadido por agua, siempre y cuando pueda estimarse con precisión el volumen invadido. Saturación critica o en equilibrio de un gas: Es la saturación máxima alcanzada en el yacimiento, al disminuir la presión por debajo del punto de burbujeo antes de que la permeabilidad relativa al gas tenga un valor definido, o sea antes de que el gas libre del yacimiento comience a fluir a través de los canales de la roca.

Para determinar la saturación existen métodos directos o indirectos. En los métodos directos se usan muestras de la formación y se les determina la saturación en el laboratorio. Los métodos indirectos son las mediciones de presión capilar, registros eléctricos, etc. Un procedimiento simple para determinar el petróleo en una roca se basa en determinar la saturación de agua en un núcleo por un método apropiado, y posteriormente se mide la pérdida total de peso en la muestra después

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de ser sometida al proceso de extracción y secamiento. La cantidad de petróleo presente se calcula restando el peso del agua de la pérdida total de peso. Los métodos para determinar las saturaciones de fluidos en los yacimientos consisten en analizar los núcleos del yacimiento en su contenido de petróleo y agua. La saturación de gas se obtiene restando de la unidad la suma de las saturaciones de petróleo y agua. Un procedimiento simple consiste, primero, en determinar la saturación de agua en un núcleo por un método apropiado y luego medir la pérdida total de peso de la muestra después del proceso de extracción y secamiento. La cantidad de petróleo presente se calcula restando el peso del agua de la pérdida total de peso. Un método muy práctico es el de destilación en una trampa graduada del agua contenida en la muestra. El aceite se remueve con solventes orgánicos y su volumen se calcula por diferencia de peso entre la muestra saturada y la muestra seca. Determinación de la saturación en formaciones limpias La determinación de la saturación de agua a partir de registros eléctricos en formaciones limpias con una porosidad intergranular homogénea está basada en la ecuación de saturación de Archie’s.

Donde: Rw = Resistividad del agua de formación. Rt = Resistividad verdadera de la formación. F = Factor de resistividad de formación. F es obtenido usualmente a partir de mediciones de porosidad mediante la Siguiente ecuación:

Donde: m = Factor de cementación a = Constante

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3. PROCEDIMIENTO Inicio

Previamente se deseca el dedal poroso, y se toma el valor de su peso en la balanza

Ahora tomaremos el peso de la muestra mas el dedal para hallar el peso del conjunto como uno solo

Se introduce el conjunto en la trampa DEAN STARK con su respectivo montaje e iniciar la prueba

Cuando en la prueba observemos que el volumen de agua sea mas o menos constante en unos 30 minutos, bajamos la prueba y procedemos a usar el extractor saxhlet

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Ahora tomaremos el peso de la muestra mas el dedal para hallar el peso del conjunto como uno solo

Cuando el color del solvente sea un color claro terminar la prueba

Llevar el conjunto dedal-muestra a un horno a 150ºC Y sacarla de allí  cuando no haya olor alguno. La muestra se deja en el horno hasta que alcance la temp. ambiente

Pesar de nuevo el conjunto dedal-muestra luego de haberlo sometido a la prueba

Fin

8

4. TABLA DE DATOS TABLA 1 Datos obtenidos en el laboratorio. Muestra 207 Temperatura de laboratorio (ºF) Peso Seco (g) Peso saturado (g) Peso Saturado con Tolueno (g) Volumen de Agua en la Trampa (ml) Longitud de la muestra (cm) Diámetro de la muestra (cm) Densidad del solvente ( Tolueno ) (g/cc )

85 169.68 179.45 181.78 2.8 6.95 3.79 0.87

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5.

CUESTIONARIO

1) Tomar su muestra saturada y numerada (207), colocarla en su recipiente (tara) y pesar la muestra saturada: Wa: 179.45 gramos Colocar la muestra en el Dean Stark instalado en la cabina extractora de 2) gases y de humos, en el laboratorio de crudos y derivados, y tomar la lectura del volumen de agua en la trampa cuando permanezca constante durante un tiempo no inferior a 30 minutos. Vw: 2.8 mililitros Calcular la densidad del agua (Composición practica 2) y del crudo (realizar 3) el balance a condiciones del yacimiento) Para calcular la densidad del agua de formación a condiciones de laboratorio se hace lo siguiente:    

 

Se calcula el Bw a una temperatura de 85 °F y una presión de 13.965 psia, condiciones de laboratorio. Se aplica la correlación de Numbere, Brigham y Standing.   ,    ()   ()-

Calculamos el factor volumétrico del agua Para agua libre de gas:         ()     (  )         ()     ( )            ()     (  )          ()     ( )     

10

         ()     (  )          ()     ()     

    *  ()  ,       ()-(   )  ,       ()-(  ) +     ()*  ()  ,       ()-(    )  ,       ()-(  ) +

  

  ,   ()  () -

 

Reemplazando valores:   ,      ()      ()     

 

Se Halla la densidad del agua a condiciones de laboratorio.        

