EXPERIENCIA No. 3
EXPERIENCIA No. 3
DETERMINACIÓN DE
DETERMINACIÓN DE
LA SATURACIÓN POR
LA SATURACIÓN POR
EL METODO DE
EL METODO DE
DESTILACIÓN-EXTRACCIÓN
EXTRACCIÓN
ANDREAANDREA DEL DEL PILAR PILAR MORALESMORALES FELIPE GASPAR REYES
FELIPE GASPAR REYES KENIA GONZALEZ PEDRAZA KENIA GONZALEZ PEDRAZA
GENERALIDADES Y
GENERALIDADES Y
FUNDAMENTACIÓN
FUNDAMENTACIÓN
Porosidad
Porosidad
Describe el espacio en la roca no ocupado por algún mineral o Describe el espacio en la roca no ocupado por algún mineral o material solido , lo que permite al almacenamiento de fluido. Para material solido , lo que permite al almacenamiento de fluido. Para determinar la cantidad de hidrocarburos en un yacimiento es determinar la cantidad de hidrocarburos en un yacimiento es necesario determinar la fracción de volumen poroso ocupado por necesario determinar la fracción de volumen poroso ocupado por cada uno de los f
SATURACIÓN
SATURACIÓN
Aplicando este concepto a cada fluido de yacimiento se tiene
Aplicando este concepto a cada fluido de yacimiento se tiene
::Si se trata de
Si se trata de un yacimiento subsaturado, lasun yacimiento subsaturado, las sumatorias de las saturaciones es:
sumatorias de las saturaciones es:
Todas las saturaciones están Todas las saturaciones están basadas en el volumen poroso y basadas en el volumen poroso y no en el volumen bruto del no en el volumen bruto del yacimiento. Por esta razón en la yacimiento. Por esta razón en la industria petrolera se usa a industria petrolera se usa a menudo el concepto de
menudo el concepto de
porosidad
porosidad
del hidrocarburo.
del hidrocarburo.
Saturación de agua connata:
Saturación de agua connata:
La saturación deLa saturación de agua connata (Swc) es la saturación de agua agua connata (Swc) es la saturación de agua existente en el yacimiento al momento del existente en el yacimiento al momento del descubrimiento, la cual se considera como el descubrimiento, la cual se considera como el remanente del agua que inicialmente fue remanente del agua que inicialmente fue depositada con la formación y que debido a la depositada con la formación y que debido a la fuerza de la presión capilar existente, no pudo ser fuerza de la presión capilar existente, no pudo ser desplazada por los hidrocarburos cuando éstos desplazada por los hidrocarburos cuando éstos migraron al yacimiento.
Saturación crítica de una fase:
Saturación crítica de una fase:
La saturaciónLa saturación crítica de una fase, generalmente expresada como crítica de una fase, generalmente expresada como Sxc, donde x corresponde a la fase (petróleo, agua Sxc, donde x corresponde a la fase (petróleo, agua o gas), corresponde a la mínima saturación o gas), corresponde a la mínima saturación requerida para que una fase pueda moverse en el requerida para que una fase pueda moverse en el yacimiento, es decir, corresponde a la máxima yacimiento, es decir, corresponde a la máxima saturación a la cual la permeabilidad relativa de saturación a la cual la permeabilidad relativa de dicha fase es cero.dicha fase es cero.
Saturación residual de una fase:
Saturación residual de una fase:
La saturación residual deLa saturación residual de una fase, generalmente expresada como Sxr, donde x una fase, generalmente expresada como Sxr, donde x corresponde a la fase (petróleo, agua o gas), corresponde a la corresponde a la fase (petróleo, agua o gas), corresponde a la saturación de dicha fase que queda en el yacimiento en la zona saturación de dicha fase que queda en el yacimiento en la zona barrida, después de un proceso deFACTORES QUE AFECTAN LA
FACTORES QUE AFECTAN LA
SATURACION DE FLUIDOS EN LOS
SATURACION DE FLUIDOS EN LOS
NUCLEOS.
