FUERZAS QUE INTERVIENEN EN EL MOVIMIENTO DE LOS FLUIDOS DENTRO DE UN MEDIO POROSO Y PERMEABLE Los fluidos que se encuentran en el yacimiento, están sometidos a la acción de fuerzas naturales que desplazan al aceite y al gas hasta los pozos productores. Estas fuerzas varían durante la vida del yacimiento. La energía disponible que es responsable de los mecanismos de producción, varia con las condiciones del yacimiento y su forma de disipación es una función de la historia y procesos de producción. Las principales fuerzas que intervienen en el movimiento de los fluidos en un yacimiento de hidrocarburos son la Presiones, empue, gravedad, viscosidad y capilaridad. La fuerza de inercia, no se lo toma en cuenta porque es muy peque!a comparadas a la anteriores en el caso si fue en r"gimen laminar, que es lo que ocurre generalmente en los yacimientos, por lo que no se toma en cuenta. Las fuerzas activas en el yacimiento son#
1. Fuer Fuerza zas s de Pres Presió ió. .!! $upóngase que un volumen diferencial de un fluido se encuentra en un yacimiento donde e%iste una distribución de presiones. &onde las líneas curvas representan las trazas de las superficies isobáricas con un plano vertical. La "uerza de #resió que act'e sobre el volumen del fluido supuesto puede representarse por el vector.
P( 4 P P)
P*+* -E/0*1 P2 P3
FUERZA DE PRESI$N
La componente de en la &irección % está dada por# 4p 5
dv 667893:
p
&onde#
P& ;radiente de presión, que es de signo negativo ya que el movimiento del volumen elemental debe dirigirse hacia presiones menores o sea que se establece la distribución de presiones siguiente P2
Efectuando un análisis dimensional de la e%presión 7893: se demuestra que dv es una fuerza. &onde# ># >asa L# Longitud 0# 0iempo Por tanto#
La fuerza de presión mueve al elemento de volumen 7dv: hacia las zonas de menor presión y en dirección normal a las superficies isobáricas.
'. Fuerza de E(#u)e El empue que recibe dv, se obtiene aplicando el principio de ?rquímedes y es igual al peso del volumen del fluido desaloado. @ectorialmente se representa por medio de la e%presión#
&onde# &imensionalmente la e%presión 789=: se puede escribir como#
*. Fuerza de +ra,edad La fuerza de gravedad act'a verticalmente hacia abao. @ectorialmente represente por medio de la siguiente e%presión# &onde# La combinación de las e%presiones 789=: y 789A: da lugar a la fuerza de segregación gravitacional.
&onde# &e la e%presión 7898: se observa que la fuerza de segregación gravitacional se debe a la diferencia de densidades entre los fluidos.
-. Fuerza de ,is/sidad En los medios porosos e%isten fuerzas que no oponen al movimiento de los fluidos, a estas inherentes tanto a los fluidos como a los medios porosos se los denomina 7fuerzas viscosas:. ?unque los espacios porosos de las rocas no se asemean a tubos capilares rectos, de paredes suaves y diámetros constantes, es aceptable e instructivo considerable como si consistiese de manoos de tubos capilares de diferentes diámetros. ? partir de las leyes de fluo capilar se demuestra que#
4inalmente e%presando la ecuación 7893=: para el volumen considerado en forma vectorial#
&onde# &el análisis de la e%presión 7@. A: se comprenderá que la fuerza de viscosidad es función, tanto el fluido como el medio poroso 7B: entre otras.
0. Fuerza de ieria
>atemáticamente la 2da ley de neCton aplicada al sistema de fuerzas analizadas se puede e%presar como sigue#
La fuerza de inercia se ustifica mediante el cálculo dimensional, tal como se muestra a continuación.
&onde# 3# /onstante adimensional ?# @ector unitario &# diámetro del poro
. Fuerzas de a#i2aridad ?l estudiar la presión capilar anteriormente se vio que# ?demás, como F3 P 4 A y considerando Drea5 dvF, donde h es la altura que sube el fluido en el capilar, por tanto# Es la e%presión de la fuerza de capilaridad.
