INGENIERÍA DE PETRÓLEOS ASIGNATURA: ANÁLSIS DE NÚCLEOS 30 EXPERIENCIA No 4 5. DETERMINACIÓN DE LA POROSIDAD POR EL MÉTODO DEL POROSÍMETRO RUSKA DE EXPANSIÓN DE HELIO 5.1OBJETIVOS 5.1.1 Objetivo General •Determinar la porosidad efectiva de una muestra por medio del porosímetro de expansión de helio. 5.1.2 Objetivos específicos •Reconocer el concepto de porosidad como un fundamento primordial para el estudio y análisis de un yacimiento. •Identificar cada uno de los tipos de porosidad presentes en una muestra. •Reconocer los diferentes factores que afectan la porosidad. •Obtener el conocimiento y experiencia para un adecuado manejo del porosímetro de expansión de helio Ruska. •Reconocer el promedio de porosidad como una herramienta útil para dar un valor general de porosidad de un yacimiento y así mitigar la heterogeneidad que se presenta en el mismo. 5.2MATERIALES Y EQUIPOS •Porosímetro de expansión de Helio RUSKA •Bomba de vacío •Cilindro de Helio •Cilindros de acero •Porta muestras 5.3GENERALIDADES Y FUNDAMENTACIÓN 5.3.1 Ley de Boyle La ley de Boyle-Mariotte, formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de las tres leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante, y dice:
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8/19/2019 Guia Laboratorio 4 - Determinacion de La Porosidad Por El Metodo Del Ruska de Expansion de Helio
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30 EXPERIENCIA No 4
5.
DETERMINACIÓN DE LA POROSIDAD POR EL MÉTODO DELPOROSÍMETRO RUSKA DE EXPANSIÓN DE HELIO
5.1
OBJETIVOS
5.1.1 Objetivo General
•
Determinar la porosidad efectiva de una muestra por medio del porosímetro deexpansión de helio.
5.1.2
Objetivos específicos
• Reconocer el concepto de porosidad como un fundamento primordial para el estudioy análisis de un yacimiento.
•
Identificar cada uno de los tipos de porosidad presentes en una muestra.
• Reconocer los diferentes factores que afectan la porosidad.
• Obtener el conocimiento y experiencia para un adecuado manejo del porosímetro de
expansión de helio Ruska.
•
Reconocer el promedio de porosidad como una herramienta útil para dar un valorgeneral de porosidad de un yacimiento y así mitigar la heterogeneidad que se presenta en el mismo.
5.2
MATERIALES Y EQUIPOS
• Porosímetro de expansión de Helio RUSKA• Bomba de vacío• Cilindro de Helio• Cilindros de acero• Porta muestras
5.3 GENERALIDADES Y FUNDAMENTACIÓN
5.3.1 Ley de Boyle
La ley de Boyle-Mariotte, formulada por Robert Boyle y Edme Mariotte, es una de lastres leyes de los gases ideales que relaciona el volumen y la presión de una ciertacantidad de gas mantenida a temperatura constante, y dice:
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“La presión ejercida por una fuerza física es inversamente proporcional al volumen deuna masa gaseosa, siempre y cuando su temperatura se mantenga constante”.
o en términos más sencillos:
“A temperatura constante, el volumen de una masa fija de gas es inversamente proporcional a la presión que este ejerce”.
Matemáticamente se puede expresar así:
(1 / )V Pα
1 1 2 2PV P V =
De esta manera el porosímetro se basa en la Ley de Boyle del gas ideal. En este caso seutiliza helio, el cual gobierna la expansión isotérmica para determinar el volumendesconocido de un sólido colocado en una cámara de expansión.
5.3.2 Porosidad
Desde el punto de vista de la ingeniería de yacimientos la porosidad es una medida de lacapacidad de almacenamiento de fluidos que posee una roca y se define como lafracción del volumen total de la roca no ocupada por algún mineral o sólido y que puede
almacenar fluidos.
p
t
V
V φ =
Donde V p, es el volumen poroso de la roca y V t , es el volumen total de la roca incluido elespacio poroso.
Como el volumen de espacios disponibles para almacenar fluidos no puede ser mayorque el volumen total de la roca, la porosidad es una fracción y el máximo valor teórico
que puede alcanzar es 1. Muchas veces la porosidad también es expresada como un porcentaje. La proporción de los espacios porosos de la roca depende del tamaño yempaquetamiento de los granos que la forman. Así la porosidad es mayor en lossedimentos no consolidados (arena, grava) que en aquellos sometidos a litificación(areniscas, conglomerados), ya que la conversión de los sedimentos en roca sedimentariaorigina la pérdida de porosidad como consecuencia de la compactación (espaciosdestruidos debido a que los granos se aprietan entre sí) y la cementación (espacios llenosde material cementante para que los granos se junten.