 

    

   

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Pasamos las unidades a gr/cm3:                 

   

     

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                        Densidad del petróleo:

 

   

   Convertimos la gravedad específica a 85 °F

Donde α, se extrae de la siguiente tabla Gest 0.63 0.78 0.85 0.895 >=0.95

-5

α*10 97 75 68 67.1 66

Dada la interpolación de datos para nuestra Ge st= 0.895 utilizamos el valor de 67.1* 10-5

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   

   

(  )

   

Ahora se calcula la densidad del petróleo:  

 

            

 

  

Densidad del petróleo a condiciones de laboratorio es    4) Dejar la muestra en el extractor Soxhlet instalado en la cabina extractora de gases y de humos, en el laboratorio de Crudos y Derivados, y cada subgrupo debe estar pendiente de la limpieza. Sacar la muestra del extractor Soxhlet saturado con solvente, colocarla en 5) su recipiente (Tara) y pesar la muestra Peso de la muestra saturada con solvente: 181.78 gramos. Colocar la muestra en el horno precalentado a 105°C; y apagar el horno 6) cuando no existe olor a solvente y dejar la muestra hasta que alcance la temperatura ambiente. 7) Colocar la muestra en el desecador y después de dos horas colocarla en el recipiente (Tara) y pesar la muestra seca, Wm: 169.68 gramos, dejar la muestra en el desecador. Con la densidad del solvente determinar el volumen poroso de la muestra y la porosidad de la muestra, ¿La porosidad calculada es total o efectiva, explique? Solo para comparar con la obtenida por destilación.

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Balance de Masa:

    

Cálculo de la masa del agua:        (    )

 

  

El peso del núcleo seco es: 169.68 g El peso del núcleo saturado es: 179.45 g El peso del agua de formación es:   g Entonces en el balance despejamos el peso del petróleo:

                

El volumen del petróleo seria entonces:  

 

 

   

   

Peso de la muestra seca Wm: 169.68 g Peso del núcleo saturado con solvente : 181.78 gramos. 14

Cálculo del PESO del solvente (tolueno); 

 



       (  )    

La densidad del solvente (tolueno) para las condiciones actuales y de laboratorio es de 0.87 g/cc. Cálculo de la Porosidad efectiva a partir de la densidad del solvente (Tolueno):      

   

   

()  

   

El volumen total del núcleo se calcula con las medidas respectivas tomadas a este,    

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 

  

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    

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  

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 

   

La porosidad obtenida por destilación se calcula de la siguiente manera:                 

   

 

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La porosidad obtenida por la saturación con solvente fue de 17.74% , y la obtenida por el método de destilación fue de 13.71%. Tomando de base la porosidad obtenida por saturación se tiene un porcentaje de error de:  

|   | 

 

                   

|  | 

 

   

La porosidad calculada es la efectiva, puesto que el solvente, tolueno solo puede fluir por el espacio poroso interconectado de la muestra. 8)

Calcular la saturación de fluidos Vo (Volumen de Crudo)= 7.95168 cm3 Vw (volumen de agua) = 2.8 cm3 Datos recogidos por efectos de prueba gravimétrica para el aceite y para el agua gracias al dato arrojado en la trampa dean stark. 16

Como necesitamos el Vp (vol. Poroso) lo hallaremos atraves de un cálculo simple, que sería el siguiente en los que intervienen el volumen del crudo y del agua, para con estos poder realizar el cálculo del porcentaje de saturación para cada uno de estos Vp = Vo + Vw Vp = 7.95168 + 2.8 (cm3) Vp = 10.75168 cm3 Ahora para hallar la saturación de agua Sw, entonces: Sw = Sw =

 

 

X 100

Sw = 26.0424417 % Y el cálculo pertinente para hallar la saturación por aceite So, correspondería a: So = So =

 

 

X 100

So = 73.9575583 % Para darnos más claridad frente a estos cálculos simplemente sumamos los porcentajes y nos damos cuenta que la suma corresponde al 100 % de la saturación en la muestra St = So + Sw (%) St = 26.0424417 + 73.9575583 (%) St = 100%

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9)

Explique los métodos para determinar el volumen total de los núcleos.



