Nucleos Porosidad

8/10/2019 Nucleos Porosidad

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE

INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA DE PETROLEO, GAS NATURAL YPETROQUIMICA

METODOS PARA DETERMINAR LA POROSIDAD DE UNA ROCARESERVORIO

PROFESOR : Ing. DANIEL CANTO

CURSO : LABORATORIO DE NUCLEOSCDIGO CURSO : PP-322SECCIN : A

INTEGRANTE : ALVARO RAFAEL ANCO LOPEZCDIGO : 20145502A

Lima Per

2014 - II


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FACULTAD DE INGENIERI A DE PETROLEO Y GAS NATURAL FI P

FL UIDOS DE PERFORACION UNI

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1. Objetivos

a) el objetivo del presente trabajo es estudiar las relaciones empricas y su

aplicacin en las propiedades dinmicas y estticas de yacimientos defluidos (permeabilidad y porosidad), a partir de la caracterizacin demateriales simples, como los empaques granulares (CORES).

b) Reconocer visualmente diferentes tipos de testigos de rocas, proceder aperforar con taladro porttil ncleos para anlisis.

c) Reconocer y aprender a manipular los instrumentos y equipos delaboratorio de ncleos que permiten obtener clculos de porosidadmediante diferentes mtodos como el elctrico, picnmetro o Russell,

porosmetro de helium.

d) Familiarizar las propiedades petrofsicas de un ncleo como laporosidad, permeabilidad, saturacin de fluidos, capilaridad, mojabilidady tensin superficial.

e) Analizar los diferentes resultados de volumen bruto obtenido por losdiferentes mtodos de laboratorio, comparar y definir el resultado mspreciso.

2. Fundamento Terico

Los estudios de los Ncleos est dentro de la petrofsica, que es unaespecialidad que conjuga conocimientos de ingeniera del petrleo, geofsica ygeologa, la cual determina cuantitativamente las propiedades de la roca y losfluidos presentes en la misma. Adicionalmente, la petrofsica determina larelacin existente entre los fluidos y su movimiento a travs del medio porosode la roca de un yacimiento determinado.

POROSIDAD

Debido al proceso de formacin de las rocas y a la distribucin de esfuerzoslocales en las mismas, los granos no estn en contacto continuo unos conotros, dejando espacios vacos dentro de ellas. El conjunto de espacios vacosen las rocas recibe el nombre de poros. Si los poros y fisuras de un materialgranular se deformaran hasta que desaparecieran, al ser este sometido a una

gran presin hidrosttica, se obtendra un slido ideal denominado matrizrocosa. Por lo tanto, el volumen total de la roca est compuesto por la suma


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entre el volumen de poros y el volumen de la matriz, tal como se muestra en lasiguiente expresin:

La porosidad de un material es una medida de la capacidad dealmacenamiento de fluidos que posee el mismo y est definida como la relacinentre el volumen total ocupado por los poros y el volumen total del slido, loque se ilustra por medio de la relacin:

El volumen de espacio disponible para almacenar fluido siempre ser menor alvolumen total de la roca, por ende la porosidad es una fraccin, generalmenteexpresada en tanto por uno. No obstante, es muy til ilustrar la porosidad comoun porcentaje del volumen total de la roca, lo que resulta de multiplicar laecuacin 1.3 por 100. No obstante, esta definicin no brinda informacin acercade la distribucin, interconexin y tamao del espacio poroso en una roca, lo

que implica que diferentes tipos de rocas o medios granulares- pueden tenerporosidades iguales y, aun as, presentar propiedades fsicas diferentes, comola permeabilidad.

Dado que la porosidad es una medida de la capacidad de almacenamiento defluidos de un sistema, uno de los parmetros ms utilizados para determinar lacalidad de la roca yacimiento es, precisamente, la porosidad de la misma. En laTabla 1.3 se muestra la variacin de la calidad de la roca yacimiento en funcinde sus valores de porosidad.

Tabla N 1:Calidad de la Roca


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CLASIFICACION DE LA POROSIDAD

La porosidad puede ser clasificada en base a dos aspectos generales: El origen de la roca La comunicacin entre los poros

De acuerdo al origen de la roca, la porosidad puede ser dividida en primaria, lacual se origina durante el proceso de depositacin de los materiales que danorigen a la roca, y secundaria (inducida), que es el resultado de procesos, tantonaturales como artificiales, posteriores a la formacin de la roca. Cuando seencuentran partculas suspendidas en un fluido puede decirse que su

porosidad es cercana a uno. Sin embargo, esta disminuye hasta alcanzar unvalor estable a medida que los sedimentos se asientan y aumentan las fuerzasde contacto entre las partculas. En este sentido, los parmetrosmicroestructurales que afectan la porosidad primaria de un sedimento noconsolidado son: el tamao, la forma (geometra) y el escogimiento de losgranos.

