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Mediciones RFT
Parte II: La Presión en Bolsones Aislados de Gas
por M. Crotti (Última modificación -
15 de abril de 2002).
En la Parte I se
analizaron las lecturas de presión en zonas de transición capilar. Dicho
análisis abarca el comportamiento de fases continuas en equilibrio
hidrostático. En esta página se amplía el
desarrollo mencionado para incluir el comportamiento de fases discontinuas en
equilibrio hidrostático. Como caso particular se analizará el comportamiento
de bolsones aislados de gas, analizando su posibilidad de detección mediante
lecturas de RFT y su significado en la evaluación de reservorios.
Como es habitual, para realizar el desarrollo completo, es
conveniente comenzar con el estudio de sistema simples, donde las variables
resultan más fácilmente analizables. Con este objetivo vamos a realizar un
experimento imaginario que consiste en introducir algodón seco en una cubeta
con agua, estudiando las variables que gobiernan el estado de equilibrio.
Imaginemos una lámina circular de algodón (en color
rosa), tal como se
ilustra en la Fig. 1. Esta placa se coloca entre dos placas de
vidrio del mismo tamaño, con el objeto de dejar expuesto sólo los bordes de la
lámina de algodón.
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Fig. 1 - Una placa
circular de algodón (color rosa), entre
dos placas de vidrio. |
El resultado de este "emparedado" se ilustra en
la Fig. 2.
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Fig. 2 - El algodón
aprisionado por las dos placas circulares
de vidrio. |
Si esta triple lámina se sumerge en una cubeta con
agua (Fig. 3) comienza un proceso de imbibición espontánea. Este
proceso ocurre en forma simétrica, desde el borde circular, puesto que es la
única parte del algodón expuesta al contacto con agua.
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Fig. 3 - El algodón
(entre dos placas de vidrio) se sumerge
en una cubeta con agua. |
El proceso de imbibición se detiene cuando el aumento de
presión del gas (cuyo volumen disminuye a lo largo del proceso) equilibra la
presión capilar que se desarrolla en la interfase agua-gas. Al final del
proceso la diferencia de presión entre el gas (fase no-mojante) y el agua (fase
mojante) es exactamente la presión umbral del sistema.
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Fig. 4 - Al final de
la imbibición (proceso espontáneo), el gas
retenido en el algodón está a mayor presión que el agua
circundante. |
En el ejemplo desarrollado (Fig. 1 a Fig. 4) se empleó
algodón dado que resulta fácil visualizar el proceso de imbibición de agua en
este medio poroso. Sin embargo el mismo fenómeno se presenta cuando el agua
invade una zona del reservorio inicialmente ocupada por gas. Durante este
proceso (avance del acuífero en un casquete de gas) el gas queda como fase
residual discontinua. Esta fase dispersa puede adoptar todos los tamaños
desde burbujas aisladas en poros individuales hasta "bolsones" en los
que la altura de gas no permita el desplazamiento de la "burbuja"
hacia el tope de la estructura. El tamaño de los "bolsones" de gas
queda determinado fundamentalmente por dos variables del sistema.
- La permeabilidad. Cuanto menos permeable
es el medio poroso, mayor es la presión umbral y por lo tanto mayor es la
altura de gas que puede permaneces atrapada en una zona intermedia de la
trampa.
- La heterogeneidad. En los sistemas más
heterogéneos se favorece el avance desigual del acuífero y la posibilidad
de atrapar mayores volúmenes de gas.
También la velocidad del proceso y el espesor
permeable condicionan el tamaño de los bolsones a obtener.
En la Fig. 5 se muestra una estructura con dos bolsones de
gas de diferente tamaño. En esa misma figura está esquematizada la presión
que mediría una herramienta RFT que atravesara la zona de bolsones. Se observan
los quiebres que surgen en la lectura de RFT conforme al análisis realizado en RFT1.htm.
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Fig. 5 - Esquema de
presiones en una formación con bolsones aislados de gas
dispersos en un acuífero. En cada bolsón se alcanza la Presión Umbral
del
sistema Gas-Agua. |
En este caso (bolsones aislados de gas) la lectura de RFT
puede resultar más errática que la obtenida con una fase gas continua por
varias razones
- Existen muchas zonas de transición.
- No existe un único FWL asociado al contacto de gas y
agua en ausencia de medio poroso.
- Cada bolsón de gas puede tener su propia presión
umbral en función de la permeabilidad de cada nivel.
Sin embargo un hecho destacable es que los distintos
bolsones de gas están separados por un gradiente de agua. De este modo es
posible establecer dos series de lecturas que respeten el gradiente de la fase
continua tal como se muestra en la Fig. 6.
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Fig. 6 - El gradiente
entre bolsones aislados de gas (línea roja punteada)
lo establece la fase continua. Se obtienen dos series de puntos con
similar
gradiente. |
En la Fig. 6, tanto la línea negra como la línea roja
marcan un gradiente de agua.
IMPORTANTE:
La diferencia de presión entre ambas series de lecturas (línea roja y línea
negra) corresponde a la presión umbral del sistema.
En base a lo expuesto puede concluirse que la existencia
de bolsones aislados de una fase en el seno de otra fase puede dar lugar a
lecturas de presión con interpretaciones complejas. Sin embargo, una vez
resuelto este tipo de escenarios, es posible derivar información muy importante
para la evaluación de reservorios.
- La identificación de bolsones aislados de gas debe
acompañarse de un modelo que justifique su presencia y la magnitud de los
mismos.
- La determinación de la presión umbral por medición
directa permite realizar evaluaciones confiables de la columna de gas
necesaria para el llenado de la trampa y otros parámetros de escalamiento.
En general, estos resultados e interpretaciones requieren una integración
adecuada con mediciones de laboratorio para definir modelos de escalamiento
de otras variables del reservorio.
Observaciones
- Si los bolsones aislados de gas tienen otro origen (tal
como la co-existencia de roca madre y roca reservorio), es necesario haber
alcanzado el equilibrio capilar dentro de la estructura para que las
lecturas de presión umbral resulten significativas.
- Nuevamente es necesario señalar que en rocas de muy baja permeabilidad o en sistemas
marcadamente heterogéneos, todos los fenómenos mencionados pueden alcanzar
magnitudes mucho más marcadas, dificultando la tarea interpretativa.
Simultáneamente, es en este tipo de reservorios donde tienen mayor
significación los parámetros analizados en esta página.
- Las situaciones analizadas en esta página
también se aplican cuando la fase residual es petróleo, habida cuenta de
las consideraciones de mojabilidad y tensiones interfaciales de los sistemas
agua-petróleo.
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