Determinación del volumen total Cuando en una prueba necesitamos el valor del volumen total podemos obtenerlo atraves de algunos cálculos de medición rápida como por ejemplo medir de las dimensiones de la muestra utilizando un pie rey. Este procedimiento es útil experimentalmente cuando tenemos muestras de forma regular, pero, como este es experimental y se hace de modo rápido puede traer algunos valores o datos con algunos errores. Aun asi cuando tenemos en nuestras manos muestras de volúmenes irregulares, seguiremos apartir de la determinación del volumen de fluido que se desplaza por la muestra luego de ciertas condiciones como por ejemplo aquellos métodos que son utilizados para determinar el volumen del fluido desplazado, como los que son presentan a continuación



Métodos gravimétricos El volumen total se obtiene observando la pérdida de peso de la muestra cuando es sumergida en un líquido gracias a ciertas fuerzas de empuje que soportan el peso de la muestra, o por el cambio en peso de un picnómetro cuando se llena con mercurio y cuando se llena con mercurio y la muestra. Los métodos gravimétricos más utilizados son: o

o o



Recubrimiento de la muestra con parafina o algún tipo inmersión en agua. Saturación de la muestra e inmersión en el líquido saturante. Inmersión de la muestra seca en mercurio.

Métodos volumétricos Los métodos utilizados son el del picnómetro de mercurio y la inmersión de una muestra saturada. El método del picnómetro de mercurio consiste en determinar el volumen de un picnómetro lleno con mercurio hasta una señal. Luego se coloca la muestra y se inyecta mercurio hasta la señal. La diferencia entre los dos volúmenes de mercurio representa el volumen total de la muestra. El método de inmersión de una muestra saturada consiste en determinar el desplazamiento volumétrico que ocurre al sumergir la muestra en un recipiente que contiene el mismo líquido empleado en la saturación. Por otra parte el método de desplazamiento con mercurio es utilizado para determinar el volumen total de muestras, siempre y cuando se encuentren bien cementadas, de lo contrario debe emplearse el método de inmersión de una muestra saturada. 18

10) Explicar los métodos recomendados según la litología de la roca para determinar la saturación de fluidos (Norma RP40) Método

Ventajas

Desventajas

Método de la retorta a presión atmosférica Los fluidos de saturación se obtienen simulando procesos de retorta a elevadas temperaturas de la muestra triturada. Los fluidos primero se vaporizan, luego se condensan y finalmente se recogen en recipientes calibrados.

Los volúmenes de los fluidos de saturación son medidos directamente

Es necesario un manejo cuidadoso para evitar pérdidas

Método de extracción por destilación Procedimiento apropiado para muestras de pared de pozo y ripios. Para determinar la saturación del fluido es necesario conocer la fracción de destilación de agua y crudo. Se pesa la muestra, el agua es vaporizada hirviendo (de la misma manera el solvente). Una vez condensada el agua se recoge en un recipiente calibrado. El solvente vaporizado también se condensa empapando la muestra (extrayendo el aceite a su paso). Se seca la muestra y se pesa; el contenido del aceite es determinado por diferencia gravimétrica.

Es un proceso rápido Maneja un margen de error aproximado de 0,5%

La determinación del volumen de agua es más exacto

En el proceso de destilación se pueden formar emulsiones Se requieren curvas de corrección para los volumenes de crudo obtenidos La saturación de crudo obtenida puede ser muy alta si las muestras contienen hidrocarburos sólidos Limpieza insuficiente del crudo en la muestra

Las temperaturas de prueba usadas con bajas

Pérdida de masa del núcleo (pérdida de granos)

La muestra no se ve afectada pudiendo ser utilizada para otro tipo de pruebas posteriores

La sal puede precipitarse en la muestra cambiando su porosidad y permeabilidad

Es un proceso sencillo y sin riesgos

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El secado a una temperatura más alta que la temperatura de extracción puede retirar el agua de la hidratación adicional y exagerar el volumen del aceite.

Método

Ventajas

Análisis de núcleos a presión mantenida El objetivo del análisis es proporcionar los datos de saturación en los corazones para los cuales la expulsión del fluido ha sido reducida al mínimo durante la recuperación de un barril en fondo proviniendo del agotamiento de la presión del yacimiento a condiciones superficiales. Los núcleos se mantienen congelados con hielo seco hasta que se inicie su análisis.