NUCLEOS.
Presiones considerables por la columna dePresiones considerables por la columna de lodo en el pozo.
lodo en el pozo.
La reducción de presión cuando la muestra es La reducción de presión cuando la muestra es llevada a superficie.
Métodos Directos
Métodos Directos
•
•Saturación obtenidaSaturación obtenida “directamente“directamente utilizando métodos de utilizando métodos de laboratorio”
laboratorio”.. •
•Análisis de muestras representativas del yacimiento (núcleos).Análisis de muestras representativas del yacimiento (núcleos).
Métodos Indirectos
Métodos Indirectos
•
•Registros de pozos -> SwcRegistros de pozos -> Swc •
•Presión Capilar -> Presión Capilar -> K->J LeverettK->J Leverett
MÉTODOS PARA
MÉTODOS PARA
DETERMINAR LA
DETERMINAR LA
SATURACIÓN DE FLUIDOS
SATURACIÓN DE FLUIDOS
MÉTODOS DE DETERMINACIÓN
MÉTODOS DE DETERMINACIÓN
DE LA SATURACIÓN DE
DE LA SATURACIÓN DE
MUESTRAS DE NÚCLEOS
MUESTRAS DE NÚCLEOS
Método de la Retorta aMétodo de la Retorta a presiónpresión atmosférica
atmosférica
Método de lavado con solvente Método de lavado con solvente (Karl-Fischer)
Fischer)
Métodos de exploración (Barrido) Métodos de exploración (Barrido) Análisis carbon
Análisis carbon Oil Shales
Oil Shales
Núcleos que contienen Núcleos que contienen Yeso
Yeso
MÉTODO DE EXTRACCIÓN POR MÉTODO DE EXTRACCIÓN POR
DESTILACIÓN (DEAN STARK Y SOXHLET) DESTILACIÓN (DEAN STARK Y SOXHLET)
METODOS PARA
METODOS PARA
DETERMINAR
DETERMINAR
SATURACIONES DE FLUIDOS
SATURACIONES DE FLUIDOS
METODO DE LA RETORTA
METODO DE LA RETORTA
El método de la retorta se aplica sobre una muestra de
El método de la retorta se aplica sobre una muestra de
roca pulverizada la cual se somete a diferentes
roca pulverizada la cual se somete a diferentes
temperaturas que permiten vaporizar de forma selectiva
temperaturas que permiten vaporizar de forma selectiva
los fluidos presentes. Tras su condensación los fluidos son
los fluidos presentes. Tras su condensación los fluidos son
atrapados en una trampa calibrada para su medición. El
atrapados en una trampa calibrada para su medición. El
método es rápido, sin embargo es destructivo, requiriendo
método es rápido, sin embargo es destructivo, requiriendo
que las pruebas de porosidad y permeabilidad sean
que las pruebas de porosidad y permeabilidad sean
realizadas sobre muestras aledañas.
METODO DE LA RETORTA
METODO DE LA RETORTA
VENTAJAS VENTAJAS Prueba Prueba dede corto tiempo. corto tiempo. DatosDatos aceptables. aceptables. La La perdidaperdida de granos no de granos no afecta la afecta la saturación. saturación. DESVENTAJAS DESVENTAJAS Se deben lograr unasSe deben lograr unas temperaturas de 1000 a temperaturas de 1000 a 1100 °F.
1100 °F.
A A altas altas temperaturas temperaturas elel aceite sufre
aceite sufre
cracking and
cracking and
coke
coke
(cambio (cambio en en laslasmoléculas de los moléculas de los hidrocarburos (liquido se hidrocarburos (liquido se pierde). pierde).
