Permeabilidad
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ANÁLISIS PETROFÍSICOS:ANÁLISIS PETROFÍSICOS:ANÁLISIS PETROFÍSICOS:ANÁLISIS PETROFÍSICOS:ANÁLISIS PETROFÍSICOS:ANÁLISIS PETROFÍSICOS:ANÁLISIS PETROFÍSICOS:ANÁLISIS PETROFÍSICOS:
PERMEABILIDADPERMEABILIDADPERMEABILIDADPERMEABILIDADPERMEABILIDADPERMEABILIDADPERMEABILIDADPERMEABILIDAD
ING. FERNANDO WILSON LONDOÑO GALVISMAESTRÍA EN INGENIERÍA DE HIDROCARBUROS
Universidad Industrial de SantanderBucaramanga
2008
CLASESCLASESCLASESCLASESCLASESCLASESCLASESCLASES
Práctica NPráctica NPráctica NPráctica N°. 4 Permeabilidad. 4 Permeabilidad. 4 Permeabilidad. 4 PermeabilidadLey de Darcy.Permeabilidad absoluta, efectiva, relativa. Permeabilidad promedio.Efecto Klimkemberg.Conductividad y tortuosidad.
CLASESCLASESCLASESCLASESCLASESCLASESCLASESCLASES
ANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICO
LEY DE DARCY
FUNDAMENTOSDEFINICIÓN
La ley fundamental del movimiento de fluidos en
el medio poroso.
En el año de 1856, en la ciudad francesa de Dijon, el ingeniero Henry Darcy se interesó por los factores que influían en el flujo de agua a Darcy se interesó por los factores que influían en el flujo de agua a
través de materiales arenosos, ya que; le fue encomendada la misión de estudiar la red de abastecimiento de la ciudad y para esto debía
diseñar filtros de arena con los cuales se purificara el agua.
dx
dPk
A
qv
µ−==
Formulación matemática
dadPermeabiliK
aparenteVelocidadv
presióndeGradientedrdP
flujoalltransversaareadeSecciónA
ovolumetricflujodeTasaq
Donde
==
===
:
ANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICO
LEY DE DARCY
FUNDAMENTOSDEFINICIÓN
dx
dPk
A
qv
µ−==
Formulación matemática
dadPermeabiliK
aparenteVelocidadv
presióndeGradientedrdP
flujoalltransversaareadeSecciónA
ovolumetricflujodeTasaq
Donde
==
===
:
Lineal
ANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICO
LEY DE DARCY
FUNDAMENTOSDEFINICIÓN
( )
dadPermeabiliK
aparenteVelocidadv
presióndeGradientedrdP
flujoalltransversaareadeSecciónA
ovolumetricflujodeTasaq
Donde
r
r
r
==
===
:
Radial
Formulación matemática
rr
r
r
Pk
A
qv
∂∂==
µ
ANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICO
FUNDAMENTOSDEFINICIÓN
La ley de La ley de La ley de La ley de DarcyDarcyDarcyDarcy se usa para determinar la permeabilidad, la cual es se usa para determinar la permeabilidad, la cual es se usa para determinar la permeabilidad, la cual es se usa para determinar la permeabilidad, la cual es constante donde se mantienen las siguientes condiciones.constante donde se mantienen las siguientes condiciones.constante donde se mantienen las siguientes condiciones.constante donde se mantienen las siguientes condiciones.
Hay flujo laminar.Hay flujo laminar.No hay reacción entre el fluido y la roca.Solo hay una fase presente, Si = 100%).
Imcompresible.
ANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICO
LEY DE DARCY
FUNDAMENTOSDEFINICIÓN
Experimento.
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DEFINICIÓN
PERMEABILIDADFUNDAMENTOS
Es una medida de la habilidad de un medio poroso para transmitir o permitir el flujo de
fluidos.
Unidad: Darcy, D.Milidarcy, mD
Taller:Análisis dimensionalMilidarcy, mD
1 Darcy, es la permeabilidad que permitirá que un fluido de 1 cp fluya a q = 1 cc/seg a través de
un área de 1 cm2, cuando el gradiente de P 1atm/cm
Análisis dimensional1 Darcy = ?.