Lavado de disolvente (solventflushing) Karl Fisher El tapón obtenido del núcleo es limpiado con una serie de solventes previamente seleccionados y el agua producida se analiza.

Los valores obtenidos son altamente confiables (más que los demás métodos)

Este método usa los rayos X y técnicas de rayos gamma para absorción de la radiación electromagnética de fluidos de alta energía (peso atómico alto). La técnica de absorción de microondas se basa en la absorción de energía de microondas de las moléculas de agua. Se basa en la detección de los protones, el carbono (C13), sodio (Na23), fósforo (P31), y el flúor (F19), que contiene fluidos por los campos magnéticos de frecuencias de radio alterna mientras que la muestra se encuentra en un gran campo

Costosa, de mucho cuidado y de larga duración

Necesita de un monitoreo constante y continuo, lo que hace que los costos del método sean elevados en relación con los demás.

La roca no se ve altamente afectada Es un método preciso Es posible determinar todos los niveles de saturación

Método de Escaneo

Desventajas

Las saturaciones pueden controlarse con facilidad Las técnicas de imagen TC y RMN proporcionan distribución de la saturación de los fluidos en 3D Proporcionan buena información sobre la distribución espacial de la saturación de un líquido Tanto las microondas como las RMN no requieren ningún agente

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Los disolventes usados pueden no ser los más adecuados Es una técnica más compleja y de costos relativamente altos La técnica no es apropiada para muestras que contienen haluros o minerales solubles en metanol Incapacidad para manejar núcleos que contienen elementos ferromagnéticos, arcillas o gases

magnético. Análisis del Carbón

o curva de calibración Es una técnica simple

Implica secado agua de una muestra triturada en un horno de convección, con mediciones sucesivas de peso hasta alcanzar el equilibrio

No se requiere inversión económica en equipos especializados

Análisis Alquitran (Petróleo) de arena

El valor del contenido líquido es determinado directamente

Puede utilizarse para determinar las saturaciones liquidas del alquitrán no consolidado El núcleo puede ser congelado antes de la obtención de una muestra. Debe ser perforado utilizando nitrógeno líquido como lubricante. Se utiliza PTFE, con el fin de mantener intacto el tapón cuando el alquitrán sea eliminado.

Esquisto bituminoso (oilshale) Para formaciones que contienen diferentes cantidades de material orgánico sólido (por ejemplo, kerogeno). Los sólidos orgánicos presentes en estas muestras suelen generar licuado de petróleo. El análisis de este tipo de formaciones, con baja permeabilidad y presencia de sólidos orgánicos, requiere de procedimientos especiales. Las saturaciones de agua y aceite son obtenidas a temperaturas altas en proceso de retorta. No se intenta medir el gas del volumen poroso.

La técnica es rápida y no necesita cálculos complejos

Puede ser usado para volúmenes grandes de muestras

Algunas especies de carbón tienen tendencia a la oxidación; si se produce oxidación, los resultados de humedad serán demasiado bajos (la oxidación añade peso) Es necesario usar nitrógeno y no aire para reducir la oxidación Si la muestra tiene un alto contenido de alquitrán (de petróleo), puede ser necesario detener el proceso de destilación a fin de que el tolueno sucio en el matraz de ebullición pueda ser reemplazado con tolueno limpio

Existe la posibilidad de formar emulsiones, lo que dificultaría la lectura en el menisco

Todas las medidas son directas No se necesitan curvas de corrección de volumen Es un método rápido y sin complicaciones

21

Los rendimientos de aceite dependen básicamente de la tasa de calentamiento

11) Determinar el volumen total de cinco (5) muestras de rocas desconocidas (10 a 15 gramos), utilizando la bomba de mercurio y clasificarlas según su densidad. TABLA 3 Densidades de las muestras. Subgrupo 6 7 8 9 10

Muestra Peso (gr) 1 26.12 2 23.82 3 13.82 4 34.04 5 20.87

Volumen (cc) 11.74 9.86 7.11 14.36 9.53

     

11.68 9.81 7.06 14.28 9.48

Densidad (g/cc) 2.2363 2.4150 1.9575 2.3837 2.2015

El peso de cada muestra se determinó por medio de una balanza electrónica y el volumen por medio de la bomba de mercurio, este volumen debe ser corregido al ser multiplicado por una constante de la bomba correspondiente a 0,9948, luego se procede a determinar la densidad y compararla con tablas teóricas para así determinar a qué tipo de roca pertenece. Muestra de cálculo para corrección de volumen, muestra 1:              

