344078633-Unidad-2-Conceptos-Petrofisicos-y-Del-Comportamiento-de-Fases

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“Ingeniería química Petrolera”
Recuperación secundaría y mejorada
CONCEPTOS PETROFÍSICOS Y DEL
COMPORTAMIENTO DE FASES
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Recuperación secundaría y mejorada
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¿Que es la petrofísica?
Es el estudio de las propiedades físicas y químicas de
las rocas y su interacción con fluidos. Una de las
principales aplicaciones de la petrofísica es en el
estudio de los yacimientos de hidrocarburos.
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Aspectos geológicos.
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Como ciencia, la geología posee técnicas propias para reconstruir
lo ocurrido en el pasado, apoyándose también en otras ciencias
como química, biología y física para una interpretación más
certera.
La geología posee las siguientes ramas:
• Cristalografía
• Mineralogía
• Petrografía
• Geoquímica
• Geología estructural
• Estratigrafía
• Sedimentología
• Paleontología
• Geomorfología.
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Aspectos geológicos.
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Como ciencia, la geología posee técnicas propias para reconstruir
lo ocurrido en el pasado, apoyándose también en otras ciencias
como química, biología y física para una interpretación más
certera.
La geología posee las siguientes ramas:
•
•
•
•
•
•
Cristalografía
Mineralogía
Petrografía
Geoquímica
Paleontología
Geomorfología.
• Estratigrafía
• Sedimentología
• Geología estructural
Geología del
petróleo
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Aspectos geológicos.
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Sedimentología es la rama de la geología que estudia el origen,
transporte deposición y diagénesis de los sedimentos. Incluye la
descripción clasificación e interpretación de los mismos.
Estratigrafía es el estudio del fenómeno de la sedimentación es
la ley de la superposición. El mismo afirma que en una sucesión
de rocas, las capas superiores fueron formadas luego de las
capas inferiores.
Geología estructural es la rama de la geología que se dedica a
estudiar la corteza terrestre, sus estructuras y la relación de las
rocas que las forman.
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Aspectos geológicos.
Por lo tanto la solución de problemas estratigráficos y
estructurales comienza con la observación sistemática de
sedimentos expuestos en la superficie de la tierra o a través
de perforaciones.
Litoestratigrafía es el estudio de la petrología, mineralogía,
geoquímica y paleontología de las formaciones y Geo
cronología es la ciencia que calcula la edad de las
formaciones.
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Aspectos geológicos.
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Mecanismo empleado
en los programas de
pozos en donde se
mantienen con cierta
certidumbre lo que se
podrían
estar
compuestas las capas de
la corteza donde se
programa la perforación
de un pozo petrolero.
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Porosidad, permeabilidad y saturación de fluidos
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Porosidad de las rocas (porosidad)
La porosidad es una medida de la
capacidad de almacenamiento de
fluidos que posee una roca y se define
como la fracción del volumen total de la
roca que corresponde a espacios que
pueden almacenar fluidos.
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Porosidad, permeabilidad y saturación de fluidos
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Clasificación de porosidad.
La porosidad primaria puede ser intergranular, interparticular o
entre las conchillas de organismos fósiles.
La porosidad secundaria puede ser intercristalina, menestral o
vulgar. La porosidad a través de fracturas es más difícil de
observar, y puede ser microscópica a cavernosa.
Puede ser causada por actividad tectónica o a lo largo de
discordancias y planos de estratificación. Posee gran importancia
en las calizas.
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Dependiendo de cómo sea la comunicación de estos poros,
la porosidad se puede clasificar de la siguiente manera:
• Interconectada o efectiva: La porosidad efectiva se refiere
al porcentaje de poros interconectados mediante gargantas
que permiten la circulación de fluidos (fluidos móviles).
• No interconectada o no efectiva. La porosidad no
interconectada o no efectiva es aquella que representa la
fracción del volumen total de la roca que está conformada por
los espacios que pueden contener fluidos pero no están
comunicados entre sí (fluidos no móviles).
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Porosidad, permeabilidad y saturación de fluidos
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Porosidad de las rocas (permeabilidad)
Se define como la capacidad
que tiene una roca de
permitir el flujo de fluidos a
través
de
sus
poros
interconectados. Si los poros
de la roca no se encuentran
interconectados no puede
existir permeabilidad.
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Porosidad, permeabilidad y saturación de fluidos
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Porosidad de las rocas (permeabilidad)
Existen tres tipos de permeabilidad:
Permeabilidad
Absoluta
o
específica: es la conductividad de
una roca o material poroso
cuando
está
saturado
completamente por un solo
fluido.
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Porosidad, permeabilidad y saturación de fluidos
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Porosidad de las rocas (permeabilidad)
Permeabilidad
Efectiva:
es
la
conductividad de un material poroso a
una fase cuando dos o más fases están
presentes y también se mide en darcy.
Cuando dos o más fases están fluyendo
simultáneamente en un medio poroso
permeable, como por ejemplo en un
proceso
de
desplazamiento,
la
permeabilidad efectiva a una fase dada es
menor que la permeabilidad absoluta y es
función de la saturación de la fase.
