Medios porosos

MODELAMIENTO DE FLUJO EN MEDIO POROSO PARA UN PROCESO DE IYECCIÓN DE AGUA
ANÁLISIS DIMENSIONAL Y SIMILITUD DINÁMICA

Es conveniente construir modelos representativos de modo que podamos a través de ellos éstos, indicar, pronosticar o inferir ciertas propiedades claves para el desarrollo y mejoramiento de técnicas y procesos como la producción de hidrocarburos y en éste caso la inyección deagua para mejorar la productividad de un pozo.

El medio poroso en el cual se ha de inyectar el agua y en particular su distribución actúa como un filtro reteniendo las partículas en su espacio poroso o bien acumulándose externamente cuando las partículas no pueden penetrar.
Si el contenido solido en el fluido de inyección es bastante grande, se pueden crear sitios en los que se afectecontinuamente la porosidad de la roca almacén, y por tanto se podrían presentar fracturas en este caso no deseadas.

No debe ser novedad, pero todo modelo en medio poroso parte de la "Ley de Darcy", la cual, con respecto al flujo de agua libre, se caracteriza por una relación lineal entre la caída de altura piezométrica y la velocidad del flujo o caudal específico.
En un medio poroso isotrópico, lavelocidad del flujo es proporcional al gradiente de la altura piezométrica, cambiada de signo.
El flujo subterráneo es un componente importante de todos los sistemas hidráulicos. La administración del recurso implica tomar decisiones sobre dónde perforar para extraer o inyectar y sobre las estrategias de control.

La descripción detallada del suelo no es una tarea sencilla: el problema a la horade escribir el modelo para un caso particular es la estimación de parámetros. El estudio hecho hasta ahora es válido para medios porosos formados por partículas esféricas de igual tamaño. Para otras geometrías de partículas o partículas de diferentes tamaños el análisis se complica y no se han obtenido expresiones válidas para casos generales.
Para estimar las tasas de recuperación, se utilizantécnicas adecuadas para extrapolar el comportamiento futuro del campo bajo diferentes condiciones de operaciones de producción.
Se infiere el comportamiento real, a partir del comportamiento de un modelo.

No ha habido forma de calcular el flujo de agua, petróleo o gas en rocas naturales sin experimentación, puesto que ni las partículas son esféricas ni el tamaño es uniforme, por lo que en losestudios de hidrología y de extracción de petróleo es habitual usar ecuaciones como la de Kozeny-Carman, y contar con la ayuda de modeladores numéricos computacionales.
Los medios porosos se encuentran presentes tanto en nuestra vida diaria como en las diferentes ramas de la ciencia y tecnología, su característica fundamental como materiales es su singular estructura, la cual consiste de poros ohuecos generalmente interconectados a manera de red dentro de una matriz sólida.
Se los encuentra en disciplinas tan variadas como: la agricultura, la química, la medicina, la ciencia de materiales, la ingeniería del petróleo, etc: Solo se extrae cerca del 50% del petróleo de un pozo típico empleando técnicas convencionales.

Como recuperar esta gran cantidad del vital combustible quepermanece sin poder ser extraído constituye un área de investigación de gran relevancia. Sin embargo, los trabajos relacionados con el proceso de recuperación de petróleo, son sólo una pequeña fracción de una enorme y en continuo crecimiento literatura sobre medios porosos.
Es por ello, que la caracterización de la estructura de los sólidos porosos y de los procesos que en ellos ocurren, despierta graninterés tanto científico como económico, practicándose desde hace décadas su estudio experimental y teórico.

El alcance de nuestra capacidad para comprender un fenómeno sería altamente volcado si no se contara con herramientas como el análisis dimensional y la similitud dinámica. Si algunas fuerzas en una situación de flujo particular son mucho menores que otras, es posible despreciar el...