Calculo de la densidad 

 

Muestra de cálculo de densidad para la muestra 1:

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   

   

22

Con los datos de las densidades pasamos a comparar con la siguiente tabla y determinar el tipo de roca. TABLA 4 Tipos de rocas según su densidad. ROCAS SEDIMENTARIAS Tipo de roca Densidad gr/cc 2.39 Arenisca Berea Arenisca del cretácico (Wyoming) 2.32 Dolomita Beekmantown (West Virginia) 2.80 Limolita del carbonífero 2.58 (UnitedKingdom) Limolita del jurásico (Switzerland) 2.66 Caliza del cretácico 2.23 2.42 Shale (Oklahoma) Shale del cretácico (Wyoming) 2.17 ROCAS IGNEAS Granito 2.667 Granodiorita 2.716 2.806 Cuarzodiorita Diorita 2.839 ROCAS METAMÓRFICAS Gneiss 2.69 Gneiss granítico 2.61 2.82 Esquisto cuarzoso Anfibolita 2.99

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De acuerdo a las densidades obtenidas y las de la tabla se clasifica cada muestra según el tipo de roca al que pertenece. TABLA 5 Tipo de roca de cada muestra de laboratorio. Subgrupo 6 7 8 9 10

Muestra 1 2 3 4 5

Densidad 2.2363 2.4150 1.9575 2.3837 2.2015

Tipo de roca (tabla) Densidad Tabla Caliza del cretáceo 2.23 Shale de Oklahoma 2.42 Shale cretaceo 2.17 Arenisca Berea 2.39 Caliza del cretáceo 2.23

Debido a que en la tabla los rangos no son muy bien claros y las mediciones pueden tener en un poco error se puede presentar que alguna de las muestras se identifique con un tipo de roca a la cual no pertenece.

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SOLUCION CUESTIONARIO GUIA DE LABORATORIO 6.1 ¿Indique y explique las método?

ventajas y desventajas que posee

VENTAJAS

este

DESVENTAJAS

Las determinaciones del Pueden aparecer errores en la determinación de volumen de agua por lo general agua debido a los siguientes: son bastante exactas El agua atmosférica se condensa en el  condensador cuando la humedad atmosférica es  Generalmente, la muestra no alta. Se pueden utilizar tubos desecantes para evitar se daña y puede utilizarse para este problema. pruebas adicionales. Sin  El agua se evapor de la muestra a embargo, su humectabilidad temperatura ambiente cuando esta no se instala puede ser alterada y ciertas inmediatamente en el extractor con la circulación de arcillas (ejemplo, agua de condensador. montmorillonita) o yeso también  Las perlas de agua se adhieren al vidrio sucio puede ser sujetos a cambios. en el brazo lateral o el condensador  Se utilizan temperaturas relativamente bajas (212ºF); por  Se requiere una corrección por la mayor lo tanto, se remueve poco o densidad del agua salada cuando la concentración nada de las aguas de hidroxilo total de sólidos se pasa de 20.000 ppm (ver 4.3.1.4, en la arcilla. Ecuación 5) El secado incompleto de solventes  El procedimiento es sencillo y  requiere poca atención durante  La pérdida de agua debido a que las uniones la destilación. en el frasco de extracción no son herméticas, o que las temperaturas de extracción sean demasiado altas, o de un flujo de agua insuficiente en el condensador Se debe considerar la flotabilidad de la  densidad del aire solo cuando la muestra se pesa con una precisión de 0.1 mg El tiempo de extracción puede ser  insuficiente 

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La saturación de agua puede ser demasiado alta si las muestras contienen grandes cantidades de yeso (ver 4.8) o arcillas de montmorillonita (agua de hidratación). Los valores de permeabilidad y porosidad también pueden alterarse si las aguas de hidratación presentes en el yacimiento son removidos durante los procedimientos de extracción y secado (se prefiere el secado en un horno de humedad) 

6.2 ¿Cuáles son los solventes más conocidos para este tipo de pruebas y en qué condiciones debemos utilizar dichos solventes? Es posible usar solventes de tipo aromático los cuales presentan de ebullición superiores al del agua tales como:   

Etil-tolueno (162-165ºC) Etil-benceno (135ºC) Propil-tolueno(184ºC

Otros solventes que se pueden utilizar en la determinación están expresados en la siguiente tabla: MATERIAL DE PRUEBA ACARREADOR DE LIQUIDO

TIPO DE SOLVENTE

Aromático

Asfaltos, alquitrán, alquitrán de hulla alquitranes libres de agua, productos bituminosos, asfalto líquido, alquitrán ácido.

