CONCEPTOS FUNDAMENTALES (PARTE I)
Fig.1-1. Anticlinal: 1) Acuífero. 2) Contacto agua/petróleo. 3) Pozos terminados. 4) Pozo productor de agua. (El Pozo Ilustrado,p,58) Alexander Mitchell contribuyo con la apreciación fundamental de la porosidad o capacidad de almacenamiento de las rocas, parámetros esencial en los cálculos de los volúmenes de gas y/o petróleo en sitio. Esta apreciación de la porosidad de las arenas y areniscas desvirtuó la idea original de que el petróleo del pozo de Drake se obtenía de una corriente libre subterránea como si fuese un río. La demostración práctica y matemática del concepto es muy sencilla y elegante. Se fundamenta en la configuración de los granos, la manera como están en contacto, el material que los mantiene sujetos entre sí, el volumen de los granos y el volumen del espacio entre ellos, todo lo cual puede convertirse a cifras.
Ejemplo. Si se toma un vaso cilíndrico de un litro de capacidad se podría llenar con, un litro de algún líquido y esta es una opción. Otra opción es llenar el vaso de arena de granos sueltos hasta copar todo su volumen. Luego, cuidadosamente, se vierte agua en el vaso hasta llenar los intersticios entre los granos. Si el volumen del agua vertida representa 150 cc, el volumen total de los granos de arena es de 850 cc. Las dos cantidades suman el volumen del vaso. Entonces el porcentaje del volumen representado por los poros o intersticios es:
Porosidad = 150/1000 = 0,15 ó 15%
Este sencillo experimento supone que el agua no reacciona con los granos de arena.
Matemáticamente se puede explicar la porosidad del apilamiento rectangular de granos esféricos de arena o vidrio utilizando los siguientes datos (Fig. 1-2), para demostrar que la porosidad total máxima obtenible en condiciones ideales es 47,
Fig 1-2. Esta caja de 6cm de lado contiene 216 esferas de un cm de diámetro cada una, apiladas una sobre otra. El volumen de la caja menos el volumen total de la esfera deja un espacio vacío que representa los poros creados por las esferas en contacto.(El Pozo Ilustrado,p,64)
La porosidad total o volumen de almacenamiento natural máximo de este caso especial indica que todos los poros están interconectados y no hay material cementante entre los granos. Generalmente, en la naturaleza, los granos que componen la matriz de la roca están unidos entre sí por material que tiende a obstruir los poros y, por ende, evitar la intercomunicación entre poros, lo cual reduce el volumen de porosidad total.
De igual manera, se puede demostrar que si las esferas estuviesen dispuestas en posición romboidal se obtendría matemáticamente la porosidad total mínima de 25,95% en condiciones ideales.
En la práctica, debido a la forma de los granos, a la compactación, a la cementación que los une y a otros factores de la composición natural de las rocas, la porosidad medida en el laboratorio o por otros medios analíticos de campo da una variedad de valores para determinado espesor de estrato, sección o formación. Sólo la recopilación de datos y la estadística dan el valor promedio de porosidad que es el empleado en la práctica para cálculos corrientes. La porosidad de las rocas petrolíferas puede acusar, generalmente, entre 10% Y 25%.
En los estudios y análisis de yacimientos es muy importante tener claros los conceptos que definen el volumen total de poros en la roca con su cemento, el volumen de poros interconectados y el volumen de poros no interconectados. Esto es muy importante por lo que atañe a los fluidos en el yacimiento, la producción de éstos y la extracción volumétrica máxima durante las etapas de producción al lo largo de la vida económica del yacimiento.
Determinación de la porosidad en el laboratorio
Esencialmente hay dos maneras de medir la porosidad de una roca en el laboratorio, Directamente se recurre a una medición de volúmenes o indirectamente midiendo el peso y la densidad de las diferentes substancias para convertir pesos a volúmenes.
Volumen bruto de una muestra. Si la muestra de la roca tiene una forma regular (cilíndrica, cuadrada o cúbica), su volumen bruto puede calcularse mediante las medidas de su forma. Si su contorno es irregular se puede obtener su volumen bruto por inmersión y desplazamiento en un determinado volumen de líquido como mercurio, por ejemplo, que a presión atmosférica no penetre en los poros de la roca. El incremento de volumen que se observe en el recipiente que contiene la roca o el volumen de líquido que se recoja por rebosamiento corresponderá al volumen del espécimen o muestra.
Volumen de los poros interconectados. Utilizando la misma muestra, el volumen de los poros interconectados puede determinarse inyectándole un fluido, asegurándose que la totalidad de los poros interconectados sean llenados. El fluido no debe reaccionar con los granos ni con el material cementante que los une.
Volumen total de los poros. Si la muestra se disgrega con cuidado para preservar la integridad de sus granos, se puede medir el volumen de la matriz. El volumen total o absoluto de los poros se obtendrá por diferencia entre el volumen bruto y el volumen de la matriz.
Volumen de poros no interconectados. El volumen de los poros no interconectados también puede ser obtenido por diferencia entre el volumen absoluto o total de poros y el volumen de poros interconectados.
Obviamente, las maneras antes descritas para obtener la porosidad de una roca pueden lograrse también utilizando mediciones del peso en lugar del volumen del espécimen, siempre y cuando se conozca de manera más precisa la densidad de cada material.
Debe observarse que los procedimientos de medición de porosidad antes descritos son realizados a condiciones de ambiente en la superficie. En el yacimiento, las relaciones roca/fluidos están sometidas a presiones y temperaturas diferentes que reflejan la profundidad del subsuelo. Esta observación no invalida el trabajo hecho en el laboratorio pero sí llama a ejercer cautela al utilizarlo. Hay técnicas satisfactorias que permiten convertir las mediciones hechas en el laboratorio a las equivalentes a condiciones del yacimiento, y esto se refiere no sólo a la presión de sobrecarga de los sedimentos sino también a la temperatura.
