Aumento del núcleo

Técnica de laboratorio

El método de ascenso del núcleo ( RIC ) es un método alternativo de caracterización de la mojabilidad del yacimiento descrito por S. Ghedan y CH Canbaz en 2014. El método permite la estimación de todas las regiones de mojabilidad , como las regiones fuertemente mojadas por agua, las intermedias por agua, las mojadas por petróleo y las fuertemente mojadas por petróleo en mediciones relativamente rápidas y precisas en términos de ángulo de contacto en lugar de índice de mojabilidad.

Durante los experimentos RIC, las muestras de núcleo saturadas con fluido de yacimiento seleccionado se sometieron a imbibición de un segundo fluido de yacimiento. Las mediciones de mojabilidad RIC se comparan y modifican con la prueba de Amott ^[1] y las mediciones USBM utilizando pares de tapones de núcleo de diferentes alturas de un yacimiento de carbonato espeso . Los resultados muestran una buena coherencia. El método RIC es un método alternativo a los métodos Amott y USBM y que caracteriza de manera eficiente la mojabilidad del yacimiento. ^{[2] [3]}

Valores de corte vs índice de humectabilidad

Un estudio utilizó el ángulo de contacto de avance del agua para estimar la mojabilidad de cincuenta y cinco yacimientos de petróleo. Se probó salmuera de formación sintética desoxigenada y crudo anaeróbico muerto en cristales de cuarzo y calcita a temperatura del yacimiento. Los ángulos de contacto de 0 a 75 grados se consideraron húmedos por agua, de 75 a 105 grados como intermedios y de 105 a 180 grados como húmedos por petróleo. ^[4] Aunque el rango de mojabilidades se dividió en tres regiones, estas fueron divisiones arbitrarias. La mojabilidad de diferentes yacimientos puede variar dentro del amplio espectro desde fuertemente húmedos por agua hasta fuertemente húmedos por petróleo.

Otro estudio describió dos condiciones iniciales como referencia y no referencia para calcular los valores de corte utilizando ángulos de contacto de avance y retroceso y datos de imbibición espontánea. ^[5] El valor límite entre las zonas húmedas por agua e intermedias se describió como 62 grados. De manera similar, los valores de corte para el ángulo de contacto de avance se describen como 0 a 62 grados para la región húmeda por agua, 62 a 133 grados para la zona húmeda intermedia y 133 a 180 grados para la zona húmeda por petróleo. Chilingar y Yen ^[6] examinaron un extenso trabajo de investigación sobre 161 núcleos de piedra caliza , piedra caliza dolomítica, dolomita calcítica y dolomita . Los valores de corte se clasificaron como 160 a 180 grados para una fuerte humedad por petróleo, 100 a 160 grados para una fuerte humedad por petróleo, 80 a 100 grados de humedad intermedia, 80 a 20 grados de humedad por agua y 0 a 20 grados de fuerte humedad por agua.

El aumento del núcleo utiliza una combinación de los criterios de corte de humectabilidad de Chilingar et al. y Morrow . El rango de ángulo de contacto de 80 a 100 grados indica humedad neutra, el rango de 100 a 133 grados indica humedad leve por aceite, el rango de 133 a 160 grados indica humedad por aceite, mientras que el rango de 160 a 180 grados indica humedad intensa por aceite. El rango de 62 a 80 grados indica humedad leve por agua, el rango de 20 a 62 grados indica humedad por agua, mientras que el rango de 0 a 20 grados indica humedad intensa por agua.

Técnica

La técnica de caracterización de la mojabilidad RIC se basa en una forma modificada de la ecuación de Washburn (1921). La técnica permite mediciones relativamente rápidas y precisas de la mojabilidad en términos de ángulo de contacto sin necesidad de equipos complejos. El método es aplicable a cualquier conjunto de fluidos de yacimiento, en cualquier tipo de roca de yacimiento y en cualquier nivel de heterogeneidad . Caracteriza la mojabilidad en todos los ámbitos, desde condiciones fuertemente húmedas por agua hasta condiciones fuertemente húmedas por petróleo. ^[7]

El paso de derivar la forma modificada de la ecuación de Washburn para un sistema roca/líquido/líquido implica obtener una ecuación de Washburn para un sistema roca/aire/líquido. La ecuación de Washburn para un sistema roca/aire/líquido se representa mediante:

${\displaystyle t={\mu \over C\rho ^{2}\gamma \cos \theta }{m^{2}}}$ (Ec.1).

