Caracterización Estática de Yacimientos Con Datos de La Boratorio

CARACTERIZACIÓN ESTÁTICA DE YACIMIENTOS CON DATOS DE LA BORATORIO.

 Análisis de muestras de roca.

Las muestras de roca y los diversos análisis que se realizan sobre ellas en el laboratorio proporcionan información fundamental e imprescindible para llevar a ca cabo bo múlt múltip iple less trab trabaj ajos os y es estu tudi dios os que que comp comprrende enden n la expl explor orac ació ión n y explotación de los yacimientos petroleros.

Análisis de núcleos. El análisis de núcleos es vital para determinar las propiedades de la matriz de las rocas y constituye un recurso importante para la caracterización de las formaciones. Con un buen análisis de muestra de rocas se pueden obtener A!"EC#$! %E$L&%'C$! (Litolo)*a ("etro)raf*a (%ranulom+trico (,ineralo)*a ("aleontolo)*a A!"EC#$! "E#-$/!'C$! (-adioactividad ("orosidades ("orosidades primaria y secundaria (%eometr*a del espacio poroso. ("ermeabilidades (#ortuosidad (0ensidad Con los datos de muestras de roca obtenidas en laboratorio1 se pueden utilizar en estudios )eoló)icos 2sedimentoló)icos1 estrati)rá3cos1 estructurales41 aspectos s*smicos1 plani3car pro)ramas de perforación1 terminación y mantenimiento de pozos.1 calibración de re)istros1 estimación del volumen ori)inal de 5idrocarburos en los yacimientos1 simulación de yacimientos.

La extracción de núcleos proporciona la única representación válida de la formación1 es el único medio de medida directa. Los puntos más importantes para 5acer un muestreo de roca son los super3ciales1 que son los que se pueden obtener en la boca del pozo o en un

a6oramiento cercano al pozo. $ tambi+n los subsuper3ciales1 que son aquellas muestras que son tomadas en el fondo del pozo o en la pared del mismo. AL%78A! "-7E9A! 0E LA9$-A#$-'$ !$9-E 87CLE$! : !7 A"L'CAC'&8

87CLE$ A $80$ 0E "$;$.

CONVENCIONAL.

El equipo de muestreo convencional incluye una barrena muestreadora1 que se localiza en el extremo inferior de la tuber*a de perforación y se utiliza para cortar el núcleo1 un atrapanúcleos para retener el núcleo una vez cortado y que se coloca inmediatamente arriba de la barrena sacanúcleos. El 6ujo del 6uido de perforación a lo lar)o de la tuber*a de perforación circula entre los barriles exterior e interior pero no puede pasar por dentro del barril interior1 esto trae como resultado que 5aya mayor recuperación del núcleo y menos arrastre de los 6uidos de la formación que lo saturan1 por el lodo de perforación. 0espu+s1 por medio del recorrido del 6uido por la barrena se remueven los recortes que en ese momento )enera la barrena. Cuando la cantidad deseada del núcleo es cortado o cuando el barril está lleno1 el barril muestrero es alzado del fondo. Con el nucleo convencional se obtiene (7n núcleo )rande1 en un operación de corte. (
Partes de un sistema para nucleo convencional.

Tamaños de barriles muestreadores convencionales.

"rocedimiento en el corte del núcleo convencional.

=. !e baja la barrena sin rotación. >.!e determina si la barrena reposa sobre el fondo del pozo o sobre recortes. ?. !e levanta la barrena otra vez y empieza a )irar muy lentamente desde ?@ a @ rpm aproximadamente. B.La velocidad de rotación aumenta y la operación comienza.

