FLUJO DE ESPUMA EN NÚCLEOS DE ARENISCA BEREA DE BAJA PERMEABILIDAD: UNA INVESTIGACIÓN DE LABORATORIO.

Resumen.

El flujo de espuma en medios porosos ha sido objeto de una amplia investigación en los últimos 37 años a causa de su aplicación en las operaciones de estimulación y recuperación mejorada del petróleo. En la acidificación, la espuma se utiliza para facilitar la desviación de ácido en los estratos de baja permeabilidad cuando múltiples capas de permeabilidades contrastantes están presentes. Muy poco se ha hecho para investigar el comportamiento del flujo de la espuma en las rocas de baja permeabilidad (1-10md), principalmente a causa de las limitaciones del equipo causadas por los altos gradientes de presión encontrados cuando la espuma es inyectada. Este artículo discute los resultados de varios núcleos únicos, la constante de calidad, los experimentos de flujo de espuma en estado estacionario, utilizando un núcleo disparado de piedra arenisca Berea de 9-md y una unidad coreflooding de 3500 psi. Factores como el tipo de surfactante, la calidad de la espuma, las velocidades del líquido y gas, se variaron para investigar su efecto sobre la movilidad de la espuma, los factores de reducción de la movilidad, y los gradientes de presión. Para simular la etapa ácida post-espuma utilizada en la acidificación, la salmuera se inyectó después de la inyección de espuma en cada experimento, se observó la permeabilidad y la estabilidad de la espuma residual. La calidad de las espumas usadas vario de 55% a 90% y los gastos de inyección variaron de 5 a 25 pies/día (1.5 – 7.5 m/día). Se observaron reducciones significativas en las movilidades para todos los casos durante la inyección de espuma en estado estacionario. Se propone un nuevo parámetro llamado “índice de persistencia” para cuantificar la estabilidad de la espuma durante la etapa de ácido posterior a la espuma, que puede llegar a ser crítica para predecir el comportamiento de desviación de la espuma. Se obtuvieron resultados más consistentes cuando se compararon los parámetros adimensionales tales como factores de reducción de la movilidad en vez de movilidad. Finalmente, los resultados de baja permeabilidad se compararon con los de la mayor

permeabilidad para identificar la unicidad de la formación de espuma en formaciones de baja permeabilidad.

1 Introducción.

La acidificación es una de las técnicas de estimulación más comúnmente usadas para tratar el daño y la baja permeabilidad de las formaciones con el fin de mejorar la recuperación de hidrocarburos. Sin embargo, cuando múltiples capas de diferentes permeabilidades están presentes, fluye más ácido en las capas de alta permeabilidad que en las de baja permeabilidad. Se considera que la espuma elegida es el fluido ideal para desviar el ácido a las capas de baja permeabilidad, ya que es limpio y se puede remover fácilmente después del tratamiento. Trabajos teóricos y experimentales en el flujo de espuma a través de medios porosos indican que el rendimiento de la espuma está influenciado por factores tales como la permeabilidad absoluta, el contraste de permeabilidades, la calidad de la espuma (porcentaje de volumen de gas en el volumen total de la espuma), velocidad de flujo, tipo de surfactante, concentración del surfactante, etc. La identificación de los efectos de cada uno de estos factores es fundamental para un tratamiento exitoso de desviación de espuma. En este trabajo, se da énfasis en los efectos que tiene la permeabilidad sobre el flujo de espuma a través de medios porosos.

Bernard y Holm (1964) identificaron primero la eficacia de la espuma en la reducción de la movilidad del gas con un aumento de la permeabilidad absoluta y su eficiencia para controlar la canalización debido a la variación de la permeabilidad. Raza (1970) informó que la espuma puede mejorar la eficiencia de barrido de los procesos de inyección de fluidos debido a sus características de flujo que impiden su capacidad inherente de proporcionar un mayor impedimento al flujo en medios porosos de alta permeabilidad que en medios porosos de baja permeabilidad. También informó que en yacimientos heterogéneos, la generación de la espuma en los canales de flujo de alta permeabilidad no sólo impide la entrada de líquido en ellos, sino que también va a desviar el flujo a los canales más estrechos. Hirasaki (1989) postula que la permeabilidad puede afectar la movilidad a través de sus

efectos sobre la movilidad del gas y la textura de la espuma. Esta observación fue análoga a lo que se observó en los capilares lisos. (Hirasaki y Lawson, 1985).