Aquí, "t" es la velocidad de penetración del líquido en una muestra porosa, "μ" es la viscosidad del líquido, "ρ" es la densidad del líquido , "γ" es la tensión superficial del líquido , "θ" es el ángulo de contacto del líquido, "m" es la masa del líquido que penetra en la muestra porosa y "C" es la constante de caracterización de la muestra porosa. evaluar un valor de "γ _os " utilizando una ecuación de Young para un sistema de superficie de roca/agua/aire (Figura 2) y un valor de "γ _ws " utilizando la ecuación de Young para un sistema líquido/líquido/roca se representa como:

${\displaystyle \gamma _{ow}\cos \theta =\gamma _{os}\gamma _{ws}}$ (Ec.2).

"γ _ow " es la tensión superficial entre el sistema de aceite y agua, "γ _os " es la tensión superficial entre el sistema de aceite y sólido y "γ _ws " es la tensión superficial entre el agua y el sistema sólido. Utilizando la ecuación de Young para un sistema de superficie de roca/agua/aire y sustituyendo en la ecuación (2) para obtener la ecuación 3:

${\displaystyle \cos \theta _{wo}={{\gamma _{o}\cos \theta _{o}}\cdot {\gamma _{w}\cos \theta _{w}} \over {\gamma _{wo}}}}$ (Ec. 3).

Reordenando la ecuación (1) para factorizar γ _LV se obtiene la ecuación (4), donde γ _LV es una tensión superficial líquido-vapor:

${\displaystyle \gamma _{LV}={\mu \over C\rho ^{2}\gamma \cos \theta }\cdot {m^{2} \over t}}$ (Ec. 4).

Teniendo en cuenta que γ _LV (tensión superficial líquido-vapor) es equivalente a γ _o (tensión superficial aceite-aire), o γ _w (tensión superficial agua-aire), sustituyendo la ecuación (4) en la ecuación (3) y cancelando los términos similares se obtiene la ecuación (5):

${\displaystyle \cos \theta _{wo}={{({{m^{2}\mu _{o}} \over {C{\rho _{o}}^{2}t}})-({{m^{2}\mu _{w}} \over {C{\rho _{w}}^{2}t}})} \over \mu _{wo}}}$ (Ec. 5).

En ella, γ _LV es la tensión superficial líquido-vapor, γ _o es la tensión superficial aceite-aire, γ _w es la tensión superficial agua-aire, μ _o es la viscosidad del aceite y μ _w es la viscosidad del agua. cosθ _wo es el ángulo de contacto entre el agua y el aceite; representa una relación entre una masa de agua embebida en la muestra del núcleo y una masa de aceite embebida en la muestra del núcleo con una ecuación (6):

${\displaystyle {\rho _{w}gV_{w}}={\rho _{o}gV_{o}}}$ (Ec. 6).

En este caso, ρ _w es la densidad del agua y V _w es el volumen de agua embebida, ρ _o es la densidad del petróleo y V _o es el volumen de petróleo embebido, la cantidad de agua embebida y la cantidad de petróleo embebida por gravedad son las mismas; y el aire se comporta como una fase no humectante fuerte tanto en un sistema de petróleo-aire-sólido como en un sistema de agua-aire-sólido, lo que indica que tanto el petróleo como el agua se comportan como fases humectantes fuertes, lo que da como resultado fuerzas capilares aire/petróleo y aire/agua iguales para el mismo medio poroso y para una distribución de tamaño de poro dada. Por lo tanto, un cambio de masa de una muestra de núcleo debido a la imbibición de agua es igual a un cambio de masa de una muestra de núcleo debido a la imbibición de petróleo, porque la penetración de agua o petróleo en el medio poroso en cualquier momento es una función de un equilibrio entre la gravedad y las fuerzas capilares . La masa de agua embebida en una muestra de núcleo es aproximadamente igual a una masa de petróleo embebida en la muestra de núcleo muestras de núcleo de un mismo tipo de roca y dimensiones, y para fuerzas capilares iguales;

Cancelando g en la ecuación (6) se obtiene la ecuación (7):

${\displaystyle {\rho _{w}V_{w}}={\rho _{o}V_{o}}}$ (Ecuación 7),

lo que significa

${\displaystyle {m_{w}}={m_{o}}}$ (Ec. 8).