87CLE$ A "-E!'&8

(Evita la expansión de )as que ocurre cuando el núcleo está dentro del pozo y se lleva 5asta la super3cie. La expansión del )as expulsa los 6uidos del yacimiento del núcleo1 siendo reemplazados1 por lo )eneral1 por el lodo o su 3ltrado. (!e obtienen núcleos a presión exitosamente en arenas muy suaves1 en secuencias de arenalutitas1 en carbonatos consolidados y en carbonatos sumamente fracturados. ( !e recuperan núcleos a presión con el m*nimo de invasión de lodo o su 3ltrado y de efecto de lavado para evitar la perdida de 6uidos del núcleo durante el proceso. ( !e capturan todos los 6uidos de la muestra para determinar sus saturaciones. ( !e pueden establecer correlaciones entre las condiciones reales de saturación de 6uidos y los re)istros de pozo para fundamentar el desarrollo de campos nuevos. ( !e usa con 6uidos de perforación de base a)ua y aceite1 as* como en sistemas de aire espuma. ( !e conserva la presión del fondo del pozo en el núcleo cuando el barril se lleva a la super3cie. ("uede recuperar núcleos a presión de lon)itud )rande1 donde la inte)ridad de la formación permita el uso de este tipo de barriles. Los a5orros de costos sustanciales son el resultado de menos viajes y de trabajos más cortos. ( Cuando la invasión de 3ltrado es m*nima los núcleos a presión pueden proporcionar  información útil y con3able en lo que se re3ere a la ma)nitud y distribución de la saturación de 5idrocarburos en el yacimiento. (Es una operación de alto costo. Esta t+cnica1 en ocasiones se aplica en yacimientos viejos con incertidumbres en su 5istoria de producción1 que 5an sido seleccionados para al)ún tipo de proceso con el 3n de mejorar la recuperación de aceite. Esta t+cnica se aplica para determinar la cantidad de aceite remanente del yacimiento.

PROCESO DE NUCLEO A PRESIÓN El proceso de nucleo a presión consiste de B pasos básicos. =. Corte del núcleo a presión. >. Entrampamiento y recuperación de la presión. ?. "rocesamiento del barril nucleador. B. Con)elación del núcleo.

Congeaci!n "e n#ceo

La con)elación del núcleo es necesaria para inmovilizar los 6uidos y )ases dentro del núcleo. 7na vez que estos 6uidos son inmovilizados1 el núcleo puede ser removido del barril muestrero despu+s de ser depresionado. El núcleo puede transportarse entonces al laboratorio para el análisis con el correspondiente manejo requerido1 sin que 5aya p+rdida de información acerca de la saturación de 6uidos. Este con)elamiento se lleva a cabo colocando el barril muestrero en un contenedor lleno de 5ielo seco de D a => 5oras. 0urante el proceso de con)elamiento1 el barril muestrero se mantiene a una presión constante por un suministro de nitró)eno externo minuciosamente re)ulado. Esta fuente externa mantiene la presión contra los efectos del enfriamiento y contracción. NUCLEO CON ESPON$A El barril nucleador con esponja resulta ser un m+todo aceptable1 económico y conveniente para obtener mejores datos de saturación de aceite. El nucleo utilizado con barril con esponja proporciona datos más precisos de la saturación de 6uidos en el yacimiento que el nucleo convencional. "or otro lado1 aunque el nucleo con esponja provee menos información que el nucleo a presión1 es si)ni3cativamente más barato.

El barril nucleador con esponja es una modi3cación de un barril nucleador convencional.  #al sistema1 que consiste de un tubo de aluminio forrado interiormente de esponja de poliuretano poroso1 que es preferentemente mojado por aceite1 se encuentra colocado dentro del barril interior para absorber el aceite que expulsa el núcleo desde el momento que es retirado del pozo y durante su transporte al laboratorio para su estudio. Este barril forrado de esponja1 atrapa aceite o en al)unos casos1 a)ua o )ases como C$> y >!.

El 3ltrado de lodo en la esponja puede ser controlado saturando la esponja con a)ua salada de campo con la cual el núcleo es compatible. "uesto que la esponja es mojada por aceite resiste la mojabilidad del a)ua. NUCLEO CON %EL El nucleo con )el ofrece =.7n barril interno precar)ado que contiene un )el que encapsula al núcleo de baja invasión. >. La encapsulación en el fondo del pozo de la muestra de roca 5ace que quede aislada de la invasión del 6uido de perforación. La invasión del 3ltrado del lodo ocurre en tres principales formas ('nvasión dinámica delante de la barrena nucleadora. Esto puede ser si)ni3cativo en baja velocidad de nucleo cuando la velocidad del 6ujo vertical del 3ltrado en el nucleo excede la velocidad de la barrena. -'nvasión dinámica en la cara y )ar)anta de la barrena nucleadora. Esto ocurre en todas las operaciones de nucleado pero es más severa con baja velocidad de nucleado yo alta p+rdida de 6uidos o sea un 3ltrado alto. -'nvasión estática en el interior del barril nucleador interno. El )el viscoso para la preservación de núcleo es un )licol de polipropileno de alto peso molecular que es insoluble en el a)ua y ambientalmente se)uro. El )el es compatible con la mayor*a de los 6uidos de perforación de base a)ua y aceite. 0ebido a que el )el entra en contacto directo con el núcleo durante e inmediatamente despu+s que es cortado1 la posterior invasión del 6uido de perforación es minimizada.

