Gua de Prcticas de Petrofsica

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Escuela Politcnica NacionalGua de Prcticas de PetrofsicaFacultad de Ingeniera en Petrleos

Laboratorio de Petrofsica

Msc. Franklin Gmez Jefe de Laboratorio de Petrofsica

Mario Fernando Chilla P.Ayudante de Ctedra de Petrofsica

Gua de Prcticas de PetrofsicaEscuela Politcnica NacionalFacultad de Ingeniera en Petrleos

Primera Edicin 2015

Impreso y Hecho en Ecuador

ContenidoINTRODUCCIN3REGLAMENTO4FORMATO DE PRESENTACIN DE INFORMES DE LABORATORIO6GUA PARA LA REALIZACIN DE INFORMES DEL LABORATORIO DE PETROFSICA7PRCTICA No. 181) TTULO: MEDICIN DE GRADO API CON UN HIDRMETRO82) OBJETIVOS83) EQUIPO Y MATERIALES:84) MARCO TERICO105) PROCEDIMIENTO.126) CLCULOS EN EL INFORME137) PREGUNTAS148) BIBLIOGRAFA14PRCTICA No. 2151) TTULO: CORTE Y MODELADO DE NCLEOS152) OBJETIVOS153) EQUIPO Y MATERIALES:154) MARCO TERICO165) PROCEDIMIENTO.186) CLCULOS EN EL INFORME197) PREGUNTAS198) BIBLIOGRAFA19

INTRODUCCIN

En un yacimiento de petrleo se pueden acumular y transmitir fluidos, esto debido a ciertas condiciones de porosidad, permeabilidad y otras propiedades que tiene la roca reservorio que compone el yacimiento. La petrofsica es una especialidad muy importante, ya que sirve para la caracterizacin de propiedades fsicas y qumicas que describen el comportamiento de las rocas reservorio y de los fluidos que actan en ella. Los fluidos que se encuentran en una roca reservorio normalmente son: agua, petrleo y/o gas.Algunas de las propiedades petrofsicas que ayudan a describir el comportamiento de las rocas y los fluidos son: porosidad, permeabilidad, tortuosidad, compresibilidad, saturacin, fuerzas capilares, entre otras. A ms de poder describir el comportamiento de las rocas y fluidos, tambin sirve para poder calcular con mayor exactitud las reservas de hidrocarburos y de esta manera poder analizar la rentabilidad de un proyecto.Hay que tomar en cuenta que algunas de estas propiedades petrofsicas se las puede obtener mediante diversos mtodos, sin embargo este gua est enfocado en mtodos directos, donde los instrumentos para su medicin son los equipos que se utilizaran en el laboratorio de petrofsica. Este gua incluye --------- prcticas las mismas que estarn compuestas por: un ttulo, objetivos, descripcin del equipo y materiales a usarse, parte terica, procedimiento para realizar la prctica, clculos a realizarse, preguntas que se deben realizar antes de cada prctica y bibliografa.