Generalmente Generalmente laslas muestras se arruinan
MÉTODO DE LAVADO
MÉTODO DE LAVADO
CON
CON
SOLVENTE (KARL
SOLVENTE (KARL
-
-
FISCHER)
FISCHER)
Adecuado para análisis de n
Adecuado para análisis de núcleos enteros y tapones. Dean Starkúcleos enteros y tapones. Dean Stark
Pesar muestra= Pesar muestra= porta-núcleos, porta-núcleos, recoger fluidos recoger fluidos producidos producidos Inyección Inyección metanol/tolueno metanol/tolueno.. Frasco de vidrio: Frasco de vidrio: Reactivo inicial. Reactivo inicial. Solve
Solvente: Muestra nte: Muestra dede corazón corazón Repetir: Solvente: Repetir: Solvente: 1. alterno. 2. 1. alterno. 2. Inicial Inicial Peso solvente Peso solvente.. Contenido de Contenido de agua de la agua de la solución, Karl solución, Karl Fisher. Fisher. Muestra: Muestra: descargar, secar, descargar, secar, pesar = volumen pesar = volumen poroso Método poroso Método de inyección de de inyección de Helio. Helio.
Todos los niveles de Todos los niveles de saturación pueden ser saturación pueden ser determinados.
determinados. Exacta
Exacta
Daño a los minerales Daño a los minerales sensibles: mínimo sensibles: mínimo Remuev
Remueve: sales de e: sales de lala muestra.
muestra.
Metanol: absorbe humedad del Metanol: absorbe humedad del ambiente. ambiente. Técnica compleja y más Técnica compleja y más costosa. costosa.
No es apropiada: halita, azufre No es apropiada: halita, azufre u otros minerales solubles en u otros minerales solubles en metanol. metanol.
V
V
E
E
N
N
T
T
A
A
J
J
A
A
S
S
D
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S
S
V
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E
E
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A
A
J
J
A
A
S
S
aturación de aceite asume que aturación de aceite asume que no hay pérdidas de granos en la no hay pérdidas de granos en la muestra.
Absorción Absorción lineal de lineal de rayos X. rayos X. Absorción Absorción lineal de lineal de rayos rayos gamma. gamma. Tomografía Tomografía asistida por asistida por computador computador (( Absorción Absorción de de microondas. microondas. Resonancia Resonancia magnética magnética nuclear nuclear (( Resonancia Resonancia de ondas de de ondas de radio. radio. Radiografía Radiografía de de atenuación atenuación neutrónica. neutrónica.
MÉTODOS DE
MÉTODOS DE
EXPLORACIÓN
EXPLORACIÓN
Ajuste del nivel Ajuste del nivel
de energía. de energía. Material de Material de marcado y su marcado y su concentración. concentración. Interacción fluido Interacción fluido -roca fluido
roca fluido–– fluido fluido
CT
CT NMRNMR
Consideraciones
--
Suministra
Suministra
distribución
distribución
espacial de la saturación de
espacial de la saturación de
fluidos.
fluidos.
-Mediciones
-Mediciones no
no invasivas
invasivas yy
no destructivas.
no destructivas.
-CT y NMR ->S en 3D
-CT y NMR ->S en 3D
-Microondas y NMR -> S sin
-Microondas y NMR -> S sin
marcadores.
marcadores.
Equipos costosos.
Equipos costosos.
-NMR no funciona en
-NMR no funciona en
núcleos con arcilla, gas
núcleos con arcilla, gas
o ferromagenéticos.
o ferromagenéticos.
V
V
E
E
N
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T
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A
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J
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A
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L
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I
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M
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E
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S
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ANÁLISIS DE
ANÁLISIS DE
CARBÓN
CARBÓN
•
•Los análisis deLos análisis de
retorta y de retorta y de extracción de extracción de solvente por solvente por destilación no destilación no son adecuados. son adecuados. • •El fluido deEl fluido de principal principal importancia es el importancia es el agua. agua. •
•La muestra debeLa muestra debe
tener mínimo tener mínimo 500 gramos de 500 gramos de peso. peso. • •El contenido deEl contenido de humedad es una humedad es una propiedad propiedad fundamental del fundamental del carbón que debe carbón que debe determinarse determinarse con exactitud con exactitud para evaluar un para evaluar un estrato de estrato de carbón carbón apropiadamente. apropiadamente. • •La pérdida deLa pérdida de peso es peso es equivalent equivalente a e a lala cantidad de agua cantidad de agua sacada. sacada.
