Permeabilidad

1. Introducción

Desde 1870 la industria del petróleo y del gas ha permanecido por más tiempo que cualquier otra industria, desde entonces, se han creado tecnologías y conocimientos vastos acerca de la práctica y comprensión de los diversos temas que conciernen a esta industria en específico.

Existe un principio de producción básico producir hidrocarburos lo más rápido posible, tanto tiempo como sea posible y con mínimas consecuencias a largo plazo para las personas y el medio ambiente (Larry W. Lake 2002).

Para cumplir el principio se necesitan una serie de conocimientos que permitan comprender de manera correcta el carácter de los yacimientos, de ahí dependerá el éxito de los resultados. Lo que se reflejara en el modo de explotar el yacimiento, buscando siempre una producción mayor de hidrocarburos en el mayor tiempo posible con mínimas consecuencias negativas al medio ambiente y a las personas.

Actualmente muchos yacimientos de hidrocarburos se encuentran agotados, lo que ha propiciado que la atención se centre en las diversas características que presentan los yacimientos de hidrocarburos, la variabilidad y distribución de sus características.

La permeabilidad del medio poroso en donde se encuentran los hidrocarburos es de suma importancia, es el principal tema de interés en la producción de petróleo, con ella se estima el tiempo de producción de un yacimiento y su comportamiento en el mediano y largo plazo.

La correcta caracterización de la permeabilidad de los yacimientos es una de las bases mas importantes dentro de la ingeniería petrolera, la permeabilidad esta ligada de forma directa al tema de la producción de hidrocarburos, estos dos conceptos se complementan y se llevan de la mano uno de otro.

Al momento de caracterizar un yacimiento, la permeabilidad ocupa un papel muy importante, es la principal característica petrofísica por lo que hay que caracterizarla adecuadamente porque su medición en campo no es del todo confiable y resulta que es la propiedad petrofísica más variable dentro de un yacimiento.

Una parte importante de la permeabilidad es la porosidad, que podemos definirla como el volumen de poros con el que cuenta cierto material y que es capaz de almacenar fluidos, se pudiera pensar que a mayor porosidad obtenemos mayor permeabilidad pero esto no es una regla general, pues la condición principal para que exista permeabilidad es que lo poros presentes estén conectados unos con otros. Sin porosidad no existe permeabilidad.

2. Permeabilidad de un Medio Poroso

Comprender de manera eficaz el comportamiento que tienen los fluidos dentro de un medio poroso es de suma importancia, este fenómeno ocurre prácticamente en muchas aplicaciones de la industria y de manera natural en el medio ambiente.

Dentro de esas aplicaciones en la industria destacan la que tiene que ver con la explotación de gas y petróleo, pero la simulación del comportamiento que tienen estos dentro del medio poroso es muy difícil, pues incluye factores como la heterogeneidad del medio y la compleja disposición de sus componentes, pues de esto podemos decir que la permeabilidad es una propiedad del medio poroso y no del fluido, entonces no depende de las condiciones de flujo.

La permeabilidad es el factor que controla el flujo de los fluidos a través de un medio poroso y depende de manera importante de las propiedades geométricas del medio como lo son la conexión existente entre los poros, la geometría y disposición que presentan las partes que conforman el medio y la proporción en volumen de las partes anteriores.

Cuando los poros son muy pequeños, los canales para el movimiento de los fluidos a través de los poros es muy estrecho, por lo tanto las formaciones de roca compuestas de granos finos son de permeabilidades bajas. En cambio si el yacimiento presenta rocas de altas densidades y presenta fracturas pequeñas de gran extensión, la porosidad será pequeña pero la permeabilidad será alta.

Se han propuesto una serie de expresiones que intentan relacionar la permeabilidad con las propiedades geométricas y topológicas que presenta un medio poroso. Hasta hoy las expresiones involucran variables tales como la porosidad del medio, la tortuosidad, la forma y el tamaño que presentan las partículas.

La geología califica a la permeabilidad de la siguiente manera:

Permeabilidad de matriz: es la permeabilidad originada por la depositación y litificación de rocas sedimentarias.

Permeabilidad secundaria: resulta ser una alteración de la matriz por efecto de la compactación, cementación, fractura y disolución. De manera general la cementación y compactación reducen sustancialmente la permeabilidad, mientras que la fractura y la solución tienden a incrementarla.

Dentro de los principales factores que influyen en la permeabilidad están:

Tamaño de grano.

Empaquetadura de grano.

Forma de grano.

Distribución de los granos.

Grado de litificación.

Cementantes.

Columna litológica (presión de sobrecarga.)

La permeabilidad también tiene rangos en función de los mD (mili Darcys)

Permeabilidad, mD.

Clasificación.

<1

Muy baja.

1 – 20

Baja.

20 – 50

Promedio.

50 – 200

Buena.

>200

Excelente.

3. Experimento de Darcy

Henry Darcy fue un ingeniero francés que realizó un estudio acerca de la red de abastecimiento de la ciudad de Dijon, en una parte de su estudio menciona el estudio del flujo de los fluidos a través de un medio poroso, lo que se supone es la base de toda la teoría existente hasta ahora sobre ese tema.

Su experimento consistió básicamente en el estudio del movimiento del agua a través de un medio poroso que se encontraba dentro de una tubería posicionada de manera horizontal, con la cual estudió el movimiento que realizaba el agua a través de la arena que actuaba

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