PETROFISICA I
Docente: Ing. Luis F. Villegas Reynolds
EVALUACION E!"enes )
Pa#ciales $%&'(
Pa#ciales $cada uno con )&'(
Ea"en
Final $%&'(
T#a*a+os
P#!cticos $)&'(
RESERVORIOS I
PROPIEDADES PETROFISICAS DE LA ROCA RESERVORIO
PETROFISICA , Un te#"ino utili-ado en la indust#ia de Pet#leo y /as 0ue signi1ica el estudio de las 2#o2iedades 1isicas y 0u3"icas de las #ocas #elacionadas con la 2o#osidad4 2e#"ea*ilidad4 satu#acin de 1luidos y dist#i*ucin de 1luidos.
POROSIDAD , La 2o#osidad4 es conside#ada una de las 2#inci2ales ca#acte#3sticas 2et#o13sicas de la #oca #ese#5o#io6 con la 2o#osidad dete#"ina"os los 5ol7"enes de 2et#leo y gas 0ue 2ueden esta# 2#esentes en el #ese#5o#io.
POROSIDAD , La Po#osidad4 se la de1ine co"o la #elacin 0ue eiste ent#e el 5olu"en de 8uecos o 2o#os de una #oca 1#ente al 5olu"en total6 se lo e2#esa en 2o#centa+e $'(.
φ =
Volumen Poral Volumen Total de Roca
, De acue#do a esta de1inicin4 la 2o#osidad 2uede tene# cual0uie# 5alo#4 2e#o la 2o#osidad de la "ayo#3a de las #ocas sedi"enta#ias es "eno# 0ue el 9&'
POROSIDAD , Po#osidad es el es2acio de la #oca 0ue contiene 1luidos4 es deci# "ate#ial no "ine#al
φ =
Vp Vt
=
( Vt - Vm ) Vt
, V2 Volu"en de 2o#os , Vt Volu"en total $*ul; 5olu"e( , V" Volu"en de la "at#i- #ocosa $g#anos slidos(
CLASIFICACION POR SU CONECTIVIDAD , De acue#do a la inte#conein del 5olu"en 2o#oso4 se 2ueden clasi1ica# en 2o#osidad a*soluta4 e1ecti5a y no e1ecti5a.
Po#osidad A*soluta , Es a0uella 2o#osidad 0ue conside#a el 5olu"en 2o#oso de la #oca est< o no inte#conectado. Una #oca 2uede tene# una 2o#osidad a*soluta conside#a*le y no tene# conducti5idad de 1luidos de*ido a la ca#encia de inte#conein 2o#al. φ Absoluta =
Vp ( comunicados + no comunicados ) V total de Roca
Po#osidad E1ecti5a , Es la #elacin del 5olu"en 2o#oso inte#conectado con el 5olu"en *#uto de #oca. Este ti2o de 2o#osidad es la 2#inci2al 1uente de 2#oduccin de 2et#leo y gas en el #ese#5o#io. φ efectiva =
Vp( comunicados ) V. Total de Roca
Po#osidad No E1ecti5a , Esta 2o#osidad la 1o#"an los 2o#os 0ue est!n aislados4 no 2#o2o#ciona un 1uente de 2#oduccin de =C. , Es la di1e#encia 0ue eiste ent#e la 2o#osidad a*soluta y e1ecti5a
Clasi1icacin /eolgica , Po#osidad P#i"a#ia: Es la 2o#osidad 1o#"ada si"ult!nea"ente con el de2sito de los sedi"entos4 Rocas sedi"enta#ias de este ti2o son: las a#eniscas y cali-as
Clasi1icacin /eolgica , Po#osidad Secunda#ia: Ocu##e 2o# un 2#oceso geolgico o a#ti1icial su*siguiente a la de2ositacin de sedi"entos. Puede se# de*ida a disolucin de "ate#ial #ocoso 2o# accin de soluciones calientes o ti*ias 0ue ci#culan a t#a5
FACTORES >UE AFECTAN LA POROSIDAD Ent#e los 1acto#es 0ue a1ectan a la 2o#osidad en gene#al tene"os: Ti2o
de E"2a0ue Ce"ento Dist#i*ucin de /#anos Co"2actacin P#esencia de 1inos
TIPO DE E?PA>UE , Es la dist#i*ucin geo"
TIPO DE E?PA>UE $Cont.(
TIPO DE E?PA>UE $Cont.( Pa#a el siste"a c7*ico se tiene: V ( cubo )
φ = φ =
=
( 4r )
3
=
64r
Vol. Cuo − Vol. !sferas Vol. Cuo 3
64r
− 8( 4 / 3)π r
3
3
64r
= 47.6 %
3
CE?ENTO , Ce"ento es la sustancia 0ue une los g#anos y se 1o#"a 2oste#io# a la de2ositacin ya sea 2o# dilucin de los "is"os g#anos o 2o# t#ans2o#te. , Son ce"entos: ca#*onato de calcio4 ca#*onato de "agnesio4 ca#*onato de 8ie##o4 a#cillas y co"*inacin de estos. , Las a#eniscas altamente cementadas 2#esentan bajas porosidades "ient#as 0ue lo cont#a#io ocu##e con #ocas 2oco consolidadas. De la calidad del "ate#ial ce"entante de2ende#! la 1i#"e-a y co"2actacin de la #oca se tiene4 entonces4 1o#"aciones consolidados4 2oco consolidados y no consolidados.