VENTAJAS
LIMITACIONES
VENTAJAS
LIMITACIONES
OIL
OIL
SHALES
SHALES
SHALE: roca compuesta SHALE: roca compuesta de partículas con tamaño de partículas con tamaño
entre arcilla y cieno. entre arcilla y cieno. Contienen material Contienen material orgánico sólido (ejemplo: orgánico sólido (ejemplo:
kerógeno). kerógeno). Se obtienen las Se obtienen las saturaciones de petróleo saturaciones de petróleo y agua y agua gal/ton gal/ton Proceso de retorta de Proceso de retorta de alta temperatura. alta temperatura. Horno 1000°F (538°C). Horno 1000°F (538°C). No se considera la K No se considera la K
NÚCLEOS
NÚCLEOS
CON YESO
CON YESO
No se recomiendo Dean No se recomiendo Dean Stark. Stark. El yeso se deshidrata en El yeso se deshidrata en el punto de ebullición del el punto de ebullición deltolueno tolueno Se pueden utilizar Se pueden utilizar técnicas como NMR y el técnicas como NMR y el método de titulación de método de titulación de Karl Fisher. Karl Fisher. No están disponibles No están disponibles comercial/. comercial/. La comparación de la La comparación de la porosidad de retorta con porosidad de retorta con
la porosidad de baja la porosidad de baja temperatura identi temperatura identificafica
las zonas que contienen las zonas que contienen
yeso. yeso.
MÉTODO DE
MÉTODO DE
DESTILACIÓN-EXTRACCIÓN
EXTRACCIÓN
(DEAN-STARK Y SOXHLET)
STARK Y SOXHLET)
Apropiado para muestras de
Apropiado para muestras de
tapones y para núcleos de
tapones y para núcleos de
pared por rotación.
pared por rotación.
EQUIPOS Y MATERIALES
CARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS
DEL TOLUENO
DEL TOLUENO
PROCEDIMIENTO
PROCEDIMIENTO
MÉTODO DE
MÉTODO DE
EXTRACCIÓN
EXTRACCIÓN
POR
POR
DESTILACIÓN
DESTILACIÓN
(DEAN STARK Y
(DEAN STARK Y
SOXHLET
SOXHLET
)
)
Extracción de la Extracción de la destilación de destilación de agua junto con agua junto con el disolvente de el disolvente de la fracción de la fracción de aceite aceite.. Acción del Acción del disolvente disolvente vaporiza la vaporiza la fracción de fracción de agua agua.. Condensación Condensación de agua en de agua en una trampa una trampa calibrada calibrada.. Posteriormente Posteriormente se condensa el se condensa el disolvente disolvente..Extrae el
Extrae el
aceite
aceite
(remojo de
(remojo de
muestra)
muestra)
Muestra
Muestra
secada en el
secada en el
horno, se
horno, se
saca y pesa.
saca y pesa.
El contenido de El contenido de aceite es aceite es determinado por determinado por diferencia de diferencia de peso en la peso en la muestra muestra..Presión de confinamiento Presión de confinamiento con Nitrógeno. con Nitrógeno. Presión de saturación Presión de saturación con Aire comprimido con Aire comprimido..
