Aumento en el núcleo

El método de aumento del núcleo ( RIC , por sus siglas en inglés) es un método alternativo de caracterización de la mojabilidad del yacimiento descrito por S. Ghedan y CH Canbaz en 2014. Este método permite estimar todas las regiones de mojabilidad , como las regiones fuertemente mojadas por agua, intermedias por agua, oleófilas y fuertemente oleófilas, mediante mediciones relativamente rápidas y precisas en términos de ángulo de contacto en lugar de índice de mojabilidad.

Durante los experimentos RIC, se sometieron muestras de núcleo saturadas con un fluido de yacimiento seleccionado a imbibición desde un segundo fluido de yacimiento. Las mediciones de mojabilidad RIC se comparan con la prueba de Amott ^{[ 1 ]} y las mediciones USBM , modificadas , utilizando pares de muestras de núcleo de diferentes alturas de un yacimiento de carbonato grueso . Los resultados muestran una buena coherencia. El método RIC es un método alternativo a los métodos de Amott y USBM que caracteriza eficientemente la mojabilidad del yacimiento. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Un estudio utilizó el ángulo de contacto de avance del agua para estimar la mojabilidad de cincuenta y cinco yacimientos petrolíferos. Se probó salmuera sintética de formación desoxigenada y crudo anaeróbico muerto sobre cristales de cuarzo y calcita a la temperatura del yacimiento. Los ángulos de contacto de 0 a 75 grados se consideraron hidrófilos, de 75 a 105 grados intermedios y de 105 a 180 grados oleófilos. ^{[ 4 ]} Aunque el rango de mojabilidades se dividió en tres regiones, estas divisiones fueron arbitrarias. La mojabilidad de diferentes yacimientos puede variar dentro del amplio espectro desde fuertemente hidrófilos hasta fuertemente oleófilos.

Otro estudio describió dos condiciones iniciales como referencia y no referencia para calcular valores de corte utilizando ángulos de contacto de avance y retroceso y datos de imbibición espontánea. ^{[ 5 ]} El valor límite entre las zonas húmedas por agua e intermedias se describió como 62 grados. De manera similar, los valores de corte para el ángulo de contacto de avance se describen como 0 a 62 grados para la región húmeda por agua, 62 a 133 grados para la zona húmeda intermedia y 133 a 180 grados para la zona húmeda por aceite. Chilingar y Yen ^{[ 6 ]} examinaron un extenso trabajo de investigación en 161 núcleos de caliza , caliza dolomítica, dolomita calcítica y dolomita . Los valores de corte se clasificaron como 160 a 180 grados para fuertemente húmedo por aceite, 100 a 160 grados para húmedo por aceite, 80 a 100 grados húmedo intermedio, 80 a 20 grados húmedo por agua y 0 a 20 fuertemente húmedo por agua.

Rise in core utiliza una combinación de los criterios de corte de humectabilidad de Chilingar et al. y Morrow . El rango de ángulo de contacto de 80 a 100 grados indica humectabilidad neutra, el rango de 100 a 133 grados indica humectabilidad ligeramente oleosa, el rango de 133 a 160 grados indica humectabilidad oleosa, mientras que el rango de 160 a 180 grados indica humectabilidad fuertemente oleosa. El rango de 62 a 80 grados indica humectabilidad ligeramente acuosa, el rango de 20 a 62 grados indica humectabilidad acuosa, mientras que el rango de 0 a 20 grados indica humectabilidad fuertemente acuosa.