DISTRIUCION DE LOS /RANOS , Se de*e a la uni1o#"idad o clasi1icacin de los g#anos. , Cuando los g#anos son "!s redondeados 2#o2o#cionan "!s 8o"ogeneidad al siste"a y 2o# ende la porosidad será mayor.
CO?PACTACION , Las ca2as su2#ayacentes 2ueden compactar el yaci"iento y #educi# el espacio poroso. , La co"2actacin tiende a ce##a# los es2acios 5ac3os4 1o#-a# el 1luido a sali# y 2e#"iti# un "ayo# ace#ca"iento de las 2a#t3culas "ine#ales4 es2ecial"ente en #ocas sedi"enta#ias de g#ano 1ino.
CO?PACTACION , /ene#al"ente la 2o#osidad es *a+a en #ocas antiguas o 0ue se encuent#an a g#an 2#o1undidad4 2e#o la ece2cin a esta tendencia *!sica son las #ocas ca#*onatadas 0ue "uest#an 2oca e5idencia de co"2actacin 13sica.
PRESENCIA DE FINOS , La arcillosidad a1ecta negati5a"ente a la 2o#osidad4 si las 2e0ueas 2a#t3culas de a#cilla son "e-cladas con g#ano de a#ena g#ande4 la 2o#osidad e1ecti5a se#! conside#a*le"ente #educida co"o se "uest#a en la 1igu#a.
RAN/OS DE POROSIDAD , A#eniscas $Sandstone(
φ
,
, a+a , uena , Alta
)& ' )& G & ' H& '
Rangos de 2o#osidad de inte#
RAN/OS DE POROSIDAD , Rocas Ca#*on!ticas $Ca#*onates(
φ
,
, a+a , uena , Alta
%' %GK' HK '
Rangos de 2o#osidad de inte#
DETER?INACION DE LA φ , La porosidad puede ser determinada de orma directa o de orma indirecta.
, !ETO"O "IRECTO #Laboratorio$% La determinaci&n de la porosidad de orma directa se la reali'a mediante la recuperaci&n de testi(os de ormaci&n) los cuales lle*ados al laboratorio y mediante el uso de m+todos apropiados) determinamos la porosidad.
