DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN POROSO

GRUP0 01SUBGRUPO 05

POROSIDAD

Espacio en la roca, no ocupado por algún mineral o material sólido.

Vp: vol. Porosa de la roca Vt: vol total de la roca incluido el vol. poroso

POROSIDAD EFECTIVA

Es la relación del volumen poroso interconectado con el volumen bruto de roca. Esta porosidad es una indicación 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 número de factores litológicos como tipo, contenido e hidratación de arcillas presentes en la roca, entre otros.

CLASIFICACIÓN GEOLÓGICA

 Porosidad primaria o intergranular. La cual se desarrolló al mismo tiempo que los sedimentos fueron depositados. Rocas sedimentarias con este tipo de porosidad son: areniscas (detríticas o clásticas) y calizas (no detríticas).

 

Porosidad secundaria, inducida o vugular

Ocurre por un proceso geológico o artificialsubsiguiente a la depositación de sedimentos. Puede ser debida a la solución o fractura (artificial o natural) o cuando una roca se convierte en otra (caliza a dolomita).

POROSIDADES PROMEDIO Asigna una porosidad a todo el yacimiento que representa el

promedio de todos los valores disponibles de porosidad. Existen varios métodos para determinarla:

Promedio aritmético: determina la media aritmética de las porosidades.

Promedio ponderado y pesados; se derivan:

Por espesor de arena:

Por área:

Por volumen:

Promedio estadístico: se basa en datos estadístico de porosidad y su número de ocurrencia.

∅=∑𝑖=1

𝑛

(∅ 𝑖 𝐴𝑖)

∑𝑖=1

𝑛

𝐴𝑖

∅=∑𝑖=1

𝑛

(∅ 𝑖 𝐴𝑖)h𝑖

∑𝑖=1

𝑛

𝐴𝑖h𝑖

Los principales factores que afectan la porosidad de la roca son:

Tipo de empaque. Material cementante. Geometría y distribución de los granos. Presencia de partículas finas de arcilla. Presión de las capas suprayacentes y confinantes.

FACTORES QUE AFECTAN LA POROSIDAD

Para poder determinar los limites diferentes porosidades, se idealizaron empaques organizados de diferente forma, con granos ideales esféricos de igual diámetro.

TIPOS DE EMPAQUES

Es el agente principal y que causa mayor efecto sobre la porosidad original de la roca.

Sílice. Carbonato de Calcio. Arcilla.

El material cementante puede depositarse en solución o incluirse mecánicamente entre los poros.

De acuerdo al contenido de material cementante dependerá la solidez y a medida que aumente la cantidad de este material disminuirá la porosidad.

Composición:

MATERIAL CEMENTANTE

Este factor se analiza tomando en cuenta la esfericidad de la roca, ya que los clastos tienen una variedad de tamaños y formas, debidas a: Condiciones de transporte y

sedimentación. Grado de erosión. Fuerzas de compresión.

CONFIGURACION DE LOS GRANOS

El índice de redondez y esfericidad de los granos tiene un rango: [0-1], en donde cero hace referencia a un grano anguloso y uno a un grano redondeado. A continuación se presenta un esquema representativo:

RANGO

La relación que hay entre el índice de redondez y esfericidad y la porosidad está determinada por la redondez de los granos, es decir que entre más cerca esté el índice de esfericidad de uno, mayor porosidad tendrá la formación, la cual varía según la siguiente tabla que determina el rango de porosidad en función de una descripción cualitativa:

RELACION

Al ser partículas muy finas y de fácil desplazamiento a través de los poros, se depositan en los espacios de interconexión,

reduciendo el espacio

poroso de la roca.

PRESENCIA DE PARTICULAS FINAS DE ARCILLA

FACTORES QUE AFECTAN LA POROSIDADEscogimiento o selección:Se refiere a la variedad en forma y tamaño de los granos. Es buena cuando hay homogeneidad en tamaños y formas y mala cuando sucede lo contrario. Entre más homogéneo sea el tamaño de los granos y su forma, principalmente cuando se acercan a esferas, mayor es la porosidad.

Empaquetamiento:Se refiere a la configuración geométrica en que están dispuestos los granos.

Compactación:A mayor compactación en la roca menor es su porosidad. Las arenas limpias se compactan menos que las arcillas. Las rocas antiguas tienden a tener menos porosidad por compactación que rocas más jóvenes

Cementación:Los cementos reducen la porosidad.

Tamaño de grano:A medida que hay menor tamaño de grano hay mayor porosidad, perola porosidad efectiva va disminuyendo.

A medida que aumenta la compresibilidad disminuye la porosidad de la roca.