Fentajas del nucleo con )el ('ncrementa la con3anza1 sobre todo1 en pro)ramas de análisis especiales de núcleo por el ase)uramiento de la calidad del núcleo. - ,ejora el funcionamiento de la extracción de núcleos para un rendimiento alto en la recuperación del núcleo. - -educe la invasión del 3ltrado del 6uido de perforación. - La preservación del núcleo de fondo de pozo puede ser usado en combinación con el barril muestrero a presión1 si el estudio tiene como objetivo la determinación de la saturación de aceite residual o para análisis especiales. -"rote)e al núcleo contra la oxidación y la des5idratación. - !e utiliza en situaciones con alta y baja temperatura. - !e aplica para formaciones duras1 medias y suaves o deleznables con resistencia compresiva baja no con3nada. -El sistema de )el es apto para calizas y areniscas que tienen porosidad de matriz. ( El )el es especialmente efectivo en limitar la expulsión de los 6uidos 2aceite4 del núcleo1 en especial cuando el yacimiento es saturado. NUCLEO CON MAN%A ELÁSTICA Con este barril el núcleo es encerrado por una man)a de 5ule1 evitando la desinte)ración y el atascamiento. La man)a de 5ule y el núcleo son levantados por

medio de un tubo de desmantelamiento 2stripper tuve4 para prevenir el bloqueo en el interior de la tuber*a. El núcleo debe mantenerse unido y apoyado tal y como es cortado. El desmoronamiento y acomodamiento del material contra las paredes del barril interior deben ser eliminados.  La contaminación del núcleo1 debido a los 6uidos de circulación1 debe ser minimizado.  El núcleo deberá conservar una condición sin muc5o movimiento durante el viaje fuera del pozo1 conservando sus propiedades1 permitiendo su desmontaje y embarque al laboratorio para el análisis de núcleos sin alteración por la exposición a la atmósfera.  El núcleo debe mantenerse unido para evitar resbalamientos e impedir que se rompa o fracture.  El núcleo debe prote)erse en el barril y permanecer intacto mientras se termina de cortar y durante el viaje fuera del a)ujero.  #odos los componentes del barril deben resistir altas temperaturas.  #odo material en contacto con el núcleo debe resistir cuando se realiza el corte en rocas duras fracturadas.  La fricción entre la man)a elástica y la super3cie interior de la tuber*a deberá ser eliminada o reducida al máximo.  El núcleo debe fácilmente ser removido del barril sin perjudicarlo y poderlo cortar en las secciones de lon)itudes convenientes para ser conservado durante el transporte y almacenamiento. 

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NUCLEO CON L&NEA DE ACERO. Es una operación derivada del nucleo convencional pero con la ventaja de ser una operación más rápida y de costo más bajo. El procedimiento que se 5ace para la operación1 consiste en realizar la operación de nucleo y al terminarla se saca el núcleo del pozo1 junto con el barril interior1 por medio de una l*nea de acero que en)anc5a al barril interior y lo lleva a la super3cie por dentro de la tuber*a de perforación. !e saca el núcleo del barril interior y ya vac*o +ste se coloca nuevamente en el barril exterior que se encuentra en el fondo del pozo y se corta otro núcleo. Con este procedimiento no se requieren operaciones de meter y sacar toda la tuber*a de perforación para obtener el núcleo ya cortado1 por lo que se a5orra tiempo y dinero.

Los barriles interiores para l*nea de acero tienen diámetros pequeGos con el 3n de que puedan ser retirados del fondo por el interior de la tuber*a de perforación.

