técnicas para la evaluación de la porosidad y permeabilidad de las rocas

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RESERVORIO Y PROSPECCION

Universidad popular de la chontalpaTCNICAS PARA LA EVALUACIN DE LA POROSIDAD Y PERMEABILIDAD DE LAS ROCASESPECIALIDAD EN GEOLOGAGEOQUMICA


INTRODUCCIONPROPIEDADES PETROFISICAS DE UNA ROCA RESERVORIOAl examinar muestras pequeas de rocas de acumulacin, se puede observar ciertas variaciones en las propiedades fsicas de la roca.

Porosidad.

Saturaciones de petrleo, gas y agua.

Permeabilidades absoluta, efectiva y relativa.


INTRODUCCION

Una roca sedimentaria y de carbonatos constituye un yacimiento de HCs comercialmente cuando presenta dos propiedades. La primera es la capacidad para acumular y almacenar fluidos definida como porosidad, y La segunda propiedad es la capacidad para permitir que se muevan los fluidos a travs de ella y que es definida como permeabilidad.

Porosidad & Permeabilidad

PROPIEDADES DE LA ROCA

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POROSIDAD ():Es un espacio disponible en la roca, sirviendo como receptculo para los fluidos presentes en ella;

La porosidad se puede definir como la relacin del espacio vaco en la roca con respecto al volumen total de ella.

Por lo que un volumen de roca, est formado por un volumen de huecos o poros y un volumen de slidos. 4


POROSIDAD () Matemticamente se expresa como:

Vr = Volumen de roca. Vp = Volumen de poros. Vs = Volumen de slidos. 5


POROSIDAD ()

Fraccin del volumen total de la roca no ocupada por el esqueleto no mineral de la misma. En los yacimientos de petrleo la porosidad representa el porcentaje del espacio total que puede ser ocupado por lquidos o gases.Existen dos clases de Porosidad: Absoluta y Efectiva .Tambin se la puede considerar segn su formacin en: Primaria y Secundaria.


ESPACIO PORAL

Es utilizado para la migracin y acumulacin de HCs esta expresado como una fraccin de roca y generalmente esta dado en porcentaje.


POROSIDAD8POROSIDAD ABSOLUTA (a):

Es la porosidad total de la roca, tomando en cuenta los poros conectados y no conectados dentro de la roca.

Una roca puede tener una porosidad absoluta considerable y aun no tener conductividad a fluidos debido a la falta de intercomunicacin de los poros.

POROSIDAD EFECTIVA (e):

Es la porosidad de la roca, tomando en cuenta solo los poros que se encuentras interconectados.

La porosidad efectiva es una funcin de muchos factores litolgicos.


POROSIDAD

Factores litolgicos que intervienen en la Porosidad

Tamao de los granos, Empaque de los granos, Grado de Cementacin.Meteorizacin y lixiviacin,Forma de las partculas.Cantidad y clase de arcilla yEstado de hidratacin de las mismas.



POROSIDAD

Factores litolgicos que intervienen en la Porosidad



POROSIDADPOROSIDAD PRIMARIA:Resulta de los vacos que quedan entre los granos y fragmentos minerales despus que se acumulan como sedimentos.

POROSIDAD SECUNDARIA:

Resulta por accin de agentes geolgicos tales como lixiviacin, fracturamiento o fisuracion que ocurren despus de la litificacin de los sedimentos.


POROSIDAD (f)

Porosidad Primaria Porosidad Secundaria


POROSIDAD (f)Arreglo Terico de Empaquetamiento de los Granos

(A) Empaque cbico. fila superior est directamente encima de la fila inferior. (B) Empaquetamiento hexagonal. fila superior se ha desplazado un radio a la derecha.Empaque rombodrico. fila superior ha sido movido a la derecha y reenva uno radio como se muestra en la vista frontal.


POROSIDAD (f)Valores Tpicos de Porosidad

20% para una arena limpia y consolidada.

6% - 8% para carbonatos

Estos valores son aproximados, y ciertamente no se cumplirn en todos los casos.


PERMEABILIAD:Se define como la capacidad de la roca para permitir el flujo de fluido a travs de los espacios porales, y su unidad de medida es el Darcy.

La permeabilidad puede ser:

Permeabilidad Absoluta.Permeabilidad Efectiva.Permeabilidad Relativa.


PERMEABILIDAD16PERMEABILIAD ABSOLUTA (K):La permeabilidad de una roca es la conductividad de las rocas a los fluidos o la facultad que la roca posee para permitir que los fluidos se muevan a travs de la red de poros interconectados.

