Download - 02 Eficiencia de Desplazamiento Microscópico
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DESPLAZAMIENTO MICROSCOPICO DE
FLUIDOS EN UN RESERVORIO
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Eficiencia de Desplazamiento Microscpico (ED)
Se refleja en Sor al final del proceso y determina fracaso o xito del proceso
Fuerzas capilares
Tensin Superficial e Interfacial (IFT):
Mojabilidad - 1 200 psi/ft
Presin Capilar
Fuerzas viscosas
Cada de presin cuando un fluido fluye a travs de un medio poroso
Flujo de petrleo a travs de la roca = -1.26 psi /ft
Flujo de agua a travs de un capilar = - 0.048 psi/ft
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FUERZAS CAPILARES
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Tensin Superficial e Interfacial (IFT)
Superficie lquido-gas Tensin superficial
agua-vapor de agua= 73 dyn/cm
Superficie lquido-lquido o lquido-roca IFT
agua-hidrocarburos= 30 50 dyn/cm
3
C
B
A
FF
Aire o Vapor Lquido
Lquido
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Mojabilidad
Es la tendencia de un fluido a adherirse a una superficie slida en presencia
de un segundo fluido.
Se clasifica en sistema mojado al petrleo, mojado al agua, intermedio
(neutra) y fraccional (mixta)
Mojabilidad mixta (Salathiel):
Poros mas pequeos mojados al agua y llenos de agua
Poros mas grandes son mojados al petrleo y llenos de petrleo4
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Cmo determinar la mojabilidad?
Mtodos Cuantitativos
Angulo de contacto *
Imbibicin y desplazamiento forzado (Amott) *
USBM
Resistividad elctrica *
Mtodos Cualitativos
Examinacin microscpica
Flotacin
Curvas de permeabilidad relativa *
Curvas de recobro *5
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Angulo de contacto
Es el mejor mtodo para medir la mojabilidad cuando se utilizan fluidos
puros y ncleos artificiales. Cuarzo (areniscas) o calcita (calizas) se
utilizan para simular las superficies porosas de la roca reservorio.
La principal desventaja es que no toma en cuenta la heterogeneidad de la
superficie de la roca
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Imbibicin y desplazamiento forzado (Amott)
Determina la mojabilidad promedio del ncleo el cual relaciona los
volmenes por desplazamiento forzado e imbibicin tanto de agua por
petrleo y petrleo por agua. Consiste de los siguientes pasos:
1. Se prepara ncleo en la centrfuga bajo salmuera hasta alcanzar Sor
2. Se sumerge el ncleo en petrleo, y se mide el volumen de agua
desplazada por imbibicin espontnea de petrleo despus de 20 h (Vwsp)
3. Se centrifuga el ncleo en petrleo hasta alcanzar Swir, y se mide el
volumen total de agua desplazada (Vwt), incluyendo el volumen desplazado
por imbibicin espontnea.
=
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4. Se sumerge el ncleo en salmuera, y se mide el volumen de petrleo
desplazado espontneamente por imbibicin de agua luego de 20 h (Vosp)
5. Se centrifuga el ncleo en petrleo hasta alcanzar el Sor, y se mide el
volumen total de petrleo desplazado (Vot), incluyendo el volumen
desplazado por imbibicin espontnea.
=
El criterio que se maneja para el ndice de Amott (I = Iw - Io) consiste en:
Mojado al agua +0.3I+1.0
Intermedia - 0.3I+0.3
Mojado al petrleo - 1.0I- 0.38
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USBM
Consultar mtodo de USBM
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Mtodo de Resistividad Elctrica
E. Sondenaa estim la saturacin de agua usando la ecuacin de Archie
RI = Rt/ Ro= Swn n = - log (Rt/ Ro) / log (Sw)
Donde RI = ndice de resistividad, Rt y Ro son las resistividades elctricas
cuando la roca esta parcialmente saturada con agua y cuando la roca esta
saturada 100 % agua.
El exponente de saturacin de Archie para arenas de Berea tratadas con
Quilon C vara de 2.0 (mojadas fuertemente al agua) a 5.2 (mojadas
fuertemente al petrleo)10
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Curvas de Permeabilidad Relativa
Se usan para ncleos fuertemente mojados al agua o petrleo
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Curvas de Recobro
Las curvas de recobro son funcin de los volmenes porosos de agua de
formacin inyectados durante el barrido por agua (water flooding).