Destilados del petróleo

Petróleo, combustibles del petróleo, aceites lubricantes.

Destilados volátiles del Petróleo.

Grasas lubricantes.



Las características que deben cumplir son:

Presentar una temperatura de ebullición más alta que la del agua y menor que la del crudo, de tal forma que pueda arrastrar los vapores de agua presentes en el 

26

matraz de destilación hasta la trampa presente y se pueda llevar a cabo la condensación del agua. Que sea inerte, es decir, no debe reaccionar con ninguno de los componentes que forman la muestra o que se encuentran en el medio ambiente que rodea el sistema de destilación. 

Debe presentar una densidad menor que la del agua para que después de condensadas las dos sustancias no se mezclen y se haga difícil la lectura en la trampa del volumen de agua separado. 

El solvente debe ser inmiscible con el agua, para lograr que éstas dos sustancias no se mezclen y evitar así la formación de una emulsión en la trampa después de que éstos compuestos sean condensados. 

Las condiciones son que cuando la concentración de sales es mayor a 45000 ppm, no se debe trabajar con xileno, tolueno o mezclados; y a partir de 20000 ppm, se mezcla xileno con alcohol metílico o tolueno, siendo este ultimo el más usado porque contamina menos.

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

Otra clasificación es la siguiente: • Xileno grado industrial • Mezcla

Solventes Aromáticos

de 20% en volumen de tolueno grado industrial y 80% en volumen de xileno grado industrial. • Naftas del petróleo o de alquitranes libres de agua libres de agua, con no más del 5% de destilado a 275 °F (125°C) y no menos del 20% a 320 °F (160°C). • Asfaltos, Alquitrán,Alquitrán de hulla, Alquitranes libres de agua y Productos bituminosos • Destilados del petróleo, con 5% de 212°F y 90% de destilado inferior a

ebullición entre 194 y 410 °F

• Aceites

Destilados del petróleo

lubricantes • Petróleo • Combustibles del petróleo

• Destilados

Destilados volátiles del petróleo



volátiles del petróleo con un rango de ebullición entre 212 y 248 °F • Isooctano con pureza mínima de 95%. • Grasas lubricantes.

Las condiciones que deben cumplir:

Presentar una temperatura de ebullición más alta que la del agua. Tener una temperatura de ebullición menor que la del crudo. No debe reaccionar con ninguno de los componentes que forman la muestra o que se encuentran en el medio ambiente que rodea el sistema de destilación y con los cuales este en contacto. Debe ser inmiscible con el agua. Presentar una densidad menor que la del agua para que después de la condensación las dos sustancias no se mezclen.   

 

28

6.3 ¿Que otros métodos existen para conocer la saturación de las muestras. Diga sus ventajas y desventajas. MÉTODO DE EXTRACCIÓN - DESTILACIÓN (DEAN STARK) Este procedimiento es apropiado para muestras de tapón y muestras de pared. Consiste en la destilación de la fracción de agua y la extracción con solvente de la fracción de crudo de la muestra. La muestra es pesada y la fracción de agua es vaporizada por el solvente en ebullición. El agua se condensa y recoge en un receptor calibrado. El vapor del solvente también se condensa, limpia la muestra, y extrae el crudo. La muestra se seca en horno y se pesa. El contenido de crudo es determinado por diferencia gravimétrica. Aparatos y Reactivos: las siguientes figuras son los equipos necesarios para este método. El aparato puede ser instalado en una cabina para vapores o en un cuarto acondicionado para absorción de vapores de solvente.