Depende de la porosidad efectiva de la roca.Es afectada por el tipo de arcilla presente, especialmente sí
hay agua, ya que arcillas como la montmorillonita se hinchan al contacto con agua y pueden taponar los poros de la roca.
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CLASIFICACIÓN
PERMEABILIDADFUNDAMENTOS
PERMEABILIDAD ABSOLUTA:
PERMEABILIDAD EFECTIVA: Cuando dos o másfluidos están presentes
(k en la ley de Darcy) Se utiliza cuando la roca está 100% saturada de un solo fluido o una sola fase.
PERMEABILIDAD RELATIVA:
fluidos están presentesen la roca.
Relación entre laporosidad efectiva y lapermeabilidad absolutade una fase durante elflujo multifásico.
Factores:Geometría del poro.Mojabilidad.Distribución de fluidos.Saturaciones e historia de saturación.
METODO:
Curva de Kr1Curva de Kr1 Curva de Kr2Curva de Kr2
Kow
Kw
Kw
Kow
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PERMEABILIDADNORMALIZACIÓN DE CURVAS DE KR
CONVENCIONAL
Normalización (Kr)Normalización (Kr)
Kow
Kw
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CLASIFICACIÓN
PERMEABILIDADFUNDAMENTOS
PERMEABILIDAD DE MATRIZ:
PERMEABILIDAD SECUNDARIA:
Se origina al tiempo de ladepositación y lalitificación de las rocassedimentarias
Resulta de la alteración de la matriz de la roca porcompactación, cementación , fractura y solución. Lacementación y la compactación generalmente reducen lapermeabilidad de la matriz. La fractura y la solución tiendena aumentarla.
Permeabilidad, mD Clasificación
< 1 Muy baja
1 – 10 Baja
10 – 50 Mala
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PERMEABILIDADFUNDAMENTOS
10 – 50 Mala
50 – 200 Promedio
200 – 500 Buena
> 50 Excelente
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PERMEABILIDADFACTORES QUE LA AFECTAN
Porosidad 20 %Permeabilidad horiz. 100 mDPermeabilidad vert. 25 mD
Porosidad 36 %Permeabilidad horiz. 100 mDPermeabilidad vert. 600 mD
Granos de arena sin material
arcilloso o cementante
Granos de arena con material
arcilloso o cementante
ANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICO
CLASIFICACIÓNTamaño y forma de los granos de arena
Si la roca está compuesta por granosgrandes y aplanados organizados en sumayoría en la dirección horizontal, supermeabilidad horizontal (kh) será muyalta, mientras que la permeabilidadvertical (kh) será de media a abundante.
PERMEABILIDADFACTORES QUE LA AFECTAN
ANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICO
CLASIFICACIÓNTamaño y forma de los granos de arena
PERMEABILIDADFACTORES QUE LA AFECTAN
Si la roca está compuesta por granosgrandes y aplanados organizados en sumayoría en la dirección horizontal, supermeabilidad horizontal (kh) será muyalta, mientras que la permeabilidadvertical (kh) será de media a abundante.
Si la roca está en su mayoría compuestapor granos grandes y uniformementeredondeados, su permeabilidad seráconsiderablemente alta y de la mismamagnitud en ambas direcciones.
ANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICO
CLASIFICACIÓNTamaño y forma de los granos de arena
PERMEABILIDADFACTORES QUE LA AFECTAN
Si la roca está compuesta por granosgrandes y aplanados organizados en sumayoría en la dirección horizontal, supermeabilidad horizontal (kh) será muyalta, mientras que la permeabilidadvertical (kh) será de media a abundante.
Si la roca está en su mayoría compuestapor granos grandes y uniformementeredondeados, su permeabilidad seráconsiderablemente alta y de la mismamagnitud en ambas direcciones.
Si las roca está compuesta por granospequeños e irregulares, la permeabilidades generalmente baja en especial en ladirección vertical.
ANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICOANALISIS PETROFISICO
CLASIFICACIÓNTamaño y forma de los granos de arena
PERMEABILIDADFACTORES QUE LA AFECTAN
La permeabilidad y la porosidad estáninfluenciadas por la cementación y lalocalización del material cementante entrelos espacios porosos.Cementación
Granos de arena sin material
arcilloso o cementante
Granos de arena con material
arcilloso o cementante
Permeabilidad horiz. 100 mD
Permeabilidad vert. 25 mD
Permeabilidad horiz. 100 mD
Permeabilidad vert. 600 mD
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CLASIFICACIÓNTamaño y forma de los granos de arena
PERMEABILIDADFACTORES QUE LA AFECTAN
En las rocas de arena la fractura no esuna causa importante de la permeabilidad
Cementación
Fractura y una causa importante de la permeabilidadsecundaria, excepto cuando las arenashay intercalaciones de shales, limolita ydolomitas
Fractura y solución:
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CLASIFICACIÓN
Tamaño y forma de los granos de arena
PERMEABILIDADFACTORES QUE LA AFECTAN
En las rocas de arena la fractura no esuna causa importante de la permeabilidad
Cementación
Fractura y solución:
una causa importante de la permeabilidadsecundaria, excepto cuando las arenashay intercalaciones de shales, limolitas ydolomitas.
solución:
Tipos de empaquetamiento
Contenido de arcillas
Distribución de tamaño
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PERMEABILIDADRELACION DE POROSIDAD PERMEABILIDAD
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PERMEABILIDADRELACION DE POROSIDAD PERMEABILIDAD
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PERMEABILIDADRELACION DE POROSIDAD PERMEABILIDAD
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EFECTO KLINKENBERGFUNDAMENTOS
Las K al aire normalmente se miden a baja P y es a menudo más optimistaque la K al líquido.
La diferencia se debe al fenómeno conocido como resbalamiento de gas “gasslippage”.
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EFECTO KLINKENBERGFUNDAMENTOS
Como consecuencia, las moléculas e gas colisionan con las paredes del capilar ymuestran velocidades residuales finitas en contraste con los líquidos, los cualestienen velocidades cero en la pared.
Por tanto, debido al slippage, para cualquier caída de P, se observa una tasa de flujoPor tanto, debido al slippage, para cualquier caída de P, se observa una tasa de flujomas alta para gases que para líquidos.
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EFECTO KLINKENBERGFUNDAMENTOS
Klinkenberg postuló, que la velocidad del líquido en la superficie de contacto con laroca es cero, mientras que los gases presentan cierta movilidad en dicha superficiede contacto. En otras palabras, los gases se deslizan en las paredes de la roca.
Este deslizamiento resulta en una elevada tasa de flujo para el gas a determinadodiferencial de presión.
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EFECTO KLINKENBERGFUNDAMENTOS
Perm
eabilidad media con gases
Permeabilidad absoluta (liq)
Perm
eabilidad media con gases
1/Pm0
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EFECTO KLINKENBERGFUNDAMENTOS
500
Perm
eabilidad media con gases
400
300
Permeabilidad alta
1/Pm
Perm
eabilidad media con gases
200
300
100
0 0.5 1.0 1.5 2.0
Permeabilidad madia
Permeabilidad baja
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EFECTO KLINKENBERGDEFINICIÓN
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TORTUOSIDADFUNDAMENTOS
DEFINICION
Los poros interconectados de la roca que representan canales de flujo de fluidos en el yacimiento no son tubos canales de flujo de fluidos en el yacimiento no son tubos
capilares rectos ni tampoco tienen pared lisa.
Debido a la presencia de interfases entre fluidos, que originan presiones capilares que afectan los procesos de
desplazamiento.
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TORTUOSIDADFUNDAMENTOS
DEFINICION Medida de la desviación que presenta el sistema poroso real respecto a un sistema equivalente de
tubos capilares
2
L
=L
Laτ
La = Longitud real del trayecto del flujo. L = Longitud de la muestra de roca.
Longitud del cubo
Haz de tubos
Área de tubos constante
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MODELO DE HAZ DE TUBOSFUNDAMENTOS
Área del cubo
La
Similitud con la corriente eléctrica
m
wtrCC Φ=
VARIACIÓN DEL FLUJO Y DEL RADIO DEL PORO
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FUNDAMENTOS