Khatib et al. (1988) postula que la movilidad del gas podría ser una función creciente o decreciente de la permeabilidad tal como los diferentes mecanismos dominan la estabilidad de la espuma y por lo tanto la textura de la misma. Si la calidad del gas inyectado es lo suficientemente baja (y las laminillas son lo suficientemente inestables) tal que la presión capilar del gas para entrar en la capa de baja permeabilidad nunca se rebasa, el gas sólo entrará en la capa de alta permeabilidad. Ellos introdujeron el concepto de “limitación de la presión capilar” y conjeturaron que la invasión de espuma en capas de baja permeabilidad requerirá que la presión capilar limitante sea mayor que la presión capilar de entrada. Para el sistema ensayado, Khatib et al. (1988) informó que la movilidad del gas disminuyó rápidamente a medida que la permeabilidad se acercó a 12 darcies, más allá de los cuales la movilidad del gas se mantuvo casi constante para una gama de valores de permeabilidad creciente. A valores de permeabilidad mucho más altos, la movilidad del gas aumentó con el incremento de los valores de la permeabilidad.

Varios autores indicaron que la acción de bloqueo de la espuma mejora a medida que incrementa la permeabilidad absoluta. (Raza, 1970; Best et al., 1985). El trabajo de Khatib et al. (1988), por otra parte, indica que debería haber una permeabilidad óptima a la que el bloqueo de la espuma sea el máximo. Islam et al. (1989) también observó un comportamiento similar. Algunos autores trataron de explicar este comportamiento de la espuma en términos de fluidificación por cizallamiento (Best et al., 1985). Islam et al. (1989) observó que un aumento en la caída de presión a través de un medio poroso aumenta el tamaño de las burbujas de la espuma mientras disminuye la viscosidad aparente de la espuma. Algunos otros investigadores también observaron este comportamiento previamente (Friedmann y Jensen,1986; Huh y Handy, 1989).

Lee et al. (1991) utilizaron espuma de CO2 en una amplia gama de permeabilidades (0.4 – 302 md) y observaron que para permeabilidades muy bajas, el factor de reducción de la movilidad era 3 para un núcleo de 0.4 md y

17 para un núcleo de 6 md. Nimir (1995) identificó para un sistema tensioactivo particular que la espuma generada no fue de una calidad de 95% en un núcleo con una permeabilidad de 7.5 md. Pero como la calidad disminuyó, se pudo observar solamente espuma débil.

En general, la variación de la permeabilidad absoluta se cree que es causada por varios efectos y estos conceptos únicos no se explican fácilmente en términos de la viscosidad aparente. Por ejemplo, por analogía con un tubo, una alta permeabilidad es equivalente a un radio más grande del tubo. Por lo tanto, una alta permeabilidad debe dar lugar a una alta viscosidad aparente. Sin embargo, esto contrasta con otras observaciones, que dictan que una velocidad baja, debido a una permeabilidad absoluta baja, causaría menor presión de cizallamiento y, por tanto, debería dar lugar a una mayor viscosidad aparente. Esto es más apropiado para interpretar el mecanismo de bloqueo de la espuma en términos de movilidad en vez de solo la viscosidad.

2 Montaje experimental y procedimiento.

2.1 Montaje experimental.

Los experimentos de flujo de espuma se llevaron a cabo utilizando una unidad, capaz de inyectar agua, aceite, solución de surfactante y espuma en un núcleo de forma simultánea a una presión máxima de 3500 psia. Un diagrama esquemático de la unidad se da en la figura 1. La descripción de los elementos principales de esta unidad es la siguiente.

La unidad de soporte central consistía en un soporte de núcleo de acero inoxidable montado horizontalmente -7 pulgadas (17.8 cm) OD, 5 pulgadas (12.7 cm) ID y 36 pulgadas (91.4 cm) de largo. El soporte del núcleo estaba equipado con múltiples tomas de presión a lo largo de la longitud del núcleo. Una funda de goma Buna con 1.5 pulgadas (3.8 cm) de ID se utilizó para albergar el núcleo dentro del soporte central.