?edicin del Volu"en de Po#o 2o# Satu#acin y Pesada , Los "
, Donde: PsPeso de la #oca seca6 P Peso de la #oca satu#ada6 P Peso de la
?edicin del Volu"en de 2o#os 2o# Satu#acin y Pesada , Calcula"os el 2eso del agua en los 2o#os: P w
= P roca saturada − P sec o = 3&& − $77.$ = $$.#"r
, Calcula"os el 5olu"en de 2o#o: V p
=
P roca saturada − P sec o ρ w
=
$$.#"r # "r/cm
3
= $$.#cm
3
?edicin del Volu"en de 2o#o 2o# Satu#acin y Pesada , Calcula"os el 5olu"en total de la "uest#a:
V t
=
P roca saturada − P roca suspendida ρ w
=
( 3&& - #73.8$ ) "r # "r/cm 3
= #$6.#8cm 3
, Entonces tene"os la 2o#osidad:
φ =
V p V t
=
$$.# cm
3
#$6.#8 cm
3
= &.#7'# = #8%
?edicin del Volu"en de la ?at#ia2licando la Ley de oyle ,
Una "uest#a #ocosa de 5olu"en total a J. c" 4 se coloca en una celda de 9 c" de 5olu"en llena con 8elio a @& "" =g y a te"2e#atu#a constante. La celda se conecta a ot#a celda de igual 5olu"en e inicial"ente 5ac3a. La 2#esin 1inal en a"*as celda es de %.@ "" =g. Dete#"ine 5olu"en de la "at#i- y la 2o#osidad
,
Conside#e J(.G El =elio 2enet#a 1!cil"ente en los 2o#os de la "uest#a. )(. La Ley de oyle dice
?edicin del Volu"en de la ?at#ia2licando la Ley de oyle Lla"ando V" 5olu"en de slido $g#anos de #oca(: , Volu"en dis2oni*le inicial:
V i
= ' cm − V m 3
, Volu"en dis2oni*le 1inal:
V f = #& cm
3
− V m
, A2licando la Ley de oyle ?a#iotte:
P iV i
= P f V f
?edicin del Volu"en de la ?at#ia2licando la Ley de oyle Ree"2la-ando los 5alo#es en la ante#io# ecuacin:
76& ⋅ ( ' cm
− V m ) = 334.7 ⋅ (#& cm − V m ) 38&& − 76& ⋅ V m = 3347 − 334.7 ⋅ V m 3
3
4$'.3 ⋅ V m ,
= 4'3
El Volu"en de "at#i- V":
V m
= #.&6'cm
3
?edicin del Volu"en de la ?at#ia2licando la Ley de oyle Calcula"os la 2o#osidad y tene"os:
φ =
φ =
V p V t
=
V t − V m V t
#.3 − #.&6' #.3
= &.#8 = #8%
DETER?INACION DE LA φ !ETO"O I,"IRECTO
, Para este m+todo es necesario contar con re(istros el+ctricos como los re(istros s&nicos) re(istros de densidad) re(istros neutr&nicos) con los cuales podemos determinar los dierentes espacios porosos y las intercalaciones de lutitas.
EERCICIO J Dete#"ina# la 2o#osidad en el siguiente e"2a0ueta"iento c7*ico de J) 5a#illas
SOLUCION J Pa#a el e"2a0ueta"iento c7*ico de 5a#illas se tiene: V ( paralelepi pedo ) = ( 4r )(#$r ) L = 48r L $
V ( varillas) = #$ π r L $
φ = φ =
Vol. Paralelepi pedo − Vol. varillas Vol. Paralelepi pedo 48r L − #$ π r L $
$
$
48r L
=# −
π
4
PRACTICO J Dete#"ina# la 2o#osidad en el siguiente e"2a0ueta"iento de K g#anos es1<#icos
SOLUCION ) Calcula"os el 5olu"en total co"o sigue: Vt
=
a
⋅
b
⋅
c
Donde ( a
=
4 r cos 3&
b
=
4 r
c
=
4 r
o
SOLUCION ) $Cont.( El 5olu"en total del o#to##o"*o es:
Vt = 64 r cos 3& 3
o
Vt = ''.4$6 r
3
El 5olu"en total de los oc8o g#anos: 4 3 Vgr = 8 π r 3 3 Vgr = 33.'# r
SOLUCION ) $Cont.( Po# de1inicin de 2o#osidad tene"os: Vt − Vgr φ = ×#&& Vt 3 3 ''.4$6r − 33.'#r #&& φ = × 3 ''.4$6r φ = 3%.'4
PER?EAILIDAD P#o2iedad de la #oca 0ue "ide la 1acilidad de t#ans"isin de 1luidos a t#a5
Esto indica 0ue una #oca no 2o#osa no tiene 2e#"ea*ilidad.