La técnica de caracterización de la mojabilidad RIC se basa en una forma modificada de la ecuación de Washburn (1921). Esta técnica permite mediciones relativamente rápidas y precisas de la mojabilidad en términos de ángulo de contacto, sin necesidad de equipos complejos. El método es aplicable a cualquier conjunto de fluidos de yacimiento, en cualquier tipo de roca de yacimiento y en cualquier nivel de heterogeneidad . Caracteriza la mojabilidad en todo el rango, desde condiciones fuertemente mojadas por agua hasta fuertemente mojadas por petróleo. ^{[ 7 ]}

El paso de derivar la forma modificada de la ecuación de Washburn para un sistema roca/líquido/líquido implica obtener una ecuación de Washburn para un sistema roca/aire/líquido. La ecuación de Washburn para un sistema roca/aire/líquido se representa mediante:

${\displaystyle t={\mu \over C\rho ^{2}\gamma \cos \theta }{m^{2}}}$(Ec.1).

Aquí, "t" es la tasa de penetración del líquido en una muestra porosa, "μ" es la viscosidad del líquido , "ρ" es la densidad del líquido , "γ" es la tensión superficial del líquido , "θ" es el ángulo de contacto del líquido, "m" es la masa del líquido que penetra en la muestra porosa y "C" es la constante de caracterización de la muestra porosa. La evaluación de un valor de "γ _os " utilizando la ecuación de Young para un sistema superficie de roca/agua/aire (Figura 2) y un valor de "γ _ws " utilizando la ecuación de Young para un sistema líquido/líquido/roca se representa como:

${\displaystyle \gamma _{ow}\cos \theta =\gamma _{os}\gamma _{ws}}$(Ec.2).

"γ _ow " es la tensión superficial entre el sistema de aceite y agua, "γ _os " es la tensión superficial entre el sistema de aceite y sólido y "γ _ws " es la tensión superficial entre el sistema de agua y sólido. Usando la ecuación de Young para un sistema de superficie de roca/agua/aire y sustituyendo en la ecuación (2) para obtener la ecuación 3:

${\displaystyle \cos \theta _ {wo}={{\gamma _ {o}\cos \theta _ {o}}\cdot {\gamma _ {w}\cos \theta _ {w}} \over {\gamma _ {wo}}}}$(Ecuación 3).

Reordenando la ecuación (1) para factorizar γ _LV se obtiene la ecuación (4), donde γ _LV es la tensión superficial líquido-vapor:

${\displaystyle \gamma _{LV}={\mu \over C\rho ^{2}\gamma \cos \theta }\cdot {m^{2} \over t}}$(Ecuación 4).

Al darse cuenta de que γ _LV (tensión superficial líquido-vapor) es equivalente a γ _o (tensión superficial aceite-aire) o γ _w (tensión superficial agua-aire), al sustituir la ecuación (4) en la ecuación (3) y cancelar los términos similares se obtiene la ecuación (5):

${\displaystyle \cos \theta _{wo}={{({{m^{2}\mu _{o}} \over {C{\rho _{o}}^{2}t}})-({{m^{2}\mu _{w}} \over {C{\rho _{w}}^{2}t}})} \over \mu _{wo}}}$(Ec. 5).

En ella, γ _LV es la tensión superficial líquido-vapor, γ _o es la tensión superficial aceite-aire, γ _w es la tensión superficial agua-aire, μ _o es la viscosidad del aceite y μ _w es la viscosidad del agua. cosθ _wo es el ángulo de contacto entre el agua y el aceite; que representa una relación entre una masa de agua absorbida en la muestra del núcleo y una masa de aceite absorbida en la muestra del núcleo con una ecuación (6):

${\displaystyle {\rho _ {w}gV_ {w}} = {\rho _ {o} gV_ {o}}}$(Ec. 6).

En el cual ρ _w es la densidad del agua y V _w es el volumen de agua imbibida, ρ _o es la densidad del petróleo y V _o es el volumen de petróleo imbibido, la cantidad de agua imbibida y la cantidad de petróleo imbibida bajo gravedad son iguales; y el aire se comporta como una fase no humectante fuerte tanto en un sistema petróleo-aire-sólido como en un sistema agua-aire-sólido, lo que indica que tanto el petróleo como el agua se comportan como fases humectantes fuertes, lo que resulta en fuerzas capilares aire/petróleo y aire/agua iguales para el mismo medio poroso y para una distribución de tamaño de poro dada. Por lo tanto, un cambio de masa de una muestra de núcleo debido a la imbibición de agua es igual a un cambio de masa de una muestra de núcleo debido a la imbibición de petróleo, porque la penetración de agua o petróleo en el medio poroso en cualquier momento es una función de un equilibrio entre la gravedad y las fuerzas capilares . La masa de agua imbibida en una muestra de núcleo es aproximadamente igual a una masa de petróleo imbibida en la muestra de núcleo de un mismo tipo de roca y dimensiones, y para fuerzas capilares iguales;

