PERMEABILIDAD

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

PERMEABILIDAD

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS LABORATORIO #4

ANÁLISIS PETROFÍSICOS

1. INTEGRANTES Carlos Alberto Mora Carmen Cristina Roso Nicolás Lorena

2. INTRODUCCION Cuando dos o mas fluidos inmiscibles están en una roca, cada fluido impide el curso del otro. El agua por ejemplo, bloquea las líneas de flujo del aceite y disminuye la permeabilidad de este. La habilidad de dos o mas fluidos inmiscibles para correr a través de un yacimiento depende de la permeabilidad absoluta de la formación y de la saturación de los fluidos. El análisis rutinario de corazones ha presentado el concepto de permeabilidad absoluta para describir el paso de un fluido a través de un corazón.

de arena, especialmente cuando está presente el agua fresca (recuérdese el comportamiento de la bentonita). El ingeniero francés Henry Darcy desarrolló una ecuación de flujo de fluidos que se ha convertido en una de las herramientas matemáticas estándar en la ingeniería de petróleos. Expresada en forma diferencial, es: q U 



k  dP  

 Ac



 

dl 

Donde:

 Es la velocidad del fluido, en cm/s.  Es la permeabilidad absoluta de la roca, en Darcy (0,986923  ).  Es la viscosidad del fluido, en cP.   Es la longitud de la muestra de la roca, en cm

2. OBJETIVO Comprender el concepto de permeabilidad y los efectos de esta propiedad en las diferentes rocas de yacimiento.

3. MARCO TEORICO Es la capacidad de la roca para permitir el flujo de fluidos. La permeabilidad de la roca depende de la porosidad efectiva y del tipo de arcilla o cemento entre los granos

⁄  Es el gradiente de presión en la dirección del flujo, en atm/cm. Un Darcy es relativamente alta permeabilidad. La permeabilidad de las rocas del yacimiento es menor a un Darcy. Por lo tanto, es extendido el uso de un submúltiplo, el milidarcy, mD, en la industria del gas y el petróleo. Cuando se presenta más de un fluido dentro de una roca, se habla de  permeabilidad efectiva (        según sea la

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

PERMEABILIDAD

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS LABORATORIO #4

ANÁLISIS PETROFÍSICOS

permeabilidad efectiva del aceite, gas o agua respectivamente). La permeabilidad relativa, , de cualquier fase se define como la relación entre la permeabilidad efectiva de esa misma fase y la permeabilidad absoluta. Debido a que cada una de las fases de los fluidos del yacimiento está en contacto con cualquiera de las otras durante su movimiento a través de los poros de la roca, la suma de las permeabilidades efectivas de cada una de las ellas siempre será menor a la permeabilidad absoluta.



CLASIFICACIÓN DE LA PERMEABILIDAD

PERMEABILIDAD ABSOLUTA: (K en la ley de Darcy) Se utiliza cuando la roca está 100% saturada de un solo fluido o una sola fase.

PERMEABILIDAD SECUNDARIA: (Permeabilidad inducida), resulta de la alteración de la matriz de la roca por compactación, cementación, fractura y solución. La cementación y la compactación generalmente reducen la permeabilidad de la matriz. La fractura y la solución tienden a aumentarla. 

RANGOS PERMEABILIDAD

DE

La permeabilidad en las rocas del yacimiento puede tener valores desde 0,1 hasta 1000 mD. Pobre Baja

     

Moderada



Buena



Muy buena

  

PERMEABILIDAD EFECTIVA: Cuando dos o más fluidos están presentes en la roca.

PERMEABILIDAD RELATIVA: Relación entre la porosidad efectiva y la permeabilidad absoluta de una fase durante el flujo multifásico.

PERMEABILIDAD DE MATRIZ: Permeabilidad primaria, se origina al tiempo de la depositación y la litificación de las rocas sedimentarias.

Valores de permeabilidad menores a 1 mD generalmente se encuentran en calizas. Técnicas de estimulación como la fractura hidráulica y la acidificación incrementan la permeabilidad de dichas rocas, que tiempo atrás fueron consideradas no rentables para la producción de hidrocarburos.

