Laboratorio Presión Capilar

Propiedades de la Roca Yacimiento Labo Labora rato tori rio o de eval evalua uaci ción ón de prop pr opie ieda dad des petr petrof ofís ísiica cas s de la muestra.

Laboratorio de Permeabilidad Relativa – Determinación y análisis de permeabilidad relativa de un núcleo de formación.

Grupo 6. D. Acevedo M, UN-Sede Medellín; L.V. L.V. González C, UN-Sede Medellín; D. Montes , UN-Sede Medellín.

Resumen !ste "n#or$e de pres"%n c&p"l&r, t"ene co$o 'n, present&r un &nál"s"s de l&s prue(&s re&l"z&d&s en l&(or&tor"o, l&s cu&les conllev&(&n & $ed"r el volu$en poroso de un& $uestr& de &ren&, tr&s est&r s&tur&do con dos )u"dos $ed"&nte un proceso de dren&*e, un poster"or proceso de "$("("c"%n, + un lt"$o proceso de dren&*e. &r& re&l"z&r este &nál"s"s, se present&n present&n los conceptos (ás"cos rel&c"on&dos con pres"%n c&p"l&r &n no de'n"dos en otros "n#or$es, &sí co$o l&s /err&$"ent&s + e0u"pos ut"l"z&dos p&r& llev&r & c&(o l&s prue(&s; se $uestr&n los cálculos re&l"z&dos, + se /&cen co$p&r&c"ones de los result&dos o(ten"dos, con los de otros 1rupos; &sí co$o t&$("2n, se estud"&rán l&s pos"(les c&us&s de error + sus consecuenc"&s.

Introducción !n el proceso de e3plor&c"%n rel&c"on&do con l& "n1en"erí& de +&c"$"entos, es tr&scendent&l poder re&l"z&r un& (uen& c&r&cter"z&c"%n del reservor"o, + &sí  s&(er 0ue t&n v"&(le o no es su e3plot&c"%n en t2r$"nos de costos. !st& c&r&cter"z&c"%n se puede llev&r & c&(o tr&s /&cer $ed"c"ones de prop"ed&des de l& roc& t&les co$o poros"d&d, per$e&("l"d&d &(solut&, e#ect"v& + rel&t"v&, 1&r1&nt& de poro, + en este c&so, de s&tur&c"%n de )u"dos + pres"%n c&p"l&r. !l #en%$eno c&p"l&r es p&rt"cul&r$ente "$port&nte; esto de("do & 0ue & tr&v2s del &nál"s"s de curv&s de pres"%n c&p"l&r contr& s&tur&c"%n, es pos"(le o(tener "n#o "n#or$ r$&c &c"% "%n n co$& co$& l& d"st d"str" r"(u (uc" c"%n %n de los los poro poross + el t&$& t&$&4o 4o de esto estos; s; l& s&tur&c"%n de &1u& + &ce"te res"du&l, + l& pres"%n de despl&z&$"ento de )u"dos en el +&c"$"ento.

b!etivos b!etivo "eneral

Deter$"n&r e3per"$ent&l$ente l& pres"%n c&p"l&r de un $ed"o poroso en presenc"& de dos )u"dos "n$"sc"(les & p&rt"r de un& prue(& por el $2todo del d"&#r&1$& poroso. b!etivos #specí$cos 5 5

5

e&l"z&r + &n&l"z&r los d&tos o(ten"dos &l re&l"z&r un proceso de dren&*e, uno de "$("("c"%n + 'n&l$ente oro de dren&*e. e&l"z&r curv&s de pres"%n c&p"l&r vs s&tur&c"%n, s"$ul&ndo l&s cond"c"ones de pres"%n & un& &ren& 78-98, en presenc"& de tersol + &1u&. Deter$"n&r el r&d"o de 1&r1&nt& de poro + el volu$en poroso presentes en un $ed"o poroso de &ren& 78-98 & p&rt"r de los d&tos o(ten"dos por l& prue(& e3per"$ent&l

%arco &eórico &ensión super$cial

L&s #uerz&s co/es"v&s entre l&s $ol2cul&s de un lí0u"do, son l&s respons&(les del #en%$eno conoc"do co$o tens"%n super'c"&l. L&s $ol2cul&s de l& super'c"e no t"enen otr&s "1u&les so(re todos sus l&dos, + por lo t&nto se co/es"on&n $ás #uerte$ente, con &0uell&s &soc"&d&s d"rect&$ente en l& super'c"e. !sto #or$& un& películ& de super'c"e, 0ue /&ce $ás d"#íc"l $over un o(*eto & tr&v2s de l& super'c"e, 0ue cu&ndo está co$plet&$ente su$er1"do :  Pc= Pnh − Ph ( 1)