 #ambi+n se puede adaptar un tapón perforador. Este1 es una barrena de diámetro pequeGo que va unido a un soporte y se 3ja en el cabezal del núcleo. 0e esta manera se puede continuar con la perforación del pozo despu+s de obtener la muestra si as* se desea.

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A5orro de tiempo

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$btención de múltiples muestras

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Este sistema1 proporciona un indicador de atascamiento en la super3cie.

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!e usa en proyectos costa afuera1 a)uas profundas

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8ucleo en intervalos lar)os

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Efectivo para todo tipo de formación

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El barril interior tiene que ser muy pequeGo para que pueda ser retirado.

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"or lo tanto el diámetro del núcleo es muy pequeGo

NUCLEOS EN LA PARED DEL POZO

Las 5erramientas de muestreo en la pared del pozo permiten tomar núcleos de la formación que1 como los de fondo1 ayudan a mejorar el análisis de los re)istros de pozos1 a identi3car el ori)en y tipo de roca y se pueden utilizar para determinar la localización exacta de los contactos )as y aceite1 )as y a)ua o aceite y a)ua dentro del yacimiento. En al)unos casos1 los núcleos de pared pueden descubrir1 incluso1 yacimientos productivos que los re)istros no detectan. Los mecanismos de accionamiento de las 5erramientas nucleadoras pueden ser por 'erc()i!n o por rotaci!n. E--A,'E8#A 0E ,7E!#-E$ E8 "A-E0 "$- "E-C7!'&8. Obtenido de la pared del pozo con un pequeño barril disparado por un explosivo, de la mi sma forma que se realizan los disparos a la tubería para poner el pozo en producción.

Este dispositivo 2caGón4 consta de un cuerpo pesado de acero que contiene varios barriles pequeGos cortadores de núcleos1 que pueden proyectarse separadamente dentro de la pared del pozo desde pequeGos disparadores 2pistolas4 con la ayuda de un poderoso explosivo. !e baja un caGón de nucleamiento de pared 5asta con ?@ pistolas. Los barriles son disparados dentro de la formación1 5acia la pared del pozo1 con car)as de pólvora encendida por medio de impulsos o i)nición el+ctricos controlados desde la super3cie.

Los caGones para disparar los barriles están diseGados para tomar > muestras1 pero pueden ser armados en forma múltiple1 dependiendo de la so3sticación del equipo utilizado. Las car)as explosivas pueden ser de diferentes ma)nitudes dependiendo de la consolidación o compactación de las litolo)*as que se est+n muestreando. "rocedimiento

*enta+a),  El m+todo es rápido debido a que se obtienen varias muestras de núcleos en un periodoaproximado de ? 5oras y en un solo viaje. 

 El nucleamiento de pared es más barato y puede llevarse a cabo despu+s de que el pozo 5a sido perforado pero antes de que sea revestido. 

 Estos núcleos tambi+n se pueden emplear para analizar los cambios de la formación que pueden afectar la producción. 

 Los núcleos de pared proveen evidencia f*sica de los datos de los re)istros el+ctricos de la formación y ayudan a determinar si se requieren análisis más detallados. 

 Los barriles muestreadores están 5ec5os de acero de aleación y presentan un 3lo cortador a)udo a la formación. 

 Cada car)a se dispara separadamente a cualquier profundidad del pozo que se dese+. 

 El diseGo de los disparos puede arre)larse para una aplicación espec*3ca y lo)rar la optimización en la recuperación de los núcleos. 

 !e utiliza en operaciones de manera se)ura por arriba de los B@@I 2>@B.BIC4 y >@@@ psi 2=J>?K> "a4. 

0esventajas (Las 5erramientas de percusión al)unas veces deterioran las muestras de núcleos1 particularmente en formaciones duras. (#ratando de evitar que la 5erramienta se pe)ue por la ru)osidad del a)ujero. Ciertos disparos pueden fallar1 +sto debido a que no se tuvo una i)nición adecuada del disparo. E--A,'E8#A 0E ,7E!#-E$ 0E "A-E0 "$- -$#AC'&8 La toma del núcleo de pared con barrena se realiza normalmente despu+s de 5aber corrido los re)istros de pozos. Las 5erramientas son capaces de cortar la muestra y )uardarla dentro del cuerpo de la sonda1 por lo que se pueden tomar varias muestras por corrida. 0ependiendo de la litolo)*a1 presión de formación1 esfuerzos sobre la formación1 entre otros factores1 el corte de una muestra puede durar entre  y ?@ minutos

.

