CONCEPTOS FUNDAMENTALES (PARTE III)
CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES DE LOS YACIMIENTOS
Permeabilidad
Las observaciones y estudios de campo y laboratorio por los interesados en las características y propiedades de las rocas y la producción de fluidos (gas/petróleo/agua) facilitaron la explicación de la importancia de la permeabilidad en la explotación de yacimientos de hidrocarburos. La base para la apreciación del flujo en medios porosos la dio el médico francés Jean L.M. Poiseuille (1869) mediante sus experimentos de flujo a través de tubos capilares, concernientes a las ramificaciones finales milimétricas de arterias y venas en el sistema circulatorio sanguíneo humano. Esos experimentos permitieron postular la Ley de Poiseuille que reza:
Las observaciones y estudios de campo y laboratorio por los interesados en las características y propiedades de las rocas y la producción de fluidos (gas/petróleo/agua) facilitaron la explicación de la importancia de la permeabilidad en la explotación de yacimientos de hidrocarburos. La base para la apreciación del flujo en medios porosos la dio el médico francés Jean L.M. Poiseuille (1869) mediante sus experimentos de flujo a través de tubos capilares, concernientes a las ramificaciones finales milimétricas de arterias y venas en el sistema circulatorio sanguíneo humano. Esos experimentos permitieron postular la Ley de Poiseuille que reza:
"La velocidad del flujo de un líquido a través de un tubo capilar varía directamente respecto a la presión y al diámetro del tubo a la cuarta potencia e indirectamente a la longitud del tubo y al coeficiente de la viscosidad del fluido".
Al tratarse de muestras de roca se debe distinguir entre permeabilidad absoluta, permeabilidad efectiva y permeabilidad relativa.
La permeabilidad absoluta es aquella que corresponde a la roca saturada 100% por un fluido único que no reacciona con la roca.
La permeabilidad efectiva de la roca respecto a un fluido cualquiera, corresponde a la situación cuando la saturación de dicho fluido en el medio poroso es menor de 100%.
La permeabilidad relativa ante la presencia de varios fluidos es la relación entre la permeabilidad efectiva y la absoluta en cada caso.
Capilaridad
Al tratarse de muestras de roca se debe distinguir entre permeabilidad absoluta, permeabilidad efectiva y permeabilidad relativa.
La permeabilidad absoluta es aquella que corresponde a la roca saturada 100% por un fluido único que no reacciona con la roca.
La permeabilidad efectiva de la roca respecto a un fluido cualquiera, corresponde a la situación cuando la saturación de dicho fluido en el medio poroso es menor de 100%.
La permeabilidad relativa ante la presencia de varios fluidos es la relación entre la permeabilidad efectiva y la absoluta en cada caso.
Capilaridad
Al hablar de conductos o canales capilares se refleja la semejanza de capilaridad que representa el sistema de poros interconectados de la roca petrolífera, En un tubo capilar se produce la tensión superficial o interfase, por el contacto líquido/líquido, gas/líquido o líquido/sólido, El desbalance de fuerzas moleculares entre el contacto de las substancias se traduce en una fuerza neta que tiende a contraer el área de contacto o interfase entre las dos sustancias, medida que puede hacerse en el laboratorio (Fig., 1-4) para obtener:
Fig.1-4 Capilar exageradamente aumentado para destacar sus partes componentes
Se define como energía superficial o tensión superficial del líquido la cantidad de trabajo mecánico requerido para crear el área de superficie nueva. La tensión superficial de una sustancia pura, o la tensión interfacial entre dos sustancias puras, es una cantidad definida y característica de la sustancia y/o de sustancias para cada temperatura dada. Manifestaciones de este fenómeno son la formación de meniscos en tubos muy delgados y/o la forma y el tamaño de gotas libres sobre una superficie.
Humectabilidad
Se define como el ángulo de contacto que los fluidos forman en la superficie sólida o superficie de la matriz. En el caso de las rocas y por sus características de composición, existe la propensión a la humectabilidad al agua o al petróleo, lo cual, según la saturación y la presión capilar, afecta la tensión interfásica petróleo/agua y, por ende, el desplazamiento de crudos de diferentes densidades.
En los estudios de yacimientos es importante conocer el fluido que domina la humectabilidad de la roca, las saturaciones de los fluidos y el establecimiento de las relaciones entre la permeabilidad efectiva y la permeabilidad absoluta para establecer la permeabilidad relativa correspondiente a las sustancias, gas, petróleo y agua.
En la práctica tiene mucha importancia saber si el flujo es de una, dos o tres sustancias, (gas, petróleo, agua) por que cada cual tiene sus características y significado. En el caso del flujo de las tres sustancias simultáneamente la suma de las tres permeabilidades relativas (kro + krg + krw) es variable y siempre menor que la unidad.
Tortuosidad
Fig.1-4 Capilar exageradamente aumentado para destacar sus partes componentesSe define como energía superficial o tensión superficial del líquido la cantidad de trabajo mecánico requerido para crear el área de superficie nueva. La tensión superficial de una sustancia pura, o la tensión interfacial entre dos sustancias puras, es una cantidad definida y característica de la sustancia y/o de sustancias para cada temperatura dada. Manifestaciones de este fenómeno son la formación de meniscos en tubos muy delgados y/o la forma y el tamaño de gotas libres sobre una superficie.
Humectabilidad
Se define como el ángulo de contacto que los fluidos forman en la superficie sólida o superficie de la matriz. En el caso de las rocas y por sus características de composición, existe la propensión a la humectabilidad al agua o al petróleo, lo cual, según la saturación y la presión capilar, afecta la tensión interfásica petróleo/agua y, por ende, el desplazamiento de crudos de diferentes densidades.
En los estudios de yacimientos es importante conocer el fluido que domina la humectabilidad de la roca, las saturaciones de los fluidos y el establecimiento de las relaciones entre la permeabilidad efectiva y la permeabilidad absoluta para establecer la permeabilidad relativa correspondiente a las sustancias, gas, petróleo y agua.
En la práctica tiene mucha importancia saber si el flujo es de una, dos o tres sustancias, (gas, petróleo, agua) por que cada cual tiene sus características y significado. En el caso del flujo de las tres sustancias simultáneamente la suma de las tres permeabilidades relativas (kro + krg + krw) es variable y siempre menor que la unidad.
Tortuosidad
Obviamente, los poros interconectados que en la roca representan los canales de flujo de los fluidos en el yacimiento (gas, petróleo, agua) no son tubos capilares rectos ni tampoco tienen pared lisa. Sin embargo, como los poros sí existen y la presencia de las interfases origina presiones capilares que afectan los procesos de desplazamiento de las sustancias, entonces se define tortuosidad como el indicador de la desviación que exhibe el sistema físico real de poros respecto a un sistema "equivalente" de tubos capilares.
La tortuosidad se expresa mediante la relación:
En la que La es la longitud real del trayecto del flujo y L la longitud de la muestra de la roca.
La tortuosidad se expresa mediante la relación:
En la que La es la longitud real del trayecto del flujo y L la longitud de la muestra de la roca.
FUENTE: Efraín E. Barberii Martín Essenfeld. Yacimientos de Hidrocarburos (FONCIED).
