Determinación de la Porosidad - Laboratorio.docx

LABORATORIO DE INGENIERÍA DE RESERVORIOS – ING. GERMÁN COLQUE

Práctica #2 Determinación de la Porosidad 1. Fu Fund ndam amen ento tos s Teóri órico cos s

La porosidad es una medida de la capacidad de almacenamiento de fluidos que posee una roca y se define como la fracción del volumen total de la roca que corresponde a espacios que pueden almacenar fluidos. ∅=

Volumende olumen de espacios espacios vacíos para almacenar almacenar fluidos fluidos Volumen olume n Total

Como el volumen de espacios disponibles para almacenar fluidos no puede ser mayor que el volumen total de la roca, la porosidad es una fracción y el máximo valor teórico que puede alcanzar es 1. Muchas veces la porosidad es expresada como un porcentae, esta cantidad resulta de multiplicar la ecuación de arriba por 1!!. Matemáticamente se puede explicar el concepto de porosidad con el si"uiente eemplo. #upon"amos que un medio poroso se encuentra compuesto por esferas de radio $ del mismo tama%o &estas esferas representan representan los "ranos o matriz de la roca', si las esferas se encontrasen encontrasen dispuestas espacialmente espacialmente de forma tal que los centros de cualquier "rupo de esferas adyacentes corresponden a las cuatro esquinas de un cubo de lados i"uales al diámetro de las esferas, como se puede ver en la fi"ura, fi"ura, entonces entonces el sistema sistema total total se encontr encontrar(a ar(a formado formado por la repetici repetición ón del espacio dentro del cubo y la porosidad de este sistema podr(a ser calculada obteniendo el volumen total de esferas y el volumen total del cubo. V esferas =8

GRUPO 2

(

4 3

πR

3

)

=33,51 R

3

1


V Total =( 4 R )

3 =

64 R

3

Como el volumen poroso &espacio que puede almacenar fluidos' es i"ual al volumen total del cubo menos el volumen de las esferas tenemos) V Poroso=V Total −V esferas=64 R

3

3

3

−33,51 R =30,49 R

#i se divide el volumen poroso por el volumen total del cubo, se obtendr(a el valor de la porosidad del sistema. ∅=

V Poroso V Total

=

30,49 R 64 R

3

3 =

0,4764

∅= 47,64

*ste tipo de arre"lo o disposición de los "ranos se conoce como arre"lo c+bico y la porosidad de este arre"lo es la máxima porosidad teórica que se puede obtener &-./'. 1.1.

Clasificación de la porosidad.

0e acuerdo a la interconexión de los poros •

Porosidad absoluta o total) *s aquella porosidad que considera el

•

volumen poroso de la roca est o no interconectado. Porosidad efectiva) *s la fracción del volumen total correspondiente al volumen de poros conectados entre s(. *s la que le interesa a los

•

in"enieros de petróleo para los cálculos de reservas de hidrocarburos. Porosidad residual o no efectiva ) *s la diferencia entre la porosidad absoluta y la efectiva. 2uede ser encontrada en carbonatos, zonas altamente cementadas, y en rocas ("neas.

0e acuerdo al ori"en "eoló"ico •

Porosidad primaria ) *s aquella que se desarrolla u ori"ina en el momento

de la formación o deposición del estrato. *s propia de las rocas GRUPO 2

2


sedimentarias como las areniscas &detr(ticas o clásticas' y calizas ool(ticas •

&no detr(ticas', formándose empaques de tipo cubico u ortorrómbico. Porosidad secundaria ) *s el resultado de procesos "eoló"icos &dia"nesis y cata"nesis' subsecuente a la deposición del material del estrato o capa

1.2.

&sedimentos', es de mayor importancia en rocas carbonatos. Densidad Aparente

La densidad aparente de un material o un cuerpo es la relación entre el volumen y el peso seco, incluyendo huecos y poros que conten"a, aparentes o no. 1.3.

Densidad eal

*s el peso de las part(culas sólidas relacionado con el volumen que ocupan, sin tener en cuenta su or"anización.