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

PERMEABILIDAD

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS ANÁLISIS PETROFÍSICOS



FACTORES QUE AUMENTAN LA PERMEABILIDAD.

a) Forma y tamaño de los granos de arena: Por ejemplo, si la roca está compuesta de granos grandes y planos uniformemente distribuidos y con la distancia horizontal como la más larga, su permeabilidad horizontal,  , será muy alta, mientras que su permeabilidad vertical será de media a alta. La permeabilidad de las rocas del yacimiento es generalmente menor, especialmente en la dirección vertical, si los granos de arena son pequeños y de forma. . Los yacimientos con permeabilidad direccional se denominan anisotrópicos. La anisotropía afecta significativamente las características del flujo de fluidos en la roca debido a que es consecuencia del origen de los sedimentos que luego son compactados con sus lados más largos y planos en una posición horizontal.

b) Laminación: 

Minerales aplanados, como la moscovita y las pizarras actúan como barreras que impiden valores mayores de la permeabilidad vertical. En este caso,   varía de 1,5 a 3, y puede

LABORATORIO #4

exceder el valor de 10. Sin embargo, a veces    es más grande que    debido a fracturas o a ensambles verticales (que pueden actuar como barreras de la permeabilidad horizontal si están llenas de minerales arcillosos o especiales) y canales verticales de disolución.

c) Cementación:  La ubicación y proporción del cemento en los espacios porosos es determinante en la permeabilidad.

d) Fractura y disolución:  En las areniscas, la fractura no es una causa importante, excepto cuando hay materiales como arcillas, dolomitas o calizas en sus intersticios. La permeabilidad es una propiedad isotrópica del medio poroso, por lo tanto puede variar en función a la dirección a la cual es medida. Los análisis rutinarios de núcleos generalmente utilizan plugs de núcleos tomados paralelos a la dirección del flujo de los fluidos en el yacimiento. La permeabilidad es medida haciendo pasar un fluido de

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

PERMEABILIDAD

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS ANÁLISIS PETROFÍSICOS

viscosidad μ conocida a   través del plugs de núcleo, al cual se le han medido las dimensiones. Luego se determina la tasa de flujo q y la caída de presión ∆P y se resuelve la ecuación de Darcy.

LABORATORIO #4

La permeabilidad al gas de una muestra de corazón se determina con base en la ley de Darcy (flujo de fluidos).El valor de permeabilidad que se determina en este equipo es de permeabilidad absoluta. El gas a utilizar es de viscosidad conocida. El dato de la permeabilidad es vital para diagnosticar recuperaciones de crudo, procesos de desplazamiento, proyectos de simulación y otros.

PERMEAMETRO DE GAS RUSKA Las medidas de permeabilidad en el laboratorio se realizan de manera directa, haciendo uso de la ley de Darcy y de muestras de núcleos restaurados. Los métodos utilizados son los siguientes: El permeámetro de gas Ruska es un instrumento que sirve para medir la permeabilidad de secciones de corazón consolidadas forzando un gas de viscosidad conocida a través de una muestra de sección transversal y longitud conocidas. La presión, temperatura y tasa de flujo del gas a través de la roca es medida.

PERMEAMETRO LIQUIDOS

RUSKA

DE

El permeámetro de líquidos permite la determinación de la permeabilidad de secciones de corazón consolidado, saturado de líquido. Las mediciones de la permeabilidad son hechas mediante la determinación del tiempo necesario para una cantidad de líquido a una temperatura determinada pasar a través del corazón bajo un gradiente de presión dado.

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

PERMEABILIDAD

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS LABORATORIO #4

ANÁLISIS PETROFÍSICOS

El método consiste en medir el tiempo necesario para pasar un volumen fijo de líquido a través de un núcleo previamente tratado a una temperatura y un gradiente de presión determinados. Las determinaciones se hacen con base en la ley de Darcy para flujo lineal. Los valores de K que se obtienen son absolutos y en su determinación intervienen las dimensiones del núcleo, la viscosidad y volumen del líquido saturante y el tiempo de flujo.