COMPRESIBILIDAD DE LA ROCA

Principio

 “El volumen de una cantidad fija de un gas a temperatura constante, es inversamente proporcional a la presión del gas”. Este enunciado se conoce actualmente como la ley de Boyle y puede expresarse matemáticamente como:

Ley de Boyle:

V1/V2 = P2/P1 o P1*V1 = P2*V2

METODO DEL POROSIMETRO RUSKA

Siempre que se tenga una cantidad fija de un gas a temperatura constante, el producto de la presión por el volumen siempre será igual a una constante kP . V=K 

Así, se puede verificar experimentalmente que al aumentar la presión, a temperatura constante, el volumen disminuye

Y cuando disminuye la presión, el volumen aumenta

Al aplicar la expresión de la ley de Boyle para estos tres casos se tendrían las expresiones siguientes:

Existen principalmente tres tipos de registros para determinar la porosidad según la litología de la roca: el registro neutrónico de porosidad, el registro sónico y el registro de densidad. Estos dos últimos se basan en los fluidos que contiene la roca. Cuando estos perfiles se usan por separado, permiten determinar la porosidad, siempre y cuando se conozca la litología frente a la zona de interés. Sin embargo, cuando se combinan dos o tres registros de porosidad, es posible determinar la porosidad sin necesidad de conocer la litología, aun en casos de litologías complejas (compuestas por mezcla de dos o más componentes como caliza, dolomita y arenisca).

Registro Neutrónico

Las herramientas neutrónicas fueron las primeras en usar fuentes radioactivas para determinar la porosidad de formación de un pozo. Estas herramientas responden a la concentración de átomos de hidrogeno presentes en la formación. En formaciones limpias, desprovistas de shale, la herramienta neutrónica mide con precisión la porosidad llena con líquido, ya sea crudo o agua. Las herramientas neutrónicas se pueden correr en cualquier tipo de pozo, abierto o revestido, lleno con lodo base agua o con lodo base aceite. 

VENTAJAS  Determinación de la porosidad Determinación del tipo de roca(combinando con otros perfiles) Determinación de porosidad secundaria. Identificación se límites de capas.

Registro Sónico 

Es la herramienta más versátil de todas, su uso primordial es la determinación de la porosidad. La herramienta sónica mide el tiempo de viaje que gasta una onda compresional, P, en recorrer un pie de una formación. Este tiempo se expresa en microsegundos por pie. Este tiempo es función de factores como la porosidad, la litología de la formación y el fluido presente en la zona lavada de la roca porosa. La herramienta consiste en un transmisor de ondas acústicas de 20000 ciclos/seg. y de uno o más receptores. La porosidad determinada se denomina porosidad sonica:

VENTAJAS

Determinación de la porosidad

Determinación del tipo de roca(combinando con otros perfiles)

Determinación de porosidad secundaria.

Identificación se límites de capas.

Registro de Densidad:

  Es primordialmente un indicador de porosidad y constituye una de las

herramientas más valiosas en la evaluación de pozos. Se usa en pozos abiertos, perforados con cualquier tipo de lodo; en combinación con otras herramientas de porosidad, además de estimar porosidad, tiene las siguientes aplicaciones: determinar litología, tipo de fluidos porales, evaluar areniscas arcillosas y litologías complejas. La herramienta mide la densidad de electrones, ρe, más no la densidad total del conjunto roca-fluido, ρb. La porosidad es hallada mediante la siguiente formula: 

 

VENTAJAS: Determinación de la porosidad Determinación del tipo de roca(combinando con otros perfiles) Identificación de gas(por mayor lectura) Identificación se límites de capas.

 

POROSIMETRO RUSKA

No se daña la muestra de ninguna manera y por lo tanto puede utilizarse para otras mediciones.

La operación es rápida, sencilla, y tiene un excelente nivel de repetibilidad.

Se requiere una calibración extremadamente cuidadosa. Cambios en temperatura o presión barométrica. El valor de porosidad resultante será mas alto que el valor

de porosidad verdadero si se adsorbe el gas en las superficies de la muestra.

El volumen del porta muestra debe ser conocido y debe restarse del volumen de grano aparente medido.

VENTAJAS

LIMITACIONES

El volumen de grano se mide en un aparato que consiste de dos cámaras conectadas de volúmenes conocidos.

Para obtener mediciones precisas es importante incorporar una válvula que tenga un volumen cero de desplazamiento.

EQUIPO

Calibración Se permite entrar el helio en la cámara de referencia

a una presión predeterminada, típicamente 100 - 200 psig. Se debe permitir unos 30 segundos para el equilibrio de la presión, y luego se registra el valor de p1 (presión de la celda de referencia indicada en la lectura del transductor digital). El gas se extiende luego a la cámara de muestras.