PER?EAILIDAD La e2#esin 0ue nos 2e#"ite cuanti1ica# la 2e#"ea*ilidad es conocida co"o la Ley de Da#cy El ingenie#o 1#ancue se 8a con5e#tido en una 8e##a"ienta "ate"!tica est!nda# del ingenie#o 2et#ole#o. Esta ecuacin es e2#esada en su 1o#"a di1e#encial co"o sigue:
v= , , , , , , ,
q A
k
=− ×
dp
µ dx
Donde: 5 5elocidad $c"Ms( 0 Caudal de 1lu+o $c" Ms( A A#ea de la seccin t#ans5e#sa de la #oca $c" )( ; 2e#"ea*ilidad de la #oca 2o#osa $Da#cy( Q Viscosidad del 1luido $c2( d2Md g#adiente de 2#esin en la di#eccin de 1lu+o $At"Mc"(
PER?EAILIDAD4 DI?ENSIONES UNIDADES En la indust#ia del 2et#leo4 la unidad de 2e#"ea*ilidad es el "arcy. La #oca tiene una 2e#"ea*ilidad de J Da#cy4 si un 1luido de J c2 de 5iscosidad se "ue5e a un caudal constante de J c" Mseg a t#a5
)
PER?EAILIDAD4 DI?ENSIONES UNIDADES , Pa#a o*tene# una desc#i2cin 13sica de esta unidad4 se 2uede 8ace# un an!lisis di"ensional de la siguiente 1o#"a: µ × v k = dp / dx Donde: ?"asa4 Llongitud4 Ttie"2o F1ue#-a A!#ea µ =
v=
* T
)
,/ dv/dl
dp =
( +*/T ) / * = = $
,
$
+
( * / T) / *
* T
( +*/T ) = =
+
$
$
*
*T
$
)
)
dx = *
PER?EAILIDAD4 DI?ENSIONES UNIDADES , Ree"2la-ando en la 1#"ula de 2e#"ea*ilidad: k
=
µ
dp
×
v
/ ds
Tene"os 0ue:
( +*/T ) × ( */T) $ k = =* $ ( +*/T ) × (#/*)
PRACTICO ) , Deduci# la unidad de 2e#"ea*ilidad da#cy4 en su e0ui5alente en el siste"a inte#nacional. k
=
µ
dp
×
v
/ ds
FACTORES >UE AFECTAN LA PER?EAILIDAD La (eometr-a de los (ranos de la #oca dete#"ina el 5alo# de la permeabilidad4 a
su 5e- dic8a geo"et#3a de2ende del ta"ao y de la 1o#"a de los g#anos de la #oca y de la dist#i*ucin del ta"ao de los g#anos.
FACTORES >UE AFECTAN LA PER?EAILIDAD Si la #oca est! co"2uesta de g#anos g#andes y ala#gados y uni1o#"e"ente o#denado co"o se "uest#a en la 1igu#a4 su 2e#"ea*ilidad 8o#i-ontal $8( se#! "uy alta4 "ient#as 0ue la 5e#tical $5( se#! "edia alta.
FACTORES >UE AFECTAN LA PER?EAILIDAD Si la #oca est! co"2uesta "ayo#"ente de g#anos g#andes y #edondeados4 su 2e#"ea*ilidad se#! conside#a*le"ente alta y de la "is"a "agnitud en a"*as di#ecciones $8( y $5(
FACTORES >UE AFECTAN LA PER?EAILIDAD La 2e#"ea*ilidad de las #ocas #ese#5o#ios es gene#al"ente *a+a4 es2ecial"ente en la di#eccin 5e#tical4 Si los g#anos de a#ena son 2e0ueos y de 1o#"a i##egula# $5e# 1igu#a(4 tend#! una 2e#"ea*ilidad *a+a.