GRUPO 2

3


2. Procedimientos para medir la Porosidad

La porosidad de una roca puede ser determinada mediante tcnicas de medición en el laboratorio o travs de perfiles de pozos. 3 continuación se presenta un breve resumen de al"unas tcnicas de medición usadas para determinar la porosidad de una roca. 2.1.

!edición de la porosidad en el laboratorio

Las tcnicas de medición en el laboratorio consisten en determinar dos de los tres parámetros básicos de la roca &volumen total, volumen poroso y volumen de los "ranos'. 2ara ello se utilizan n+cleos de roca, los cuales son obtenidos durante la etapa de perforación del pozo. La

medición

de

la

porosidad

es

realizada

"eneralmente en tapones de n+cleos, los cuales son muestras de diámetro peque%o &entre 45 6 ! mm' extra(das del n+cleo o corona, utilizando herramientas de corte especiales. *n la fi"ura se puede apreciar como una muestra de n+cleo de diámetro peque%o es extra(do del n+cleo o corona. 2.1.1. Determinación del volumen total

*l volumen total puede ser calculado por medición directa de las dimensiones de la muestra utilizando un vernier. *ste procedimiento es +til cuando las muestras presentan formas re"ulares debido a su rapidez. 2ara muestras de vol+menes irre"ulares el procedimiento utilizado usualmente consiste en la determinación del volumen de fluido desplazado por la muestra. 3l"unos de los mtodos utilizados para determinar el volumen del fluido desplazado se presentan a continuación)

GRUPO 2

4


2.1.1.1.

!"todos ravim"tricos

*l volumen total se obtiene observando la prdida de peso de la muestra cuando es sumer"ida en un l(quido, o por el cambio en peso de un picnómetro cuando se llena con mercurio y cuando se llena con mercurio y la muestra. Los mtodos "ravimtricos más utilizados son) $ecubrimiento de la muestra con parafina e inmersión en a"ua. #aturación de la muestra e inmersión en el l(quido saturante 7nmersión de la muestra seca en mercurio. 2.1.1.2. !"todos volum"tricos • • •

Los mtodos utilizados son el del picnómetro de mercurio y la inmersión de una muestra saturada. •

*l mtodo del picnómetro de mercurio consiste en determinar el volumen de un picnómetro lleno con mercurio hasta una se%al. Lue"o se coloca la muestra y se inyecta mercurio hasta la se%al. La diferencia entre los dos

•

vol+menes de mercurio representa el volumen total de la muestra. *l mtodo de inmersión de una muestra saturada consiste en determinar el desplazamiento volumtrico que ocurre al sumer"ir la muestra en un recipiente que contiene el mismo l(quido empleado en la saturación.

*l mtodo de desplazamiento con mercurio es práctico para determinar el volumen total de muestras cuando se encuentran bien cementadas, de lo contrario debe emplearse el mtodo de inmersión de una muestra saturada.

GRUPO 2

5


3. Desarrollo de la Práctica

2ara poder realizar la determinación de la porosidad, primero se tienen los si"uientes materiales) 3.1.

!ateriales

Los materiales a usar durante la práctica son) • • • • • •

3.2.

8alanza 2robeta 3rena &#eca' 3"ua 0ens(metro &9pcional' Calculadora Procedimiento

*l procedimiento es el si"uiente) 1' *ncender la balanza, ase"urarse que el valor este en cero &!' "ramos. 4' Colocar la probeta vac(a en la balanza y se determina la masa de la probeta. & m probeta ' :' Colocar la arena seca en la probeta vac(a. Lue"o se la coloca en la balanza y se determina la masa de la probeta con arena seca. &

m probeta+arena '

' Colocar o echar a"ua en la probeta que contiene arena. Lue"o se la coloca en la balanza y se determina la masa de la probeta con arena h+meda. & m probeta+agua '