REGLAMENTO

1.- Los grupos debern presentarse puntualmente en la fecha y hora indicada de su respectivo horario para la realizacin del coloquio y la prctica, se esperar mximo 10 minutos en relacin a la hora de inicio de la prctica, de pasar este tiempo no se realizar la prctica sin un justificante, sino se tiene un respectivo justificante la nota del informe ser cero (0).2.- Como requisito para realizar cada prctica, los estudiantes debern presentar un Preparatorio mismo que se encuentra en cada una de las prcticas.3.- Para la realizacin de cada prctica, los estudiantes debern presentarse con su respectivo: mandil, guantes y gafas de seguridad, de lo contrario no podr ingresar a realizar la prctica.4.- Los estudiantes no podrn comer ningn tipo de comida dentro del laboratorio, de lo contrario el estudiante saldr del laboratorio y su nota ser de cero (0).5.- Despus de cada prctica es obligacin de los estudiantes que estuvieron realizndola, dejar limpios y ordenados todos los instrumentos, equipos y aditivos que fueron usados.6.- Si los grupos no pueden realizar la prctica de laboratorio en la fecha y hora designada debido a causas mayores (feriados, permisos, etc.) la prctica se realizar la semana siguiente en el mismo horario.7.- Antes de realizar cada prctica, se tomar un coloquio referente a la misma. Se proceder a tomar el coloquio con los alumnos presentes y la calificacin de la persona que no justifique adecuadamente su falta ser de cero (0).8.- El coloquio estar basado en la informacin contenida en esta gua y en las preguntas del preparatorio.9.- El preparatorio tendr el valor del 10%, el coloquio del 30% y el informe del 60% de la calificacin final.10.- En la realizacin de la prctica, el grupo queda a cargo de los equipos, instrumentos y dems aparatos necesarios para el desarrollo de la misma. Por tanto, es el nico responsable de los daos que puedan producirse en los mismos.11.- En el caso de dao del equipo, el grupo que se encuentra realizando la prctica, deber reponer el equipo de acuerdo a las caractersticas del mismo.12.- Por cada prctica realizada cada grupo de estudiantes debe presentar un informe escrito respetando el formato establecido por esta gua.13.- Los grupos debern entregar el informe mximo 8 das despus de haber realizado la prctica. Despus de esa fecha no se recoger ningn informe, el grupo que no entregue el informe tendr la calificacin de cero (0).14.- En el caso de existir dos o ms informes iguales parcialmente o en su totalidad (del presente semestre o de anteriores), los grupos infractores (el autor y los que copian), tendrn la calificacin de cero (0).15.- Todos los estudiantes que se encuentren tomando la materia de Petrofsica deben realizar las prcticas de laboratorio, sin excepcin, esto incluye a los estudiantes de segunda o tercera matrcula.16.- Los estudiantes no podrn usar o manipular ningn otro instrumento, equipo o aditivo que no pertenezca a la prctica que se est realizando en ese momento.

FORMATO DE PRESENTACIN DE INFORMES DE LABORATORIO

Los informes debern ser entregados impresos en papel bond blanco tamao INEN A4, tomando en cuenta las siguientes consideraciones:

Tipo de fuente: Calibri

Tamao de la fuente: 11

Tablas: Debern ser numeradas con Tabla ##. y con su respectivo ttulo (parte inferior de la tabla).

Figuras: Debern ser numeradas con Fig. ##. y con su respectivo ttulo (parte inferior de la figura).

Ecuaciones: Las ecuaciones deben ser hechas en el editor de ecuaciones de Word y se deben escribir centradas.

Encabezado (centrado): Escuela Politcnica Nacional Ingeniera en Petrleos Laboratorio de Petrofsica

Pie de pgina: (centrado) Pgina ##.

GUA PARA LA REALIZACIN DE INFORMES DEL LABORATORIO DE PETROFSICA

1.- Nmero y Ttulo de la Prctica.2.- Grupo: Colocar nombres completos de integrantes del grupo.3.- Fecha y hora de realizacin de la prctica. 4.- Objetivos Generales y especficos.5.- Resumen de la prctica: Es una sntesis del trabajo escrito, en la cual se incluye qu es lo que se est estudiando.6.- Marco terico (consulta hecha por los estudiantes): Debe contener teora relacionada con la prctica e instrumentos que se van a utilizar.7.- Procedimiento: Los pasos que se deben seguir para realizar la prctica, con sus propias palabras.8.- Datos Obtenidos: Deben constar los datos obtenidos en la prctica.9.- Clculos: Se realizan todos los clculos numricos necesarios.10.- Anlisis de Resultados: Este es un paso fundamental en el informe a travs del cual se justifican los resultados obtenidos y se correlacionan con lo que plantea la teora. De existir grficas estas deben ser analizadas.11.- Preguntas: Se deben contestar las preguntas correspondientes a cada prctica de esta gua.11.- Conclusiones: Las conclusiones deben tener relacin con los objetivos y deben incluir aspectos que des criban lo que sucedi en el anlisis de resultados.12.- Recomendaciones: Realizar recomendaciones acerca de la forma en la que se realiz la prctica, la obtencin de resultados y de existir recomendaciones que permitan mejorar los instrumentos y equipos.13.- Bibliografa: Se debe incluir la bibliografa que se utiliz en la parte del marco terico y la que se utiliz para responder las preguntas. Para esta parte es muy importante hacerlo respetando las normas APA.

