Caracterización de medios porosos utilizando fenómenos de flujo

Abstract

La curva de presión capilar es una serie de estados de equilibrio, donde cada punto representa la cantidad máxima de líquido que es posible remover de un medio poroso a la presión aplicada y para un tiempo lo suficientemente largo para alcanzar una condición de equilibrio. El siguiente trabajo tiene por objeto caracterizar estructuras porosas consolidadas y no consolidadas utilizando el fenómeno de flujo capilar, tomando en cuenta variables macroscópicas tales como porosidad y permeabilidad, así como variables microscópicas, como lo es la curva de distribución de tamaños de poro. Para llevar a cabo las experiencias, se dividió el trabajo en dos fases, dependiendo del medio poroso que fuera a caracterizarse mediante el fenómeno de flujo capilar. Se trabajó con medios porosos consolidados (discos Fann de 10 μm) y medios porosos no consolidados (Estructura porosas de carbonato de calcio CaCO3, con DTP controlada). En estas dos fases, se determinó para las estructuras porosas consolidadas y no consolidadas la porosidad (por el método de intrusión de líquido y por el método de densidad), así como también la permeabilidad por el método de permeación para el caso de estructuras porosas consolidadas y por el método de filtración estática (formación de torta) para las estructuras porosas no consolidadas. En la primera fase, las estructuras porosas consolidadas fueron sometidas a pruebas de velocidad de drenaje capilar llevadas a cabo en la celda HPHT (High Pressure High Temperature). Las curvas obtenidas en estas pruebas fueron ajustadas por el Modelo de Nicolaou. Posteriormente, a partir de los datos de drenaje se generaron curvas de presión capilar, que fueron ajustadas mediante el Modelo Potencial y el Modelo de Rosin - Rammler. Por último, se realizaron Curvas de Distribución de Tamaños de Poro a partir del Modelo de distribución en volumen de poro y el Modelo de distribución en números de poro. Por otra parte, las estructuras porosas no consolidadas fueron sometidas a pruebas de velocidad de drenaje capilar en el equipo Filtratest UCV; posteriormente se obtuvieron curvas de presión capilar y curvas de distribución de tamaños de poro, ajustadas por los modelos mencionados anteriormente. Además, se obtuvieron curvas de consumo de gas en el equilibrio. Las principales conclusiones que se pueden mencionar son: a) La porosidad de las tortas es mayor que la del disco; b) La porosidad de las tortas no varía con la presión; c) Las fracciones estrechas presentan mayor porosidad que la mezcla formada entre ellas; d) La porosidad y la permeabilidad aumentan con el aumento de la mediana (X50) y el aumento del D3,2; e) La porosidad y la permeabilidad disminuyen con el aumento de la desviación estándar; f) A medida que aumenta el tamaño de partícula disminuye la presión capilar de entrada (Pke); g) Tanto el modelo potencial como el modelo de Rosin-Rammler adaptado proporcionan un buen ajuste para la curva de presión capilar del disco poroso.