Se utilizaron las siguientes piezas del equipo:

1. Bombas de desplazamiento positivo.

2. Acumuladores.

3. Generador de espuma.

4. Viscosímetro sistema on-line.

5. Sistema de flujo de gas equipado con un controlador de flujo másico.

6. Balanzas electrónicas.

7. Transductores de presión (uno a cada 1, 4 ,7 y 10 pulgadas de la entrada, y también uno en la entrada y la salida).

8. Reguladores de contrapresión.

9. Sistema de adquisición de datos.

2.2 Condiciones experimentales.

A continuación se dan las condiciones especiales para los experimentos llevados a cabo en los núcleos con rangos bajos de permeabilidad (1-50 md). Estas condiciones son dictadas por las excesivamente altas presiones observadas durante los experimentos de flujo de espuma para los núcleos de baja permeabilidad.

1. Dimensión del núcleo: se utilizó un núcleo de 11-in (27.9 cm) de largo y 1.5-in (3.8 cm) de diámetro. Un núcleo más largo provocó una caída de presión excesiva.

2. Presión del regulador de contrapresión: 200 psi.

3. Rango del gasto de líquido: 1-4 cm3/min (4-17 pies/día o 1.2-5.1 m/día velocidad de Darcy).

4. Presión de confinamiento: más de 3600 psia.

5. Generador de espuma: filtro Nupro 60-m de metal sinterizado.

2.3 Procedimiento experimental.

2.3.1 Calibración del equipo.

Los controladores de flujo másico fueron calibrados en la fábrica. La calibración también se probó en el laboratorio utilizando un medidor de flujo de gas y un voltímetro. Los medidores de presión y transductores fueron calibrados usando un medidor de peso muerto.

2.3.2 Preparación del núcleo.

1. Se obtuvieron núcleos de muestras cilíndricas de cada uno de los cuatro bloques diferentes de arenisca Berea.

2. Las muestras de núcleos se secaron en un horno durante 2 horas a 250 ° F.

3. Las muestras de núcleos se dispararon en un horno de alta temperatura a 800-850 ° C durante 12 h.

2.3.3 Procedimiento para la unidad Coreflooding.

1. El núcleo se saturo vacío.

2. El sistema de flujo completo fue probado con agua durante 30 min a 3000 psi.

3. El regulador de contrapresión se ajustó a la presión predeterminada y un cierto volumen de salmuera se inyectó a una velocidad de flujo fija. Los datos de gasto y presión se utilizaron para calcular la permeabilidad absoluta del núcleo.

4. La solución de surfactante se inyectó a una velocidad de flujo fija. La inyección del surfactante se llevó a cabo hasta que el núcleo se saturo. Esto se confirmó comparando la concentración de surfactante en la salida con la de la entrada.

5. Después de calcular el gasto de gas en condiciones estándar (basado en la máxima presión y calidad de la espuma deseada en la entrada), el valor correcto se encuentra en el programa de control y el programa de adquisición de datos y control se reinició.

6. Después se logró condición de estado estacionario, se detuvo la inyección de espuma.

7. La salmuera de cloruro de calcio se inyecta al gasto utilizado en el flujo de surfactante antes de la inyección de espuma para iniciar el período de flujo post-espuma.

8. El núcleo se limpió con más salmuera hasta que ningún gas se produjo. Se llevó a cabo circulación inversa con 2-3 volúmenes de poro (PV) de alcohol isopropílico, seguido de salmuera. Si es necesario, más alcohol isopropílico seguido de la inyección de salmuera.

3. Presentación de resultados.

Se realizaron veinticinco experimentos de flujo de espuma utilizando núcleos únicos de 9-md. Los resultados de estos núcleos se compararon con los núcleos de mayor permeabilidad (260, 700, y 1000 md) con el fin de identificar unicidad de espuma en los núcleos de baja permeabilidad. La tabla 1 muestra el resumen de las propiedades petrofísicas de los diferentes núcleos utilizados. Tenga en cuenta que los resultados del núcleo 4 son de interés principal para este trabajo mientras que los resultados de los otros núcleos se utilizan sólo para comparación. La Tabla 2 muestra las propiedades de los fluidos utilizados en este estudio.