PRCTICA No. 1

1) TTULO: MEDICIN DE GRADO API CON UN HIDRMETRO

2) OBJETIVOS2.1) Objetivo general:Medir y clasificar el grado API de una muestra de petrleo mediante un hidrmetro.

2.2) Objetivos especficos: Aprender el uso de un hidrmetro y las respectivas correcciones que se deben realizar. Medir el grado API con agua pura. Clasificar el petrleo de acuerdo a la medida que ser obtenida con el hidrmetro.

3) EQUIPO Y MATERIALES:3.1) HidrmetroEs un instrumento que sirve para poder medir el grado API y por ende la gravedad especfica de un crudo. El hidrmetro conocido tambin como termohidrmetro (debido a que posee un termmetro de Hg en su interior) suelen medir en un amplio rango el grado API de un crudo. Este puede estar en los siguientes intervalos (Lenes ING, S/F): 9-21 grados API 19-31 grados API 29-41 grados API 39-51 grados APIAs mismo la temperatura que puede medir el termmetro puede estar entre los 0-150 o 60-220 F. Las partes del hidrmetro son:

Donde la escala graduada es aquella que nos dar la medida del grado API. El flotante es la parte que flotar en la muestra de crudo. El termmetro nos proporcionar la lectura de la temperatura, para poder realizar las correcciones pertinentes. El balasto sirve para mantener estable el hidrmetro.Normalmente suelen ser calibrados en los puntos de 10,15 y 20 API rigindose a las normas ASTM E100. (Lenes ING, S/F):3.2) Probeta de 500 mlUna probeta es un instrumento volumtrico compuesto de vidrio borosilicato, graduada, base plstica, pico vertedor, sin tapa, de aplicacin en infinidad de actividades en Laboratorios e Industrias para el dosaje de lquidos y aditivos. (Scheitler, 2007)

3.3) Petrleo (500 ml)Es un lquido natural inflamable de color generalmente negro, compuesto principalmente por carbono, hidrgeno y algunos contaminantes en pequeas porciones.

4) MARCO TERICO

4.1) Principio del hidrmetro.Se basa en el principio de Arqumedes "todo cuerpo sumergido total o parcialmente en un lquido, recibe un empuje de abajo hacia arriba, igual al peso del lquido que desaloja". El peso "P" del lquido desalojado por el cuerpo deber ser igual al peso del cuerpo " . La densidad est relacionada con la gravedad especfica. (Juan Carrillo, 2004)

Deduccin de frmula de densidad.

Donde:

4.2) Densidad relativa del petrleo.

Comnmente se la define en trminos del grado API, y est estrechamente relacionada con la gravedad especfica del petrleo.

La frmula que relaciona el grado API con la gravedad especfica la cual es adimensional es:

De donde tambin se puede deducir la densidad del crudo:

Donde:

(1gr/cc)

Normalmente la densidad de referencia que se toma es la del agua (1 gr/cm3), por ende el valor numrico de la gravedad especfica del petrleo, ser el valor de la densidad del crudo en gr/cm3. Para unidades de campo la densidad debe ser multiplicada por el valor de 62,4 de esta forma la densidad estar en lb/ft3 o en su defecto para poder obtener en lb/gal se deber multiplicar por 8,33.

4.3) Factores que afectan la densidad y la gravedad especfica

La densidad y la gravedad especfica son funcin de la presin, temperatura y composicin del fluido. Aunque hay que tomar en cuenta que la variacin de presin en un fluido hace que exista una variacin de volumen casi insignificante.