En general, las rocas con porosidad primaria presentan caractersticas msuniformes que aquellas con porosidad secundaria puesto que, despus deproducirse la deposicin de sedimentos, la roca puede ser sometida a procesosfsicos, qumicos y biolgicos que generan modificaciones del volumen poroso

del sistema y/o a procesos geolgicos de deformacin que generan fisuras odesplazamiento de los granos que conforman la matriz rocosa. De aqu quealgunos de los procesos que dan origen a la porosidad inducida son: lacompactacin mecnica, la precipitacin de minerales, al disolucin, elfracturamiento y la recristalizacin.

Es de hacer notar que existen diferentes tipos de porosidad asociados a losprocesos mencionados, los cuales coexisten a menudo. Entre estos tipos deporosidad se tiene: la porosidad intergranular, formada en el momento dedepositacin de las partculas; la porosidad intragranular, debida a la disolucin

parcial de los granos de la roca; la porosidad intercristalina, relacionada a losintersticios entre los cristales; la porosidad mldica, asociada a la disolucin de


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En base al tipo de comunicacin entre los poros de la roca la porosidad puededenominarse:

1. Total o absoluta, que se refiere a la fraccin del volumen rocoso que no estocupado por la matriz.2. Interconectada o efectiva, la cual se define como el volumen total espaciosque pueden contener fluidos y se encuentran comunicados entre s.3. No interconectada o no efectiva, que representa la fraccin del volumen totalde la roca que est conformada por los poros que se encuentran aislados.

El volumen total de los poros de la roca viene dado por la sumatoria entre elvolumen de poros interconectados y el de los no interconectados. De estaforma, la porosidad absoluta del sistema es la suma de la porosidad efectiva

ms la porosidad no efectiva:

TIPO DE EMPAQUE

La densidad de empaquetamiento es la relacin existente entre el volumen deslido y el volumen total de un medio:

Donde Vs es el volumen ocupado por los granos y Vt es el volumen total.

De aqu que la porosidad () y la densidad de empaquetamiento (p) serelacionen mediante la siguiente ecuacin:


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Figura N 3:Tipo de empaquetamiento granular monodisperso

Tabla N 2:Valores de porosidad caractersticos para diferentes tipos deempaque

3. Clculos y Resultados

En el laboratorio se puede analizar el almacenamiento de fluidos como agua,gas y petrleo, esto es analizado en las muestras Core de formaciones que seobtienen durante la perforacin, estos fluidos estn dentro de sus espaciosporosos que son los vacos intercomunicados.

Clasificacin de la porosidad:


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La porosidad se puede clasificar por su naturaleza y por su origen.

Porosidad absoluta o total:

Es el volumen poroso total (comunicado + no comunicado) entre el volumentotal (bruto). Normalmente se puede medir mediante los perfiles Neutrn,densidad y snico.

Porosidad efectiva:

Es la relacin de volumen poroso interconectado al volumen total (bruto).

Dnde: Porosidad EfectivaVp = Volumen Poroso InterconectadoVb = Volumen Total (bruto)

El volumen total Vp se calcula con el mtodo gravimtrico (mtodo delpicnmetro)

Vb(Volumen bruto) = Vp(volumen de poros) + Vg(volumen de granos)

Tener en cuenta que nicamente la porosidad efectiva tiene un significado realen rocas sedimentarias que tienen hidrocarburos comerciales, desde que nospermite calcular el volumen de fluido que puede moverse y por lo tanto serrecuperado.

Calculo del Volumen Total o Bruto

Figura N 4:Picnmetro y muestra de mercurio


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1 Paso: Se empieza pesando el plato metlico Wplato en el cual se colocara elpicnmetro lleno de mercurio

2 Paso: Se introduce el Core en el picnmetro y se presiona la tapa, elvolumen de la roca desplazar una cantidad de Mercurio que luego caer alplato y ser medido el peso, importante mencionar que el mercurio no penetraen ningn poro de la roca a diferencia de otros lquidos que si lo haran Latensin superficial de mercurio lquido es de 484 dinas/cm, seis veces mayorque la del agua en contacto con el aire.

Wplato = 71.56 gramos = W1

Wplato+volumen desplazado de Hg = 193.2 gramos = W2

Entonces:

WHg= Wp+HgWp

WHg = W2W1 = 193.271.56 = 121.64 gramos

Ahora podemos determinar el volumen bruto del core:Vb = Vvolumen desplazado de Hg = WHg/densidad Hg

Densidad Hg = 13.6 gr/cm3

Por lo tanto:


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Mtodo de Saturacin con el Volumetro de Russell

Figura N 5:Volumetro Russell y Olla de Saturacin a Vaco

Esta prueba consiste en saturar nuestra muestra con kerosene (saturar serintroducir un fluido dentro de los espacios porosos intercomunicados de elcore), luego colocarlo en un tubo graduado y por diferencias de medidas medirel volumen bruto

1 Paso: colocamos el core en un volumen de kerosene dentro de la olla de

saturacin, luego con una bomba de vaco saturamos la muestra, esto con elfin de que al momento de usar el tubo del volumetro russell, ya no ingresekerosene a los poros y la diferencia se volmenes medido sea lo ms exactoposible.2 Paso: Tomamos nuestro volumetro Russell y lo llenamos hasta una alturadeterminada, lo invertimos y tomamos nota de nuestra primera medida la cualser nuestra medida de referencia.3 Paso: Despus tomamos nuestra muestra saturada y colocamos en nuestrovolumetro, invertimos de nuevo y tomamos nuevamente nuestra medida.