P con Aire P con Aire Comprimido Comprimido P con P con N2 N2
>
>
Presión de Presión de Saturación Saturación Movilidad de emulsión, Movilidad de emulsión, rapidez del proceso rapidez del proceso..1. PREPARACIÓN DE MUESTRA
1. PREPARACIÓN DE MUESTRA
MUESTRA N° 208 MUESTRA N° 208 Peso Seco = 147.46 gr Peso Seco = 147.46 gr Longitud = 6.1 cm Longitud = 6.1 cm Diámetro = 3.8 cm Diámetro = 3.8 cm1.
1. A
ADI
DICI
CIÓN D
ÓN DEL
EL SO
SOL
LVE
VENT
NTE
E
(TOLUENO) A LA
(TOLUENO) A LA
MUESTRA.
MUESTRA.
2.
2. A
ADI
DICI
CIÓN
ÓN DE
DE CA
CALO
LOR
R
(CALENTADOR)
(CALENTADOR)
3.
3. CO
COND
NDEN
ENSA
SACI
CIÓN
ÓN DE
DEL
L
AGUA Y POSTERIOR
AGUA Y POSTERIOR
CONDENSACIÓN DEL
CONDENSACIÓN DEL
TOLUENO.
TOLUENO.
4.
4. LE
LECT
CTUR
URA
A DE
DE LO
LOS m
S ml D
l DE
E
AGUA OBTENIDOS
AGUA OBTENIDOS
(TRAMPA)
(TRAMPA)
5.
5. RE
RETI
TIRO
RO LA
LA MU
MUES
ESTR
TRA
A DE
DEL
L
DEAN STARK Y LA PESO
DEAN STARK Y LA PESO
SATURADA CON TOLUENO.
SATURADA CON TOLUENO.
6.
6. P
PA
ASO
SO A
AL SO
L SOXH
XHLE
LET D
T DON
ONDE
DE
SE EXTRAE EL ACEITE DE
SE EXTRAE EL ACEITE DE
LA MUESTRA.
LA MUESTRA.
7.
3. Secado y desecado de l
3. Secado y desecado de l
a muestra
a muestra
4. Pesaje final de la muestra
4. Pesaje final de la muestra
CÁLCULOS
CÁLCULOS
% % ((éé)) == ×× % % ((éé)) == −− −− ×× % % == ×× % % == ×× ••Si el agua connata es una solución salina altamente concentrada, laSi el agua connata es una solución salina altamente concentrada, la densidad del agua debe corregirse para la sal en la solución.
densidad del agua debe corregirse para la sal en la solución.
Donde: Donde:
•• Vbr = volumen de salmuera correspondiente al volumen de aguaVbr = volumen de salmuera correspondiente al volumen de agua destilada recobrada del tapón, cm3.
destilada recobrada del tapón, cm3.
•• Vw = volumen de agua destilada recobrada del tapón (e.g. Dean-Vw = volumen de agua destilada recobrada del tapón (e.g. Dean-Stark), cm3.
Stark), cm3.
•
• ρwρw = densidad del agua destilada, g/cm3. = densidad del agua destilada, g/cm3.
•
• ρbρb = densidad de la salmuera que tiene una concentración de Cs de = densidad de la salmuera que tiene una concentración de Cs de sal, g/cm3.
sal, g/cm3.
•• Cs = la concentración de sales disueltos en la salmuera-Cs = la concentración de sales disueltos en la
salmuera-
=
=
(1.000.000)( )
(1.000.000)( )
CÁLCULOS
CÁLCULOS
precisión
precisión
VENTAJAS Y
VENTAJAS Y
DESVENTAJAS
DESVENTAJAS
BIBLIOGRAFÍA
BIBLIOGRAFÍA
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•
PARRA Pinzón Ricardo. Guías de laboratorio
PARRA Pinzón Ricardo. Guías de laboratorio
Análisis
de
Núcleos.
Facultad
de
Análisis
de
Núcleos.
Facultad
de
Ingeniería.Universidad Surcolombiana.
Ingeniería.Universidad Surcolombiana.
•
•
Norma API para operaciones de Núcleos.
Norma API para operaciones de Núcleos.
•
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