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Sumario

Vol. X Septiembre- Octubre /1972 No. 5

Póg •

Protección con ánodos de sacrificio contra la corroston submarina. Por Oiga Alaverdián y Meinardo Boizán . . . • 3

Geometría de las barras corrugadas. Por Danilo Michel 9

Sobre el problema de la infl.uencia del filtrado del lodo en

!~i:e;m:~:~li~~~ . ~~. ~-~s- -c~~-a_s_ ~~~~~t~~~~- . ~~~. ~~~~~~ _ ~~~~§) Fundamentos para determinar el estado técnico del sistema de encendido del motor del automóvil. Por Vladímir Yutt y Modesto Martínez... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Revista Anual a la química y tecnología de los plásticos . Por Raymond B. Seymour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Cálculo fácil y rápido de los desplazamientos. Por J. M. B.onem 56

Fundamentos y aplicación de la metalurgia ferrosa. Por Sven Eketorp . . . . .. . ................... . ............ ••. •58

Selección de la ubicación de la planta. Por J. E. Yocom y otros

Avances de la Ciencia y Noticias Industriales

72

84

Sobre el problen1a

de la influencia

del filtrado del

lodo sobre la

pern1eabilidad de

las capas colectoras

V. l. PETERSILIE, J. PRADAS, H. FAJARDO y M. MARREROm

(1) Laboratorio de Petrofísica, Dirección General de Geo-logía y Geofísica.

Como . es conocido, durante la perforación de los pozos -petro-líferos el lodo se utiliza como un agente encargado de realizar una serie de funciones tales como el enfriamiento de la barrena, la ascención de la roca triturada del fondo del pozo a la superfi-cie, etc.

Además, el lodo se utiliza para ejercer una contrapresión sobre la capa y así evitar una surgen-cía inesperada de petróleo, agua o gas. Por esa misma razón el peso específico del lodo siempre se elige de modo que la columna de éste tenga presión superior a la de la capa.

Como consecuencia de esto existe una presión diferencial dirigida hacia la capa, hecho que produce la penetración del fil-trado de lodo en la última.

En la mayoría de los casos el lodo de perforación se prepara con. agua dulce con el objetivo de mantener su estabilidad. Sin embargo, la reación del agua dulce con la roca produce un hinchamiento de las partículas arcillosas si éstas se encuentran en la roca. Tal hinchamiento puede causar una considerable-disminución de la permeabilidad de la roca en la zona de reacción. La presencia en las capas del material vulcanógeno arcilloso, agrava el problema [2].

Apuntamos que dicho empeo-ramiento de la permeabilidad ocurre solamente en la zona de penetración del filtrado de lodo en la capa. Sin embargo, esta zona de permeabilidad reducida puede causar una disminución considerable de la misma en. to-da la capa. Supongamos que el esquema de la capa es tal como lo presentamos en la figura l. En este caso la permeabilidad total se calcula según la fórmu-la [1].

FORMULA No. 1

rk lg

rp K -

:ri lg--

r ri -1 Ki

R. Tecnológica 5172 • 13

l. Esquema de la capa colectora.

K; es la permeabilidad de la zona de penetraci6n y K es de la zona virgen.

1.0

0.9

0.8

0.7

~ .......

·~ 0.6 o ....

El cilindro No. 1003 fue reves-tido con goma epóxido para evi-tar que se rompiese.

Los análisis de la permeabili-dad se hicieron con el aparato soviético UYPK - 1M que permi-te realizar las mediciones con la presión de la capa [4]. La pre-sión lateral para todos los nú-cleos fue de 40 kgf/ cm 2 y la dife-rencia de presiones 8 - 14 kgf/ cm2.

Los cilindros 213 y 242 fueron saturados previamente con la solución de NaCl 3N. Cada nú-cleo fue instalado en el porta-núcleos y la permeabilidad de ·éstos fue medida. Después se ·eambió la solución de trabajo por la de 0,3N de N aCl y otra 'ftZ fue medida la permeabilidad Xo,3~. El último paso del análi-sis es el desplazamiento de la :mlución por la de 0,03N y la medición de la permeabilidad Jt~I>03N•

Los caudales de líquidos se es-t abilizaron antes de tomar la B~edida para evitar la influencia ele la solución. anterior.

