UNIDAD 4
PROPIEDADES DE LAS ROCAS.
Msc. Mónica Sánchez S.
PROPIEDADES DE LAS ROCAS. • LEY DE DARCY – IMPORTANCIA. • CONCEPTOS, FUNDAMENTOS, ANÁLISIS CONVENCIONAL DE NÚCLEO.
• ¿CUÁLES SON LAS PROPIEDADES DE LAS ROCAS Y PORQUE LAS ANALIZAMOS?
• PERMEABILIDAD RELATIVA. • PERMEABILIDAD. SATURACIÓN, PRESIÓN CAPILAR • POROSIDAD, SATURACIÓN, • LEY DE DARCY, UNIDADES, EJERCICIOS.
Análisis convencional de Núcleo Estudio de laboratorio de una muestra de formación geológica, generalmente roca prospectiva, extraída durante o después de la perforación de un pozo.
Barril Nucleador: Retiene el núcleo y lo sostiene durante el corte y la recuperación.
IMPORTANCIA DEL ANÁLISIS CONVENCIONAL DE NÚCLEOS La naturaleza de la exploración del subsuelo obliga a las compañías de petróleo y gas a investigar cada yacimiento en forma remota, principalmente mediante toma de muestras de rocas en el pozo. A través del análisis de las muestras de rocas obtenidas en el fondo del pozo, los laboratorios de núcleos proporcionan abundante información sobre : • • • • • • •
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Litología Porosidad ( φ ) Permeabilidad ( K) Saturación de fluido. Interfaces aceite-agua, gas-aceite. Rumbo y buzamiento de las capas. Otras.
PORQUE ANALIZAMOS LAS PROPIEDADES DE LAS ROCAS
Estas propiedades ayudan a las operadoras a caracterizar mejor la naturaleza compleja del yacimiento de allí su importancia
La producción económica y eficiente de petróleo y gas dependen significativamente de la comprensión de las propiedades clave de la roca yacimiento, tales como porosidad, permeabilidad, y mojabilidad.
ÁREA DE DRENAJE POZO PRODUCTOR DE PETRÓLEO. POZO SECO (NO PRODUCE PETRÓLEO)
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CUANDO LOS POZOS DE UN YACIMIENTO SON PUESTOS A PRODUCIR, LOS FLUIDOS FLUYEN HACIA EL POZO, CADA INSTANTE DESDE MÁS LEJOS HASTA QUE SE ESTABLECE UN A “LÍNEA” DE INTERFERENCIA ENTRE UN POZO Y SUS VECINOS, CONFIGURÁNDOSE ASÍ EL ÁREA DE DRENAJE DE UN POZO.
Henry Darcy, fue un Ingeniero francés. • •
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Estudió la red de abastecimiento de agua. (diseño del filtro de las arenas). Investigación consistió en conocer que grande debía ser el filtro para que a través de este pueda fluir el Volumen de agua que necesita la ciudad. Lo principal fueron los factores que influyen en el flujo del agua a través de material arenoso. Estos resultados fueron presentados como apéndice a su informe de red de
La Ley de Darcy establece “El Caudal específico capaz de atravesar una sección de un medio poroso es proporcional al gradiente hidráulico con el que lo hace y a la conductividad hidráulica (K)” .
Q = K. i. A. Donde : la k : Permeabilidad. i: Gradiente A : Área por donde atraviesa el flujo. Válida en un medio saturado, continuo, homogéneo e isótropo. Esta constante se llamó k (permeabilidad), conocida como : hydraulic conductivity
LEY DE DARCY - TIPO DE FLUJO FLUJO RADIAL Es La geometría de flujo más importante. Consta de líneas de flujo que se dirigen hacia el centro. Las líneas de flujo son rectas y convergen en dos dimensiones a un centro común. También llamado flujo cilíndrico.
FLUJO LINEAL Se presenta mediante líneas de corriente paralelas que fluyen dentro del yacimiento. Las líneas de flujo son paralelas y el fluido fluye en una sola dirección.
V=
Flujo Lineal
Donde
Procedemos a integrar:
v=
Entonces
=−
Quedando la formula de la siguiente manera:
Q
= .
= − = − ∗ −
K: permeabilidad absoluta de la roca, darcys q: caudal de flujo en movimiento, cm 3/seg
∗ q= ∗
A: área de la sección transversal total, cm 2 (incluye la parte porosa y rocosa) Donde
P1: presión de entrada, (atm). P2: presión de salida, (atm) L: longitud del tubo, cm
Sistema de Unidades usadas en la Ley de Darcy
UNIDADES DE CAMPO Son Unidades Propias de la industria petrolera, conocidas como unidades de campo.
