02 eficiencia de desplazamiento microscópico

8/10/2019 02 Eficiencia de Desplazamiento Microscpico

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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

=

=

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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?

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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

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