La permeabilidad se calcula .egún la fórmula de Darcy:

¡.¡ .L.Q. K

SAP

llande: K es permeabilidad a lí-quido, md; 1-1. es viscosidad de fluido, cp; Q es caudal medido, cm 3jseg; A P es diferencia de pre-sión antes y después del núcleo, kgf/cm2 ; L y S son área y longitud del núcleo, cm 2 y cm respec-tivamente.

Como se ve de la fórmula (2) pa.:ra los cálculos de la permeabi-lidad es menester conocer la vis-, rcsidad del líquido de trabajo. ¡ Ya que no pudimos encontrar !en la literatura los valores de ¡;. l·para las solud.ones de NaCl de fciliferentes concentraciones, fue i•ecesario determinarlas experi-! mentalmente. i Las mediciones de ¡.t se efec-ftuaron con el viscosímetro En-' gler y los valores encontrados los presentamos en la Tabla 2.

TABLA 2

Los resultados de la medición de viscosidad de las soluciones de NaCl

Concentración de Temperatura, Viscosidad,__ NaCI, N ·e cp.

0,03 28 0,852

0,3 28 0,869

3,0 28 1,011

0 .03 0 .3

CONCENTRACION DE Cl, Na, N

3. Influe ncia de la concent rac ión de NaCI sobre la permeabilidad de la roca .' ( e l codo de las curvas es número de la muestra y los va lo res d e 9 .. l.

T A BLA 3

Pe1'meabilidad con la solución de NaCI a

No. de la 3N muestra

md K¡IK,N%

1

213 7,30 100

1 242 9,89

1 100

~!!.in l2 Tabla 3 y fig. 3 presen~ taxnos los resultados de medicio-nes de permeabilidad con las soluciones ele N aCl de concen-traciones 3; 0,3 y 0,03 N.

Los valores de h . permeabili-dad se presentan en la f.orma re-lativa a la de 3 :N.

md

6,28

6,82

0,3N 0,03N

1 K¡I:K:~N% í md K¡I:K,N%

86.1 5,54 '75,3

1 68,9 6,06 61,2

Podemos observar que con la disminución de la concentración la permeabilidad decae de mane-ra que para el núcleo 213,Ko,oaN 0=0,73K3 N y para el núcleo 242,Ko,o3N 0=0,58KsN

Los distintos grados de decli-nación de la permeabilidad se

R. Tecnológica 5/72 e 15

explican por la diferencia de la arcillosidad de los núcleos 213 y 242. Como el parámetro de la arcillosidad fue elegida la capa-cidad de intercambio catiónico determinada por la adsorción de azul de metileno [5]. Así, para el núcleo 213 el parámetro "ca-pacidad de intercambio catióni-co ·de la roca" es 0,010, mientras que para el 242 es 0,012. De aquí podemos hacer una conclusión preliminar (ya que estamos ba-sando el experimento en dos nú-cleos solamente): que con el aumento de la arcillosidad se aumenta la declinación de la permeabilidad bajo el efecto del . agua dulce.

Comparemos nuestros resul-tados con los presentados por ejemplo en [3], obtenidos para las areniscas de distintas arci-llosidades.

En este trabajo no fueron me-didos los valores de Q10o y Qr, sin embargo se presenta la com-posición mineralógica del mate-rial arcilloso y la declinación de la permeabilidad KH:;:o/K 00 •

Por los datos de la composición mineralógica, nosotros podemos calcular aproximadamente Q10o para las areniscas estudiadas, to-mando en cuenta los valores de QlOo de los minerales de la tabla (arcillosos) número cuatro.

Entonces en la fig. 4 presen-tamos la correlación entre la de-clinación de la permeabilidad y los valores calculados de Q1oo según el trabajo [3]. Esta co-rrelación confirma nuestra tesis de que la dispersión de la roca (arcillosidad) controla el fenó-meno de la disminución de la permeabilidad con el agua dulce.

Para acercarse mejor a las condiciones de desplazamiento de los fluidos en la capa bajo la diferencia de presiones lodo-ca-pa fue realizado con el núcleo 1003 el experimento siguiente.

