CONTENIDO 1 COMPONENTES DEL POROSIMETRO DIGITAL HELIO...............................................................5 2 INSTALACIÓN DEL POROSIMETRO DIGITAL HELIO................................................................. 6 2.1CONEXIONES..................................................................................................................... 6 3 TEOREMA DE CÁLCULO DE POROSIDAD................................................................................ 7 3.1 MEDIDA DEL VOLUMEN DE GRANO................................................................................. 8 3.2 MEDIDA DEL VOLUMEN DE POROSIDAD..........................................................................9 4 PROCEDIMIENTO PARA LA CALIBRACIÓN DEL POROSIMETRO..............................................10 4.1 CALIBRACIÓN DEL TRANSDUCTOR DE PRESIÓN............................................................. 10 4.2 CALIBRACIÓN DE LA TERMOCUPLA (PT100)................................................................... 12 4.3 CALIBRACIÓN DEL VC Y VR.............................................................................................. 12 5 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN PARA MEDIR VOLUMEN DE GRANO Y DENSIDAD DE GRANO EN MUESTRAS CILÍNDRICAS.......................................................................................................13 6 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN PARA MEDIR VOLUMEN DE POROSIDAD EN MUESTRAS CILÍNDRICAS................................................................................................................................16 7 MANTENIMIENTO DEL POROSIMETRO....................................................................................18 8 RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS..................................................................................................19 9 APÉNDICES...............................................................................................................................20
1 COMPONENTES DEL POROSIMETRO DIGITAL HELIO
1. INTERRUPTOR DE ENCENDIDO ON/OFF
12. MATRIX CUP
2. CONEXIÓN CORE HOLDER / PUERTO DE DESALIDA DE GAS PARA CORE HOLDER
13. INTERRUPTOR PARA CONTROL ELEVACIÓN DEL PISTÓN
3. MANÓMETRO DE PRESIÓN (ENTRADA DE HELIO)
14. ENTRADA INFERIOR DE GAS PARA CORE HOLDER
4. MANÓMETRO DE PRESIÓN (PRESIÓN DEL PISTÓN)
15. TAPA INFERIOR DEL CORE HOLDER
5. DISPLAY DE TEMPERATURA
16. CUERPO DEL CORE HOLDER
6. DISPLAY PRESIÓN DEL SISTEMA HOLDER
17. TAPA SUPERIOR DEL CORE
7. PULSADORES DE SELECCIÓN PARA VOLUMEN DE REFERENCIA
18. ENTRADA SUPERIOR DE GAS PARA CORE HOLDER
8. PULSADOR DE OPERACIÓN PARA VÁLVULA DE ENTRADA DE GAS
19. MANÓMETROS DE PRESIÓN DE CONFINADO
9. PULSADOR DE OPERACIÓN PARA VÁLVULA DE INYECCIÓN
20. PUERTO DE SALIDA DE GAS PARA CORE HOLDER
10. PULSADOR DE OPERACIÓN PARA VÁLVULA DE VENTEO
21. CONEXIÓN PARA FUENTE DE PODER
11. REGULADOR DE PRESIÓN DE PRECISIÓN DEL SISTEMA
22. RÁPIDA CONEXIÓN DE ENTRADA PARA GAS
23. RÁPIDA CONEXIÓN DE ENTRADA PARA HELIO
2 INSTALACIÓN DEL POROSIMETRO DIGITAL HELIO 2.1 CONEXIONES 1. Conectar la salida regulada del cilindro de Nitrógeno al puerto de entrada para gas (22) con una manguera de Nylon ¼" OD, la presión de Gas de entrada debe estar entre 100 y 120 psi. 2. Conectar la salida regulada del cilindro de Helio al puerto de entrada para Helio (23) con una manguera de Nylon, la presión de entrada de Helio debe estar entre 110 and 120 psi.
3. Compruebe que el control de elevación del pistón esta desactivado (13) 4. Conecte la fuente de poder a 110V/60Hz - 220V/50Hz. 5. Active el interruptor de encendido (1) 6. Coloque el Matrix Cup y suba el cilindro neumático. 7. Encienda la válvula de gas con el pulsador (8) 8. Usando el regulador del sistema de presión (11), coloque el sistema presurizado a 100 psi con Helio. Después de esto cierre la válvula de entrada de gas. 9. Luego abra la válvula de venteo y deje salir el gas. Baje el cilindro.