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5.3.3 Porosidad Efectiva
Es la relación entre el volumen poroso correspondiente al volumen de los poros que seencuentran interconectados y el volumen total de la roca.
La porosidad efectiva es la que se mide con la mayoría de los porosímetros, y es enrealidad la que interesa para las estimaciones de petróleo y gas en sitio, ya que solo losvolúmenes de hidrocarburos almacenados en los poros interconectados pueden serextraídos parcialmente del yacimiento. Esta porosidad normalmente representa un 90 a95% de la porosidad total.
5.4 PROCEDIMIENTO
Figura 5. Esquema del porosímetro de Helio
5.4.1 Calibración del equipo
Se realiza la prueba con los cilindros de acero con el fin de conocer el volumen de lacámara de referencia y de la muestra para evaluar la precisión del aparato.
1. Cerrar la válvula de vacío, de suministro y de entrada de Helio. Abrir la válvula deexpansión y encender el equipo.
2. Colocar el cilindro en el porta muestra e introducirlo en la celda para la muestra. Elvolumen del porta muestra respectivo debe ser registrado.
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3. Operar la bomba de vacío y abrir la válvula respectiva. Cuando el vacío sea de 0.001 psi, cerrar las válvulas de expansión y de vacío.
4.
Regular la salida del Helio del cilindro a 100 psi. Ajustar el medidor de presión a0.000 psi y abrir la válvula de suministro de Helio; lentamente abrir la válvula desuministro de Helio. La presión debe alcanzar aproximadamente 100 ± 0.03 psi. Síes más baja ajustar con el regulador de presión.
5.
Cerrar las válvulas de entrada y de suministro de Helio. Registrar la presión P1.6. Abrir la válvula de expansión y registrar la presión como P2 después de 30 segundos
necesarios para alcanzar el equilibrio de presión; pasar la válvula de vacío a la posición de venteo.
7. Ir al paso 3 y repetir el procedimiento al menos tres veces con cada cilindro;dependiendo de la precisión de los datos.
8. Abrir la celda, sacar el cilindro de calibración e introducir otro de diferente volumen.
Repetir todo el procedimiento.9. Apagar la bomba de vacío, el equipo y cerrar la válvula del cilindro de Helio.
5.4.2 Determinación de la Porosidad
Se realiza un procedimiento similar al anterior, pero teniendo en cuenta lo siguiente:
1. Registrar el volumen total del núcleo.2. Seleccionar el porta muestra que pueda contener el núcleo, y registrar su volumen.
5.5 RESULTADOS
5.5.1
Cálculos
• Volúmenes de las cámaras
1 1 2 2PV P V =
( )1 2r r c ca pmPV P V V V V = + − −
Donde:
Vr = Volumen de la cámara de referenciaVc = Volumen de la cámara donde es introducida la muestraVca = Volumen del cilindro de aceroP1 y P2 = Presiones promedioV pm = Volumen del porta muestras
Los volúmenes de referencia de las cámaras son respectivamente 32.86 y 140 cm3.
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• Cálculos para obtener el volumen del grano
( )1 2r r c g pmPV P V V V V = + − −
1
2
1g c r pm
PV V V V
P
= − − −
•
Cálculo para obtener la porosidad efectiva
Luego de obtener el volumen de los granos interconectados de la muestra, se procedecon el cálculo de la porosidad efectiva mediante la siguiente ecuación:
t g
g
V V
V φ
−
=
Donde:
Vg = Volumen del granoVt = Volumen de la muestraϕ = Fracción de porosidad efectiva
5.5.2
Registro de los resultados
• Identificación de la muestra
Número de Muestra
Dimensiones
Longitud(cm)
Diámetro
(cm)
Volumen de la muestra (cm3)
Volumen del Portamuestras(cm3)
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Volumen de Granos ______________ Porosidad Efectiva ______________
5.6 CUESTIONARIO
• Explique los métodos para determinar el volumen poroso de una muestra.• Calcule las porosidades para empaquetamiento tipo rombohedral, tipo ortorrómbico
y tetragonal esferoidal.• ¿Cuáles son los factores petrofísicos que afectan la porosidad de una roca? Explique
•
¿Cuáles son los métodos matemáticos para determinar la porosidad promedio de unyacimiento?
• ¿Cuáles son las ventajas y desventajas de este método?• ¿Por qué la presión de paso de Helio es de 100 Psi?•
¿Por qué se usa Helio en la determinación de la porosidad?• ¿Por qué es necesario hacer vacío a los cilindros de referencia (acero) y de muestra?
•
¿Cuál es el porcentaje de error cometido según los resultados de calibración?
