Lab de Yacimiento

7/28/2019 Lab de Yacimiento

1/15


2/15

FUNDAMENTOS TERICOS

1. Definiciones

Poro: Son espacios vacos entre los granos, en los cuales se puede alojarfluidos como agua o petrleo o gas, y adems circular en este espacio.

Porosidad: Es la fraccin del volumen total de la roca no ocupada o librede material slido, es decir, la fraccin del volumen total correspondiente

al volumen poroso.

Porosidad intercristalina: Se refiere a los espacios existentes entre losplanos de un cristal o espacios vacos entre cristales. Muchos de estos

poros son sub-capilares, es decir poros menores de 0.002 mm de dimetro.

La porosidad que se encuentra entre cristales o partculas tamao lodo se

llama comnmente microporosidad.

Porosidad integranular: Es funcin del espacio vaco entre granos, es decir,de los espacios intersticiales de toda clase en todo tipo de roca. Esta

porosidad comprende tamao sub-capilar a super-capilar. Generalmente,

los espacios tienen un dimetro mayor de 0.5 mm.

Porosidad efectiva: Es la relacin del volumen poroso interconectado conel volumen bruto de roca. Esta porosidad es una indicacin de la habilidad

de la roca para conducir fluidos, sin embargo esta porosidad no mide la

capacidad de flujo de una roca. La porosidad efectiva es afectada por un

nmero de factores litolgicos como tipo, contenido e hidratacin de

arcillas presentes en la roca, entre otros.

Porosidad absoluta: Es aquella porosidad que considera el volumen porosode la roca est o no interconectado. Esta propiedad es la que normalmente

miden los porosmetros comerciales. Una roca puede tener una porosidad

absoluta considerable y no tener conductividad de fluidos debido a la

carencia de interconexin poral. La lava es un ejemplo tpico de esto.

Roca madre: Es una unidad sedimentaria que ha generado y expulsado gaso petrleo, para que se acumulen y formen los yacimientos de

hidrocarburos. Las localizaciones donde se produce el petrleo son

aquellos donde se tiene una abundante masa de agua y abundantes aportes


3/15


4/15

estimar (con el aporte de otras propiedades) el porcentaje de reservas de

hidrocarburos.

Existen muchos tipos de porosidad, segn la ingeniera de yacimiento:

Porosidad absoluta: Fraccin del volumen total de la roca ocupado porporos que se encuentren conectados o no entre s.

Porosidad efectiva: Es la fraccin del volumen total de la roca ocupado porlos poros que se encuentran conectados entre s.

Porosidad residual o no efectiva: Es la diferencia entre la porosidadabsoluta y la efectiva. Puede ser encontrada en carbonatos, zonas

altamente cementadas y en rocas gneas.

De acuerdo a la geologa:

Porosidad Primaria: Es aquella que se desarrolla u origina en el momentode la formacin o deposicin de los estratos. Es propia de las rocas

sedimentarias como las areniscas (detrticas o clsticas) y calizas oolticas

(no detrticas). sta a su vez puede ser:

Intergranular: Es el espacio vaco que queda entre granos que constituyenla roca. El rango de espacios intersticiales va desde tamaos subcapilares

hasta supercapilares, pero mayores de 0,5 mm de dimetro.

Intercristalina: Representa el volumen de espacio vacios existentes entrecristales de ciertas rocas. Muchos de estos espacios vacios son

subcapilares, es decir, poros menores de 0,002 mm de dimetro.

Planos estratificados: Existe concentracin de espacios vacos dediferentes variedades paralelos a los planos de estratificacin. Las

geometras mayores de muchos yacimientos petroleros estn controladas

por este tipo de porosidad. Entre las causas de espacios vacos en los

planos estratificados se cuentan: diferencias de los sedimentos

depositados, tamao de partculas y arreglo de depositacin y ambientes

de depositacin.

Espacios sedimentarios miscelneos: Esto se debe a espacios vacosresultantes de la depositacin de fragmentos detrticos de fsiles, espacios

vacos resultantes del empaquetamiento de oolitas, espacios cavernosos de


5/15

tamao irregular y variable formados durante el tiempo de depositacin, y

espacios creados por organismos vivos en el momento de la depositacin.