Cancelando g en la ecuación (6) se obtiene la ecuación (7):

${\displaystyle {\rho _ {w}V_ {w}}={\rho _ {o}V_ {o}}}$(Ec. 7),

lo que significa

${\displaystyle {m_{w}}={m_{o}}}$(Ec. 8).

En ella, m _w es la masa de agua y m _o es la masa de aceite. Factorizando${\displaystyle C{m^{2} \over t}}$A partir de la ecuación 5, se obtiene la ecuación 9, que da como resultado la ecuación de Washburn modificada:

${\displaystyle {\cos \theta _{12}}={{{{(\mu _{1}{\rho _{2}}^{2})}-{(\mu _{2}{\rho _{1}}^{2})}} \over {{{\rho _{1}}^{2}}{{\rho _{2}}^{2}}C\mu _{L1L2}}}\cdot \left({m^{2} \over t}\right)}}$(Ec. 9).

En la cual θ ₁₂ es el ángulo de contacto del sistema líquido/líquido/roca, μ ₁ es la viscosidad de la fase de aceite, μ ₂ es la viscosidad de la fase de agua, ρ ₁ es la densidad de la fase de aceite en g/cm ³ , ρ ₂ es la densidad de la fase de agua en g/cm ³ , m es la masa de fluido que penetra en una roca porosa, t es el tiempo en min, γ_ _L1L2 es la tensión superficial entre un aceite y un agua en dina/cm, y ∁ es una constante característica de la roca porosa.

En la Figura 1 se describe el esquema y la configuración experimental del método de prueba de humectabilidad RIC. Los núcleos se dividen en 3 o 4 muestras, cada una con un diámetro  promedio de 3,8 cm y una longitud de 1,5 cm. El área lateral de cada muestra se sella con resina epoxi para asegurar la penetración unidimensional del líquido en el núcleo por imbibición. Se coloca un gancho en la parte superior de la muestra. 

El sistema RIC incluye un vaso de precipitados para contener el fluido de imbibición. Una cuerda delgada conecta la muestra de núcleo a una balanza de alta precisión (0,001 g). La muestra de núcleo, suspendida, se coloca de manera que su parte inferior apenas toque el fluido de imbibición en el vaso de precipitados. La saturación relativa, así como la masa de las muestras de núcleo, comienzan a cambiar durante la imbibición. Un ordenador conectado a la balanza monitoriza continuamente el cambio de masa de la muestra de núcleo a lo largo del tiempo. Se generan gráficos del cambio de masa al cuadrado en función del tiempo. ^{[ 2 ] [ 8 ]}

Determinación de la constante "C"

El experimento RIC se realiza primero con un sistema n- dodecano -aire-roca para determinar la constante ∁ de la ecuación de Washburn. El n-dodecano se imbibe en una de las muestras de núcleo y la curva de imbibición se registra en la Figura 2. El dodecano es un alcano que tiene baja energía superficial , humedeciendo muy fuertemente la muestra de roca en presencia de aire, con un ángulo de contacto θ igual a cero. La constante ∁ se determina por el valor del ángulo de contacto para el sistema dodecano/aire/roca, determinando las propiedades físicas del n-dodecano (ρ, μ, γ) y reordenando la ecuación 1;

${\displaystyle C={\mu \over \rho ^{2}\gamma _{LV}\cos \theta }\cdot {m^{2} \over t}}$(Ecuación 10)

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