Comentarios especiales sobre el uso de las curvas de presión capilar
por Marcelo A. Crotti (Última modificación - 30 de marzo de 2000).
Comparación
entre los métodos de medición de Presión Capilar
En los párrafos siguientes no se hace un
análisis detallado de cada metodología existente para medir presión
capilar en laboratorio, sino que se incluyen comentarios
sobre las limitaciones y usos de los diferentes métodos de
medición.
Método de la Membrana Semi-Permeable>
También es conocido cómo método de
Estados Restaurados y constituye el método "patrón" o
de referencia para las demás mediciones. Su funcionamiento se
basa en el empleo de un medio poroso (membrana) con capilares muy
finos que actúan como barrera semi-permeable cuando se encuentra
saturada 100% con la fase mojante del sistema.
Durante el ensayo la fase continua se
encuentra en contacto con la presión atmosférica, por lo que
fluye libremente, a través de la membrana, hasta que la presión
se equilibra en dicho valor. La fase no mojante, es discontinua
(se interrumpe en la membrana, en tanto no se supere la presión umbral) y por lo tanto se encuentra sometida a la presión
interior del sistema (aparato de medición). Cuando se alcanza el
equilibrio, la presión interna del aparato es igual a la
diferencia de presión entre fases (presión capilar del sistema).
Ventajas:
- Es un método sencillo y directo. Se
mide directamente la propiedad de interés. Observación:
Es necesario asegurar un excelente contacto capilar entre
la muestra y la membrana.
- Es una medición absoluta.
- Permite definir perfectamente la presión umbral y la saturación irreductible de agua del
sistema.
Desventajas:
- Sólo se emplea para curvas de
drenaje.
- Lleva mucho tiempo. El equilibrio se
obtiene al cabo de varios días. Una medición completa
insume entre 15 días y un mes.
- En muestras poco permeables
(usualmente menos de 20-50 mD) o muy heterogéneas no se
alcanza la saturación irreductible de agua (Swirr).
La presión
capilar se extiende sólo
hasta la presión umbral
de la membrana.
Método de la Centrífuga
En este método se emplea una centrífuga
de alta velocidad para aumentar la diferencia de presión entre
las fases.
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.
Método de Inyección de Mercurio
En este método se emplea mercurio como
fase no mojante (el vacío, o vapor de Hg actúa como fase
mojante).
Ventajas:
- Es un método rápido.
- Permite trabajar sobre muestras de
geometría variable (Cuttings, recortes).
- Permite hacer mediciones de Drenaje e Imbibición.
- Permite definir perfectamente la presión umbral.
- Permite alcanzar presiones capilares
muy elevadas.
- El cálculo es sencillo y directo.
- Permite obtener la Distribución de
Diámetros Porales (Gargantas Porales) del sistema.
Desventajas:
- Compara favorablemente con el método
de Estados Restaurados sólo hasta la saturacción de
agua irreductible. No permite obtener la saturación
irreductible de agua (Swirr)
pues la fase mojante (vacío) luego de hacerse
discontinua, es infinitamente compresible.
- Inutiliza las muestras para ensayos
posteriores.
Definiciones
Presión
Capilar: Es la diferencia de
presión existente entre la fase mojante y la no-mojante a una
condición de saturación determinada del sistema y en una
historia de saturación predeterminada.
Presión Umbral: Es la mínima diferencia de presión
necesaria para poder introducir fase no-mojante al sistema.
Imbibición: Es el proceso inverso al drenaje y en este
la fase mojante incrementa su saturación en el sistema con el
tiempo. Este es un proceso espontáneo.
Drenaje: Proceso en donde la fase no-mojante va
aumentando su saturación en el sistema con el tiempo. Este es un
proceso forzado.
Función J
El empleo de la función "J" para
promediar curvas de presión capilar, lleva implícito el
concepto de que la saturación de agua irreductible (Swirr)
es la misma para todas las muestras promediadas. Esta
observación es importante, dado que simultáneamente, suele
correlacionarse la saturación irreductible de agua con otros
parámetros del medio poroso.
Presiones Capilares muy altas
Cuando la fase desplazada se hace
discontinua (residual o irreductible), ya no puede incrementarse
la presión capilar, pues la diferencia de presión entre las
fases permanece constante.
Traslado de la Información al
Reservorio
En esta etapa es muy importante considerar
la mojabilidad del sistema. El traslado de información sólo es
posible si se conoce la mojabilidad (incluyendo tensiones
interfaciales y ángulos de contacto) de ambos sistemas
(laboratorio y reservorio)
Los ensayos de Laboratorio se realizan de
modo que la mojabilidad del sistema es una variable conocida.
Cabe decir que a escala de laboratorio no existen dudas sobre
cual es el fluido que cubre la función de fase mojante y cual
representa a la fase no-mojante.
Los valores típicos a emplear para el
traslado de la información se encuentran en la siguiente tabla:
Sistema
|
|
Tensión Interfacial (s)
|
|
Angulo de Contacto (q
)
|
|
s × cos( q )
|
|
Rango de Variabilidad
|
Laboratorio |
|
|
|
|
|
|
|
|
Aire
Mercurio |
|
480
|
|
140
|
|
367
|
|
|
Aire
Agua* |
|
72 @ 70ºF
60 @ 200ºF
|
|
0
|
|
60-72
|
|
60 - 75
|
Aire
Petróleo |
|
24
|
|
0
|
|
24
|
|
24 - 30
|
Petróleo
Agua |
|
48
|
|
30
|
|
42
|
|
14 42
|
Reservorio |
|
|
|
|
|
|
|
|
Agua
Petróleo |
|
30**
|
|
30**
|
|
26
|
|
0-40
|
Agua
Gas |
|
50**
|
|
0**
|
|
50
|
|
|
* Agua o Agua de Formación.
** Valores dependientes de presión y
temperatura (valores válidos en reservorios de hasta 1500 mts).
Mas temas sobre la distribución de fluidos en el reservorio
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