Donde> c> res"%n c&p"l&r n/> res"%n de l& #&se no /u$ect&nte /> res"%n de l& #&se /u$ect&nte :7<  ?en"endo en cuent& 0ue en el $ed"o poroso o en l&s prue(&s e3per"$ent&les l& #&se /u$ect&nte es pre#er"(le$ente el &1u&, l& pres"%n c&p"l&r serí&>  Pc= h ( ρo− ρw ) g ( 2 )

Donde> => Altur& de los )u"dos c$  ρ o> Dens"d&d del &ce"te 1@c$ 7  ρ > Dens"d&d del &1u& 1@c$ 7

1> Const&nte de 1r&ved&d B8 c$@s  (ist)resis de Presión 'apilar

!ste #en%$eno cons"ste en 0ue l& curv& de dren&*e es $&+or 0ue l& curv& de "$("("c"%n & un& s&tur&c"%n d&d& de )u"do /u$ect&nte. !sto t"ene 1ener&l$ente dos c&us&s> /"st2res"s de án1ulo de cont&cto + e#ectos de estructur& de poros. De("do & esto, l& curv& de dren&*e de(erá ser ut"l"z&d& p&r& &n&l"z&r l& d"str"(uc"%n "n"c"&l de los )u"dos, + l& de "$("("c"%n, p&r& estud"&r el co$port&$"ento de "n+ecc"%n de &1u& en un +&c"$"ento /u$ect&do por este )u"do.

Protocolo #*perimental L&s pres"ones c&p"l&res serán $ed"d&s por el $2todo del d"&#r&1$& poroso. #+uipos 5 5 5 5 5 5

!$(udo de v"dr"o D"&#r&1$& poroso M&n1uer& de c&uc/o Euret&  ?e)%n Dos soportes un"vers&les

%ateriales 5 5

88 c$7 de &ren& 78-98  ?ersol

Procedimiento

. Llen&r el s"ste$& /&st& 0ue el n"vel de lí0u"do lle1ue /&st& el lí$"te "n#er"or del d"&#r&1$& + &se1ur&r 0ue no 0uede &"re &tr&p&do por de(&*o del d"&#r&1$&.

. Verter 98 7 de )u"do, en este c&so ?ersol, /&c"& el contenedor ten"endo en cuent& l& pos"c"%n de l& (uret&. 7. Depos"t&r los 88 7 de &ren& 78-98 dentro del contenedor. F. S&tur&r co$plet&$ente l& &ren& con &1u&, &1"t&ndo re1ul&r$ente. 9. (tener el volu$en poroso de l& &ren& s&tur&d& &l /&cer descender l& (uret& con el prop%s"to de ret"r&r el e3ceso de &1u& 0ue 0ued& por enc"$& de &ren&. 6. Mont&r l& (uret& + el e$(udo contenedor en un p&r de soportes un"vers&les. G&r&nt"z&r 0ue un& vez '*&d& l& (uret&, 0uede & un& <ur& t&l 0ue no 0uede e3ceso de &1u& por enc"$& de l& &ren&, n" 0ue se /&+& ev&cu&do &1u& de l& &ren&, es dec"r, el $en"sco de(e co"nc"d"r con el tope super"or de &ren&. U("c&r un v"dr"o relo* so(re el e$(udo contenedor. H. ?r&z&r un& esc&l& de <ur&s & p&rt"r del punto en el 0ue se encuentr& el soporte con los v&lores de pres"%n 0ue se pretend&n &pl"c&r. Se $"den l&s <ur&s de &  c$ /&st& &pro3"$&d&$ente F c$. . Leer el volu$en de &1u& 0ue se t"ene en l& (uret& + to$&rlo co$o re#erenc"&. B. In"c"&r l& construcc"%n de l& curv& de pres"%n c&p"l&r (&*&ndo l& (uret& &l pr"$er punto $&rc&do en l& esc&l& 0ue se constru+% en el p&so H. Se de(e tener en cuent& 0ue l& esc&l& de pres"%n se $&n"pul& punto & punto, en t&nto 0ue l& s&tur&c"%n se lee respecto &l punto de re#erenc"& 0ue /& s"do u("c&do en l& (uret&. 8.e1"str&r el volu$en de &1u& 0ue /& s"do ev&cu&do de l& &ren& co$o l& d"#erenc"& entre el volu$en leído & los dos $"nutos de /&(er (&*&do l& (uret& + el volu$en de re#erenc"& 0ue es $ed"do en el p&so . &r& &ren&s $u+ 'n&s el t"e$po neces&r"o p&r& leer el volu$en ev&cu&do de l& &ren& puede ser $&+or de  $"nutos, en este c&so se to$% un t"e$po $ín"$o de 9 $"nutos e "ncluso en oc&s"ones se t&rdo $ás. Se report&r l& s&tur&c"%n de &1u& c&lcul&d& de l& s"1u"ente #or$&> Sw =

