FACULTAD DE INGENIERIA DE PETROLEO, GAS NATURAL Y PETROQUIMICA*CURSO: LABORATORIO DE NUCLEOS

*SECCION: B

*LABORATORIO: METODOS PARA DETERMINAR LA POROSIDADDE UNA ROCA RESERVORIO

*ALUMNO: PRADO LEON, JAVIER * CODIGO: 20094112G

*PROFESORA:ING. DANIEL CANTO

*FECHA DE ENTREGA:12 DE MAYO DEL 2011

Introduccin

El anlisis de ncleos es parte muy importante del programa general de evaluacin de un yacimiento, pues facilita la evaluacin directa de sus propiedades y provee bases para la calibracin de otras herramientas de evaluacin, como los perfiles. Estos datos los proporciona el anlisis de ncleos e indican una evidencia positiva de la presencia de petrleo, la capacidad de almacenamiento de los fluidos del yacimiento (porosidad) y la capacidad y distribucin del flujo (permeabilidad) esperado. Las saturaciones residuales de los fluidos permiten la interpretacin de la produccin probable de petrleo, gas o agua. No se le puede tomar ncleos a todos los pozos porque tal operacin es costosa; sin embargo, los planes iniciales para el desarrollo de un yacimiento deben tomar en cuenta la extraccin de ncleos en un nmero razonable de pozos. Estos deben seleccionarse de manera que cubran un rea representativa del yacimiento.

Objetivos

Reconocer y aprender a operar correctamente los instrumentos de laboratorio de ncleos que me permita obtener clculos de la porosidad mediante los diversos mtodos a realizar ya sea el Elctrico, el del Picnmetro Russell y el porosmetro helium.

Reconocer diferentes tipos de ncleos y a travs de ello obtener nuestro core de trabajo para proceder a su respectivo anlisis.

Familiarizar al alumno con las propiedades petrofsicas de un ncleo, como por ejemplo la porosidad, permeabilidad, saturacin de fluidos, capilaridad, mojabilidad y tensin superficial.

Finalizando el laboratorio el alumno estar en condiciones de analizar los diferentes resultados de volumen bruto obtenido por los diferentes mtodos de laboratorio con el fin de comparar y definir el mtodo ms preciso.

Marco tericoPorosidadLa porosidad es una medida de la capacidad de almacenamiento de fluidos que posee una roca y se define como la fraccin del volumen total de la roca que corresponde a espacios que pueden almacenar fluidos.

Ec. 1.1

Como el volumen de espacios disponibles para almacenar fluidos no puede ser mayor que el volumen total de la roca, la porosidad es una fraccin y el mximo valor terico que puede alcanzar es 1. Muchas veces la porosidad es expresada como un porcentaje, esta cantidad resulta de multiplicar la ecuacin 1.1 por 100. Matemticamente se puede explicar el concepto de porosidad con el siguiente ejemplo. Supongamos que un medio poroso se encuentra compuesto por esferas de radio R del mismo tamao (estas esferas representan los granos o matriz de la roca), si las esferas se encontrasen dispuestas espacialmente de forma tal que los centros de cualquier grupo de esferas adyacentes corresponden a las cuatro esquinas de un cubo de lados iguales al dimetro de las esferas, como se puede ver en la figura 1.1, entonces el sistema total se encontrara formado por la repeticin del espacio dentro del cubo y la porosidad de este sistema podra ser calculada obteniendo el volumen total de esferas (Ec. 1.2) y el volumen total del cubo (Ec. 1.3).

Ec. 1.2

Figura 1.1 Arreglo cbico

Ec. 1.3 Como el volumen poroso (espacio que puede almacenar fluidos) es igual al volumen total del cubo menos el volumen de las esferas tenemos:

Ec. 1.4

Si se divide el volumen poroso por el volumen total del cubo, se obtendra el valor de la porosidad del sistema.

Ec. 1.5

Este tipo de arreglo o disposicin de los granos se conoce como arreglo cbico y la porosidad de este arreglo es la mxima porosidad terica que se puede obtener (47.64%). CLASIFICACIN Segn la comunicacin de sus poros Debido a que el material cementante puede sellar algunos poros de la roca, aislndolos del resto del volumen poroso, los poros se pueden encontrar unidos entre si, o aislados. Dependiendo de cmo sea la comunicacin de estos poros, la porosidad se puede clasificar de la siguiente manera: - Total o absoluta. - Interconectada o efectiva. - No interconectada o no efectiva. La porosidad total o absoluta de una roca se define como la fraccin del volumen total de la misma que no est ocupada por matriz.

Poros interconectados

Poros no interconectados

Figura 1.2 Distribucin de poros en la roca

La porosidad interconectada o efectiva se define como el volumen total de la roca que representa espacios que pueden contener fluidos y se encuentran comunicados entre s, mientras que la porosidad no interconectada o no efectiva es aquella que representa la fraccin del volumen total de la roca que est conformada por los espacios que pueden contener fluidos pero no estn comunicados entre s.