Fentajas ("ermite tomar ?@ o más núcleos en una corrida en pozos 5orizontales1 desviados o extensamente lar)os. ( 0iseGado para recuperar núcleos en formaciones de rocas duras o muy compactadas inaccesible con 5erramientas de percusión y puede ser usado con i)ual +xito en formaciones de rocas suaves. (#ambi+n se pueden obtener núcleos de =M de diámetro y =M de lon)itud1 por lo que se tiene una mayor calidad que los núcleos de percusión. ( -ecupera arriba de >@ núcleos en un solo viaje1 sin daGos asociados con la percusión. Arriba de @ núcleos pueden ser recuperados1 usando un ensamblaje especial opcional. ( "roporciona muestras de roca sin daGos y deformaciones1 libres de micro(fracturas1 permitiendo un análisis de núcleos más exactos. ( En combinación con la 5erramienta de rayos )amma permite correlacionar el control de la profundidad a tiempo(real de los puntos de nucleo. 0esventajas ( !e debe tener cuidado en el contacto de la 5erramienta con la pared1 ya que solamente se obtienen las muestras en a)ujero no entubado y la ru)osidad de las paredes le afecta. Las muestras son colocadas en tubos1 marcadas con la profundidad y nombre del pozo1 además de su número consecutivo. La numeración debe se)uir la misma secuencia en la cual fueron obtenidas1 normalmente del fondo 5acia arriba. Antes de colocar las muestras en el recipiente1 se pueden envolver en papel plástico para prevenir la des5idratación y evaporación de los 6uidos movibles. El papel servirá de protección a las muestras durante el transporte al laboratorio. #ambi+n se pueden practicar las t+cnicas de enfriamiento y con)elamiento de las muestras de pared antes de ser transportadas al laboratorio.

PRESER*ACIÓN DE NUCLEOS. 0espu+s de que se obtuvieron las muestras de roca1 es necesario mandarlas al laboratorio en buen estado para que estudio. "ara eso existen diferentes m+todos de preservación de núcleos que ayudarán a preservarlos en el mejor estado posible. El núcleo es preservado 2prote)ido4 en el pozo en un intento de conservar las propiedades de la roca con los 6uidos saturantes tal y como exist*an dentro del barril nucleador. !i este proceso no se lleva a cabo cuidadosamente1 el núcleo

pierde las caracter*sticas que son representativas de las condiciones de la formación y que son importantes para los análisis. El tipo de procedimiento de protección depende del tipo de roca1 de las propiedades que deben ser conservadas1 de la distancia a la que debe de ser enviado el núcleo1 de los análisis que se le van a realizar y del tipo de 5erramientas nucleadoras que fueron empleadas. Los procedimientos de preservación más comunes son Con3nar los núcleos en recipientes 5erm+ticos. Es un m+todo rápido y e3ciente de empacar un núcleo. Especialmente bueno con los núcleos a los que se les realizará la prueba de saturación de 6uidos porque minimiza la p+rdida de 6uidos y evita la variación de temperatura. El núcleo )eneralmente llena el espacio interior del recipiente1 as* que la posibilidad de ruptura es m*nima. Antes de ser puesto en el contenedor1 el núcleo debe envolverse con una lámina del)ada de aluminio o con 5oja de plástico1 nunca debe utilizarse al)ún tipo de material que pueda absorber los 6uidos. En el contenedor no debe 5aber 5umedad as* como nin)ún material extraGo.

Los núcleos se pueden almacenar en tubos sellados 5erm+ticamente . 7n tubo 5erm+tico se construye con acero1 plástico o aluminio. El núcleo puede ser envuelto con lámina del)ada de aluminio o de plástico y es sellado en el tubo usando un cople de tapa. Las mismas precauciones se toman para los contenedores 5erm+ticos en cuanto a cuidados de 5umedad1 temperatura y compatibilidad de diámetros.