Se mide la presión más baja que resulta (p2) después de que el sistema haya alcanzado el equilibrio (aproximadamente 30 segundos).

PROCEDIMIENTO

Con un volumen de la válvula Vv en cero, una temperatura constante, y el Vg conocido por el volumen del cilindro de acero en la cámara, Vr y Vc pueden calcularse.

Se hacen mediciones posteriores después de remover uno o más cilindros que representan el 80, 60, 40, 20% de la cámara de volumen de muestras. Para mayor precisión, se deben retirar los cilindros suficientes para reducir la p1 a la mitad.

Luego, se coloca la muestra en la cámara respectiva, y se sigue el mismo procedimiento que se hizo en la calibración, teniendo en cuenta que se conocen Vic y Vr, y se calcula el volumen del grano.

El porosímetro de expansión se basa en la ley del gas perfecto de Boyle que gobierna la expansión isotérmica para determinar el volumen desconocido de sólidos colocados en una cámara de expansión (volumen conocido).

El Helio esta inicialmente contenido en una cámara fuente a presión y volumen conocidos (P1,V1).

El helio es expandido hacia una cámara donde se encuentra la muestra, de volumen conocido, V2 y la presión P2 es medida.

Aplicando la ley de Boyle, se calcula el volumen de granos de la muestra y midiendo el volumen total, se calcula la porosidad efectiva.

El volumen de granos es medido en un porosímetro que consiste de dos cámaras conectadas de volumen conocido

Abrir la recamara y colocar el cilindro patrón dentro de la celda. Cerrar la recamara una vez el cilindro este dentro.

Abrir la recamara y colocar el cilindro patrón dentro de la celda. Cerrar la recamara una vez el cilindro este dentro.

Antes de encender el equipo asegurarse que la válvula de expansión este abierta, las válvulas de vació y de suministro se encuentren cerradas

Antes de encender el equipo asegurarse que la válvula de expansión este abierta, las válvulas de vació y de suministro se encuentren cerradas

Abrir las válvulas de vacío y de expansión. Operar la bomba de vacío, cuando el vacío <= 100 micrones cerrar las válvulas anteriores y apagar la bomba. Ajustar el medidor a 0.00 psi (vació)

Abrir las válvulas de vacío y de expansión. Operar la bomba de vacío, cuando el vacío <= 100 micrones cerrar las válvulas anteriores y apagar la bomba. Ajustar el medidor a 0.00 psi (vació)

Abrir la válvula de suministro de He y seguidamente la válvula de la cámara No1, ajustar la presión a 100 psi con el regulador y seguidamente cerrar la válvulas en operación.

Abrir la válvula de suministro de He y seguidamente la válvula de la cámara No1, ajustar la presión a 100 psi con el regulador y seguidamente cerrar la válvulas en operación.

Abrir la válvula de suministro de He y seguidamente la válvula de la cámara No1, ajustar la presión a 100 psi con el regulador y seguidamente cerrar la válvulas en operación.

Abrir la válvula de suministro de He y seguidamente la válvula de la cámara No1, ajustar la presión a 100 psi con el regulador y seguidamente cerrar la válvulas en operación.

Ir al paso 3 y el repetir el procedimiento al menos tres veces con cada cilindro.

Ir al paso 3 y el repetir el procedimiento al menos tres veces con cada cilindro.

Abrir la válvula de expansión y registrar la P2; Abrir la válvula de venteo.

Abrir la válvula de expansión y registrar la P2; Abrir la válvula de venteo.

Una vez tomadas las lecturas necesarias se cambia el cilindro patrón y se repite el procedimiento.

Una vez tomadas las lecturas necesarias se cambia el cilindro patrón y se repite el procedimiento.

Tomar el valor de P2 como un promedio de las tres lecturas

Tomar el valor de P2 como un promedio de las tres lecturas

CALIBRACIÓN DEL EQUIPO

Seleccionar el porta-muestras más pequeño que pueda contener el núcleo. Registrar el volumen del porta-muestras.

Registrar el volumen total del núcleo

Colocar el núcleo dentro del porta-muestras y efectuar el mismo procedimiento que se realizó con el cilindro de calibración. Registrar el valor de la P2

promedio.

Apagar la bomba de vacío, el equipo y cerrar la válvula de suministro de He. Retirar la muestra.

Efectuar los cálculos correspondientes al volumen poroso de la muestra.

DETERMINACIÓN DE LA POROSIDAD

GRACIAS