Factores que afectan la permeabilidad

FACTORES QUE AFECTAN LA PERMEABILIDAD

La permeabilidad esta afectada en el yacimiento por los mismos factores que afectan la porosidad, tales como: presión de sobrecarga, grado de compactación de la roca, tamaño y distribución de los granos, etc. Además, es conveniente considerar que las medidas de las permeabilidades son afectadas por el deslizamiento en las paredes y por la presencia delíquidos reactivos.

1.- Deslizamiento en las paredes: Efecto Klinkenberg.

Medidas de permeabilidad para varios fluidos (gases, líquidos) y diferentes gradientes de presión dan resultados diferentes (figura 2.20). La pequeña dimensión transversal de los canales en los cuales el fluido circula dentro del medio poroso debe ser destacada.



De acuerdo a la teoría cinética de losgases, las moléculas pueden considerarse como minúsculas esferas con diámetros de aproximadamente unas diez milésima de un micrón, separadas por distancias las cuales son aproximadamente diez veces sus propios tamaños a la presión atmosférica. Estas moléculas se mueven a muy altas velocidades (del orden de magnitud de la velocidad del sonido) y chocan en una forma aleatoria. La longitudpromedio de este movimiento se llama camino promedio libre de paso de las moléculas. La permeabilidad a un gas es una función de dicho camino libre promedio y por lo tanto, depende de los factores que lo afectan tales como: presión, temperatura y clase de gas. En el caso específico de la presión, la longitud promedio de este movimiento, es inversamente proporcional a ella. A presiones cercanas a lapresión atmosférica (aún para dimensiones del orden de un micrón), la mayor parte de las coliciones constantemente tendrán lugar entre las moléculas y no contra las paredes, debido al alto número de moléculas presentes en la unidad de volumen. De otra manera, a muy bajas presiones, la fricción interna debida a los choques entre las moléculas tiende a desaparecer y el flujo es claramente afectadopor la proporción relativa de choques con las paredes. El flujo molecular ocurre entonces y el coeficiente de viscosidad no es altamente significativo. La ecuación de Darcy describe el flujo de un fluido “viscoso” y cuando las condiciones son tales que el flujo viscoso/laminar no puede tomar lugar, la ecuación de Darcy es imprecisa. Recuérdese que el flujo es a través de los muy pequeños poros dela roca del yacimiento. Cuando la presión para un gas es lo suficientmente baja, la distancia entre las moléculas llega a ser comparable al tamaño de los poros. Bajo estas condiciones el flujo viscoso/laminar no ocurre.

En el caso de flujo viscoso/laminar en un tubo, se tienen superficies concéntricas cilíndricas en la tubería moviéndose a diferentes velocidades o cortando el fluido a diferentestasas. Un perfil normal de velocidad existe en un tubo donde flujo viscoso/laminar ocurre, con la velocidad en la superficie del tubo igual a cero y en su centro el máximo valor, tal como se ilustra en la figura 2-20. Sin embargo, si la distancia entre moléculas es comparable al radio del poro, solamente una molécula en ese momento puede fluir a través del pequeño tubo y allí, bajo estascondiciones no puede presentarse un perfil de velocidad. Ya que hay una amplia variación en el tamaño de los poros en un yacimiento normal de petróleo, esta condición crítica se alcanza a varias presiones para varios tamaños de poros. En consecuencia, a medida que la presión alcanza valores menores, el flujo se desvía más y más de la ecuación de flujo viscoso de Darcy. Cuando el camino libre es pequeño,como en el caso de una alta presión, es de esperar que la permeabilidad a los gases (Kg) se aproxime a la de los líquidos (KL). Por lo tanto, se comprende que la simple aplicación de la ley de Darcy tiende a conducir a más y más resultados erróneos en la forma como la presión promedio de flujo disminuye.

Este fenómeno se representa gráficamente en la figura 2-21, donde se...