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Porosidad, permeabilidad y saturación de fluidos
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Porosidad de las rocas (permeabilidad)
Permeabilidad Relativa: es la razón entre la
permeabilidad efectiva y una permeabilidad
absoluta.
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Porosidad, permeabilidad y saturación de fluidos
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Saturación de fluidos
Se define como la
fracción del volumen
poroso de una roca que
esta ocupada por dicho
fluido.
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Porosidad, permeabilidad y saturación de fluidos
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Saturación de fluidos
es la cantidad relativa de agua, aceite y gas en los poros de una
roca, expresada normalmente como un porcentaje de volumen
de poros. La saturación se puede expresar tanto como fracción y
porcentaje, pero es usado como fracción en las ecuaciones. La
saturación de todos los fluidos presentes en el medio poroso es
igual a 1
Donde:
So = Saturación de petróleo.
Sw = Saturación de agua.
Sg = Saturación de gas.
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Porosidad, permeabilidad y saturación de fluidos
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Clasificación de la Saturación.
Dependiendo de las condiciones a las que se encuentren los
fluidos, existen diferentes formas de clasificar las saturaciones;
dentro de las más comunes se tiene:
Saturación inicial: es aquella a la cual es descubierto el yacimiento.
Saturación remanente: es la que se tiene después de un periodo de la
explotación, en una zona determinada; dependiendo de los movimientos de
los fluidos, los procesos a los cuales está sometiendo el yacimiento y el
tiempo, ésta puede ser igual o menor que la saturación inicial; la
saturación residual es un caso particular de la saturación remanente. de ese
fluido.
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Porosidad, permeabilidad y saturación de fluidos
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Clasificación de la Saturación.
Dependiendo de las condiciones a las que se encuentren los
fluidos, existen diferentes formas de clasificar las saturaciones;
dentro de las más comunes se tiene:
Saturación crítica: es aquélla a la que un fluido inicia su
movimiento dentro del medio poroso, en un proceso en el que
aumenta la saturación de ese fluido.
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Comportamiento de fases
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El comportamiento de fases de los
hidrocarburos es muy utilizado para
mostrar los efectos de presión y
temperatura sobre los estados
físicos
de un
sistema
de
hidrocarburos, además, el ingeniero
puede determinar desde un punto
de vista técnico, el tipo de fluidos
que contiene un yacimiento y
posteriormente
predecir
su
comportamiento en el yacimiento.
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Fase
Comportamiento de fases
Una porción físicamente distinta de materia que es uniforme en su
composición y propiedades se llama fase. Las fases presentes en la
materia son el sólido, líquido y gas; Fig. 2.3. Como se sabe en;
• La fase sólida los cuerpos
poseen volumen definido y
forma propia
a
ciertas
condiciones
de
presión
y
temperatura.
• Los líquidos poseen volumen
propio pero no forma propia.
• Los gases carecen de ambos.
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Fase
Comportamiento de fases
Los líquidos y gases se consideran como fluidos.
Un líquido en la medida que llene un recipiente adoptará la
forma de este, pero retendrá su volumen, mientras que un
gas siempre llenará cualquier recipiente que lo confine.
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Comportamiento de fases
Los
hidrocarburos
presentan
un
comportamiento
multifásico en altos rangos de presión y temperatura.
Las fases más importantes para el estudio de
comportamiento de fases que ocurre en las reservas de
Petróleo son la fase líquida y de gas.
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Comportamiento de fases
Las condiciones bajo las cuales estas fases existen son de
gran importancia práctica para la clasificación
de
yacimientos,
las
determinaciones
experimentales
o
matemáticas
de
estas condiciones
se
expresan
convenientemente en diferentes tipos de diagrama del tipo
redondo llamados diagramas de fase.
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Compuesto puro
El comportamiento de un sistema de fluidos
heterogéneo está influenciado por el número de
componentes que contiene.
Un sistema que consiste de una sustancia pura se comporta de manera
distinta de uno formado por dos o más componentes cuando las
condiciones de presión y temperatura son tales que las fases líquidas y
gaseosas se hacen presentes.
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Mezcla Binaria
Para sistemas binarios, dos fases pueden existir en equilibrio a diferentes
presiones y a la misma temperatura. Una de las características importantes
de los sistemas binarios es la variación de sus propiedades físicas y
termodinámicas con la composición. Por lo tanto es necesario que se
especifique la composición de la mezcla en términos de fracción mol o en
fracción peso.
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Mezcla Binaria
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Mezcla multicomponentes
El comportamiento de un sistema de fluidos
heterogéneo está influenciado por el número de
componentes que contiene.
Un sistema que consiste de una sustancia pura se comporta de manera
distinta de uno formado por dos o más componentes cuando las
condiciones de presión y temperatura son tales que las fases líquidas y
gaseosas se hacen presentes.
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Mezcla multicomponentes
En la figura se muestra el diagrama de P-T para una mezcla
multicomponente con una composición especifica en general.
Estos diagramas P-T de mezcla multicomponente sirve para;
1.-Clasificar los yacimientos.
2.- Clasificar la producción natural
de los sistemas de hidrocarburos.
3.- Describir el comportamiento
de fases de los sistemas de
hidrocarburos