DETERMINACION DE PERMEABILIDAD YLA LEY DE DARCY PARA MATERIALES SOLIDOS

1. Conocimiento terico requeridoEl estudio del movimiento de fluidos en medios porosos tiene un papel muy importante en la ingeniera petrolera especialmente durante la extraccin de los fluidos de la formacin hacia los pozos de produccin y en la inyeccin de fluidos desde la superficie hacia la formacin.La caracterizacin de un medio poroso se realiza principalmente en base a su porosidad, permeabilidad y propiedades de la roca y fluidos. El primero que describi el flujo en un medio poroso fue el ingeniero francs Henry Darcy, encargado de la provicion de agua a la ciudad de Dijon. El agua que la ciudad utilizaba era limpia mediante columnas de agua de arena.Darcy estudio la relacin entre el caudal y la altura hidrulica en las columnas de arena. La relacin que dedujo Darcy fue la base para los modelos que describan el flujo en un medio poroso los aos 1960, luego se derivaron moedlos alternativos:

Donde:Q= caudalA= reaK=conductividad hidrulica

La permeabilidad es la capacidad que tiene un material poroso de permitir el paso de los fluidos a travs de sus poros y es una constante proporcional funcin del tamao de los canales que conectan los poros, el tamao y la distribucin de los granos solidos.La permeabilidad es el parmetro mas importante para determinar la capacidad de producir fluidos de una formacin. La permeabilidad tiene dimensin de rea, pero la permeabilidad no es un rea. La unidad utilizada es el Darcy y para la industria petrolera es el miliDarcy (md).

Como la temperatura cambia, la viscosidad del agua y su fluidez tambin cambia.El coeficiente de permeabilidad K se debe referir a 20 C o 68 F que es la temperatura base de la comparacin.La relacin entre los coeficientes de permeabilidad a una temperatura t C y 20 C es:

Donde son viscosidades de agua a la temperatura t y a 20 C.2. Competencias El estudiante determina el coeficiente de permeabilidad para tres materiales porosos: arena, limo y arcilla y explica las diferencias entre los valores obtenidos y los valores de los mismos materiales para roca reservorio.3. Materiales, Reactivos y Equipos

3 Permemetros Mangueras para conexiones a la llave de agua 3 Probetas de 1 L 3 Probetas de 2 L 3 Cronmetros 3 Termmetros 3 Reglas 3 Marcadores

4. Procedimiento

Se compacta el material en cada aparato y se satura con agua. Se introduce una cantidad determinada de agua.

Se mide el nivel inicial de agua en cada aparato. Se anota el tiempo de salida de la primera gota de agua por la manguera del permemetro. Cada 10 minutos se mide el nivel de agua en cada aparato y la cantidad de agua recogida en un cilindro graduado para cada aparato.

Cada grupo realiza las medidas en los tres permemetros.

5. Tiempo de duracin de la practicaTiempo estimado de duracin 160 min.6. Seguridad medio ambiente y salud (SMS)Seguridad Las medidas bsicas de seguridad que contemplaremos para esta prctica sern:Mochila, bolsones, deben permanecer en el aula de clases, el laboratorio de Lubricantes y Carburantes en un rea que debe permanecer en libre acceso.Verifique que no existan cables pelados o expuestos al ambiente.Identifique los letreros de riesgo de choque elctrico.No ingrese o acceda a ningn rea de medicin sin el respectivo uso de EPPMedio AmbienteSin riesgo significativo aparente.SaludAntes de iniciar la prctica:Notifique al docente si sufre de algn tipo de enfermedad que se podra ver potenciada o empeorada por el desarrollo de la prctica.7. Matriz de identificacin de peligros y evaluacin de riesgos ActividadAspectoImpactoPeligroDaoMedidas de Seguridad

Compactacin del material en los permemetros y saturacin con agua----Calda de equipo por mala manipulacinCortadurasManipule con cuidado los permemetros, verifique que est limpio y sin rajaduras.

Utilizar guantes antideslizantes de ser requerido

Medicin del nivel de agua en cada permemetro----Cada de equipo por mala manipulacinCortadurasManipule con cuidado los permemetros, verifique que est limpio y sin rajaduras.

