Petróleo residual ¿por qué existe?

1. Porque en un sistema mojado por agua, el agua avanza a la misma velocidad en todos los canales y por lo tanto el petróleo queda en algunos canales luego de pasar el frente de invasión de agua. Este petróleo remanente no puede fluir debido a los efectos capilares que lo retienen en los poros.
2. Por la existencia de:
a) canales de flujo o poros de diferente tamaño,
b) canales de flujo o poros de diferente permeabilidad, o
c) fuerzas capilares.

Efecto de la longitud del doublet

El efecto de L sobre el comportamiento de flujo puede observarse comparando el gradiente de flujo producido por la presión capilar con el gradiente de flujo producido por las fuerzas viscosas. Así se tiene:

Por tanto puede verse que las fuerzas dominantes son las capilares y que el modelo del doublet es muy útil para el estudio de medios porosos.

Imbibición restringida

Situación donde no existe suficiente agua para permitir a las interfases moverse a través de los capilares a la tasa de avance calculada, como se muestra en la Figura 3.27. Suponiendo ü, y v2 abiertas, se tiene imbibición libre y el frente en r2 avanza más rápidamente.

Si ahora se cierran las válvulas y, y v2, se tiene un caso extremo de imbibición restringida: no más suministro de agua. Como r, (Pc )r2 => la tasa de avance en r, es mayor que en r2. Así, en caso extremo de imbibición restringida, el frente avanza más rápido en los canales de menor diámetro. ¿Cuál es la situación en el yacimiento? Dentro de un medio poroso existe imbibición restringida, con excepción de la zona cercana a la entrada de agua. El agua no se suple con la rapidez deseada. Existe competencia por el agua. Pruebas de la existencia de imbibición restringida en el yacimiento: Observaciones directas del flujo en rocas mojadas preferencialmente por agua29-30, en celdas de laboratorio, presentan el agua moviéndose preferencialmente en los canales de menor radio, mientras que el petróleo residual permanece en los espacios más grandes, lo cual indica que el agua se mueve más rápido en los canales de menor diámetro.

Imbibición Ubre

Situación donde el suministro de agua es grande, tal que la tasa de avance es igual a la calculada. El agua se suministra a los canales a la tasa requerida. Esta condición se presenta en casos sencillos tales como en capilares rectos y en aquéllos donde el suministro de agua está cercano a las interfases.

Comportamiento de flujo en un doublet

1. Tasa de flujo cuando sólo una fase está presente, esto es, flujo viscoso única- mente. De acuerdo con la ecuación de Poiseuille,

Conclusión temporal: En las condiciones supuestas en 1 y 2 (flujo viscoso o flujo capilar, únicamente), la velocidad siempre será mayor en los canales de mayor diámetro. Con base en lo anterior, la imbibición de la fase mojante es mayor en una muestra de 1.000 md que en una de 1 md; sin embargo, en la imbibición sólo hay fuerzas capilares actuando. ¿Qué sucede si se tiene un balance entre las fuerzas viscosas y las fuerzas capilares? Considérense las siguientes definiciones: 

• Imbibición libre 

• Imbibición restringida

Concepto del lazo poroso o del pore doublet - II

Si se observa la tasa de avance relativa del agua inyectada a través de los canales de radio r, y r2, se notará que el agua alcanzará primero la segunda unión de los canales a través de un canal, y el petróleo quedará atrapado en el canal donde fluye más lentamente. Esta cantidad de petróleo es el petróleo residual y puede observarse en la Figura 3.26.

Concepto del lazo poroso o del pore doublet - I

El entrampamiento del petróleo y otros fluidos en el medio poroso no se comprende completamente y no puede ser descrito rigurosamente por medio de las matemáticas. No obstante, se conoce que el mecanismo de entrampamiento depende de: (1) la estructura de los poros en el medio poroso, (2) las interacciones roca-fluido relacionadas con la humectabilidad, y (3) las interacciones fluido-fluido reflejadas en la tensión interfacial y algunas veces en las inestabilidades de flujo1-2-28.

Un modelo simple para estudiar el entrampamiento del petróleo es el del pore doublet o lazo poroso. En este modelo, la complejidad del medio poroso se extiende más allá del uso de un capilar al considerar flujo en dos capilares conectados paralelamente, como se ilustra en la Figura 3.24.

1. En esta figura se puede observar que el fluido en A se divide y fluye a través de capilares distintos una corta distancia y luego se une de nuevo en el punto B. 2. En un medio poroso real existirán miles de lazos de flujo de este tipo: unos combinados en paralelo y otros combinados en serie. Considérese uno de estos lazos de flujo, representado en la Figura 3.25.