5' ' 3.3. 3.3.1. •

•

3notar todos los datos obtenidos $ealizar los cálculos respectivos para el cálculo de la porosidad esultados Determinación de la Densidad Aparente #e anota el valor de la masa de la probeta vac(a m probeta=gramos #e anota el valor de la masa de la probeta con arena seca m probeta

+

GRUPO 2

arena=

gramos

6


;

*ntre ambos se hace una diferencia para obtener la masa de la arena m probeta=gramos m Arena= gramos m probeta

•

+

arena=

gramos

*l valor del volumen total sale de la lectura directa de la probeta, que viene a ser) 3 V total=cm

2ara calcular la densidad aparente se aplica la si"uiente fórmula) δ aparente =

δ aparente =

δ aparente =

m probeta

+

arena−

m probeta

V total

gramos − gramos 3

cm gramos cm

3

3.3.2. Determinación de la Densidad eal #e anota el valor de la masa de la probeta con arena seca •

m probeta

•

+

arena=

gramos

#e anota el valor de la masa de probeta con arena h+meda m probeta+agua =gramos ;

*ntre ambos se hace la diferencia para obtener la masa del a"ua m probeta arena= gramos +

m Agua= gramos m probeta+agua =gramos •

#e determina el volumen real de la si"uiente manera) ; La masa del a"ua nos da un valor de) m Agua= gramos

GRUPO 2

7


;

#e conoce que la densidad del a"ua es) δ agua=1

;

gr cm

3

0e ah( se obtiene el valor del volumen de los poros haciendo un factor de conversión) m Agua V poros= δ agua

V poros=

gr gr cm

V poros=cm

3

3

0e los datos sacados anteriormente se puede calcular el volumen de salida de la si"uiente manera) V Total =cm

3

V poros=cm

3

3

V Salida= cm

2osterior a ello, se calcula la densidad real de la si"uiente manera) •

•

#e conoce la masa de la arena que equivale a) m Arena= gramos #e calcula la densidad real con la si"uiente fórmula) m Arena δ real= V Salida

GRUPO 2

8


δ real=

δ real=

gr cm

3

gr cm

3

3.3.3. Determinación de la Porosidad

2ara determinar la porosidad, se la puede obtener de dos maneras) 1$ !ediante los vol%menes.& #e sabe que la fórmula de la porosidad es la

si"uiente) Volumende espacios vacíos paraalmacenar fluidos ∅= Volumen Total *ntonces se reemplazan los datos, que son conocidos y se obtiene) ∅=

∅=

V poros V Total cm

3

cm

3

· 100

· 100

∅=

2$ !ediante la relación de las densidades' δ real −¿ δ · 100 δ real aparente

∅ =¿

∅=

cm

3

3

cm · 100 3 cm −

∅=

Cuestionario GRUPO 2




1. 2. 3. -.

()u" es la porosidad* (Cuál es el má+imo porcenta,e de porosidad teórico* (Cómo se clasifica la porosidad* De acuerdo a la clasificación por la intercone+ión de los poros (cómo

se subclasifica "sta* /. De acuerdo a la clasificación por el orien eolóico (cómo se subclasifica "sta* 0. (Cuál es el m"todo empleado para la determinación de la porosidad* . n el desarrollo de la práctica de acuerdo a los m"todos usados (el valor de la porosidad es el mismo*

Conclusiones

GRUPO 2

1!


•

La porosidad es una propiedad que nos indica cuán poroso puede ser un cuerpo, es decir, cuánto de fluido o l(quido puede almacenar en su interior

• •

dentro de sus poros. La máxima porosidad teórica encontrada es de -,/ *xisten diferentes mtodos para poder determinar la porosidad, como por eemplo, ya sea por el mtodo "ravimtrico o volumtrico. La elección de

•

uno de estos mtodos depende netamente de la persona. *n el caso del mtodo volumtrico, hay dos variables que no pueden faltar a la hora de hacer cálculos, uno de ellos es la densidad aparente y, la otra

•

es la densidad real. *n el diario vivir, si se habla de un reservorio, es importante determinar y
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GRUPO 2

11


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GRUPO 2

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