4. PROCEDIMIENTO Para realizar esta prueba utilizamos el aire y el permeámetro de gas el cual consta de tres flujómetros, los cuales cada uno trabaja a una presión determinada, el large trabaja 0.25 atm, el medium a 0.5 atm y el small a 0.75 atm., el aire es suministrado por una bala que lo conduce a una presión de 70 psi, la expresión que se utiliza para calcular la permeabilidad de gas de la roca es la siguiente:



  

Donde Q es la tasa de flujo de gas a través de la muestra,    es la viscosidad del gas a la temperatura a la cual se realiza la prueba, L la longitud de la muestra, A, el área transversal de la muestra, y P la presión a la cual se somete para hacer que el aire fluya a través de la muestra y hacer subir la esfera por el flujómetro especifico para obtener estos valores se siguió el siguiente procedimiento: Se introdujo inicialmente la muestra en un empaque de caucho y se coloco este en el permeámetro como se observa en la figura y se puso a funcionar con el flujómetro large a una presión de 0.25 atm y se observo que la esfera que se encuentra dentro de este suba y se localice entre 2 y 14 en la escala de altura del flujómetro, (si no se localiza entre estos valores se debe tomar otro flujómetro hasta que la esfera se localice entre estos valores), tomando nota de la línea que se encuentra inmediatamente encima de la esfera. PLUG

EMPAQUE

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

PERMEABILIDAD

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS LABORATORIO #4

ANÁLISIS PETROFÍSICOS

0.01805

Luego de observar estos valores no remitimos a una grafica para observar de esta el caudal o flujo de aire que pasa a través de los espacios porosos de la muestra a partir del valor de la altura que alcanzo la esfera en el flujómetro, y del respectivo flujómetro utilizado.

De esta el valor de la viscosidad del aire a esa temperatura es de:

El valor del caudal fue:

Φ2=25,20 mm

      

23ºC

    Φ1= 25,24 mm

Φ3=25,25 mm Entonces Φp= 25,23 mm=2,523 cm L1=25,34 mm L2=25,75 mm L3=25,19 mm

Entonces Φp=25,09 mm=2,509 cm El área transversal de la muestra es

          () Posteriormente nos remitimos a otra grafica para observar la viscosidad del gas teniendo en cuenta la temperatura y el gas usado en la práctica en el caso nuestro fue aire y la temperatura era de 22  la grafica a la que recurrimos se observa en la siguiente figura:

    Luego de obtener estos valores no remitimos a la expresión inicial de permeabilidad de gas la cual es:



  

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

PERMEABILIDAD

ESCUELA DE INGENIERIA DE PETROLEOS LABORATORIO #4

ANÁLISIS PETROFÍSICOS

  ⁄             



De donde:

   

Finalmente la permeabilidad de gas de la muestra es:

    

6. BIBLIOGRAFIA REFERENCIAS



El tamaño de los poros y su conectividad determinan si el suelo posee una alta o baja permeabilidad. Es posible tener cero permeabilidad en un suelo de alta porosidad si los poros están aislados (no conectados). También es posible tener permeabilidad cero si los poros son muy pequeños, como en el caso de la arcilla.  Es importante tener claro los conceptos de porosidad y permeabilidad además de establecer su estrecha relación, aparte aplicarlos y en estudios de las rocas y la industria sabiendo que porosidad es sinónimo de reservas y permeabilidad sinónimo de producción.

Y

Todas las fotografías fueron tomadas en el laboratorio de análisis petrofísicos de la UIS el día de la práctica. Norma API RP40 capitulo 5 sección 5-1: Volúmenes de Poro Totales y Efectivos, conforme a las recomendaciones de los analistas de Muestras y de Registros. Djebbar Tiab, Erle C. Donaldson. Petrophysics, 2 edición.   http://quipu.uni.edu.pe/Otros WWW/webproof/acade/fipp/lu cioc/mojabilidad101.html   http://es.wikipedia.org/wiki/Te nsoactivo   http://ingenieria-deyacimientos.blogspot.com/20 09/01/fundamentos-de-lamojabilidad.html



5. CONCLUSIONES

Al perforar un pozo exploratorio es importante analizar la porosidad y permeabilidad de la roca que allí se encuentra, asi como saber por que fluido es mojado y tener todos estos datos e información requerida para tomar las medidas necesarias antes de poner en producción el yacimiento, estimar las reservas y asi saber si este es rentable para la industria.









