La Swirr Obtenida por Barrido y por Mediciones de Presión Capilar
por: M. Crotti, E. Cabello, S. Illiano - (Última modificación -
11 de noviembre de
2000).
En esta página se analiza un caso específico
del tema mucho más amplio englobado como Unicidad de los Puntos Extremos
de Saturación y Permeabilidad. Para ello vamos a estudiar una
situación frecuentemente encontrada durante la caracterización de reservorios: Diferentes
valores de agua irreductible obtenidos durante los ensayos de permeabilidad
relativa y de presión capilar.
En todos los desarrollos habituales
(correlaciones, simulaciones numéricas, etc.) se parte de una suposición
básica con respecto a los puntos extremos:
- Dado un medio poroso y un juego de
fluidos (Ej.: agua y petróleo) existe un solo juego de valores para Swirr y
Sor.
Esta suposición básica implica otro
juego más amplio de suposiciones tales como que la historia de saturaciones es la misma (ej.:
inicialmente 100 % de agua, tanto en el reservorio como en el laboratorio) y que
la mojabilidad del sistema es única. Como ejemplo de lo dicho puede mencionarse
que cuando se definen las propiedades de una celda durante la simulación
numérica, se fija el
mismo valor de Swirr para la curva de Permeabilidad Relativa y de Presión Capilar.
Por otro lado se acepta que las curvas de
Permeabilidad Relativa y de Presión Capilar sufren histéresis, pero los puntos extremos no son afectados por los
ciclos de drenaje e imbibición.
Y, sin embargo muchas veces la
experimentación genera otro tipo de resultados. No es extraño que una misma roca
sometida a ensayos de barrido y de presión capilar arroje resultados diferentes
para el valor de Swirr. Frente a esta situación, y para definir el único valor
necesario, el reservorista recurre a algún tipo de promedio o al descarte de
valores considerados no representativos. El objetivo de esta página es
profundizar en este tema para colaborar en la optimización de la evaluación de
la información disponible durante la toma de decisiones.
Para hacer el desarrollo, aceptaremos, en primera instancia, que
existe un único valor para Swirr y analizaremos algunas hipótesis de
trabajo:
Muestras de permeabilidad media (entre
20 y 200 mD) poco laminadas.
En estas muestras suele obtenerse buena
concordancia entre los valores de Swirr obtenidos por medio de barridos o de
desplazamientos capilares.
Muestras muy permeables (más de 500
mD) o de permeabilidad media y muy laminadas.
En estas muestras suelen obtenerse
mayores valores de Swirr durante los desplazamientos viscosos (barridos) que
durante las mediciones de presión capilar. Esto situación suele presentarse
como consecuencia de los siguientes factores concurrentes:
- En las mediciones de laboratorio, el petróleo suele ser la fase no-mojante,
y para que pueda desplazar al agua de los canales porales de menor diámetro
es necesario garantizar que
durante el desplazamiento viscoso, la presión empleada supere la Presión
Capilar en dichos poros.
- Experimentalmente, la condición
mencionada previamente se verifica aumentando en etapas sucesivas la presión de
barrido. Este incremento se continúa hasta asegurar que un incremento de presión no origina un barrido
adicional de agua.
- En muestras muy permeables (más de 0.5 D),
(que
adicionalmente suelen ser poco consolidadas), altas presiones de
desplazamiento implican caudales muy altos que
pueden dañar el medio poroso, y por lo tanto no resultan aplicables los dos
puntos anteriores.
Las soluciones suelen consumir tiempo de ensayo y
costos adicionales que muchas veces no se realizan. Las posibles soluciones experimentales
son las siguientes:
- Obtener el agua irreductible por
desplazamiento con gas o petróleo en equipos de Presión Capilar
- Por el método de la membrana
semipermeable. Este proceso suele consumir varios días.
- Por el método de la
centrífuga. Más rápido que el anterior, pero con algunas
complicaciones experimentales derivadas de la saturación no homogénea
de la muestra. En este caso se requiere prolongar el medio poroso para
eliminar la zona de transición que, de otro modo se produciría dentro
de la muestra.
- Emplear una fase orgánica más
viscosa (200 cp o más par permitir el aumento de la diferencia de presión
entre fases sin incrementar tanto el caudal) para llegar a Swirr y luego realizar el ensayo con
la fase orgánica más representativa. Este método tiene algunas desventajas: ·
- Las características de los
medios porosos naturales no permiten garantizar un total
reemplazo de una fase por otra aunque las fases sean mutuamente
miscibles. Si el reemplazo no es completo (y no existe una indicación
visual de la completitud del reemplazo) se corre el riesgo de realizar
el ensayo posterior con una mezcla de fases orgánicas de viscosidad desconocida.