Figura N 6:Medicin de Volumetro Russell con Kerosene


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Clculo del Volumen Poroso:

W muestra seca = 19.0612 gramosW muestra saturada = 19.7040 gramos

Ahora calculamos el volumen de los poros a travs de la densidad

W kerosene en los poros = W muestra saturadaW muestra seca = 0.6428

gramos

Por tablas tenemos que la densidad del Kerosene es: 0.8169 gramos/cm3 @60C

Por lo tanto:

Del Volumetro de Russell se obtuvo:

Volumen referencia = 18.3 cm3

Volumen de core saturado = 10.4 cm3

Calculamos el volumen total o bruto mediante la diferencia de medidas:


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Porosmetro de Helio

Figura N 7:Equipo de medicin de Porosidad con Helio

El equipo funciona sobre el principio de la ley de Boyle que indica que para ungas ideal, la temperatura constante asumida, en un sistema cerrado el productode la presin y del volumen sigue habiendo constante.

1 Paso: Suministramos el equipo con helio a partir de un tanque a una presinde 120 psi.2 Paso: Calibramos el equipo, ya que este cuenta con dos perillas una paracalibrar al 0 psi y la otra para calibrar al 100 psi, usando a su vez dos mandosdenominados source (fuente) y supply (suministro).3 Paso: Con el equipo ya calibrado procedemos a medir el volumen de lacelda vaca (Vcv) colocando est en la pota celda y activando el control coreholder.4 Paso: Luego medimos el volumen de la celda con el core en el interior ms

los dedales que me ayudan a minimizar errores, procediendo de la mismamanera que el paso anterior.5 Paso: Medimos los volmenes de los dedales con la ayuda de un Vernier.

V cv = Volumen de la celda vaca = 31.4 cm3

V ledo = volumen de los espacios vacos en la celda al colocar el core condedales = 15.9 cm3

Vg = volumen de los granos.

Vd1 = volumen del primer dedal = x D2/4 x H = 2.54 x 0.03 = 1.57 cm3


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Vd2 = volumen del 2do dedal = x D2/4 x H = 2.54 x 0.95 = 4.79 cm3

Ahora calcularemos el volumen de los granos calculando volmenes:

Vg = 31.4 cm31.57 cm34.79 cm315.9 cm3

Vg = 9.14 cm3

Calculo del Volumen bruto a partir de Volumen de Grano y VolumenPoroso

Vb = V poros + V granos = 0.7869 + 9.14 = 9.93 cm3

Resumen de Resultados

M. Russell:

M. Picnmetro:

M. Porosimetro Helio:

Errores de Resultados

El volumen bruto del core no se puede calcular geomtricamente por lasirregularidades que presenta y lo desconocido de la geometra y forma de lascavidades porosas, los errores lo calcularemos respecto al mtodo delpicnmetro ya que es el mtodo ms usado y de mayor exactitud.

Error M.Russell = 7.10%


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Error Porosimetro Helio = 23.88%

4. Observaciones y Recomendaciones

Cortar con la mayor precisin posible la muestra de core, sealo ms simtrico, liso y limpio para obtener resultados masconfiables.

Durante el corte de core se va agregando agua para enfriar ylubricar la perforadora.

El core debe ser pequeo y manipulable para que entre a losinstrumentos de laboratorio.

Tener cuidado con la manipulacin del core, pues se utilizatolueno para extraer agua, adems de tetracloruro de carbonopara extraer impurezas.

Se debe utilizar guantes de nitrilo para manipular las pruebascon mercurio.

Para el mtodo del porosmetro de helio usaremos unapresin mayor a los 100 psi, para asegurar el flujo de helio alequipo, ser de 120 psi.

Tener cuidado en el manejo de equipos y seguir lasrecomendaciones de los encargados.

5. Conclusiones

Analizando los resultados de los volmenes brutos (Vb) vemosque el mtodo Russell y Picnometro no vara demasiado adiferencia del porosimetro de helio que es ms significativo.

El volumen bruto ms exacto es el de picnmetro por sumenor margen de error.

El error que se puede presentar en el mtodo de saturacin esde prdidas de kerosene al momento de manipular el core.

6. Bibliografa

- Ingeniera de Reservorios de Ing. Willian Navarro Cornejo FIP UNI 1994.

- Curso de Perforacin Bsica Ing. Felix Guerra Chavez FIP-UNI.

- Curso de laboratorio de Energy API Manual de Fluidos de perforacin:

Procedimiento Estndar para las Pruebas de Fluidos de Perforacin

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