En general el aparato consiste en un manto eléctrico o aparato de calentamiento con controles termostáticos. La unidad consiste en un frasco de ebullición, abrazaderas, una trampa o brazo calibrado, y un condensador. La trampa tiene una sección graduada marcada con divisiones de 0.1ml. la trampa graduada puede ser grade o pequeña dependiendo del volumen de la muestra. Contiene una unión en la parte superior con un tubo de vidrio moldeado con un gotero de tal forma que el solvente caiga directamente en el centro del frasco, asegurando el lavado de la muestra. Una modificación de la trampa permite determinar el agua gravimétricamente. El condensador, es del tipo de circulación de agua fresca, de vidrio, con una camisa de condensación de aproximadamente 11.8 pulgadas de largo con un tubo interno. El fondo está arreglado con un gotero y el tubo interior es vertical para reducir la dificultad de remover el agua de la superficie del condensador y de la trampa. También lo conforma un desecador de vidrio que está colocado en la parte superior del condensador cuando la muestra está siendo extraída y un tapón de caucho cuando el aparato está apagado. Al montaje, pueden agregarse pequeñas esferas de vidrio en el fondo del frasco para controlar la ebullición del solvente. Si existe sobrecalentamiento puede tenerse una ebullición indeseada contaminando la muestra y extendiendo el tiempo requerido para la fase inicial para el proceso de extracción. 29

Características del Solvente utilizado en la determinación de Saturación por el Método de la Destilación-Extracción. El solvente que se emplea en la experiencia es el Xileno. Se conoce como un hidrocarburo aromático cuyo peso molecular es de 106.08, su temperatura de ebullición es de137-144OC (279 a 291 OF) y presenta un porcentaje 0.002% de residuo después de la evaporación. El Xileno presenta las siguientes características: o

o

Su clasificación se encuentra dada por:  Grado o clase nitración. O  Grado cinco (5 ). O  Grado diez (10 ).  Grado o clase industrial. En cuanto a su envase y rotulado tenemos: El Xileno se envasara en recipientes que estén formados por un material adecuado de tal manera que permita conservar la calidad de sus productos y el manejo hasta su destino final. De igual forma el Xileno debe llevar las siguientes especificaciones, las cuales nos permitirán su fácil reconocimiento y su utilización en una labor especifica:    

o

La palabra Xileno y su tipo. Nombre y dirección del fabricante. Identificación del lote de producción. Precauciones y toxicidad.

El Xileno es extremamente inflamable, su vapor es perjudicial para la salud, se debe mantener lejos del calor, de las chispas y de las llamas se debe mantener en un recipiente cerrado cuando no se está usando, se debe evitar su inhalación ya que podría causar deficiencias en la respiración, nauseas, intoxicación y colapso, la aspiración del Xileno dentro de los pulmones podría causar pulmonía, la exposición a largo plazo de este material ocasiona efectos crónicos en la salud, se debe usar con adecuada ventilación, evitar un prolongado y repetitivo contacto del Xileno con diferentes partes de nuestro cuerpo como los ojos, las boca, la piel causando en esta ultima mucha irritación y ampollas. 

Precauciones:

30

1. 2. 3. 4. 5.

El crudo puede contener componentes con propiedades carcinogénicas. Este puede ser inflamable. El tolueno es moderadamente toxico por absorción de la piel e inhalación. Este posee propiedades irritantes y anestésicas y es altamente inflamable. Muchos otros solventes que son efectivos en el proceso se remoción de crudo pueden ser tóxicos y peligrosos. Los vapores de solvente pueden condensarse en la parte superior de la trampa de agua. Debe analizarse le cambio en el punto de ebullición del solvente por altitud o el cambio en el punto de ebullición del agua debido a la sal en solución. El punto de ebullición del solvente debe chequearse para asegurar una temperatura adecuada para destilación del agua. Cuando se usan fluidos de perforación con KCl, el agua filtrada debe tener una concentración en el orden de 300000 ppm, y consecuentemente ebulle a una temperatura mucho más alta que la del agua fresca. El uso de ortoxileno es sugerido como sustituto del tolueno en estos casos.

6.4 Explique por qué este método no es recomendable hacerlo cuando tenemos alta presencia de arcillas. ¿Cuál es la reacción química que se presenta en estos casos? 6.5 ¿Cuál es el solvente a utilizar en el método Dean-Stark cuando la concentración de los sólidos provenientes del agua de formación es mayor de 20.000 p.p.m Las condiciones son que cuando la concentración de sales es mayor a 45000 ppm, no se debe trabajar con xileno, tolueno o mezclados; y a partir de 20000 ppm, se mezcla xileno con alcohol metílico o tolueno, siendo este ultimo el más usado porque contamina menos.

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FUENTES DE ERROR

Cuando corremos una muestra como la de extracción por destilación pude ocurrir que nuestra muestra que por supuesto es físicamente una roca sedimentaria sea poco compacta y al entrar en contacto con el solvente esta empiece a desintegrarse lo que generaría una perdida considerable de masa alterándose las mediciones previamente hechas. Otro factor que puede generar alteraciones en los datos que tomamos se puede hallar en la limpieza que tenga nuestra muestra, puede ser posible que al correr la prueba esta aun tuviera presencia de residuos de pruebas ya realizadas ocacionando cambios no esperados en los resultados esperados tras el montaje de destilación. Tambien es una posibilidad abierta que haya ocurrido un error humano en la apreciación de la lectura del volumen de agua en la trampa dean stark. Asi como tambien es posible que el solvente no se secara de manera efectiva y esto hiciera presencia al generar errores en la lectura del peso de la muestra seca. Y llegando al tema de la toma de peso es almenos imaginable que se generen errores debido a la calibración de la balanza usada. Además durante la ebullición del solvente, se pudo haber presentado una ebullición brusca, ocasionando la contaminación en la trampa. Las propiedades de la roca como la humectabilidad pueden llegar a ser afectadas, debido al solvente usado. Pudiendo presentar inconsistencias quizás minimas pero presentes. Al realizar el montaje en la trampa se sabe que las uniones del extractor y condensador no son completamente herméticas asi que pueden existir pérdidas por la evaporación de agua. Como la información de densidad y otras propiedades del tolueno son obtenidas de información externa, no es una medida que garantice una directa toma de estos valores para esta propiedad, aumentando la incertidumbre de los resultados obtenidos.

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ANALISIS DE LOS RESULTADOS Para la determinación de la saturación de los fluidos en las muestras de pared de pozo y ripios, existen diferentes métodos, el desarrollado en esta práctica fue el de Extracción por destilación, el cual es un método de un procedimiento fácil pero que requiere de tiempo para obtener la información necesaria, dentro de la cual está la fracción de destilación de agua y crudo, los pesos de la muestra en diferentes condiciones (saturada, seca); el volumen de agua destilado. Para el cálculo de la porosidad y el volumen poroso se obtuvo la densidad de petróleo y los pesos de la muestra 207.La densidad de agua de formación se hallo con composición de la practica Nº 2 pero a condiciones de laboratorio, 13.965 psia y 85 F. De igual forma la densidad de crudo fue hallada a condiciones de laboratorio. Los resultados de porosidad por el método de destilación Extracción y saturación con solvente tuvieron entre sí (siendo el de saturación con solvente el más aproximado) un error del 22.72 %. La porosidad obtenida por saturación con solvente fue mayor en comparación con la otra (   ) El resultado de saturación con solvente dio puede considerarse como más exacto puesto que el solvente buscara fluir por todo el espacio poroso interconectado real, pero tiene en su contra las fuerzas capilares que impiden que todo el fluido sea desplazado 100% , los obtenidos por saturación pueden haber presentados errores en la suposiciones cercanas de datos, tales como la densidad del tolueno, el volumen de agua leído, el API del crudo a esas condiciones. La clasificación debido a la porosidad a la que corresponden es Buena, para la encontrada con el método de saturación con tolueno (15-20%) y moderada para del método de destilación la cual está dentro del rango de 10-15 %. Por lo anterior se considera el yacimiento como comercial. Sw = 26.0424417 % 33

Los resultados obtenidos de saturación tanto de crudo como de agua, permiten ver que el yacimiento en su volumen poroso esta preferencialmente saturada con petróleo. Puesto que su porcentaje de saturación fue de 73.9 % y el de agua 26.04 %. Estos cálculos si bien tienen fuentes de error que se escapan del desarrollo de este método, nos facilita de igual forma la determinación de los contactos aguaaceite y gas-petróleo, si se posee para las saturaciones respectivas a los fluidos presentes datos de profundidad.

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Se concluyó que los resultados de las saturaciones obtenidas a condiciones de superficie cambian mucho en relación a los volúmenes de cada fluido que se encuentran en el yacimiento, ya sea por el efecto de la invasión del filtrado del lodo, o la expansión del gas presente en el yacimiento, el cual desplaza volúmenes de agua y crudo en la muestra. No se pudo determinar la saturación de gas in-situ en el núcleo dado que la saturación de este se llevo a cabo por medio de liquido que saturo 100 % la muestra; este liquido fue una emulsión preparada para simular los fluidos de yacimiento. Se considera un factor de confinamiento, que al no estar la muestra sometida a las fuerzas axiales su porosidad se vera afectada y por tanto la saturación también se verá afectada, sin embargo estas desviaciones pueden ser halladas como insignificantes.

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