Porosidad Secundaria: Se genera por un proceso geolgico subsiguiente ala deposicin de los estratos, donde los procesos catagenticos y

diagenticos que intervienen en ella pueden aumentar o disminuir la

porosidad primaria, bien sea aumentando o disminuyendo la porosidad

efectiva. Se puede dar de las siguientes formas:

Por solucin: Se produce como consecuencia de la precipitacin delmaterial salino presente en el agua que circula a travs de los estratos, lo

cual cae por gravedad a los espacios vacios entre grano y grano

cementando los mismos, disminuyendo la porosidad. Sin embargo el agua

puede diluir el material soluble presente en los granos reduciendo el

volumen de los mismos y aumentando el volumen poroso.

Por fractura: Es ocasionada por la accin de fenmenos de diastrofismo(pliegues y fallas) que tienden a fracturar la roca, donde la porosidad

originada va estar presente en aquellos espacios porosos producidos en las

paredes de las grietas o fisuras generadas. Por dolomitizacin: Es el proceso por el cual las calizas se convierten en

dolomita que es ms porosa. Esto se produce como consecuencia de la

reaccin ejercida por sales de magnesio presentes en el agua que circula

por una roca caliza, donde la reaccin genera un cambio tomo por tomo

y molcula por molcula de calcio por magnesio el cual es de menor

volumen atmico que el calcio, por el cual se producir que el magnesio

ocupe menos espacio en la roca y el tamao de los poros sea mayor. Espacios secundarios miscelneos: En esta clasificacin se tienen a

arrecifes, los cuales son aperturas en las crestas de anticlinales estrechos;

pinchamientos y llanos, los cuales son aperturas formadas por la

separacin de estratos sometidos a un suave desplome; y espacios vacos

causados por brechas submarinas y conglomerados que resultan de

movimientos gravitarios del material del fondo marino despus de

mitificacin parcial.


6/15

Porosidad Total: Esta caracterstica de los yacimientos que presentandoble porosidad y representa la suma de la porosidad primaria y la

secundaria.

3. Cules son los Factores Geolgicos y Qumicos que afectan laporosidad?

Grado de cementacin o consolidacin: la cementacin es el agente quetiene mayor efecto sobre la porosidad original y afecta el tamao, la forma,

y la continuidad de los canales porosos. El material cementante est

formado por el cemento que une los granos entre s. Los materiales

cementantes ms comunes son el slice, carbonato de calcio, carbonato de

magnesio, arcilla y hasta una mezcla de los anteriores. Del material

cementante depende la firmeza y compactacin de la roca sedimentaria por

ello los estratos se identifican como consolidados, poco consolidados, y no

consolidados. Tanto la porosidad como la permeabilidad decrece con la

mayor cantidad de cemento. Compactacin: es el efecto de la compresin provocado por el peso de la

roca suprayaciente. La fuerza de la compactacin es la funcin de la

profundidad de enterramiento de los estratos, es decir, a mayor

profundidad mayor efecto compactacin.

Disolucin: Son los canales resultantes de la disolucin del materialrocoso por accin de soluciones calientes o tibias que circulan o percolan a

travs de la roca. Las aperturas causadas por la meteorizacin y espaciosvacos causados por organismos vivientes pueden sufrir alargamiento

debido a dilucin.

4. Cmo afecta la orientacin y tamao de los granos en el proceso dedesplazamiento del hidrocarburo en un yacimiento?

La orientacin y el grado de redondez tienen influencia en la porosidad, los

granos con mayor redondez permiten una mayor porosidad y viceversa, por lo


7/15

tanto permite un mayor desplazamiento del hidrocarburo. Con una mezcla de

tamaos de los granos la porosidad disminuye, porque los granos ms pequeos

llenan parcialmente los espacios vacios existentes entre los ms grandes. Es

importante que el tamao de los poros sea homogneo y que mantengan su forma

a lo largo del tiempo.

Adems, para que haya un mayor desplazamiento del hidrocarburo debe

existir un buen escogimiento, esta se debe a la uniformidad y clasificacin de los

granos. Un buen escogimiento est determinado por un tamao parecido de los

granos. La variacin del tamao del grano no afecta la porosidad de la roca

siempre y cuando se mantenga el tipo de arreglo o empaque de los granos.

5. Entre un yacimiento Homogneo y uno Heterogneo, usted comofuturo ingeniero, Cul escogera para la produccin de

hidrocarburos y cul presentara mejor porosidad?

