Localización del petróleo residual en sistemas mojados por agua

1. Vieja idea: Como se observa en la Figura 3.28, el petróleo resi- dual aparece como gotas dentro de la fase agua. 2. Idea del canal de flujo: El petróleo llena los canales por los cuales fluye y, por consiguiente, el petró- leo residual aparece llenando completamente los canales.
Las observaciones microscópicas que se presentan en la Figura 3.29, muestran una amplia distribución de petróleo residual de diferentes tamaños. Trabajando con empaques de esferas de vidrio, se observó que si se eliminaba una esfera, el petróleo residual se localiza en el espacio dejado por la esfera, como se muestra en b). Se investigó hasta qué tamaño podían aumentarse los espacios vacíos y tener aún petróleo residual. Tal como se observa en c), se aumentaron los espacios hasta Vi pulgada y se observó que aún retenían el petróleo; es decir, el petróleo residual se ubica en los poros más grandes; sin embargo, ensayando con otros tipos de petróleo y a diferentes tasas de flujo se concluyó que el tamaño de los espacios dejados depende del balance de fuerzas capilares y viscosas (teoría V1SCAP).

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.