PERMEABILIAD EFECTIVA (Ko, Kg Y Kw):Es la conductividad al medio poroso de un fluido en un estado determinado de saturacin, es obvio que las presencias de varias fases de fluidos dentro de un medio poroso reduce la capacidad de flujo al fluido de prueba.


PERMEABILIDADPERMEABILIAD RELATIVA (Kro, Krg Y Krw):Es la relacin o razn entre la permeabilidad efectiva y la permeabilidad especifica o absoluta y se expresa en forma fraccional.

Toma de ncleo


MTODOS DE DETERMINACIN DE LA POROSIDAD EN LABORATORIOLas tcnicas de medicin en el laboratorio determinan dos de los tres parmetros bsicos de la roca (volumen total, volumen poroso y volumen de los granos). Se utilizan ncleos de roca, los cuales son obtenidos durante la etapa de perforacin del pozo.La medicin de porosidad es realizada generalmente en tapones de ncleos, son muestras de dimetro pequeo (entre 25 40 mm) extradas del ncleo o corona, utilizando herramientas de corte especiales.

Medicin de la porosidad mediante un anlisis directo de rutina del ncleo


Determinacin del volumen totalPuede ser calculado por medicin directa de las dimensiones de la muestra utilizando un vernier.

Este procedimiento es til cuando las muestras presentan formas regulares debido a su rapidez.

Para muestras de volmenes irregulares consiste en la determinacin del volumen de fluido desplazado por la muestra.

Algunos de los mtodos utilizados para determinar el volumen del fluido desplazado son:


Determinacin del volumen totalMtodos gravimtricosEl volumen total se obtiene observando la prdida de peso de la muestra cuando es sumergida en un lquido, o por el cambio en peso de un picnmetro cuando se llena con mercurio y cuando se llena con mercurio y la muestra.Los mtodos gravimtricos ms utilizados son:- Recubrimiento de la muestra con parafina e inmersin en agua.- Saturacin de la muestra e inmersin en el lquido saturante.- Inmersin de la muestra seca en mercurio.

Mtodos volumtricosEl mtodo del picnmetro de mercurio consiste en determinar el volumen de un picnmetro lleno con mercurio hasta una seal. Luego se coloca la muestra y se inyecta mercurio hasta la seal. La diferencia entre los dos volmenes de mercurio representa el volumen total de la muestra.

El mtodo de inmersin de una muestra saturada consiste en determinar el desplazamiento volumtrico que ocurre al sumergir la muestra en un recipiente que contiene el mismo lquido empleado en la saturacin.


Determinacin del volumen de los granosEn estos mtodos se utilizan muestras consolidadas y se le extraen los fluidos con un solvente que posteriormente se evapora. Los principales mtodos utilizados son:

Mtodo de Melcher NutingEl mtodo de Melcher Nuting consiste en determinar el volumen total de la muestra y posteriormente triturarla para eliminar el volumen de espacios vacos y determinar el volumen de los granos.

Mtodo del porosmetro de StevensEl mtodo de Stevens es un medidor del volumen efectivo de los granos. El porosmetro consta de una cmara de muestra que puede ser aislada de la presin atmosfrica y cuyo volumen se conoce con precisin. El ncleo se coloca en la cmara, se hace un vaco parcial por la manipulacin del recipiente de mercurio, con esto se logra que el aire salga de la muestra y es expandido en el sistema y medido a la presin atmosfrica. La diferencia entre el volumen de la cmara y el aire extrado es el volumen efectivo de los granos.

Densidad promedio de los granos.Tomando la densidad del cuarzo (2.65 gr/cc) como valor promedio de la densidad del grano, el volumen de los granos puede ser determinado con el peso de la muestra como se observa en la ecuacin 1.19. Este mtodo se utiliza en trabajos que no requieren gran exactitud.


Determinacin del volumen poroso efectivo

Todos los mtodos utilizados para determinar el volumen poroso miden el volumen poroso efectivo, y se basan en la extraccin o introduccin de fluidos en el espacio poroso.

Mtodo de inyeccin de mercurioConsiste en inyectar mercurio a alta presin en los poros de la muestra. El volumen de mercurio inyectado representa el volumen poroso efectivo de la muestra.

Mtodo del porosmetro de helioSu funcionamiento est basado en la Ley de Boyle, donde un volumen conocido de helio (contenido en una celda de referencia) es lentamente presurizado y luego expandido isotrmicamente en un volumen vaco desconocido. Despus de la expansin, la presin de equilibrio resultante estar dada por la magnitud del volumen desconocido; esta presin es medida. Usando dicho valor y la Ley de Boyle, se calcula el volumen desconocido, el cual representa el volumen poroso de la muestra.

Mtodo de Saturacin de Barnesconsiste en saturar una muestra limpia y seca con un fluido de densidad conocida y determinar el volumen poroso por ganancia en peso de la muestra.