El núcleo fue saturado con el kerosene que modelaba el petró-leo de la capa. Luego, se instaló en el portanúcleos y la permea-bilidad a kerosene fue medida. Después este kerosene fue des-plazado con la soluc_ión de NaCl a 0,03 N (modelo de \filtrado del lodo preparado con el agua dul-ce). Al estabilizarse los valores de caudal de la solución fue me-

16 e R. Tecnológica 5172

--

TABLA 4

Valores aproximados de Q, .. para las arcillas de ,,isUntos til)Os

o o ~

b N % ~

4.

mg-eq Arcilla Q, .. ---

lOOg

Kaolinita 4 Illita 20 Clorita 20 Montmorrillonita 80

1.0 \

0.9

0.8

~1 -~

\ 0.7 i\

0.6 \ 0.5

'®2 \

0.4 \ 0.3

0.2

\ \

0 .1 \ 4 3

® (i) o L___ ----- - - --- - L.___ ____ ~

o 1.0 2.0

QIOO mg-eq

IOOg

3.0

Correlaci6n entre la capacidad de intercambio cati6nico y la permeabilidad relative KH 2 0/K, calculado de [ 31.

TABLA 5

R"'SUltados de los experimentos realizados con la muestra No. 1003

Solución de Fluído Kerosene NaCl a 0,03N .

Permeabilidad, md 3,22 1,34

K/!{,¡.x% 100 41,6 -

1

dida la permeabilidad nueva-mente. Los resultados los pre-sentamos en la tabla 5.

Se observa que la permeabili-dad a agua se disminuyó consi-derablemente y alcanzó 41,3% de la inicial.

Hay que subrayar que todos los núcleos analizados son poco arcillosos y sus valores de Q. no

mg-eq sobrepasan 0,015 ---. Mien-

cm=·1 tras que la arcillosidad, por ejem-plo, de la principal capa produc-tJra del yacimiento Cristales, es mucho más grande (Fig. 5).

De aquí, es natural pensar que la declinación de la permeabili-dad de las capas reales arcillo-·sas puede ser mucho más grande que la determinada en el labo-ratorio.

CONCLUSIONES

l. Fue estudiada la permeabi-lidad de 2 núcleos con las solu-c:iones de NaCl de concentracio-nes diferentes.

La permeabilidad de estos nú-cleos disminuía con la disminu-ción de la concentración de NaCl.

2. La declinación obtenida de la permeabilidad se correlaciona ·CDn la dispersión de la roca (ar-·c::illosidad), de manera que a los IIII!Úcleos más arcillosos corres-pondía una declinación más ,grande.

Este fenómeno lo explicamos ;por el hinchamiento del material

5.

o 2

e

"" ........ e:

30

20

10

o 0.1 0.2

Qr,

CRISTALES

Copo B

0 . 3 0.4

mg-eq cm3

0.5 0.6

Distribuci6n de los valores de Qr para la capa B del yacimiento Cristales (Cuenca Centra !l.

arcilloso que puede tupir par-cialmente los canales de filtra-ción.

3. Al modelar el desplaza-miento de petróleo por el filtra-do de lodo dulce, se observó una disminución considerable de la permeabilidad, por la misma causa del hinchamiento de los minerales arcillosos.

4. Como quiera que, en su ma-yoría, las capas productoras de Cuba son bastante arcillosas, no es recomendable atravesarlas con un lodo con base en agua dulce, para evitar la tupición de los canales porosos en la zona de penetración.

BIBLIOGRAFIA

5. Las presentes conclusiones tienen carácter preliminar debi-do a que se utilizó una cantidad pequeña de núcleos para· los ex-perimentos, pero los resultados obtenidos parecen ser lo sufi-cientem~nte terminantes como para considerar que el fenómeno de baja permeabilidad en las ro-cas arcillosas perforadas con lodo confeccionado con agua dulce se debe precisamente a este último factor.

Los autores se proponen con-tinuar las investigaciones con una mayor cantidad de núcleos y con rocas que contengan arcillas de distintos tipos (montmorillo-nita, beidellita, illi ta, etc.).

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