Estas propiedades del fluido se ven afectadas por la cohesin entre las molculas del fluido y el nmero de molculas, por unidad de volumen, los cuales dependen siempre de la temperatura. La densidad es directamente proporcional a la presin e inversamente proporcional a la temperatura. (Juan Carrillo, 2004)

4.4) Clasificacin del petrleo segn el grado API.

Segn la gravedad API (American Petroleum Institute) se clasifica el petrleo en "liviano", "mediano", "pesado" y "extrapesado", segn los siguientes rangos.

Crudo liviano o ligero: tiene gravedades API mayores a 31,1 API Crudo medio o mediano: tiene gravedades API entre 22,3 y 31,1 API. Crudo pesado: tiene gravedades API entre 10 y 22,3 API. Crudo extrapesado: gravedades API menores a 10 API.

La determinacin del grado API de un crudo se la realiza gracias al hidrmetro, mismo que cuando es sumergido en una muestra con cierto volumen de crudo seala el grado API que posee este crudo.

El grado API tiene muchas utilidades desde saber con qu valor ser comercializado, hasta poder determinar la gravedad especfica y la densidad relativa del petrleo que es un componente muy importante, para muchos clculos en la industria.

5) PROCEDIMIENTO.

Llenar la probeta con petrleo hasta un volumen de 500 ml con mucho cuidado sin salpicar y tratando de evitar que se formen burbujas. Con mucho cuidado ingresar el hidrmetro en la muestra de petrleo hasta que se estabilice, se debe tomar en cuenta que de no sumergirse o de hundirse totalmente, se debe realizar la medicin con otro hidrmetro que est en otro rango. Cuando el hidrmetro alcance el equilibrio flotando libremente, leer el hidrmetro a la divisin de la escala ms cercana. Realizar la correccin por temperatura, esto se lo hace viendo el factor de correccin que se encuentra cerca de la lectura de la temperatura, dependiendo de esto se deber sumar o restar el valor ledo.

6) CLCULOS EN EL INFORME

Lo primero que se debe realizar es tomar dos veces la lectura del grado API en una muestra de petrleo, con sus respectivas correcciones en cada lectura y al final obtener el promedio de estas lecturas:Lectura 1Lectura 1 (corregida)Lectura 2Lectura 2 (corregida)Lectura promedio

De esta manera con la lectura promedio clasificar el crudo segn lo mostrado en la parte terica.El siguiente clculo corresponder a la gravedad especfica, se deber obtener la gravedad especfica con la frmula ya mostrada en la parte terica.Gravedad especfica.Densidad ()Densidad

Densidad

Este procedimiento se lo realizar con todas las muestras que se analicen en la prctica incluyendo la muestra de agua.

7) PREGUNTAS

Qu podra pasar si se mezclan dos crudos de diferente grado API? Describa 4 razones de para qu sirve conocer el grado API de un crudo en la industria? En el precio del crudo, qu factores a ms del grado API interfieren? Existe otra manera de medir el grado API? Descrbala.

8) BIBLIOGRAFA

LINES ING (S/F), Densmetro API para petrleo (Bogot-Colombia), recuperado de http://lenesing.com/novedades/catalogos/FichaHidrometros.pdf (2014-12-03) Scheitler (2007, Probeta graduada (Argentina), recuperado de http://www.scheitler.com.ar/Productos/probetas-de-vidrio/PCS-02-01-07.aspx (2014-12-03) Schlumberger (2003), Yacimientos de petrleo (Venezuela), recuperado de https://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish02/win02/p32_55.pdf (2014-12-03) Juan Carrillo (2004), Determinacin de la gravedad API y densidad, recuperado de http://www.monografias.com/trabajos37/gravedad-api-densidad/gravedad-api-densidad.shtml (2014-12-03)

PRCTICA No. 2

1) TTULO: CORTE Y MODELADO DE NCLEOS2) OBJETIVOS

2.1) Objetivo general:Obtener y modelar muestras mediante la mquina perforadora de ncleos a diferentes dimetros y profundidades.

