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Yacimientos de Gas de Baja Permeabilidad

Parte III – Origen y Remoción del Daño Capilar

Marcelo A CrottiInlab S.A.Noviembre 2008

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Por qué se genera el Daño Capilar?

• Los fenómenos capilares son espontáneos– La Fase Mojante ingresa espontáneamente al medio

poroso– La “Eliminación” de la fase mojante es un proceso

forzado• La fase mojante se acumula en el “borde”

• A menor radio poral, mayor es la presión involucrada– Pc = 2 .    . cos(c) / r – La presión asociada a los poros de mayor radio es la

Presión Umbral

P Dinámica

P de Reservorio

Ejemplo

P Dinámica= 2,000 psi

P de Reservorio = 4,000 psi

P Capilar = 2,000 psi

ΔP agua = 0 psi !!

ΔP gas = 2,000 psi

P Capilar = P gas – P agua

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Cómo Remover el Daño Capilar?

• Hacia el pozo–Las fuerzas dinámicas

contrapuestas a las fuerzas espontáneas

• Hacia la formación–Las fuerzas dinámicas se suman a

las fuerzas espontáneas

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Manómetro

Medio Lineal

Caudalímetro

Fluido de Daño

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Dirección de la inyección

Permeabilidad del medio poroso @ SwirrK = 1.12 D

Ingresan 20 cm3 de agua por Imbibición

Dirección de la inyección Presión Umbral = 2.0 psi

K = 0.001 DK = 1.12 D

K = 0.007 D

Valores estabilizados … Superar la Pu no es suficiente!

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Dirección de la inyección P. de Desplazamiento = 2.5 psi

K = 1.12 D K = 0.008 D

K = 0.040 D

dP [psig] dV [cm3] dT [s] Kgas [D]2,50 1,00 15,96 0,043 2,50 1,00 17,61 0,039 2,50 1,00 18,07 0,038 2,50 1,00 16,03 0,043

Producción total de agua = 4 cm3 – El daño permanece a P>Pu

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K = 1.12 D K = 0.130 D

K = 0.450 D

Contraflujo @ 2.0 psi

dP [psig] dV [cm3] dT [s] Kgas [D]2,00 10,00 23,99 0,364 2,00 10,00 21,90 0,399 2,00 10,00 20,66 0,422 2,00 10,00 19,80 0,441 2,00 10,00 19,31 0,452

Remoción significativa del daño capilar

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Flujo @ 2.0 psi

K = 1.12 D K = 0.050 D

K = 0.215 D

dP [psig] dV [cm3] dT [s] Kgas [D]2,00 10,00 18,76 0,465 2,00 10,00 20,26 0,431 2,00 10,00 35,76 0,244 2,00 10,00 40,28 0,217 2,00 10,00 40,67 0,215 2,00 10,00 40,25 0,217

Después de un transitorio reaparece al Daño Capilar

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K = 1.12 D K = 0.130 D

K = 0.450 D

Contraflujo @ 2.0 psi

dP [psig] dV [cm3] dT [s] Kgas [D]2,00 10,00 25,30 0,345 2,00 10,00 20,42 0,427 2,00 10,00 19,52 0,447

Se remueve nuevamente el Daño Capilar

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dP [psig] dV [cm3] dT [s] Kgas [D]1,00 10,00 39,37 0,458 1,00 10,00 40,10 0,450 1,00 10,00 40,34 0,447 2,00 10,00 21,90 0,399 2,00 10,00 38,27 0,228 2,00 10,00 38,09 0,229 3,00 10,00 29,73 0,190 Producción de agua3,00 10,00 29,87 0,189 Producción de agua3,00 10,00 30,83 0,183 Producción de agua3,00 10,00 29,00 0,194 Producción de agua3,00 10,00 27,52 0,205 Producción de agua3,00 10,00 27,03 0,209 Producción de agua3,00 10,00 26,89 0,210 Producción de agua4,00 10,00 15,51 0,265 4,00 10,00 15,18 0,270 2 cm3 de agua4,00 10,00 14,95 0,274 4,00 10,00 13,87 0,296 3 cm3 de agua4,00 10,00 13,69 0,300 4 cm3 de agua2,00 10,00 23,16 0,377 2,00 10,00 22,99 0,380

Flujo a Caudal Variable

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Escalamiento (I)

En medios porosos simplificados y homogeneos:

Kr

En donde:

r : Radio capilarK : Permeabilidad : Porosidad

Si es constante, entonces:

Kr

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En donde:

: Tensión interfacial : Ángulo de contactor : Radio poral

La presión capilar (Pc) se puede escribir:

rPc

)cos(2

rPc

1

Escalamiento (II)

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rPc

1Kr

KP

KP uc

1,

1

400)01.0(

)120,1(

mDKu

mDKu

P

PpsiP mDKu 800)01.0(

Escalamiento (III)

Pero… superando la Pu no alcanza para remover el daño!

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Conclusiones (II)

• En Reservorios Tight las fuerzas capilares dominan los fenómenos de equilibrio estático y de desplazamiento– Muchos conceptos convencionales deben ser

reconsiderados

• La remoción de daño capilar involucra presiones que pueden superar las que se generan durante la producción– Si el Daño Capilar se remueve ¨hacia la

formación¨ se suman las fuerzas dinámicas a las fuerzas espontáneas

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Muchas Gracias

Marcelo A CrottiInlab S.A.

Yacimientos de Gas de Baja Permeabilidad

Parte III – Origen y Remoción del Daño Capilar

Noviembre 2008

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La Presión Capilar

FWLFWL

ContactoContacto

CubetaCubeta

Ascenso Capilar en un Ascenso Capilar en un Medio PorosoMedio Poroso

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Sólo Medio Poroso

Retirado Retirado de la de la CubetaCubeta

Posición HorizontalPosición Horizontal

InicialInicial

En EquilibrioEn EquilibrioPres Cap. = 0Pres Cap. = 0

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Equivalencias con un Tubo Capilar

Pc = PPc = Pnmnm - P - PmmPosición HorizontalPosición Horizontal

InicialInicial

En EquilibrioEn Equilibrio

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Esquema Tubo Capilar

Pc = PPc = Pnmnm - P - Pmm

Pc = 0Pc = 0

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PPnm1nm1 = P = Pnm2nm2

PPm1m1 = P = Pm2 m2 - - .g.h.g.h

Pc = Pc = .g.h.g.h

Si en la parte superior del tubo se Si en la parte superior del tubo se ejerce una presión superior a la ejerce una presión superior a la diferencia de Pc, el tubo se vacía.diferencia de Pc, el tubo se vacía.

Si en la parte superior del tubo se Si en la parte superior del tubo se ejerce una presión superior a la ejerce una presión superior a la diferencia de Pc, el tubo se vacía.diferencia de Pc, el tubo se vacía.

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Sistemas Heterogéneos en Equilibrio Capilar

AA

BB

CC

AA

AA

AA

BB

CC

Curvas de Presión CapilarCurvas de Presión Capilar Reservorio HeterogéneoReservorio Heterogéneo