3.1 Definiciones.

Con el fin de analizar los datos experimentales, se utilizaron las siguientes definiciones en este documento.

3.1.1 Movilidades.

La movilidad total o la movilidad de espuma (λespuma) se calcula utilizando la siguiente ecuación:

λespuma=kμ= QLA ∆ p (1)

La movilidad de líquido, λlíquido, durante la inyección de espuma, los períodos de inyección de surfactante y de inyección de salmuera post-espuma, se calcula mediante la sustitución de la velocidad de flujo total con el gasto de líquido en la ecuación (1).

3.1.2 Factores de reducción de la movilidad.

Es conveniente utilizar parámetros adimensionales, tales como el factor de reducción de la movilidad (Maini, 1985) o el factor de resistencia (1991) con el fin de comparar los resultados de una amplia variedad de experimentos. Sin embargo, existe cierto desacuerdo en las definiciones de estas magnitudes adimensionales. Los factores que se utilizan en todas las discusiones posteriores son el factor de reducción de la movilidad de la espuma verdadero (MRFTF), y el factor de resistencia (RF). El MRFTF se define como:

MRFTF=[ ∆ psurfactante−gas∆ psalmuera−gas ]almismo gastoLas caídas de presión son valores promedio tomados durante el flujo en estado estacionario de la espuma y de la mezcla gas-salmuera.

3.1.3 Factor de resistencia.

El factor de resistencia, RF, se define como la relación de la caída de presión normalizada a través del núcleo (caída de presión en el caudal total) durante el flujo de espuma para la caída de presión normalizada a través del núcleo durante el flujo de salmuera de una sola fase (Chou, 1991).

3.1.4 Índice de persistencia.

El índice de persistencia se define como el número de volumen de poro de salmuera inyectada en el gasto de post-espuma hasta que se observa una disminución en la presión de entrada. Este parámetro se utiliza para

cuantificar el efecto del flujo de salmuera post-espuma después de que la espuma fue inyectada, y puede tener un efecto significativo en el desvío de la espuma. Un índice de persistencia más alta indica más resistencia al flujo de salmuera y puede ser deseable para una mayor permeabilidad en un sistema de doble núcleo. Un índice de persistencia inferior es deseable en los núcleos de baja permeabilidad con el fin de permitir que el fluido de tratamiento penetre la máxima distancia posible.

3.2 Dificultades operativas.

Se han encontrado los siguientes problemas durante la inundación de núcleos de baja permeabilidad.

(1) Cuando el ordenador envía una señal al controlador de flujo másico para abrir, este último se quedó completamente abierto (a la capacidad máxima de 5 SLM) durante unos segundos. Si este exceso de gas no es purgado y se le permite entrar en el núcleo, esto causaría un alto gradiente de presión inicial, el drene de los surfactantes presentes en el núcleo y causaría un gran avance prematuro de gas en la salida. Una válvula de purga manual fue instalada en el lado corriente abajo del controlador de flujo de masa para evitar que el exceso de gas entre en el núcleo.

(2) Un ajuste único a la velocidad de flujo del gas en controlador de flujo de masa no puede mantener la velocidad correcta del gas (y calidad de la espuma) durante todo el proceso de la inyección de espuma. Una rutina de regeneración especial que utiliza el control PID, con entrada de presión continua desde el primer transductor en el interior del núcleo (1 pulgada desde el extremo de entrada), se añadió al sistema de adquisición de datos. Esta técnica se describe en un artículo de Parlar et al. (1995).

(3) La verificación de la generación de espuma en el generador de espuma es importante antes de la introducción de espuma en el núcleo. Con el fin de verificar que la espuma realmente se está generando, la espuma siempre fluía primero a través de la línea de derivación del núcleo durante un cierto periodo de tiempo.

(4) Con el fin de mantener una calidad constante, la espuma se inyecta por períodos suficientemente largos para llegar a un estado de equilibrio. Se dice que el estado de equilibrio que se ha logrado cuando no hay ningún cambio apreciable en la presión diferencial a través del núcleo (es decir, entre la entrada y la salida). Los experimentos en los que no se alcanzó el estado de equilibrio no se reportan aquí.