2.2) Objetivos especficos: Entender, usar e identificar las partes del equipo utilizado para realizar los cortes de los ncleos. Cortar ncleos de 1, 1.5 y 2 pulgadas con una profundidad de hasta 5 pulgadas.

3) EQUIPO Y MATERIALES:3.1) Cortadora y modeladora de ncleosEs un instrumento que sirve para poder cortar las muestras de los ncleos de diferentes dimetros y a una cierta profundidad.

Especificaciones:Dimetros del cortados del core: 1", 1.5", 2" Mxima profundidad del corte: 5" (12.7 cm) Dimensiones de la bandeja para el corte: L x W x H: 600 x 300 x 250 mm Refrigerante compatible: Water and oil Motor power: 1500 wattsElectricidad: 110-220 VAC 1 phase, 50/60 Hz Peso: 150 kg Volumen: 500x500x1800 mm(VINCI,S/F)

3.2) NcleosEs una seccin usualmente cilndrica obtenida de la roca reservorio, la mayora son obtenidos cuando se est realizando la perforacin del pozo.

3.3) Fluido refrigerantePuede ser agua o petrleo, ejerce una funcin de transmisin de calor de un sistema a otro. La transmisin de energa puede producirse mediante un intercambio de calor latente (evaporacin, condensacin) y/o mediante un intercambio de calor sensible (calentamiento, enfriamiento). (Fernando Escalante, 2008)

4) MARCO TERICO4.1) Ncleo de perforacin (Core Sample)

Para la toma de informacin de la roca se pueden utilizar dos mtodos los directos y los indirectos. Los directos consisten en obtener una muestra de la roca (ncleo) y los indirectos en la corrida e interpretacin de registros elctricos corridos por el pozo.

Los ncleos bsicamente sirven para mostrar informacin acerca de la zona de inters, normalmente es de forma cilndrica. Gracias a estas muestras se pueden obtener datos de porosidad y permeabilidad, propiedades de la roca que son de gran importancia para poder entender el potencial del yacimiento. En la toma de ncleos de perforacin se utilizan algunas tcnicas importantes entre ellas destaca la perforacin con coronas saca-testigo o "ncleos" que es una tcnica altamente especializada y avanzada. Muestras intactas o inalteradas de ncleos o testigos tanto de roca como de suelo son recuperados por la accin rotativa de una corona diamantada que corta los materiales del subsuelo y que a su vez son alojados en un barril porta-testigo que sigue a la corona. Esta tcnica requiere el uso de un flujo de agua ms aditivos especiales con el fin de refrigerar la herramienta o sarta de perforacin y limpiar el pozo de toda impureza o recortes de perforacin, estabilizar las paredes del pozo, etc. (Fernando Escalante, 2008)

4.2) Anlisis de ncleosBsicamente el objetivo principal es poder obtener propiedades que nos permitan caracterizar el yacimiento, mediante propiedades de la roca. (Fernando Escalante, 2008)

Las pruebas o estudios que se realizan en los ncleos pueden obtener las siguientes propiedades: Porosidad. Permeabilidad. Presin capilar. Mojabilidad. Saturaciones Resistividad.

4.3) Tipos de ncleos- Ncleos convencionales: Se lo realiza cuando se ha llegado a la profundidad deseada. Este mtodo es recomendado cuando se tiene formaciones compactadas.Para su obtencin se debe bajar un barril muestrero y poder iniciar el corte del ncleo, cuando ya ha sido cortado se mueve el barril interior para que de esta manera podamos subir la muestra a superficie.

- Ncleos encamisados: Es usado en formaciones suaves, que no son compactadas, que son quebradizas. Para su obtencin mientras se corta, se cubre el ncleo, con una camisa de neopreno o de fibra de vidrio. La consolidacin artificial del ncleo se lleva a cabo congelndolo o inyectndole gel plstico. Posteriormente se trasporta al laboratorio para su anlisis.