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FUERTEMENTEMOJADA AL AGUA
FUERTEMENTEMOJADA ALPETROLEO
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Presin Capilar
Diferencia de presin que existe en las interfases debido que las interfases
se encuentran en tensin
Po= Patm+og h1
Pw= Patm+og (h1 +h) -wg h
=
=
El capilar es una aproximacin ideal y simple del fenmeno de capilares en
rocas con petrleo.13
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FUERZAS VISCOSAS
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Las fuerzas viscosas en un medio poroso se reflejan en la magnitud de la
cada de presin que ocurre como resultado del flujo de un fluido a travs de
un medio.
Una aproximacin para calcular las fuerzas viscosas en un medio poroso es
el modelos de tubos capilares paralelos donde P para flujo laminar a travs
de un tubo simple viene dado por la ley de Poiseuille:
Tambin se la puede expresar en funcin de la ley de Darcy:
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= 8
= (0.158) (
)
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Calcular el gradiente de presin para flujo de un petrleo de 10 cp a un
caudal de 1.0 ft/d. La permeabilidad de la roca es 250 md y la porosidad es
0.20. ocurre como resultado del flujo de un fluido a travs de un medio.
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Ejemplo
= ..
.
.
= 1.264 /
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ENTRAMPAMIENTO DE LAS FASES
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El mecanismo de entrampamiento depende de:
Estructura del poro del medio poroso
Interaccin roca / fluido relacionado con la mojabilidad
Interaccin fluido fluido reflejado en la tensin interfacial
Debido a la complejidad para expresar matemticamente elentrampamiento, se han creado algunos modelos como:
Efecto Jamn entrampamiento en un capilar
Modelo poro doublet
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Entrampamiento en un capilar efecto Jamn
Presin requerida (usualmente alta) para forzar una fase no mojante atravs de un sistema capilar como por ejemplo el medio poroso.
Anlisis de una gota de petrleo o burbuja de gas atrapada en uncapilar preferentemente mojada al agua
=
=
=
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Entrampamiento en un capilar efecto Jamn
= 2
=
=
20
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Calcular la presin necesaria para forzar una gota de petrleo a travs de
una garganta porosa que va desde un radio de 6.2 m hacia un radio de 15
m. Asumir que el ngulo de contacto mojante es cero y que la IFT es25 dina/cm. Expresar la respuesta en dina/cm2 y psi. Cul sera el gradiente
de presin en psi/ft si la longitud de cada fuese 0.01 cm?
21
Ejemplo
= 2 25 /1
0.00062
1
0.0015
= 47,300
2= 0.68
= 2,073 /
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Entrampamiento en 2 capilares Poro doublet
Flujo en dos capilares paralelos conectados
Poros son mojados al agua
Se asume que densidad de petrleo y agua son iguales
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qw qo
q1
q2
r1
r2
P1
P2PA PB
L
Flujo deDarcy Flujo deDarcyFlujo Doublet
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Nca= F viscosas/ F capilares
Nca
= v * w/
ow
Para movilizar el petrleo atrapado es necesario vencer las fuerzas
capilares (incrementar el Nca)23
SaturacindePetrleoenelncleoenelpuntoderuptura,
%v
olumenporoso
Nmero capilar
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MOVILIZACIN DE FASES ATRAPADAS
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Cuando se aplique inyeccin de agua (water flooding), una vez que petrleoes atrapado, es muy difcil movilizarlo
Moore & Slobod determinaron que el entrampamiento depende de las
condiciones al frente de la inundacin
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Movilizacin vs Entrampamiento
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En el laboratorio se ha hecho varios experimentos de desplazamiento enncleos de arenisca Berea como por ejemplo:
Inyeccin de agua a una P constante hasta que la produccin de
petrleo cese. Se incrementP hasta que la produccin de petrleo cese (repetir)
Inyeccin de polmeros (viscosidad) y surfactantes (bajar IFT) lo cualredujo drsticamente Sor.
Si lo aplicamos al campo tendramos los siguientes inconvenientes:
Los P que se obtuvieron en laboratorio son difciles de alcanzar por loque sera necesario reducir el espaciamiento entre pozos (imprctico)
Aumentar la viscosidad a un valor muy alto podra causar problemas depresin de inyeccin en superficie o taponamiento de los poros.
Reducir IFT sera lo ideal, pero se debe tomar en cuenta la adsorcinde la roca lo cual generara que el petrleo movil quede atrapado enotro lugar.
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Movilizacin por alteracin de relacin fuerzas viscosas/ capilares
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EOR puede ser aplicado en varias etapas:
Al inicio a un reservorio de petrleo, en el cual el desplazamiento esms eficiente dejando poco petrleo atrapado.
Cerca o al final de Sor, en el cual primero se debe movilizar el petrleoformando un banco, y luego desplazar el banco de forma efectiva.
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Movilizacin de petrleo residual Formacin de unbanco de petrleo