Utilizar guantes antideslizantes de ser requerido

8. Medicin, Clculos y GrficosClculos

Donde:Q= caudalA= rea de escurrimiento (rea transversal de flujo) = variacin de altura = altura de estratoAltura (Cm)Tiempo (min)V acumuladoV recogido

30,300

29,55300300

28,710575275

2815835260

27,2201090255

26,6251333243

26301555222

25,3351775220

24,7401995220

24452195200

rea L= 19,5 cm =0,195 m

Altura de estrato Diferencia de altura Desde primera gota Al final de la prctica

Caudal Se tiene un volumen de vaciado V en intervalos de 5 minutos realizndose 10 lecturas en 50 min. El volumen V es acumulativo.

El caudal es el entre el tiempo transcurrido (50 min).

El volumen de llenado se puede calcular de dos formas:1) Calculando el volumen de llenado en un tiempo estimado para poder relacionarlo con un caudal de prueba

2) De manera aritmtica el rea de flujo por la altura de columna de agua

Ahora las diferencias de volmenes en ambos clculos se deben a las condicciones de laboratorio, hubo prdidas de volumen de agua, la primera gota apareci mientras se segua llenando el permemetro.Graficas

9. Resultados y ConclusionesQue tipos de curva se obtienen? Hay errores en la determinacin? Como se explican y se evitan estos errores en la prctica?Las curvas que se obtienen son rectas, casi perfectas, el error de medicin es ms evidente en la grfica de V vs t, debido a las prdidas de agua por fugas en el permemetro al inicio de la prctica y la reduccin de cantidad de volmenes al final de la prctica, debido a la reduccin continua de la presin ejercida por la columna de agua cada vez que el agua disminua la presin tambin lo haca.10. Cuestionario 1) Que es la permeabilidad, como se clasifica y que tipo de permeabilidad se determin en Laboratorio?La permeabilidad se define como la capacidad que tiene una roca de permitir el flujo de fluidos a travs de sus poros interconectados. Si los poros de la roca no se encuentran interconectados no puede existir permeabilidad. Existen tres tipos de permeabilidad:-Absoluta.-Efectiva.- Relativa.La permeabilidad absoluta se define como la capacidad que tiene una roca de permitir el flujo de fluidos a travs de sus poros interconectados, cuando el medio poroso se encuentra completamente saturado por un fluido.Cuando ms de una fase se encuentra presente en un medio poroso, la conductividad o capacidad que tiene una roca de permitir el flujo de cada una de las fases a travs de dicho medio poroso se define como permeabilidad efectiva. La permeabilidad efectiva a una fase dada es menor que la permeabilidad absoluta y es funcin de la saturacin de la fase.La sumatoria de las permeabilidades efectivas siempre es menor que la permeabilidad absoluta, debido a las siguientes razones:- Algunos canales que normalmente permiten el flujo cuando existe una sola fase, son bloqueados cuando dos o ms fases se encuentran presentes en el medio poroso, por ello, el nmero total de canales que permiten el flujo se reduce y la capacidad que tiene la roca de permitir el flujo de fluidos es menor.- La presencia de interfases entre los fluidos que saturan el medio poroso, implican la presencia de tensiones interfaciales y presiones capilares, por lo tanto se generan fuerzas que tienden a disminuir la velocidad de flujo de los fluidos a travs del medio poroso.La razn entre la permeabilidad efectiva y una permeabilidad base se define como permeabilidad relativa.En laboratorio se determino permeabilidad absoluta, porque se trabajo nicamente son un fluido (Agua).2) Que es la Ley de Darcy, que restricciones tiene esta ley?La ley de Darcy es un modelo matemtico que indica el flujo de fluidos por un medio poroso. En el caso de la ingeniera de petrleos,esta ecuacin posibilita la determinacin de propiedades importantes en la roca como la permeabilidad, pero es preciso reconocer que al momento de caracterizar los fluidos de un yacimiento de petrleopresenta ciertas limitaciones.-La ley de Darcy es vlida en un mediosaturado, continuo, homogneo e istropoy cuando lasfuerzas inercialessondespreciables(Re