- Ncleos orientados: Son usados en pozos que tienen cierto ngulo de inclinacin.Para conocer la orientacin de la herramienta en el fondo del pozo, se instala un multishot en un lastrabarrena anti-magntico arriba del muestrero. El multichot se fija al barril interior, lo cual permite que permanezca estacionario con el barril cuando se corta el ncleo. Se llevan a cabo las mediciones continuas de la instalacin del agujero y de la orientacin de la cara del barril.Dentro del barril y despus de la recuperacin, la orientacin del ncleo se realiza por medio de una zapata orientada fija al core catcher. Este dispositivo contiene tres cuchillas que marcan ranuras de referencia alrededor del ncleo, a medida que entra en el barril interior.Con la combinacin de las mediciones multishot, la velocidad de penetracin y las marcas de orientacin en el ncleo es posible orientar la muestra y obtener mediciones exactas de echado y buzamiento de las estructuras.

- Ncleo presurizado: Este permite tener las condiciones lo ms cerca de las reales. En su obtencin. Una vez cortado el ncleo, se presuriza el barril por medios mecnicos en la parte superior e inferior de la herramienta. Esto debe mantener las condiciones originales.Para compensar los cambios de presin por enfriamiento, se tiene una cmara de N2 a presin regular.Una vez en la superficie, el ncleo se congela por medio de hielo seco o nitrgeno lquido durante 12 horas. (Fernando Escalante, 2008)

4.4) Factores que afectan los ncleosExisten dos factores bsicos que afectan los ncleos, estos son:

El lavado de la roca por medio de los fluidos que penetran durante la perforacin.Durante la perforacin, existe problema dado por la penetracin en la roca ya que existe un desplazamiento de fluidos. La presin y la temperatura son cambiadas bruscamente provocando un efecto durante la medicin de la permeabilidad, porosidad y resistividad de la formacin, el factor de cementacin y el exponente de saturacin. (Fernando Escalante, 2008)

5) PROCEDIMIENTO. Una vez preparado el ncleo (core) que se extrajo de la perforacin, colocarlo en la cortadora.

Dependiendo el tipo de cortadora seguir los pasos iniciales, como insertar fluido refrigerante, ajustar el ncleo en la cmara de corte, seleccionar el tipo de acero para la navaja cortadora para evitar atracos en el equipo, analizar el tipo de roca, etc.

Si la mquina es manual comenzar el corte una vez preparado el ncleo y previamente ajustado verticalmente y horizontal conjuntamente con la utilizacin de accesorios de proteccin para evitar accidentes.

Si la maquina es automtica establecer las medidas de las propiedades a ser calculadas y realizar los ajustes necesarios para obtener los parmetros deseados.

Una vez terminado el corte, retirar las seguridades que tienen esttico el ncleo, retirar la navaja de acero con cuidado, extraer la muestra deseada y llevarle a laboratorio para ser analizada con los mecanismos y modalidades mencionadas con anterioridad.

6) CLCULOS EN EL INFORMEEn esta prctica los nicos clculos que se realizan sern las mediciones de los dimetros de los cores adems de su peso y aadir el nombre del tipo de roca que se est usando.

Adems de la siguiente tabla:

DimetroPesoVolumenError-dimetro

7) PREGUNTAS Para qu nos sirve la obtencin de las muestras de ncleos? Escriba el nombre de dos cortadoras de ncleos. Cmo se obtienen las muestras del ncleo (core samples)? Realice un mapa conceptual acerca de los ncleos (concepto, clasificacin, factores que los afectan, uso).

8) BIBLIOGRAFA VINCI,Plugging Machine, recuperado de http://www.vinci-technologies.com/products-explo.aspx?IDP=82288&idr=82293&IDR2=82574&IDM=536778 (2014-12-03) Fernando Escalante (2008), Ncleos de perforacin, recuperado de http://www.monografias.com/trabajos62/nucleos-perforacion/nucleos-perforacion.shtml (2014-12-03)