Entre un yacimiento homogneo y heterogneo no debera existir inclinacin o

preferencia alguna, ya que el primero se visualiza como un yacimiento ideal y el

heterogneo es el que realmente encontramos a la hora de perforar. Sin embargoidealmente el ingeniero escogera un yacimiento homogneo que est

caracterizado por poseer un buen escogimiento de los poros, que estn

interconectados y otros factores que incidan positivamente en la porosidad del

yacimiento. Es decir, que el yacimiento ms poroso independientemente de que

sea homogneo o heterogneo ser aquel que cuente con las condiciones que rigen

el mejor rango de productividad.

6. Explique al menos 3 formas de calcular la porosidad. De ejemplos ydemuestre matemticamente si es posible.

A. Medicin de la porosidad en el laboratorioLas tcnicas de medicin en el laboratorio consisten en determinar dos de los

tres parmetros bsicos de la roca (volumen total, volumen poroso y volumen de


8/15

los granos). Para ello se utilizan ncleos de roca, los cuales son obtenidos durante

la etapa de perforacin del pozo.

La medicin de la porosidad es realizada generalmente en tapones dencleos, los cuales son muestras de dimetro pequeo (entre 25 40 mm)

extradas del ncleo o corona, utilizando herramientas de corte especiales. Estas

son algunas formas de determinar la porosidad en el laboratorio:

Determinacin del volumen totalEl volumen total puede ser calculado por medicin directa de las

dimensiones de la muestra utilizando un vernier. Este procedimiento es tilcuando las muestras presentan formas regulares debido a su rapidez.

Para muestras de volmenes irregulares el procedimiento utilizado

usualmente consiste en la determinacin del volumen de fluido desplazado por la

muestra. Algunos de los mtodos utilizados para determinar el volumen del fluido

desplazado se presentan a continuacin:

Mtodos gravimtricosEl volumen total se obtiene observando la prdida de peso de la muestra

cuando es sumergida en un lquido, o por el cambio en peso de un picnmetro

cuando se llena con mercurio la muestra.

Mtodos volumtricosLos mtodos utilizados son el del picnmetro de mercurio y la inmersin de

una muestra saturada El mtodo del picnmetro de mercurio consiste en

determinar el volumen de un picnmetro lleno con mercurio hasta una seal.

Luego se coloca la muestra y se inyecta mercurio hasta la seal. La diferencia

entre los dos volmenes de mercurio representa el volumen total de la muestra.

El mtodo de inmersin de una muestra saturada consiste en determinar el

desplazamiento volumtrico que ocurre al sumergir la muestra en un recipiente

que contiene el mismo lquido empleado en la saturacin.


9/15

Determinacin del volumen de los granos

En estos mtodos se utilizan muestras consolidadas y se le extraen los fluidoscon un solvente que posteriormente se evapora. Como por ejemplo el mtodo del

porosmetro de Stevens.

El mtodo de Stevens es un medidor del volumen efectivo de los granos. El

porosmetro consta de una cmara de muestra que puede ser aislada de la presin

atmosfrica y cuyo volumen se conoce con precisin. El ncleo se coloca en la

cmara, se hace un vaco parcial por la manipulacin del recipiente de mercurio,

con esto se logra que el aire salga de la muestra y es expandido en el sistema ymedido a la presin atmosfrica. La diferencia entre el volumen de la cmara y el

aire extrado es el volumen efectivo de los granos.

Tomando la densidad del cuarzo (2.65 gr/cc) como valor promedio de la

densidad del grano, el volumen de los granos puede ser determinado con el peso

de la muestra como se observa en la ecuacin. Este mtodo se utiliza en trabajos

que no requieren gran exactitud.

B. Registro snicoEl perfil snico mide el tiempo de transito tlog (en microsegundos) que tarda

una onda acstica compresional en viajar a travs de un pie de la formacin, por

un camino paralelo a la pared del pozo.

La velocidad del sonido en formaciones sedimentarias depende

principalmente del material que constituye la matriz de la roca (arenisca, lutita,

etc.) y de la distribucin de la porosidad.

Una de las ecuaciones utilizadas para determinar la relacin entre la


10/15

porosidad y el tiempo de trnsito, es la ecuacin de tiempo promedio de Wyllie.