3 TEOREMA DE CÁLCULO DE POROSIDAD La Porosidad es definida como el volumen de poros en relación al volumen del mismo material. Es importante conocer el espacio vacío promedio en la roca ocupada por hidrocarburos o agua para conocer de una manera inteligente el valor inicial de aceite en sitio. En análisis de corazones, la porosidad de la roca puede ser calculada por muchos métodos; midiendo el volumen en línea de conexión (VB) y el volumen de grano (VG) se obtiene el volumen poroso (VP) por substracción, y porosidad por:
Midiendo el volumen de poros (VP) y el volumen en línea de conexión (VB) se obtiene como resultado:
3.1 MEDIDA DEL VOLUMEN DE GRANO. Ley de Boyle: Cuando la temperatura permanece constante, el volumen de un gas ideal cambia inversamente proporcional a la presión absoluta.
Para medir el volumen de grano se usa un segundo dispositivo de celda. El gas Helio entra a través de una válvula de conexión a la celda que contiene la muestra (Vc), luego, el gas pasa a un volumen de referencia conocido (VR) y una presión conocida (PF); resultando una presión baja de equilibrio en el gas (PE). Con estos datos de presión, el volumen de grano se puede calcular después de la porosidad.
Haciendo un balance de masa a través del sistema y aplicando la ley de Boyle, obtenemos:
Donde:
VG = Volumen de Grano, cm3 VC = Volumen en la celda de la muestra, cm3 VD = Volumen de los discos de acero dentro del Matrix Cup, cm3 VR = Volumen de referencia, cm3 PHe = Presión de llenado con gas Helio, psig PE = Presión de Equilibrio, psig Pa = Presión atmosférica, psig
3.2 MEDIDA DEL VOLUMEN DE POROSIDAD El gas Helio entra a través de una válvula de conexión directamente al volumen de porosidad en la muestra, luego, el gas pasa a una celda de referencia con un volumen conocido (VR) y presión conocida (PF), resultando una presión de equilibrio del gas (PE); la muestra es confinada en una manga flexible bajo presión. El Volumen de Porosidad (PV) es determinado directamente usando la ley de Boyle.
Haciendo un balance de masa a través del sistema y aplicando la ley de Boyle, obtenemos:
Donde:
VP = Volumen de Porosidad en la muestra, cm3 VD = Volumen de los discos de acero dentro del Matrix Cup, cm3 VC = Volumen en la celda de la muestra, cm3 VR = Volumen de referencia, cm3 PF = Presión de llenado con gas Helio, psi PE = Presión de Equilibrio, psi Pa = Presión Atmosférica, psi
4 PROCEDIMIENTO PARA LA CALIBRACIÓN DEL POROSIMETRO El procedimiento de escalado del display consiste en programar un mínimo de dos puntos compuestos cada uno por una entrada en (INP) en mA y las coordenadas del display (DSP).
1. En el display presione el botón “ENTER ( )”, mostrará “-Pro-”, presione “ ” dos veces hasta que sea mostrado “CndSP”.
2. Presione “ENTER ()”, el display ahora mostrará “SCAL”, presione “ENTER ( )” otra vez, el display mostrará por un instante “InP 1” y luego mostrará el valor actual, modifique este valor a “000.00” usando los botones “ ” cambie el valor en el decimal actual puesto en parpadeo y presione “” para pasar al siguiente decimal.
3. Presione “ENTER ()”, el display mostrará por un instante “dSP 1” y luego mostrará el valor actual; modifique este valor a “000.00” si es diferente, como se indica arriba.
4. Presione “ENTER ( )”, ahora el punto del decimal está parpadeando, mueva este punto usando “” a la tercera posición de izquierda a derecha “000.00”.
5. Presione “ENTER ( )”, el display mostrará por un instante “InP 2” y luego mostrará el valor actual; modifique este valor a “020.00” si es diferente, como se indica arriba. 6. Presione “ENTER ()”, el display mostrará por un instante “dSP 2” y luego mostrará el valor actual; modifique este valor a “020.00” si es diferente, como se indica arriba.
7. Presione “ENTER ()”, el display mostrará “ -Pro-”, presione “ENT ER ()” otra vez y ahora el display mostrará “StorE” así guardara los cambios y regresara a la función normal.