4. Resultados

En la tabla 3 se presenta un resumen de todos los experimentos llevados a cabo utilizando el núcleo de baja permeabilidad. Figs. 2-8 son un conjunto de gráficos típicos utilizados en el análisis de un determinado plazo. La fig. 2 muestra el líquido (surfactante), el gas y la velocidad de flujo vs volumen de poro del líquido inyectado. La velocidad de flujo de gas se calculó a 1 pulgada desde el extremo de entrada del núcleo y estos gastos se utilizaron para determinar la calidad de la espuma inyectada. Fig. La figura 3 muestra la evolución de la calidad de la espuma hasta que se alcanzó el estado de equilibrio. Se muestra que después se inició la inyección de espuma (a aproximadamente 5 PVI), hubo un período transitorio (de 5 a 12 PVI) antes de que la calidad de la espuma se estabilizara con el valor fijo de alrededor de 73%.

Fig. La figura 4 muestra las lecturas de la presión en cada una de las seis ubicaciones de transductor durante los períodos de inyección de surfactante y espuma. El incremento secuencial en la presión de entrada a la salida es típico y se reportó en muchos trabajos experimentales. Por ejemplo, Chou (1991) realizó experimentos de presión diferencial constante utilizando un largo núcleo de 12 pulgadas dividido en cuatro secciones de igual longitud, 1, 2, 3 y 4, y vio que la presión aumenta de inmediato en la sección 1 pero tardó 1,8 volúmenes de poro para empezar a subir a la sección 2 y se requirió una presión de inyección mucho mayor para observar el aumento de presión en la sección 3. El "verdadero" comportamiento de la presión en estado de equilibrio (es decir, cuando todas las curvas de presión se vuelven horizontales) pueden tardar varios días de inyección de espuma y no es deseable desde el punto de vista operacional. La fig. 4 muestra también

algunas caídas verticales en las curvas de presión para los dos primeros transductores. Esto es debido a las fluctuaciones en el gasto de inyección del líquido cuando se utiliza el cilindro de la bomba (en ausencia de acumuladores). En todos los experimentos, se encontró que las curvas de presión son más sensibles a las variaciones en la velocidad de flujo del líquido que a las de flujo de gas.

La fig. 5 muestra los gradientes de presión encontrados en diferentes secciones del núcleo. La línea gruesa muestra el gradiente de presión total (de 1 a 10 pulgadas). Típicamente, se observaron gradientes de presión en el orden de 1500 a 4000 psi / pies en la primera sección (de 1 a 4 pulgadas) después de comenzar la inyección de espuma. En la fig. 5, los gradientes de presión en las diferentes secciones muestran la progresión del frente de alta presión como una función del volumen de poro inyectado (o tiempo). Esto demuestra que el frente de alta presión se encuentra en los últimos tramos del núcleo (entre 7 y 10 pulgadas desde la entrada del núcleo) cuando se detuvo la inyección de espuma. El líquido y el total (gas más surfactante) se utilizaron para calcular las velocidades de flujo del líquido (o surfactante) la movilidad y la movilidad total, respectivamente, como se muestra en la fig. 6. Para ambos casos, se utiliza la presión diferencial para 9 pulgadas de núcleo (entre los transductores en 1 y 10 pulgadas).

La figura 7 muestra que mientras que la calidad de la espuma inyectada (a 1 pulgada) se puede mantener a un valor constante después del período transitorio, la calidad interior del núcleo cambia continuamente a medida que cambia la presión en diferentes lugares. Esta figura también muestra que la calidad de la espuma varía de 73% (a 1 pulgada de entrada) a 93% (a 10 pulgadas de la entrada). Se puede afirmar que los investigadores que utilizaron la calidad de la espuma en la salida del núcleo como la representación de la calidad dentro del núcleo puede tener errores significativos especialmente si hay una gran presión diferencial a través del núcleo.