- La elevada viscosidad dificulta
la separación de agua y fase orgánica (especialmente hacia el final
del desplazamiento donde el agua se produce en micro-gotas), por lo que
la técnica experimental debe ser mucho más cuidadosa a efectos de no
perder el registro de una parte del agua desplazada.
Como resultado de lo anterior, cuando
sólo se recurre a la eliminación de agua por barrido, éste suele ser
incompleto. En otras palabras, empleando las prácticas recomendadas para
muestras regulares, en el laboratorio, se asume que la muestra se
encuentra en condiciones de Swirr cuando, en realidad, podría ser desplazada una fracción adicional de la fase
acuosa mediante un incremento de la Presión Capilar.
Como consecuencia, si la
muestra es representativa de una porción del reservorio donde las fuerzas
capilares generan una Sw inferior a la obtenida en el laboratorio, todo el
ensayo posterior puede resultar no representativo. En estos casos es necesario obtener el valor
adecuado de Swirr antes de iniciar la inyección de agua o de gas.
En este punto es muy importante
destacar que la Sor es dependiente de la Sw presente al comienzo del ensayo de
barrido con agua. Esto es consecuencia de que cuanto mayor sea la proporción de
la red poral contactada por petróleo, más grande va a ser la cantidad de
petróleo retenido durante el posterior desplazamiento con agua o gas. De este
modo si, como
consecuencia de lo expuesto, se inicia el ensayo de desplazamiento con una Sw
mayor que la Swirr, se obtendrá una Sor menor.
Muestras poco permeables (menos de 20
mD).
En estas muestras las Sw más bajas
obtenidas durante las mediciones de presión capilar, suelen ser mayores que los
valores de Swirr registrados durante los desplazamientos viscosos (barridos). En
este caso, la diferencia se debe a que no se completa la curva de Presión Capilar
con las
presiones alcanzadas en la etapa experimental. Los barridos, por otra parte,
permiten aplicar mayores diferencias de presión de modo que no existe dificultad en
vencer las fuerzas capilares de los poros de menor diámetro. Cuando se presenta
esta situación, es muy importante establecer la Sw que corresponde a la zona de
la muestra en estudio, para no iniciar los ensayos de barrido con Sw inferiores
a la de reservorio, fijadas por la curva de Presión Capilar y la ubicación del nivel de agua
libre (FWL).
Aquí también es importante destacar
que un valor erróneo de Sw inicial conduciría a un resultado incorrecto de Sor. Como
se detalló en el punto anterior, la Sor es una función de la Sw inicial del
sistema.
Conclusiones
El breve análisis de las tres
situaciones presentadas permite llamar la atención respecto a la
decisión a tomar toda vez que se obtengan diferentes valores de puntos extremos
por diferentes vías de medición.
Habiendo indicaciones de que la zona del reservorio en
estudio se encuentra en condiciones de Swirr (Ej.: no producción de agua en los
punzados), la información de laboratorio debe tratarse en forma diferente para
cada uno de los casos mencionados:
Muestras de permeabilidad media (entre
20 y 200 mD) poco laminadas.
Se espera que los valores de Swirr derivados de las
mediciones de Presión Capilar, Permeabilidad Relativa y perfiles sean
razonablemente coincidentes. Si existen diferencias no justificables, deben
analizarse otras variables como mojabilidad, interpretación de perfiles, etc.
Muestras muy permeables (más de 500
mD) o de permeabilidad media y muy laminadas.
Inicialmente debe respetarse la indicación de perfiles,
que debería ser razonablemente coincidente con las mediciones de Presión
Capilar. Una vez identificado el valor adecuado de Swirr, los ensayos de barrido
deben realizarse sólo luego de garantizar la obtención de dicho valor en la
muestra a analizar.
Muestras poco permeables (menos de 20
mD).
En estos casos las curvas de presión capilar no suelen
ser aptas para definir el valor representativo de Swirr, dado que las presiones
empleadas en las mediciones regulares de laboratorio pueden ser notablemente
inferiores a las necesarias para desplazar toda el agua móvil del medio poroso.
Sin embargo las curvas de presión capilar de laboratorio pueden ser aptas para
describir las presiones umbral del sistema y la zona de transición.
Si se encuentran diferencias marcadas entre las zonas de
transición identificadas mediante registros de pozo y las mediciones de
laboratorio, estas diferencias deben justificarse para validar adecuadamente el
resto de las mediciones multifásicas sobre coronas. Las "Tight zones"
suelen ser un típico ejemplo de discrepancia entre ambas curvas.
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