= ∗
C : constante de transformación.
× 1 × 86400 158987,3 1í 1 7 × × 30,48 × 14,1 = ∗ × × 30,148
UNIDADES DE CAMPO
0,5434=×0,4823
Remplazamos
=1,127
= −1, 1 27 = ∗
Donde K: permeabilidad absoluta de la roca, ( md) q: caudal, bls/día A: área de la sección transversal total, pie2 ΔP/ΔL: gradiente de presión, psi/pie μ= viscosidad del fluido, cp
Sistema de Unidades usadas en la ley de Darcy
FLUJO RADIAL
v=
•
DONDE
•
TENEMOS QUE
=
= 2ℎ •
INTEGRAMOS
•
TENEMOS
= 2ℎ
2ℎ = −
= 2ℎ = = 2ℎ = 2ℎ −
FLUJO RADIAL
2ℎ − = Donde q: producción, cm3/seg k: permeabilidad, darcys h: espesor promedio de la formación productora, cm Pr: presión exterior del reservorio, atm Pwf: presión de fondo fluyente,atm µ: viscosidad del fluido, cp re: radio exterior del reservorio, cm
rw: radio del pozo, cm
UNIDADES DE CAMPO-RADIAL Utilizando la constante de conversión C: 1,127, entonces se reemplaza:
− = 2ℎ
Tenemos
Nos da como resultado
− = 1,127 ×2 × 3,1416ℎ Donde:
7, 0 8ℎ − =
Q: producción, bls reservorio/día k: permeabilidad, darcys h: espesor promedio de la formación productora, Ft Pe: presión exterior (Psi)
Pwf: (Psi)
µ: viscosidad del fluido, cp re: radio exterior del reservorio, (ft) rw: radio del pozo, (ft)
PERMEABILIDAD Es la capacidad (o medida de capacidad) que tiene la roca para permitir el flujo de fluidos a través de sus poros. Es una propiedad del medio poroso (no depende del fluido, ni de la geometría del sistema ni de las condiciones de flujo). El símbolo más utilizado para la permeabilidad es k, y se mide en unidades de darcies ( D) o milidarcies. (m d)
Tres tipos de permeabilidad • Absoluta. • Efectiva. • Relativa.
PROPIEDADES DE LA ROCA PERMEABILIDAD Absoluta.-Cuando el medio poroso se encuentra completamente saturado por un solo fluido homogéneo. Saturación 100% (Poros llenos). Existe un solo fluido, o fase. PERMEABILIDAD Efectiva.- La capacidad de flujo preferencial o de transmisión de un fluido particular cuando existen otros fluidos inmiscibles presentes en el yacimiento Afectado por las saturaciones relativas de los fluidos.
PERMEABILIDAD Relativa.- Término adimensional implementado para adaptar la ecuación de Darcy a las condiciones de flujo multifásico. La permeabilidad relativa es la relación entre la permeabilidad efectiva de un fluido en particular, con una saturación dada, y la permeabilidad absoluta de ese fluido en condiciones de saturación total.
Donde:
Krx = Permeabilidad relativa de la fase. Kx = Permeabilidad efectiva de la fase. K = Permeabilidad absoluta.(Saturación 100%)
POROSIDAD Son los espacios vacíos en una roca.1 Medida de la capacidad de almacenamiento de fluidos que posee una roca. 2 La fracción del volumen total de la roca que representa espacios que pueden almacenar fluidos. 3 Representa en % la fracción del volumen de huecos sobre el Volumen total de la roca. Pero no nos habla de cómo están conectados los poros, para ello recurrimos a la porosidad efectiva, que se refiere a la porosidad representada por aquellos espacios por los que puede circular los fluidos. Es decir, aquellos que están comunicados, interconectados. Los valores asignados son entre 0-1, o como un porcentaje entre 0-100%.
Ejemplo: si la θ es del 50 % significa que la mitad de la roca está constituida por poros y la otra mitad por partículas sólidas.
PRESIÓN CAPILAR Diferencia de presión a través de la interface que separa dos fluidos inmiscibles, uno de los cuales moja preferencialmente la roca. También conocido en Ingeniería de yacimientos como la presión de la fase no mojante menos la presión de la fase mojante.