La fig. 8 muestra los datos de la presión durante el flujo de salmuera post-espuma. Como en la Fig. 4, las fluctuaciones de presión causadas por la conmutación de cilindros de la bomba también son evidentes en la figura. 9. La figura 8 también muestra cómo se calcula el índice de persistencia. Como

se inyecta salmuera a 4 cm3 / min, la presión de entrada aumenta y se mantiene constante (a aproximadamente 2080 psig) hasta aproximadamente 11 PV y luego empieza a disminuir. Así, el índice de persistencia para este caso es 11. Para un núcleo de baja permeabilidad tal como el núcleo no. 4, un índice de persistencia más pequeño es deseable. Sin embargo, se necesita un estudio más detallado para averiguar acerca de la influencia del índice de persistencia en el comportamiento de desviación de la espuma.

5. Discusión de los resultados

5.1 Efecto de la velocidad de flujo

Tres experimentos (Runs 4-13, 4-11 y 4-19, dispuestas en el orden creciente de velocidad de flujo total), se llevaron a cabo con una calidad determinada a fin de observar el efecto de la velocidad de flujo de espuma en los factores de movilidad y reducción de la movilidad. El surfactante S5 (al 0,5% de concentración) y una calidad nominal fija de 75% se utiliza para este propósito. Las velocidades de flujo de la espuma (suma de los gastos de líquidos y gas en las condiciones de entrada) utilizadas fueron 2.0, 2.6 y 3.8 cm3/min. Para este núcleo y sistema de fluido y para la gama de velocidades de flujo utilizado, ambas movilidades muestran un fuerte aumento entre las tasas de flujo de 2.0 y 2.6 cm3/min, seguido por una disminución más suave entre 2.6 y 3.8 cm3/min. Para un núcleo que tiene una permeabilidad similar a la del núcleo de baja permeabilidad (tal como se utiliza en este estudio) con 80% de calidad de la espuma y de flujo de tasas comparables a las utilizadas anteriormente, Nimir (1995) observó una total movilidad que varía entre 4 y 9 md/cp.

En la fig. 9 la MRFTF y RF ambas disminuyen de 2.0 a 2.6 cm3/min, e incrementan de 2.6 a 3.8 cm3/min. Cabe señalar que mediante el uso de estos dos números adimensionales, los resultados de diferentes experimentos llevados a cabo en núcleos que tienen diferente permeabilidad y la geometría se puede comparar directamente (que no es posible con movilidades) y tienen el potencial de ser útil para comparar el rendimiento de espuma en el experimento de desviación. La existencia de puntos de desviación (máximos o mínimos) en los experimentos de flujo de espuma no

es nueva. Sin embargo, otros investigadores no identificaron la velocidad de flujo como uno de los parámetros que deben exhibir los mínimos, sino como una función de los factores de reducción de la movilidad. Islam et. al. (1989), por ejemplo, llegó a la conclusión de que las altas velocidades de flujo deben hacer que el sistema aumente inestablemente. Esto fue apoyado por los hallazgos previos de Huh y Handy (1989) y Marsden y Khan (1966). Parece que hay un consenso de que la calidad de la espuma disminuye con el aumento de la caída de presión. Si bien esto puede muy bien ser el principal factor gobernante en el flujo de espuma a través de medios porosos de mayor permeabilidad, nadie ha tratado de observar el efecto de la velocidad de flujo en núcleos de baja permeabilidad. Para núcleos de baja permeabilidad, dos factores son claramente diferentes: el tamaño de la burbuja (que están severamente restringidos por los pequeños diámetros de poro), y la caída de presión (un pequeño cambio en la velocidad de flujo pueden causar una caída de presión grande). Además, la textura de la espuma es claramente diferente en los núcleos de baja permeabilidad. Tenga en cuenta que las texturas juegan un papel significativo en la determinación de la resistencia de la espuma, y esto depende de la velocidad de flujo. Estos factores son propensos a hacer el sistema muy sensible y una relación no lineal entre la movilidad y la velocidad de flujo se puede esperar.

