Analistas Especiales de Nucleos.

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Presión Capilar, PC-I

Se define como la diferencia de presión a través de la interfase que separa dos fluidos inmiscibles, uno de los cuales moja preferencialmente la roca. Si se toma positiva entonces es la presión de la fase no mojante menos la presión de la fase mojante, es decir:

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El concepto de presión capilar también se ilustra en la Figura 3.7, en la cual se observa que al introducir un tubo capilar de vidrio dentro de un recipiente lleno de agua, ésta sube dentro del capilar. El fluido encima del agua es petróleo, y debido a que el agua humecta preferencialmente las paredes del capilar, existe una elevación capi- lar. En consecuencia, se pueden identificar dos presiones: p0> la presión de la fase petróleo en un punto justamente encima de la interface agua-petróleo, y la presión de la fase agua justamen- te debajo de la interface. Un balance de fuerzas es:

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Presión Capilar, PC-II

Los resultados indican que existe una diferencia de presión a través de la interface, la cual se designa presión capilar, Pc. Nótese que la mayor presión se produce en la fase no mojante.

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Así, la presión capilar se relaciona con la tensión interfacial fluido-fluido, con la humectabilidad de los fluidos y con el tamaño del capilar, r. Puede ser positiva o negativa; el signo sólo expresa en cuál fase la presión es más baja, la cual será siempre la fase que humecta el capilar. Nótese que Pc varía inversamente con el radio del capilar y se incrementa a medida que aumenta la afinidad de la fase humectante por el medio poroso. El ejemplo de un tubo capilar es una aproximación ideal al fenómeno de capilaridad que realmente ocurre en el medio poroso. Una aproximación más real fue pro- puesta por Plateau6, al considerar un sistema no consolidado formado por esferas con magnitudes similares a las encontradas en el medio poroso. Para este sistema la expresión de la presión capilar es:

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dónde: R} y R.¿ son los radios de curva- tura medidos en planos perpendiculares, en cm, según la Figura 3.8. La ecuación 3.14 se conoce como Ecuación de Laplace y muestra una relación general si los radios de curvatura son tomados como los radios principales de curvatura de la interface fluido/fluido en el punto donde se determina la presión capilar. En un capilar simple, 1 //?, =1 / R.¿ y están dados por el radio del capilar dividido por el coseno del ángulo de contacto, r/ eos 9,. Los valores de /?, y R¿ se relacionan con la saturación de la fase mojante dentro del me- dio poroso. Por lo tanto, la presión capi- lar depende de la saturación del fluido que humecta el medio poroso, aunque la exacta dependencia de este parámetro no es fácil de determinar debido a que la variación de Rl y R2 con saturación es bastante compleja.

APLICACIÓN Y PROCEDIMIENTOS PARA MEDIR LA PRESIÓN CAPILAR

Un plato poroso para la medición de presión capilar de núcleos mediante el método de la membrana semipermeable. El estudio del diseño y calibración del plato poroso se basa en un análisis de anteriores equipos de medición de presión capilar y además de una pasantía que se realizó en el Laboratorio de Petroproducción en la ciudad de Quito.

La finalidad principal del diseño de este equipo, es su aplicación en el laboratorio de petrofísica de la Facultad de Ingeniería en Ciencias de la Tierra de la Escuela Superior Politécnica del Litoral.

En su primera parte se revisan todos los conceptos teóricos relacionados con la Presión Capilar, además se mencionan los factores que afectan este parámetro y la aplicación del mismo en la Ingeniería de Petróleos en general.

Métodos usados en la determinación de la Presión Capilar como:

Método de la Centrifuga

Método de la Inyección de Mercurio

Método de la Membrana Semipermeable. Siendo este el método a ser mas estudiado a fondo.

Finalmente se describen cada uno de los elementos constituyentes del equipo de medición de presión capilar diseñado y además se explica el procedimiento a seguir con el objetivo de determinar este parámetro del yacimiento. Aparte se va a realizar un análisis comparativo de resultados de la experiencia, de mediciones realizadas en el Laboratorio de Petroproducción de la ciudad de Quito.

FORMAS PARA DETERMINAR LA PRESION CAPILAR

Método de la Centrifuga

En este método se emplea una centrífuga de alta velocidad para aumentar la diferencia de presión entre las fases.

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Fig. 2.1 – Tubo Especialmente Diseñado para el Método de la Centrifuga

Ventajas:

Es un método rápido.

El instrumental es más elaborado pero no es necesario asegurar contactos capilares. El drenaje de la fase desplazada es directo.

Permite hacer mediciones de Drenaje e Imbibición.

Permite definir perfectamente la presión umbral de muestras poco permeables.

Permite alcanzar presiones capilares más elevadas que con el método de Estados Restaurados.

Compara favorablemente con el método de Estados Restaurados en todo el rango de saturaciones.

Desventajas:

El cálculo es indirecto. La saturación de fases varía a lo largo de la muestra.

Este método de medición de las curvas de presión capilar presenta características únicas con respecto a las metodologías alternativas (membrana semi-permeable e inyección de mercurio).

Características Generales y Metodología Experimental

La metodología típica de trabajo para obtener curvas de presión capilar gas-agua es la siguiente:

- Se satura la muestra