Ahora el valor mostrado en el display es el valor real en mA recibido del transductor de presión. 8. Este seguro que el DWT no está presurizado, (válvula de venteo completamente abierta, la presión leída debe ser “0.000”), anote el valor (mA) mostrado en el display del
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transductor de presión. Conecte en la salida de conexión del core holder un instrumento calibrador de presión capaz de medir 0-100 psig. Abra la válvula de escape y la válvula de entrada, Mueva el tornillo de ajuste en el monitor hasta que 99.98 psig sea mostrado. Lentamente abra la válvula "fuente" en el DWT. Ahora la presión es suministrada, a través de la línea de calibración al transductor de presión. Anote el valor (mA) mostrado en el display del transductor de presión (alrededor de 20mA). Después de esto desconecte el instrumento de calibración lentamente (para evitar salida brusca del gas), libere la presión abriendo la válvula de venteo.
13. En el display que muestra la presión, presione el botón “ENTER ( )”, el display mostrará “-Pro-”, presione “ ” dos veces hasta que sea mostrado “CndSP”. 14. Presione “ENTER ()”, el display mostrará “SCAL”, presione “ENTER ( )” otra vez, el display mostrará por un instante “InP 1” y luego mostrará el valor actual, modifique este valor por el valor leído en el display cuando el DWT estaba en 0 psi. 15. Presione “ENTER ()”, el display mostrará por un instante “dSP 1” luego mostrará el valor actual, modifique este valor a "000.00”. 16. Presione “ENTER ( )”, ahora el punto del decimal esta parpadeando, mueva este punto usando “” a la tercera posición de izquierda a derecha “000.00”.
17. Presione “ENTER ( )”, el display mostrará por un instante “InP 2” y luego mostrará el valor actual; modifique este valor por el valor leído en el display cuando la presión en el DWT fue 99.98 psi. 18. Presione “ENTER ()”, el display mostrará por un instante “dSP 2” y luego mo strará el valor actual; modifique este valor por 99.98 o al valor leído en el instrumento de calibración.
19. Presione “ENTER ()”, el display mostrará “ -Pro-”, presione “ENTER ()” otra vez y ahora el display mostrará “StorE” así guardara los cambios y regre sara a su función normal. Ahora el transductor de presión esta calibrado. 20. Cierre la válvula de liberación en el DWT y revise las lecturas en el DWT y el display donde muestra la presión, esta lectura debe ser similar, si no, repita todo el procedimiento. 4.3 CALIBRACIÓN DEL VC Y VR Calcule los volúmenes (VR) y (VC) de la siguiente manera: 1. Coloque el regulador de presión de Helio (11) a 100 psig 2. Seleccione el volumen de referencia que será calibrado presionando el pulsador indicado (7) 3. Seleccione el tamaño del Matrix Cup (12) a calibrar y complete el llenado con los tamaños de los discos de calibración apropiados y colóquelo en la ventana del pistón. Revise que el O‘ring está debidamente puesto en la parte superior del Matrix Cup.
4. Eleve el pistón activando el interruptor de control de elevado (13). 5. Abra las válvulas de venteo e inyección simultáneamente para que libere cualquier presión que este dentro del sistema. 6. Abra la válvula de llenado de Helio presionando el botón (8). Espere mientras se estabiliza la lectura de la presión. 7. Espere por lo menos 20 segundos y grabe la presión leída en el llenado de Helio (PHe). 8. Abra la válvula de inyección presionando el pulsador (9). La presión leída decae debido a un mayor volumen vacío. espere por lo menos 30 segundos y grabe la presión de equilibrio (Peq). 9. Abra la válvula de venteo presionando el pulsador (10). 10. Baje el pistón desactivando el interruptor de control de elevado del pistón (13) 11. Retire un disco o cambie los discos que se encuentran dentro del Matrix Cup de acuerdo al formato que permita ocupar un mayor grado de espacio vacio dentro del Matrix Cup. Coloque los discos de mayor a menor longitud y coloque el Matrix Cup sobre el pistón. 12. Repita los pasos 4 al 12 para las combinaciones diferentes de los discos. Intente reducir siempre el volumen de disco dentro del Matrix Cup. 13. Ingrese los datos a la hoja de cálculo en Excel® para calcular el volumen de referencia (VR) y el volumen de línea (VC). 14. Si es necesario seleccionar otro volumen de referencia con los pulsadores (7) entonces repita todo el procedimiento anterior
5 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN PARA MEDIR VOLUMEN DE GRANO Y DENSIDAD DE GRANO EN MUESTRAS CILÍNDRICAS 1. Mida la longitud, diámetro y peso de la muestra usando un calibrador o micrómetro y una balanza. 2. Inserte la muestra con longitud y diámetro conocido dentro del Matrix Cup, utilice hasta dos discos para llenar el resto del volumen vacío dentro del cilindro sobre la muestra. Coloque los discos de mayor a menor longitud dentro del Matrix Cup.