Luego de numerosos experimentos para formaciones limpias y consolidadas con

pequeos poros distribuidos de manera uniforme, Wyllie propuso la siguiente

ecuacin:

Esta ecuacin tambin puede ser escrita de la siguiente forma:

Donde:tlog = tiempo de transito de la onda ledo del registro (s/pie).

tma = tiempo de transito de la onda en la matriz de la roca (s/pie).

tf = tiempo de transito de la onda en el espacio poroso.

C. Por estudios en el sitioSe basa principalmente en la toma de muestras en el sitio y analizndolas en

el mismo se reduce el margen de error de estudios en el laboratorio y resulta a

veces ms econmico. Los mtodos de caracterizacin de muestras de suelo son

un ejemplo claro de este mtodo.

7. Un yacimiento que presente una fractura tendr la capacidad deposeer mayor o menor porosidad? Explique.

Un yacimiento que presenta una fractura, sus rocas tendr una mayor

capacidad porosa, ya que al romperse los granos con dicha fractura ocurre un

reacomodamiento en los poros lo que favorece el aumento de espacios vacios que

podran ser ocupados por fluidos. Adems los poros que no se encontraban

conectados, por accin de la fractura pueden abrir paso e interconectarse haciendo

que aumente la porosidad del yacimiento.


11/15

8. Entre los tipos de rocas que se presentarn a continuacin, diga culde ellos posee mayor porosidad y cul provechara usted para obtener

una mayor produccin de hidrocarburos; Dolomita, Lutita y

Arenisca. Explique.

Las areniscas poseen mayor porosidad, ellas figuran entre las ms porosas

de las rocas consolidadas. Por consiguiente son las ideales para promover la

mayor produccin de hidrocarburo. Su porosidad oscila entre 10% y 40%

dependiendo de la naturaleza del cemento y su estado de consolidacin, siendo

sta ms porosa que las calizas y dolomitas, pero menos que las arcillas, sin

embargo las ltimas no le favorece al ingeniero de yacimiento porque poseen una

baja permeabilidad debido a que sus poros son planares y se depositan unos

encima de otros.

9. Explique cmo funciona el Porosmetro de RUSKA, el fluido con quetrabaja, los problemas que pudiesen ocasionarse por dicho fluido yporque se utiliza ese fluido

El porosmetro de RUSKA opera de la siguiente manera, se calcula el

volumen total de la muestra usando la copa del instrumento como picnmetro. Por

medio de un pistn micromtrico aplicamos presin dentro de la copa hasta que el

mercurio alcanza una marca de referencia establecida en el manmetro, se va a

obtener dos lecturas de pistn para la misma referencia en el manmetro, una

cuando la copa contiene la muestra y otra cuando no la tiene, y se designaran

como Rc y Rh, respectivamente, la porosidad en porcentaje del volumen total

puede calcularse por medio la siguiente relacin:

Asimismo, podemos decir que el fluido con que trabaja este porosmetro es

el mercurio, el cual es una sustancia bastante txica y perjudicial, no slo para el

hombre sino tambin para el medio ambiente, es all donde radica los problemas

que pudiese ocasionar el manejo de este fluido. Es daino

por inhalacin, ingestin y contacto, se trata de un producto muy irritante para


12/15

la piel, ojos y vas respiratorias, adems otro problema sera que tratndose de una

prctica que se realiza repetidas veces, se busca la mayor conservacin y

preservacin de las sustancias y elementos del laboratorio, en este caso la muestra

al entrar en contacto con el mercurio, se contamina y no puede ser reutilizadas.

Sin embargo, se utiliza este fluido porque l no se adhiere a los poros de la roca,

no deja rastro al fluir entre los poros y tiene una caracterstica en comn con el

petrleo que ambos se conocen como sustancias no mojantes.

10.Calidad de roca en funcin de porosidad.Entre las propiedades de las rocas que ms destacan en un yacimiento se

encuentra la porosidad, por lo cual se ha estipulado una clasificacin cualitativa

segn el comportamiento de esta propiedad. Segn la porosidad las rocas se

clasifican en:

Despreciables < 5%

Pobre 5% < < 10%

Mediana 10% < < 15%

Buena 15% < < 20%

Muy buena > 20%

11.Cmo le explicara usted a un nio o familiar, de la manera mssencilla, el trmino de porosidad de un yacimiento? Dibuje si es

necesario.