RAN/OS DE PER?EAILIDAD , A#eniscas $Sandstone(
φ
,
, a+a , uena , Alta
J& "d J&& "d J&&& "d
Rangos de 2e#"ea*ilidad de inte#
RAN/OS DE PER?EAILIDAD , Rocas Ca#*on!ticas $Ca#*onates(
φ
,
, a+a , uena , Alta
&.&J"d &.J& "d J.& "d
Rangos de 2e#"ea*ilidad de inte#
TIPOS DE PER?EAILIDAD Permeabilidad Absoluta #$
Se deno"ina 2e#"ea*ilidad a*soluta si la #oca se encuent#a satu#ada al J&& ' con un solo 1luido $o 1ase(4 ya sea gas4 2et#leo agua. Permeabilidad Eecti*a #/() /o) 0$
Se deno"ina 2e#"ea*ilidad e1ecti5a de una #oca4 a la 2e#"ea*ilidad a un 1luido en 2a#ticula# cuando la satu#acin de
TIPOS DE PER?EAILIDAD Permeabilidad Relati*a #r$
En 2#esencia de "!s de un 1luido en la #oca4 la 2e#"ea*ilidad #elati5a es la #elacin de la 2e#"ea*ilidad e1ecti5a de cual0uie# 1ase con la 2e#"ea*ilidad a*soluta. Po# e+e"2lo la 2e#"ea*ilidad #elati5a del 2et#leo gas y agua se#3a
k ro
=
k rg
=
k rw
k o
=
k k g k k w k
?EDICIN EN LAORATORIO DE LA PER?EAILIDAD La 2e#"ea*ilidad se "ide en el la*o#ato#io 8aciendo 2asa# nit#geno o ai#e a caudal constante a t#a5
DETER?INACION DE LA PER?EAILIDAD ,
!ediante Pruebas de Presi&n% A partir de las pruebas de presi&n de po'o se puede determinar la permeabilidad de la ormaci&n y otros parámetros importantes. "ic1a determinaci&n resulta de aplicar la si(uiente ecuaci&n%
kh = #6$.6 , , , , , ,
Donde: ; Pe#"ea*ilidad $"d( 8 Es2eso# de la a#ena $2ies( 0 Caudal del 1luido $*lMd( Q Viscosidad del 1luido $c2( Facto# Volu"
qµ B m
SATURACION DE FLUIDOS Es la #elacin de en 1luido 0ue se encuent#a en los 2o#os con el 5olu"en total de los 2o#os. Se e2#esa en '. El 1luido 2uede esta# en contacto con los g#anos seg7n su "o+a*ilidad. /ene#al"ente las #ocas tienen "o+a*ilidad 2#e1e#encial al agua. En consecuencia el 2et#leo gene#al"ente se encuent#a enci"a de una ca2a de agua 0ue "o+a los g#anos de la #oca.
SATURACION DE FLUIDOS Po# e+e"2lo4 la satu#acin de 2et#leo So4 es igual a
So =
Volumen de Petrleo Vo Volumen Total de Poros Vp
Si"ila#es ecuaciones 2ueden se# esc#itas 2a#a el gas y agua
Sg = Sw =
Volumen de 0as V" Volumen Total de Poros Vp Volumen de "ua Va Volumen Total de Poros Vp
SATURACION DE FLUIDOS Si un 2o#o contiene 2et#leo4 gas y agua se 2uede de"ost#a# 0ue:
S o
+ S g + S w = #
Ag#u2ando t<#"inos:
S o S hc S hc
+ S g = S hc + =
S w
=
#
# − S w
DETER?INACION DE SATURACION DE FLUIDOS !+todos "irectos A partir de muestras representati*as de ormaci&n #n2cleos$ utili'ando m+todos de laboratorio.
, ,
3tili'ando sol*ente puro) por el m+todo de la centr-u(a. !+todo de la retorta 4ue es +l más utili'ado
!+todos Indirectos , Puede ser obtenida indirectamente midiendo al(unas propiedades -sicas de la roca. Los m+todos más usuales son #5$ re(istros el+ctricos y #6$ mediciones de presi&n capilar.
?OAILIDAD , Se dice 0ue un 1luido es "o+a*le a una su2e#1icie slida cuando el Angulo 0ue 1o#"a con el solido es "eno# 0ue B& g#ados , Si es "ayo# 0ue B& g#ados el 1luido no es "o+a*le al solid $caso del "e#cu#io con una su2e#1icie de 5id#io(.
?OAILIDAD
CAPILARI"A" , Las inte#coneiones de los 2o#os de las #ocas act7an co"o 5asos ca2ila#es. , Los 1luidos "o+a*les y no "o+a*les tienen di1e#entes 2#esiones en 1uncin del Angulo de "o+a*ilidad y el #adio del ca2ila# , La 2#esin ca2ila# es la di1e#encia ent#e la 2#esin del 1luido "o+a*le con la del no "o+a*le.
