(Última modificación - 28 de julio de 2002).
En el desarrollo presentado en Prom_Curv_KR_1.htm se analizaron las curvas de Permeabilidad Relativa de un sistema heterogéneo, formado por capas paralelas homogéneas, durante un desplazamiento no-estacionario. En ese desarrollo se mostró que dicha curva de Permeabilidad Relativa no se obtiene promediando las curvas propias de las diferentes capas.
En esta página vamos a analizar el comportamiento del mismo medio poroso heterogéneo mostrado esquemáticamente en la Fig. 1, pero sometido a un desplazamiento estacionario.
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Fig. 1 - Esquema de un sistema de dos capas
paralelas de igual espesor. |
Y asumiremos que posee las mismas propiedades que se discutieron para el caso de desplazamiento no-estacionario:
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Fig. 2 - Curvas de Permeabilidad Relativa Agua-Petróleo
para cada una de las dos capas de la Fig.1. |
Nuevamente la pregunta es: Cuál es la curva de permeabilidad relativa para todo el bloque indicado en la Fig.1?.
En este caso supondremos que ambas capas no están comunicadas y que las viscosidades de agua y petróleo son iguales (
mo=mw=1). El desarrollo no depende de estas suposiciones pero resultan útiles para simplificar el tratamiento.En el desplazamiento estacionario se inyectan ambas fases móviles en proporción fija, hasta que, luego de superar un transitorio no-estacionario, la producción es idéntica a la inyección. En otras palabras, la secuencia de medición y cálculo es la siguiente:
Para hacer el desarrollo, iniciamos el estudio en un punto cualquiera de la curva.
Supongamos que elegimos los siguientes caudales de inyección:
Como la relación de viscosidades es unitaria (mo=mw=1), despreciando efectos capilares, la relación de caudales es proporcional a la relación de permeabilidades relativas. En la Fig. 2 se observa que dicha relación de permeabilidades relativas se establece cuando Sw=50%.
De este modo en cualquiera de las capas que se inyecte dicha proporción de fluidos se alcanzará el estado estacionario (igual Sw en todo el medio poroso) cuando la Sw alcance el valor de 50% VP. En dicha saturación, la proporción de fases que circulan por el medio poroso es la que establece el cociente de permeabilidades relativas.
En otras palabras, al alcanzar el estado estacionario, la saturación de agua puntual y la saturación de agua media de cada capa resultan iguales entre sí y ambas toman el valor de 50%.
Lo anterior está ejemplificado gráficamente en las Fig. 3 a 5. En el esquema se agrega un difusor (medio poroso homogéneo) cuya función es la de difundir ambas fases en forma homogénea por toda la cara de ingreso de fluidos.
Fig.
3 - Ambas capas reciben agua y |
Fig.
4 - La capa más permeable alcanzó |
Fig. 5 - Las dos
capas alcanzaron el |
Haciendo las cuentas correspondientes para el estado estacionario, y teniendo en cuenta que por la capa superior circulan 9/10 del caudal total, se obtiene el siguiente resultado:
Sw [%VP] |
Qo [cm3/min] |
Qw [cm3/min] |
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Capa Superior | 50 | 3.5 x 0.9 = 3.15 | 0.5 x 0.9 = 0.45 |
Capa Inferior | 50 | 3.5 x 0.1 = 0.35 | 0.5 x 0.1 = 0.05 |
Sistema Completo de la Fig. 1 | 50 | 3.15 + 0.35 = 3.50 | 0.45 + 0.05 = 0.50 |
De modo que el sistema completo responde a la misma curva de permeabilidad relativa que cada una de las capas individuales.
Nota 1: En este ejemplo sólo se hizo el desarrollo para un punto particular y se mostró que la relación de caudales en el sistema completo es idéntico al de cada una de las capas. El desarrollo completo muestra que la curva de la Fig. 2 también describe el comportamiento del sistema heterogéneo de la Fig 1 en todo el rango de saturaciones móviles.
Nota 2: Si ambas capas poseen diferentes curvas de permeabilidad relativa se puede mostrar que la curva para el bloque heterogéneo adopta la forma del promedio aritmético de ambas curvas, con factores de peso proporcionales a los VP de cada capa..
Este desarrollo puede resumirse en los siguientes puntos.
En la página Prom_Curv_KR_3.htm se presentan las conclusiones globales, compatibilizando los desarrollos obtenidos para los casos estacionario y no-estacionario.
1.- Dake, L.: "The Practice of Reservoir Engineering", Ed. Elsevier - Pág. 383
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