Las rocas slidas generalmente no son tan macizas como se ven. Si vemos

una roca a nivel microscpico es decir, mirando detalladamente las partculas

podremos darnos cuenta de que estas tienen unos espacios vacios que pueden ser

ocupados por fluidos o aire, es como mirar una esponja donde podemos notar

varios espacios abiertos. Las areniscas y arcillas que son las rocas presentes en

mayor proporcin en los yacimientos son as, slo que los poros de estas rocas son

generalmente mucho ms pequeos. Si tomamos como ejemplo de un yacimiento

a una esponja y como ejemplo de petrleo un poco de agua, y sumergimos la


13/15

esponja en el agua nos daremos cuenta que la esponja absorbe cierta cantidad de

esa agua, esa caracterstica se puede asociar con la capacidad que tiene la roca

para almacenar lquido en sus espacios vacios que llamamos poros, y a dicha

capacidad la llamamos porosidad. Tambin si presionamos la esponja nos

daremos cuenta que sta pierde cierta cantidad de agua de la que ya haba

absorbido, eso tambin lo podemos asociar con la presin que debemos emplear

en el yacimiento para la obtencin del petrleo o hidrocarburos que se encuentren

en este.

12.Diga cuales son las caractersticas fundamentales de los yacimientos?Las caractersticas fundamentales que hacen sustentable la existencia de un

yacimiento son: que sea subterrneo, debe contener fluidos (gas o petrleo y

agua), debe ser poroso, permeable es decir que los espacios vacos (poros) estn

conectados entre s para que pueda existir movimientos de los fluidos contenidos

en l; de volumen limitado y adems que posea energa la cual permita la

movilidad de los fluidos contenidos. Otras caractersticas son que debe contar con

una roca madre que es donde se forma el hidrocarburo y con un entrampamiento

que es lo que permitir la acumulacin del hidrocarburo.

13.En qu ao se realizaron los primeros estudios en cuanto aporosidad?

Uno de los primeros estudios sobre porosidad de una formacin petrolfera fue

presentado por J. F. Carll en una publicacin del Second Pennsylvania Survey

(Segundo Estudio de Pensilvania) en 1877.Por otra parte, existe otro autor al que se otorga el mrito de dicho

hallazgo, aunque no existe un registro conciso del ao en que este lo present a la

comunidad cientfica. Se presume que fue en el ao 1861, que Alexander

Mitchell, contribuy con la apreciacin fundamental de la porosidad o capacidad

de almacenamiento de las rocas. Esta apreciacin de la porosidad de las arenas y

areniscas desvirtu la idea original de que el petrleo del pozo de Drake se

obtena de una corriente libre subterrnea como si fuese un ro. La demostracin


14/15

prctica y matemtica del concepto es muy sencilla y elegante. Se fundamenta en

la configuracin de los granos, la manera como estn en contacto, el material que

los mantiene sujetos entre s, el volumen de los granos y el volumen del espacio

entre ellos, todo lo cual puede convertirse a cifras.

14.Factores que rigen la magnitud de la porosidad?

Tipos de Empaques.Idealmente se pueden formar los siguientes tipos de empaquetamientos los

cuales tienen diferente valor de porosidad. El incremento de la presin de

confinamiento hace que los granos pobremente clasificados y angulares muestren

un cambio progresivo de empaquetamiento aleatorio a un empaque ms cerrado,

reduciendo con ello la porosidad. Segn el tipo de empaque se tiene los siguientes

valores de porosidad:

Cbico, porosidad = 47.6 %

Rombohedral, porosidad = 25.9 %Ortorrmbico, porosidad = 39.54 %

Tetragonal esfenoidal, porosidad = 30.91 %

Grado de Cementacin.Formado por el cemento que une los granos entre si. Del material cementante

depende la firmeza y compactacin de la roca sedimentaria, por ello la roca se

identifica como consolidada, poco consolidada y no consolidada.

Geometra y Distribucin 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.


15/15

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..

Presin de las Capas Suprayacentes.Otro 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.

Presencia de Partculas Finas de Arcilla (Arcillosidad)A mayor cantidad de granos de arcilla la porosidad disminuye.

15.Existe la porosidad capilar? En qu consiste?

Si es existe, tambin es conocida como microporosidad, se trata de una

porosidad reducida, es decir las rocas tienen una apertura del poro menor a 0,5

micras. Las rocas que la presentan suelen contener una alta saturacin de agua

debido a lo irreducible de las mismas, adems el agua no discurre por efecto de la

gravedad.

Documents

Lab de Yacimiento