Como la sumatoria del volumen de los poros no interconectados ms el volumen de los poros interconectados es igual al volumen total de los poros de la roca, entonces la porosidad absoluta o total del sistema es igual a la sumatoria de la porosidad efectiva ms la porosidad no efectiva (Ec. 1.6). Ec. 1.6 Para el ingeniero de yacimientos la porosidad de mayor importancia es la efectiva, debido a que esta representa el volumen de espacios de la roca que puede estar ocupado por fluidos movibles FACTORES QUE AFECTAN LA POROSIDAD Existen varios factores que afectan la porosidad de la roca, entre estos podemos mencionar los siguientes: - Tipo de empaque. - Presencia de material cementante. - Geometra y distribucin del tamao de los granos. - Presin de las capas suprayacentes.

Tipo de empaqueSi se tiene un medio poroso compuesto por esferas de igual tamao, las cuales se encuentran dispuestas formando un arreglo cbico, la porosidad obtenida es de 47.64%. Si modificamos la disposicin espacial de las esferas manteniendo el tamao de las mismas, como se observa en la figura 3, la cual representa un empaque de tipo rombodrico, la porosidad del sistema disminuye a 25.9%.

Esta disminucin en la porosidad se debe a una reduccin en el volumen poroso del sistema, ya que parte de las esferas ocupan un volumen que anteriormente se encontraba vaco.

La variacin en el tipo de empaque de los granos es un factor que afecta la porosidad. Algunos tipos de empaque y su correspondiente valor de porosidad son los siguientes: cbico 47.64%, ortorrmbico: 39.54%, tetragonal esfenoidal: 30.19%, rombodrico: 25.9%.

Al calcular la porosidad de una roca que presenta un empaque cbico como el mostrado en la figura 1 se obtuvo un valor de porosidad de 47.64%. Si se mantiene el tipo de empaque y se reduce el tamao de las esferas a la mitad, la porosidad puede ser calculada como se muestra a continuacin:

Como se puede apreciar la porosidad continua siendo 47.64%, esto se debe a que la variacin en el tamao de los granos no afecta la porosidad de la roca, siempre y cuando se mantenga el tipo de arreglo o empaque de los granos.

Geometra y distribucin del tamao de los granos

Figura 1.5 Distribucin del tamao de los granos Dependiendo del ambiente depositacional en el cual se origin la roca, los granos que la conforman presentarn una determinada distribucin en su tamao. Esta variacin en el tamao de los granos se conoce como escogimiento y es un factor que afecta la porosidad de la roca. Como se puede apreciar en la figura 1.5, cuando la distribucin del tamao de los granos de una roca es homognea (buen escogimiento), la porosidad de la roca es alta. A medida que aumenta la heterogeneidad en el tamao de los granos, la porosidad de la roca disminuye. La forma de los granos tambin afecta la porosidad de la roca. Un sistema compuesto por granos perfectamente redondeados presentar una porosidad mayor que un sistema formado por granos alargado, como se aprecia en la figura 1.6.

Presencia de material cementanteLos granos que conforman la matriz de la roca se encuentran unidos entre s por material cementante, el cual se encuentra compuesto principalmente por slice, carbonato de calcio y arcilla. La presencia de material cementante afecta la firmeza y compactacin de la roca, por lo tanto afecta la porosidad de la misma. A medida que aumenta la cantidad de material cementante, la porosidad del sistema disminuye, debido a que este material se aloja en los espacios disponibles para la acumulacin de fluidos.

Por esta razn, la porosidad de arenas no consolidadas (las cuales presentan poca cantidad de material cementante) es mucho mayor que la porosidad de arenas altamente consolidadas o compactadas.

Presin de las capas suprayacentesOtro factor que afecta la porosidad es la compactacin originada por la presin de sobrecarga, la cual es ejercida por el peso de las capas suprayacentes de la roca. A medida que aumenta la profundidad, la presin ejercida por la columna de sedimentos aumenta, esto genera una fuerza que tiende a deformar los granos y reducir el volumen de espacios vacos, por lo tanto se origina una reduccin en la porosidad. Cuando los fluidos contenidos en el espacio poroso son producidos, la presin interna disminuye, pero la presin externa (presin de sobrecarga) permanece constante, con esto se crea un desequilibrio que origina esfuerzos que tienden a disminuir el volumen bruto y el volumen poroso de la roca, lo que se traduce en una reduccin en la porosidad. CALIDAD DE ROCA EN FUNCIN A LA POROSIDAD

Como la porosidad es una medida de la capacidad de almacenamiento de la roca, la calidad de la roca yacimiento puede ser determinada en funcin a la porosidad, como se observa en la tabla mostrada a continuacin.

Calidad Muy buena Buena Regular Pobre Muy pobre

(%) > 20 15 20 10 15 5 10