Colocación en bolsas de plástico. Cuando se usan bolsas de plástico1 el personal que manipule el núcleo debe tratar de eliminar el aire que quede entre el núcleo y la bolsa. La eliminación del aire se puede realizar usando succión o doblando el exceso de plástico de la bolsa para permitir la salida del aire. 0ebido a que la forma del núcleo puede romper la bolsa1 )eneralmente se usan varias bolsas y +stas )eneralmente son colocadas en otro tipo de contenedor1 como lo son cajas1 tubos o latas.

Con)elamiento. "ara evitar el daGo1 el núcleo se con)ela rápidamente con 5ielo seco. 7n proceso de con)elamiento lento puede causar que el núcleo se rompa y que los 6uidos mi)ren1 lo cual cambiará las propiedades del núcleo. El descon)elamiento del núcleo tambi+n se 5ace rápido para evitar la condensación o la alteración de los 6uidos. El con)elamiento con 5ielo seco es un m+todo e3ciente y sencillo para preservar los núcleos1 si es que el laboratorio se encuentra cerca del pozo. Los env*os alejados requieren sistemas de refri)eración o con)elamiento continuo con 5ielo seco.

Envoltura en láminas de metal y plástico . Es el m+todo más recomendado para preservar núcleos no consolidados y con +l es posible enviar el núcleo 5asta el laboratorio sin que se rompan a condición de que sean analizados inmediatamente a su lle)ada. Los núcleos son envueltos en láminas1 los extremos de la lámina son enrollados en el núcleo y lue)o las tapas son presionadas. El envolvimiento con dos

o tres láminas ase)ura que no exista )oteo. Las muestras envueltas son )eneralmente colocadas dentro de recipientes más robustos para su envió.

7na vez que las muestras de roca se encuentran en laboratorio se 5ace un análisis si)uiendo los si)uiente pasos. =. -ecepción de núcleos >.-evisión de la información enviada con los núcleos. ?. $bservación y re)istro de los núcleos. B. ,edición de la radioactividad natural. . !elección directa de las partes por analizar. K. Análisis "etrof*sicos K.= litoló)ico K.> "aleontoló)ico K.? ,ineraló)ico K.B "aleontoló)ico J. Análisis petrof*sico J.= Corte e identi3cación de muestras pequeGas. J.> Extracción de 6uidos J.? !ecado y desecado de muestras. D. ,edición de porosidad. N. ,edición de permeabilidad. =@. -ealización de pruebas de acuerdo al objetivo buscado. 0entro de los análisis )eoló)icos se 5acen estudios minera!gico) para determinar el volumen arcilloso de la muestra. Con esta información se pueden calibrar los re)istros de litolo)*a -% y !".  #ambi+n están los estudios gran(om-trico) con los cuales podemos determinar la variación de tamaGo de )rano. Con esta información se 5acen 5isto)ramas1 )rá3cas de frecuencia acumulada y se determinan parámetros estad*sticos. "ara un análisis )ranulom+trico1 se utiliza un equipo de tamices o de mallas.

7na parte extra*da de la muestra se 5ace vibrar mecánicamente a trav+s de mallas superpuestas con aberturas pro)resivamente más pequeGas. Lo que queda retenido en las mallas1 o lo que no puede pasar a trav+s de ellas se utiliza para el análisis por tamizado1 tabulando tamaGo de la abertura versus porcentaje de muestra retenida. "ara 5acer un an/i)i) 'etro01)ico se deben cortar los núcleos en muestras pequeGas con diferentes aparatos.  :a que fueron cortados1 cada muestra debe de estar debidamente identi3cada. Con las muestras pequeGas1 se mete a un equipo centr*fu)o que permitirá la extracción de 6uidos de esa muestra. #ambi+n se pueden extraer los 6uidos con un equipo de destilación.

Me"ici!n "e a 'oro)i"a" "e (na m(e)tra "e roca en a2oratorio !e puede determinar la porosidad primaria o secundaria de una muestra de dos diferentes formas. :a sea por extracción de 6uidos de la muestra1 o por inyección de un 6uido a la muestra1 provocando que +ste empuje al otro. "ara obtener el volumen de sólidos se puede aplicar la ley de 9oyle que indica que la  #emperatura es constante. As*1 se tiene una masa de )as en el equipo y se somete a una prueba de cambio de presión a temperatura constante y se mide el volumen y la presión.