5.2 Efecto de la calidad de la espuma

Siete experimentos “runs”, a dos velocidades de flujo total diferentes, se llevaron a cabo con el fin de observar el efecto de la calidad de la espuma en los factores de reducción de la movilidad. Estos experimentos “runs” son 4-16, 4-11, 4-17 y 4-05 del gasto nominal de 2,6 cm / min y con calidades, 65%, 77%, 88% y 91%, respectivamente, y experimentos 4-13, 4-11 y 4-19 del gasto nominal de 3,85 cm / min y con calidades, 63%, 74% y 84% respectivamente. Todos los experimentos se realizaron con el surfactante S5 a una concentración de 0,5%. La movilidad del líquido para ambas velocidades de flujo disminuyó mientras la calidad de la espuma se incrementó. La disminución fue más pronunciada para las calidades que van desde 60% a 75% que la de calidades que van desde 75% a 91%. Las movilidades totales también mostraron una disminución en un principio,

pero ambas pasaron de alrededor de 75% a alrededor del 85% y disminuyeron de nuevo a 91% (para el gasto de 2,6 cm3/min). Este aumento de la movilidad puede esperarse debido a que el aumento del flujo fraccional de gas (o calidad) tiende a desestabilizar la espuma, lo que aumenta la movilidad (Khatib et al., 1988). La calidad de la espuma de 75% puede calificarse como una calidad óptima para el sistema de roca-fluido considerado. Los efectos de la calidad en los factores de reducción de la movilidad y de resistencia se muestran, para la velocidad de flujo total de 2,60 cm3/min, en la fig. 10. El MRTFT muestra un incremento monótono para ambas velocidades de flujo mientras la calidad de la espuma se incrementa. Sin embargo, las primera espuma de RF aumenta, entonces disminuye y luego aumenta a medida que se incrementa la calidad de la espuma. Comportamiento de este tipo es evocador del comportamiento de la movilidad total discutido anteriormente. Se obtuvieron resultados similares para el caso de velocidades de flujo más altas. Para estos resultados, la utilidad de usar un parámetro adimensional, como el MRFTF, se muestra claramente.

5.3 Efecto del tipo de surfactante sin la presencia de aceite.

Los experimentos utilizados aquí son Runs 4-26, 4-21 y 4-09. Para estos “runs”, tres surfactantes, S5 (0,5%), S3 (0,5%) y S6 (1,0%) se utilizaron para generar espuma de 85% de calidad a velocidades de flujo de espuma de 1,4. 3,0 y 1,7 cm3/min, respectivamente. El surfactante S3 muestra las más altas movilidades totales y líquidas bajo estas condiciones, seguido por S5 y S6. El surfactante, S3, se descubrió para generar el factor de reducción de la movilidad más bajo, seguido por S5 y S6. Curiosamente, se observó una tendencia opuesta para los núcleos de permeabilidad más alta (260, 700, 1000 md). Tenga en cuenta que la tendencia se invirtió en la presencia de aceite (ver los párrafos siguientes).

5.4 Efecto del tipo de surfactante en la presencia de aceite.

Experimentos de flujo de espuma se llevaron a cabo en presencia de queroseno a una saturación residual de petróleo. Los experimentos utilizados fueron, “runs” 4-27, 4-28 y 4-29, respectivamente, con surfactantes S5 (0.5%), S3 (0.5%) y S6 (1.0%). Una calidad de inyección de 65% se utilizó para todos estos “runs”. Con el fin de establecer condiciones de saturación similares antes de cada experimento de flujo de espuma, el núcleo se lavó cada vez con salmuera, seguido por una inundación de queroseno y, finalmente, el núcleo fue llevado a la saturación de petróleo residual inyectando el mismo número de volúmenes de poro de una de las soluciones de surfactante (S5, S3 o S6). Al final de estos períodos de flujo, la saturación de agua irreducible se calculó que era entre 17% y 22% y la saturación de petróleo residual esta entre 41% y 49%.

El primer experimento (“run” 4-27) se realizó con S5. Para este “run”, la presión disminuye en todos los transductores poco después de la inyección de espuma (alrededor de 8,4 PVI), en lugar de aumentar (como se observa en experimentos sin aceite). Las observaciones visuales no mostraron gas o espuma libre en la salida del núcleo y el líquido producido era en forma de emulsión. Esta observación está de acuerdo con lo observado por Islam et al., (1989). Parece ser que el gas fue completamente bloqueado por el efecto combinado de la presencia de espuma y la presencia alta de aceite residual en el núcleo.

Otro de los experimentos en la presencia de aceite (“run” 4-28) se llevó a cabo con S3. Contrariamente al experimento anterior en presencia de aceite (“run” 4-27), este "run" produce espuma débil en la salida del núcleo.