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Obtención de curvas de presión capilar método de la centrífuga

por Marcelo A. Crotti (Última modificación - 13 de agosto de 2003).

Este método de medición de las curvas de presión capilar presenta características únicas con respecto a las metodologías alternativas (membrana semi-permeable e inyección de mercurio).

Características Generales y Metodología Experimental

La metodología típica de trabajo para obtener curvas de presión capilar gas-agua es la siguiente:

  1. Se satura la muestra al 100 % con agua de formación.
  2. Se coloca la muestra en un tubo de centrifuga especialmente diseñado.
  3. Se hace girar la muestra a un régimen fijo de revoluciones hasta que se detiene la eliminación de agua por efecto de la fuerza generada.>
  4. Se hace la lectura de agua desplazada sin detener la centrifuga. Para ello se emplea un  estroboscopio que permite realizar la lectura en pleno régimen de giro.
  5. Se repiten las operaciones indicadas en los puntos "3" y "4" a regímenes crecientes de giro, hasta alcanzar el máximo régimen previsto.

Al final del proceso se dispone de una serie de pares de datos Régimen de giro - Volumen desplazado. Este juego de valores se transforma fácilmente a pares Presión Capilar - Saturación promedio de la muestra, pero requiere algún tratamiento numérico antes de convertirse en la curva de presión capilar del sistema.

En el texto: Conceptos Básicos sobre las curvas de presión capilar, se mostró que el ascenso capilar y la presión capilar de un sistema se relacionan con la ecuación:

  • PCAPDd wo . g . h.                             [1]

En el caso de la centrífuga "g" toma un valor más genérico que el de la gravedad y debe reemplazarse por la aceleración radial originada por el giro del sistema. Al máximo régimen de giro se dispone de una aceleración equivalente a varios cientos de "gravedades", por lo que, para desarrollar un modelo equivalente podemos decir que una muestra de 5 cm sometida a 500 gravedades es similar (en cuanto a la manifestación de efectos capilares) que una muestra 25 m sometida a la gravedad normal.

Lo anterior significa que, en la muestra mencionada

  • En la base de la muestra, donde la altura de líquido es cero (h=0) la presión capilar es nula. Este punto se corresponde con el FWL.
  • En el tope de la muestra de 5 cm, la presión capilar corresponde a la que desarrolla en 25 m de espesor de reservorio.

En otras palabras, en la base de la muestra se tienen (siempre) el 100 % de saturación de agua y en el tope de la muestra se tiene la saturación equivalente a la presión capilar indicada en [1].

La situación mencionada conduce a que la saturación de la muestra no sea uniforme y que, por lo tanto, la saturación media obtenida por medición directa no sea la saturación correspondiente a la presión aplicada en el tope de la muestra. Por esta razón debe realizarse un ajuste numérico para obtener la curva deseada1.

NOTA:  La saturación inhomogénea de la muestra en cada régimen de giro es la razón por la que las mediciones deben hacerse con la centrifuga en movimiento. Si el aparto se detuviera para hacer las mediciones se producirían fenómenos de histéresis que afectarían notablemente los resultados.

Las características comparativas de este método y de los otros métodos alternativos se analiza en el texto:Comentarios especiales sobre el uso de las curvas de presión capilar 

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Referencias

1.- Slobod, R. L., Adele Chambers and W. L. Prehn, Jr. "Use of Centrifuge for Determining Connate Water, Residual Oil and Capillary Pressure Curves from Small Core Samples", Trans. AIME, 1951 

 

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Última actualización 1 de marzo 2007