3. Grabe el número de discos que se está utilizando para llenar el vacío en el Matrix Cup. 4. Levante el pistón accionando el interruptor para el control de elevación del pistón (13) 5. Seleccione el volumen de referencia presionando el pulsador de selección indicado (7). 6. Para dejar salir cualquier presión en el sistema, abra las válvulas de venteo e inyección presionando los botones correspondientes (10) y (9) simultáneamente.
7. Abra la válvula de llenado de Helio presionando el pulsador (8) el cual corresponde a la válvula de entrada de gas. Espere mientras se estabiliza la lectura de presión. Luego cierre la válvula presionando nuevamente el botón. 8. Espere como mínimo 20 segundos y anote el valor de la presión leída en el llenado de Helio (PHe). 9. Abra la válvula de inyección presionando el pulsador (9). El gas Helio estará llenando los espacios porosos de la muestra. Espere por lo menos 30 segundos y anote el valor de presión equilibrio (Peq). Las muestras de bajas permeabilidades requieren más tiempo para buscar
la estabilización, permita que por lo menos 30 segundos estén entre las dos presiones similares como una estabilización critica.
10. Abra la válvula de venteo presionando el pulsador (10). 11. Baje el pistón accionando el interruptor de control de pistón (13) 12. Retire los discos y la muestra del Matrix Cup.
Calcule el volumen de grano, densidad de grano y porosidad así:
Donde: m = Masa muestra, g
6 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN PARA MEDIR VOLUMEN DE POROSIDAD EN MUESTRAS CILÍNDRICAS 1. Retire la conexión de gas (18) del core holder (si está conectado) 2. Retire la tapa superior del core holder (17) 3. Inserte la muestra con la longitud y diámetro conocido dentro de la manga, luego dentro del core holder (4), coloque la tapa superior (17) 4. Abra la válvula principal localizada arriba de la bomba manual; presurice la muestra con la presión deseada para confinarla usando la bomba manual. 5. Coloque el disco de calibración de mayor longitud dentro del Matrix Cup para llenar todo el volumen en la copa. 6. Suba el pistón activando el interruptor de control de elevación (13) 7. Seleccione el volumen de referencia presionando el pulsador (7) apropiado 8. Abra las válvulas de venteo e inyección presionando los pulsadores correspondientes (10) y (9). 9. Conecte la conexión superior del gas (18) y la entrada de inferior de gas (14) al core holder, también conecte las líneas de manguera a los puertos de salida del Po rosimetro (20) 10. Cierre la válvula de inyección presionando el pulsador (9). 11. Abra la válvula de llenado de Helio presionando el pulsador (8). Espere mientras se estabiliza la lectura de presión. Luego cierre la válvula presionándolo nuevamente. 12. Presione por lo menos 20 segundos y grabe la presión leída con el llenado de Helio (PHe). 13. Abra la válvula de inyección presionando el pulsador (9). El gas Helio está llenando ahora los espacios porosos de la muestra. Espere por lo menos 30 segundos y grabe la presión equilibrio (Peq). Las muestras de baja permeabilidad requieren más tiempo para encontrar estabilización, permita que por lo menos 30 segundos pasen entre las dos lecturas de presión similar como un criterio de estabilización. 14. Para liberar la presión de Helio, lentamente desconecte el gas de entrada superior (18). 15. Si desea realizar otra medición con diferente presión de confinado, aumente la presión hasta el nuevo valor y repita todo el procedimiento anterior. 16. Retire la muestra del Core Holder, lentamente abra la válvula de escape localizada arriba de la bomba manual, abra la válvula principal despacio y permita que la presión decaiga en forma de gas. 17. Desenrosque la tapa superior del core holder (17), con la tubería de entrada inferior de gas (14) empuje hasta levantar la tapa superior (17), retire la manga de la muestra del core holder y quite la muestra del brazo. 18. Baje el pistón, desactivando el interruptor de control de elevado (13). 19. Calcule el volumen de poros y porosidad así:
