MATERIAL TÉCNICO: Comparación entre los métodos de medición de Presión Capilar

■ 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 (S_wirr) 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:

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