Medicin de la porosidad mediante un anlisis indirecto por una imagen CT.Con la disponibilidad de sistemas de tomografas computarizadas de rayos X (CT) en los laboratorios de investigacin, ahora es posible medir las distribuciones de porosidad en muestras de ncleo.Peters y Afzal (1992) hicieron estas mediciones en un paquete de arena artificial y un Berea de arenisca de aproximadamente 60 cm de largo y 5 cm de dimetro.La imagen de CT da lugar a una serie de datos muy grandes, ms de 600.000 valores de porosidad en algunos los casos.Es conveniente presentar los resultados de las mediciones en las imgenes.Debe tenerse en cuenta que en algunos paquetes de arena pueden no ser tan uniformes como siempre asumimos que sea.La tcnica de empaques utilizados en esta prueba introduce importantes variaciones de porosidad en el paquete.


MTODO DE DETERMINACIN DE LA POROSIDAD MEDIANTE REGISTROS DE POZOSLa porosidad in-situ no se puede medir directamente en el campo como en el laboratorio.Slo solo se realizan mediciones indirectas a travs del registro.Estas mediciones usan energa snica o inducen radiacin.La mayora de registros de evaluacin se ocupan principalmente de la determinacin de la porosidad y la saturacin de agua in-situ.Ni la saturacin in-situ de agua, ni la saturacin de hidrocarburos se pueden medir directamente en el pozo.Es posible inferir la saturacin de agua si la porosidad se conoce mediante la medicin de la resistividad de la formacin.Las tcnicas de registros convencionales para la medicin de la porosidad son los registros de densidad, neutrones y acsticos. Todos estos proveen una indicacin de la porosidad total.

Registro de densidadMide la densidad de electrones de la formacin mediante el uso de una plataforma qumica montada, fuente de radiacin gamma y dos detectores de rayos gamma blindados. Los rayos gamma de energa media emitidos a la formacin chocan con los electrones en la formacin.En cada colisin, un rayo gamma pierde algo, pero no toda, su energa a los electrones y luego contina con energa reducida.Este tipo de interaccin se conoce como dispersin Compton.Los rayos gamma dispersos de llegar al detector, a una distancia fija de la fuente, se cuentan como una indicacin de la densidad de la formacin.


Registro de densidad


REGISTRO ACUSTICOEl perfil snico mide el tiempo de transito (en microsegundos) que tarda una onda acstica compresional en viajar a travs de un pie de la formacin, por un camino paralelo a la pared del pozo.

La velocidad del sonido en formaciones sedimentarias depende principalmente del material que constituye la matriz de la roca (arenisca, lutita, etc.) y de la distribucin de la porosidad.


REGISTRO DE NEUTRON

Este perfil responde a la presencia de tomos de hidrgeno. Debido a que la cantidad de hidrgeno por unidad de volumen contenido en el agua y en el petrleo es muy similar, la respuesta de este registro corresponde bsicamente a una medida de la porosidad. Debido a que este tipo de registro responde a la presencia de tomos de hidrgeno, estos tambin pueden provenir de aquellos tomos combinados qumicamente con los minerales que conforman la matriz de la roca. El perfil lleva generalmente una escala en unidades de porosidad basado en una matriz calcrea o de areniscas.


REGISTRO DE NEUTRONLos valores de porosidad aparente pueden ser ledos directamente de cualquier registro neutrn, siempre sujetos a ciertas suposiciones y correcciones.

Algunos efectos, como la litologa, el contenido de arcilla, y la cantidad y tipo de hidrocarburo, pueden ser reconocidos y corregidos utilizando informacin adicional extrada de registros snicos y/o de densidad.


Combinacin de los registros de porosidadEn muchas reas, es comn practicar la topa de ms de un registro de porosidad en el pozo.

Las combinaciones comunes son: densidad-neutrn, densidad. Acstico, y acstico-neutrn. Algunas veces, los tres registros son corridos en el mismo pozo. Estos registros usualmente se graban junto con una curva de rayos gamma y uno de capilaridad.

La combinacin de los registros de porosidad son usados para:Diferenciar petrleo o agua de las zonas de gas.Calcular cuantitativamente valores para litologa.Determinar volumen de esquisto en la roca madre.


Combinacin de los registros de porosidad

fIn

GEOQUMICA

TCNICAS PARA LA EVALUACIN DE LA POROSIDAD Y PERMEABILIDAD DE LAS ROCAS

INSTRUCTORM.E. JAVIER ALBERTO TRUJEQUE DE LA CRUZALUMNA DULCE MARA PEA JIMNEZ

MXICOMMXV

técnicas para la evaluación de la porosidad y permeabilidad de las rocas

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