PRÁCTICO LABORATORIO DE YACIMIENTOS (PET-218) “PERMEÁMETRO” El permeámetro es un aparato que sirve para medir la permeabilidad de los materiales ante el paso de fluidos a través de ellos. Es un método directo de medir el coeficiente de permeabilidad. Existen dos tipos de permeámetros: pasivos y activos. Permeámetro de caudal variable En este método se mide el caudal de agua que atraviesa una muestra de suelo saturada colocada en un dispositivo llamado permeámetro. El volumen de agua se mide registrando r egistrando el nivel de agua en un tubo alimentador conectado al aparato. Permeámetro de caudal constante En este método se mantiene constante el nivel de agua en el tubo conectado al permeámetro, mientras en el otro lado de la muestra el agua que ssale ale es recolectada para medir su volumen. En este método el caudal de agua debe ser constante en el tiempo debe ser igual al caudal de agua que sale de la muestra. Ley de Darcy Darcy describe, con base en experimentos de laboratorio, las características del movimiento del agua a través de un medio poroso. La expresión matemática de la Ley de Darcy es la siguiente:
Donde: = gasto, descarga o caudal en m 3/s. = longitud en metros de la muestra = una constante, actualmente conocida como coeficiente de permeabilidad de Darcy, variable en función del material de la muestra, en m/s. = área de la sección transversal de la muestra, en m 2. = altura, sobre el plano de referencia que alcanza el agua en un tubo colocado a la entrada de la capa filtrante.
= altura, sobre el plano de referencia que alcanza el agua en un tubo colocado a la salida de la capa filtrante.
, el gradiente hidráulico.
Validez de la Ley de Darcy
La Ley de Darcy es una de las piedras fundamentales de la mecánica de los suelos. A partir de los trabajos iniciales de Darcy, un trabajo monumental para la época, muchos otros investigadores han analizado y puesto a prueba esta ley. A través de estos trabajos posteriores se ha podido determinar que mantiene su validez para la mayoría de los tipos de flujo de fluidos en los suelos. Para filtraciones de líquidos a velocidades muy elevadas y la de gases a velocidades muy bajas, la ley de Darcy deja de ser válida. En el caso de agua circulando en suelos, existen evidencias abrumadoras en el sentido de verificar la vigencia de la Ley de Darcy para suelos que van desde los limos hasta l as arenas medias. Asimismo es perfectamente aplicable en las arcillas, para flujos en régimen permanente. Para suelos de mayor permeabilidad que la arena media, deberá determinarse experimentalmente la relación real entre el gradiente y la velocidad para cada suelo y porosidad estudiados. Para explotar y administrar adecuadamente a los recursos geotérmicos es necesario evaluar las reservas de calor y fluidos de los yacimientos correspondientes. Para la evaluación del potencial de un campo se requiere del conocimiento realista tanto de las propiedades de las formaciones del yacimiento (facilidad del flujo de fluidos, capacidad de almacenamiento, etcétera), como la detección y localización de accidentes hidr ológicos que pueden actuar como barreras o como regiones de recarga de fluidos. Esta valiosa información puede obtenerse del análisis de pruebas de presión en pozos. Se diseñó y construyó un permeámetro mixto gas-líquido con características
Especiales de capacidad, versatilidad y exactitud que superan a muchos de los equipos comerciales convencionales. Una prueba de presión consiste fundamentalmente en registrar las variaciones del ga sto y de la presión en el fondo de uno o varios pozos por un determinado t iempo. La inyección o extracción de fluido de los pozos activos (excitadores del sistema) provoca la propagación de una perturbación de presión en el yacimiento. El desarrollo temporal de dicha perturbación se registra en uno o varios pozos llamados de observación. El estudio de los minerales del yacimiento por medio de núcleos y recortes que se obtuvieron durante la perforación de los pozos se integró en un mapa de distribución tridimensional. Como su nombre lo indica, este permeámetro permite efectuar mediciones de permeabilidad utilizando gases o líquidos como fluidos de medición. Este aparato se puede utilizar en combinación con una amplia variedad de portamuestras y celdas, lo que permite alcanzar una gran versatilidad de operación en lo que respecta a los tamaños de muestras que pueden ensayarse y las condiciones de confinamiento a las que puede someterse la muestra durante los ensayos.
El disponer de este permeámetro como parte del equipamiento del Laboratorio de Yacimientos representa, por la facilidad y la rapidez con que pueden efectuarse las mediciones, una gran ventaja en lo que respecta a la capacidad para efectuar mediciones de permeabilidad a condiciones de temperatura ambiente y presión de sobrecarga elevada, ya sea utilizando gases o líquidos como fluidos de medición. Además, permite efectuar estudios detallados acerca del efecto del esfuerzo de sobrecarga sobre la permeabilidad, así como estudiar los fenómenos de deslizamiento y de turbulencia que se presentan en el caso de flujo de gases a través de medios porosos. Otra característica importante es la capacidad para determinar la permeabilidad equivalente a un líquido no reactivo a partir de mediciones de permeabilidad al gas.
Una característica distintiva de este permeámetro es que para el caso de mediciones de permeabilidad al gas permite efectuar varias mediciones en una misma muestra a valores de presión media absoluta de hasta 20 kg/cm2, a la vez que mediante una válvula de contrapresión se logra mantener la caída de presión a través de la muestra a valores bajos en el rango de 1 kg/cm2. Al mantenerse baja la caída de presión mediante la válvula de contrapresión se evita que se presente el fenómeno de turbulencia.