( V  poroso−V evacuado ) V  poroso

(3 )

Donde> V evacuado = V   poroso −V leído ( 4 )

J"n&l$ente ree$pl&z&ndo lo &nter"or en l& e3pres"%n  se o(t"ene> Sw =

V leído V   poroso

(5 )

.epet"r el p&so B p&r& c&d& uno de los puntos de l& esc&l& 0ue se constru+% en el p&so H. .!l&(or&r curv& de "$("("c"%n su("endo l& (uret& punto & punto desde el punto 'n&l + proceder t&l + co$o se /&ce en el p&so 8.

7.e&l"z&r un& nuev& curv& de dren&*e rep"t"endo los p&sos  & .

Resultados Se present&n los result&dos o(ten"dos por el 1rupo 6 &l /&cer l& prue(& de pres"%n c&p"l&r p&r& un e$p&0ue de &ren& 78-98 !n este c&so se $"d"% el volu$en poroso de l& $uestr& d"rect&$ente de l& (uret&, el v&lor o(ten"do #ue de 7,F $l. &r& l& et&p& de dren&*e "n"c"&l se o(tuv"eron los s"1u"entes d&tos $ostr&dos en l& t&(l& . -ltura cm/ 3

Drena!e , 0olumen Leído cm1/

FB,B

4

FB,7

5

FB,

6

FB

7

F,H

,3

F,

,4

F6,

,5

F6,7

,6

F9,F

,7

FF,6

43

F,B

44

F,7

45

F8,9

46

7B,9

47

7H,9

13

79,B

14

79

2aturac ión

8,BBH7B 97 8,BHH 87 8,BH696 9 8,BH7B9 77 8,B66F 97 8,B989 87 8,B666 66H 8,B876F 97 8,88 77 8,9B7H 9 8,98 FH 8,HH7F7 H9 8,H968 FH 8,H696 9 8,6HFFH BH 8,67 9 8,68B7H

9 &abla ,. Datos de volumen y saturación en función de la altura para el drena!e inicial.

Con l& 'n&l"z&c"%n del pr"$er dren&*e, se procede entonces & /&cer l& "$("("c"%n, su("endo l& (uret& punto & punto, es dec"r, el proceso "nverso &l &nter"or, los d&tos &rro*&dos por este proceso se d&n en l& t&(l& & cont"nu&c"%n.

-ltura cm/ 14

Imbibición 0olumen Leído cm1/

79

47 45

79,6 7H,

43 ,6

7B, F,9

,4

FF,

7 5

F6,H F,H

3

2aturac ión

8,68B7H 9 8,69 8,66666 66H 8,HH9 8,HH6F 97 8,F679 FH 8,B7 8,B66F 97 8,B66F 97

&abla 4. Datos de volumen y saturación en función de la altura para la imbibición.

J"n&l$ente se rep"te el proced"$"ento de dren&*e, o(ten"endo los s"1u"entes d&tos. -ltura cm/ 3

Drena!e 4 0olumen Leído cm1/

F,H

4

FH,H

5

FH,9

6

FH,7

7

FH

,3

F6,

2aturac ión

8,B66F 97 8,BF88 FH 8,B7FB 97 8,BB6 H9 8,BH 9 8,BF7 H9

,4

FF,

,5

F7,9

,6

F,H

,7

F8

43

7,6

44

7H,7

45

7F,

46

7,

47

7,H

8,6F9 777 8,78H BH 8,H79 FH 8,H7B9 777 8,H87 9 8,66BH 87 8,99B7 H9 8,998 777 8,9FBFH BH

&abla 1. Datos de volumen y saturación en función de la altura para el se8undo drena!e.

ecolect&ndo los d&tos de l&s tres t&(l&s &nter"ores, es dec"r, del dren&*e "n"c"&l, l& "$("("c"%n + el se1undo dren&*e, se o(t"ene l& s"1u"ente 1rá'c&.

'urvas Presión capilar vs. 2aturación F8 78

Presión 'apilar cms de a8ua/

Dren&*e I$("("c"%n Dren&*e

8 8 8 8.9 8.6 8.H 8. 8.B



.

2aturación

"rá$ca ,. 'urvas presión capilar en función de la saturación de drena!es e imbibición.

 ?o$&ndo en cuent& 0ue l& tens"%n "nter#&c"&l del ?ersol es de 79. $N@$, l& tens"%n "nter#&c"&l del &1u& es de H, $N@$ + 0ue el án1ulo de Cont&cto es de F9K, se c&lcul& es r&d"o de poro de l& s"1u"ente #or$&.

rc=

2 σ cos

 Pc

(θ)

(6 )

Se o(t"enen los s"1u"entes d&tos.  Altura(cm)

Presión Capilar(Pa)

Radio de  poro (μm)

4 5 6 7 ,3 ,4 ,5 ,6 ,7 43 44 45 46 47

66,89 77,8B FB,F 66F,B 78,7 BB6, 6,77 7,7H FBF,F 668,FH 6,9 BB,96 9,6 7F,66

B,H BF,9 67,F FH,F7 7H,BF 7,6 H,8 7,H ,8 ,BH H,9 9, F,9B 7,99

&abla 5. Datos de radio de poro en función de la presión capilar.

Radio de poro vs Presión 'apilar 88.88 98.88 Radio de poro 9m/

88.88 98.88 8.88 8.88

888.88

888.88

7888.88

Presión 'apilarPa/

"rá$ca 4. 'urva de datos de radio de poro en función de la presión capilar.

0olumen Poroso vs Radio de Poro 8 88 8 : 0olumen Poroso

68

Volu$en oroso vs &d"o de oro

F8 8 8 B.H8999HF6F6HB Radio de poro 9m/

"rá$ca 1. Datos de volumen poroso vs radio capilar.

-nálisis de Resultados Se (serv% un& tendenc"& /&c"& l& s&tur&c"%n "rreduc"(le de l& #&se /u$ect&nte ?ersol de un poco $enos del 68 8,6 del volu$en poroso de l& $uestr&. Se ev"denc"% e3per"$ent&l$ente el e#ecto de l& /"st2res"s p&r& el dren&*e "n"c"&l + l& "$("("c"%n, d&do 0ue est&s curv&s no p&s&ron por los $"s$os puntos + l& curv& de dren&*e se d& & $&+or pres"%n 0ue l& de "$("("c"%n, esto 0u"ere dec"r 0ue el volu$en dren&do & un& pres"%n, es d"#erente cu&ndo /&+ s&tur&c"%n solo de tersol &l dren&do cu&ndo /&+ s&tur&c"%n de &$(&s #&ses en el $ed"o poroso tersol + &"re, pero no se cu$ple esto con l& curv& del se1undo dren&*e +& 0ue &$(&s curv&s p&s&n en oc&s"ones por los $"s$os puntos + en v&r"os puntos l& curv& de dren&*e  es $enor 0ue l& de "$("("c"%n, esto puede de(er & errores en l& to$& del t"e$po de esper& 0ue se tr&t&r&n con $ás det&lle en el &nál"s"s de error. L& curv& de dren&*e  t"ene $enor pres"%n de despl&z&$"ento, por t&nto, t"ene poros $ás 1r&ndes conect&dos & l& super'c"e de l& roc&. Su curv& de pres"%n c&p"l&r c&$("& cons"der&(le$ente & $ed"d& 0ue l& s&tur&c"%n de l& #&se /u$ect&nte d"s$"nu+e, esto s"1n"'c& 0ue los poros no son "nv&d"dos & l& $"s$& pres"%n c&p"l&r. !sto podrí& "nd"c&r 0ue l& curv& de dren&*e  t"ene poros $&l selecc"on&dos, t&$("2n t"ene l& $enor S"rr, "nd"c&ndo 0ue t"ene poros $ás 1r&ndes 0ue l&s otr&s roc&s. Se o(serv% co/erenc"& entre los d&tos práct"cos + l& teorí&, +& 0ue l& s&tur&c"%n "rreduc"(le de l& #&se /u$ect&nte tersol #ue $&+or & l& s&tur&c"%n "rreduc"(le de l& #&se no /u$ect&nte &"re.

Se conclu+e 0ue el $&+or t&$&4o de poro 0ue se pudo encontr&r en el e$p&0ue es de B,H   + el $enor e0u"v&le & 7,99  . !n 1ener&l los r&d"os osc"l&n entre BF,9 + F,9B  . Se /& o(serv&do 0ue l& rel&c"%n de r&d"o de poro + pres"%n c&p"l&r t"ene sent"do +& 0ue p&r& &ren&s $ás pe0ue4&s el r&d"o de poro es de $enor t&$&4o, por t&nto /&(rá $&+or áre& de cont&cto entre l& roc& + el )u"do + esto 1ener& un& $&+or pres"%n c&p"l&r.

'omparación de Resultados A cont"nu&c"%n se present& l& curv& de pres"%n c&p"l&r vs s&tur&c"%n de un $ed"o poroso co$puesto por &ren& 8-F8

res"%n c&p"l&r Dren&*e 

In/"("c"%n

Dren&*e 

78 9 8

pres"on c&p"l&r 9 8 9 8 8.6

8.69

8.H

8.H9

8.

8.9

8.B

8.B9



S&tur&c"%n

"rá$ca 5. 'urvas de presión capilar para una muestra de arena 43;53.

De l& curv& de pres"%n c&p"l&r vs s&tur&c"%n de un& &ren& 8-F8 se puede not&r un &u$ento de l& s&tur&c"%n "rreduc"(le de l& #&se /u$ect&nte de cerc& del 6  del volu$en poroso, t&$("2n se not& un co$port&$"ento &nor$&l en l& pres"%n en l& curv& de "$("("c"%n pues est& es $enor 0 l& pres"%n del dren&*e  contr&d"c"endo el e#ecto de l& /"st2res"s.

-nálisis de #rror •

Uno de los pr"nc"p&les errores e el error /u$&nos, este está presente en l& re&l"z&c"%n de l&s $ed"d&s + l& $&l& $&n"pul&c"%n de los "nstru$entos.

•

•

•

!l t"e$po de est&("l"z&c"%n de l& <ur& del )u"do en l& (uret& es un #&ctor de error pues este pudo to$&rse cu&ndo l& <ur& no er& l& correspond"ente & l& pres"%n e*erc"d& en el $o$ento &rro*&ndo "n#or$&c"%n err%ne& Al ens&$(l&rse el e0u"po e "ntroduc"r el tersol pudo 0ued&r (ur(u*&s de &"re 0 &#ect&n el volu$en re&l o(serv&do en l& (uret& Al $o$ento del dren&*e , el pl&to poroso pudo 0ued&r con (ur(u*&s lo 0 &#ect&rí& l& '&("l"d&d de l& prue(&.

'onclusiones •

•

•

Unos de los puntos $ás "$port&ntes & tener en cuent& p&r& llev&r c&(o l& prue(&, es el /ec/o de 0ue /&+ 0ue llev&rl& & c&(o de #or$& cu&s"-estát"c&, p&r& ev"t&r errores en l&s $ed"c"ones + poster"ores cálculos, &sí co$o en l& poster"or construcc"%n de l&s 1rá'c&s. L& /"st2res"s es uno de los #en%$enos $ás "$port&ntes & tener en cuent& p&r& present&r el &nál"s"s, d&do 0ue se de(e s&(er 0ue curv&s ut"l"z&r "$("("c"%n o dren&*e p&r& present&r un &nál"s"s &decu&do + present&r un&s (uen&s conclus"ones de l& prue(&, co$o deter$"n&r l& d"str"(uc"%n "n"c"&l de los )u"dos, entre otr&s prop"ed&des de "nter2s. No /u(o "ncon1ruenc"&s resc&t&(les entre l& teorí& v"st& + tr&(&*&d& en cl&se, con respecto & l&s prue(&s re&l"z&d&s en el l&(or&tor"o + su poster"or &nál"s"s, or lo cu&l se conclu+e, 0ue & pes&r de l&s l"$"t&c"ones 0ue se pued&n present&r e3per"$ent&l$ente, s"e$pre /&(rá co/erenc"& entre l& práct"c& + l& teorí&.

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