En ella, m _w es la masa del agua y m _o es la masa del petróleo. Al factorizar la ecuación 5 para obtener la ecuación 9, se obtiene la ecuación de Washburn modificada: ${\displaystyle C{m^{2} \over t}}$

${\displaystyle {\cos \theta _{12}}={{{{(\mu _{1}{\rho _{2}}^{2})}-{(\mu _{2}{\rho _{1}}^{2})}} \over {{{\rho _{1}}^{2}}{{\rho _{2}}^{2}}C\mu _{L1L2}}}\cdot \left({m^{2} \over t}\right)}}$ (Ec. 9).

Allí, θ ₁₂ es el ángulo de contacto del sistema líquido/líquido/roca, μ ₁ es la viscosidad de la fase de aceite, μ ₂ es la viscosidad de la fase de agua, ρ ₁ es la densidad de la fase de aceite en g/cm ³ , ρ ₂ es la densidad de la fase de agua en g/cm ³ , m es la masa de fluido penetrado en una roca porosa, t es el tiempo en min, γ_ _L1L2 es la tensión superficial entre un aceite y un agua en dinas/cm, y ∁ es una constante característica de la roca porosa.

Figura 1

Configuración y procedimiento experimental

En la Figura 1 se describe una vista esquemática y las configuraciones experimentales del método de prueba de humectabilidad RIC. Los tapones de núcleo se dividen en 3 o 4 muestras de núcleo, cada una de 3,8 cm de diámetro promedio y 1,5 cm de longitud. El área lateral de cada muestra de núcleo se sella con resina epoxi para asegurar la penetración unidimensional del líquido en el núcleo por imbibición. Se monta un gancho en el lado superior de la muestra de núcleo.

El sistema RIC incluye un vaso para alojar el líquido de imbibición. Una cuerda fina conecta la muestra de núcleo a una balanza de alta precisión (precisión de 0,001 g). Se coloca una muestra de núcleo colgante con la parte inferior de la muestra apenas tocando el líquido de imbibición en el vaso. La saturación relativa, así como la masa de las muestras de núcleo, comienzan a cambiar durante la imbibición. Una computadora conectada a una balanza monitorea continuamente el cambio de masa de la muestra de núcleo a lo largo del tiempo. Se generan gráficos del cambio de masa al cuadrado en función del tiempo. ^{[2] [8]}

Determinación de la constante "C"

Figura 2

El experimento RIC se realiza primero con un sistema n- dodecano -aire-roca para determinar la constante ∁ de la ecuación de Washburn. El n-dodecano se imbibe en una de las muestras de núcleo y la curva de imbibición se registra en la Figura 2. El dodecano es un alcano que tiene baja energía superficial, humedeciendo muy fuertemente la muestra de roca en presencia de aire, con un ángulo de contacto θ igual a cero. La constante ∁ se determina por el valor del ángulo de contacto para el sistema dodecano/aire/roca, determinando las propiedades físicas del n-dodecano (ρ,μ,γ) y reorganizando la ecuación 1;

${\displaystyle C={\mu \over \rho ^{2}\gamma _{LV}\cos \theta }\cdot {m^{2} \over t}}$ (Ecuación 10)

Experimento

El segundo paso del proceso experimental RIC consiste en saturar la muestra de núcleo vecina con petróleo crudo y someterla a imbibición de agua. Aplicando la pendiente de la curva RIC , se determinan las propiedades del fluido del sistema de petróleo/salmuera (ρ,μ,γ) y el valor ∁ a partir de la muestra de núcleo vecina en la ecuación 9 para calcular el ángulo de contacto, θ. ${\displaystyle ({m^{2} \over t})}$

Referencias

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