Porosidad

La porosidad es una medida de la capacidad de almacenamiento defluidos que posee una roca y se define como la fraccin del volumentotal de la roca que corresponde a espacios que pueden almacenarfluidos.

Factores que afectan la Porosidad

Tipo de empaqueLa variacin en el tamao de los granos no afecta la porosidad de la roca,siempre y cuando se mantenga el tipo de arreglo o empaque de los granosArreglo CbicoArreglo ortorrmbicoArreglo Rombodrico

Presencia de material cementanteLos granos que conforman la matriz de la roca seencuentran unidos entre s por materialcementante, el cual se encuentra compuestoprincipalmente por slice, carbonato de calcio yarcilla. El cemento que une los granos, se formaposterior a la depositacin de los granos pordilucin (de los mismos granos) o por transporte.Las Areniscas altamente cementadas presentanbajas porosidades. Lo contrario ocurre con rocaspoco consolidadas.De la calidad del material cementante dependerla firmeza y compactacin de la roca. Lo que dalugar a formaciones consolidados, pococonsolidados y no consolidados.

Geometra y distribucin del tamao de los granosDependiendo del ambiente deposicional enel cual se origin la roca, los granos que laconforman presentarn una determinadadistribucin en su tamao. Esta variacin enel tamao de los granos se conoce comoescogimiento.Cuando la distribucin del tamao de losgranos de una roca es homognea (buenescogimiento), la porosidad de la roca esalta. A medida que aumenta laheterogeneidad en el tamao de losgranos, la porosidad de la roca diminuye

Presin de las capas suprayacentesOtro factor que afecta la porosidad, es la compactacinoriginada por la presin de sobrecarga, la cual esejercida por el peso de las capas que suprayacen a la roca.A medida que aumenta la profundidad, la presinejercida por la columna de sedimentos aumenta, esto genera una fuerza que tiende a deformar los granos y reducir el volumen de espacios vacos, por lo tanto se origina una reduccin en la porosidad.

Procedimientos para medir la Porosidad

Mtodos Directos (Laboratorio)Las tcnicas de medicin en laboratorio para determinar dos de los tresparmetros bsicos de la roca:1. Volumen total2. Volumen poroso3. Volumen de los granos

Determinacin del volumen totalPuede ser calculado por medicin directa de las dimensiones de la muestrautilizando un vernier. Este procedimiento es til cuando las muestras presentanformas regulares.Para muestras de volmenes irregulares el procedimiento utilizado consiste en ladeterminacin del volumen de fluido desplazado por la muestra.

Mtodos gravimtricosEl volumen se obtiene observando la prdida de peso de la muestra cuando essumergida en un lquido; ej. cambio de peso de un picnmetro cuando se coloca la muestra y se llena con mercurio.Los mtodos gravimtricos ms utilizados son:- Recubrimiento de la muestra con parafina e inmersin en agua.- Saturacin de la muestra e inmersin en el lquido saturante.-Inmersin de la muestra seca en mercurio.

Mtodos Volumtricos1. El mtodo del picnmetro de mercurioconsiste en determinar el volumen de unpicnmetro lleno con mercurio hasta unaseal. Luego se coloca la muestra y seinyecta mercurio hasta la seal. La diferenciaentre los dos volmenes de mercuriorepresenta el volumen total de la muestra.2. El mtodo de inmersin de una muestrasaturada consiste en determinar eldesplazamiento volumtrico que ocurre alsumergir la muestra en un recipiente quecontiene el mismo lquido empleado en lasaturacin.3. El mtodo de desplazamiento con mercurioes prctico para determinar el volumen totalde muestras cuando se encuentran biencementadas, de lo contrario debe emplearseel mtodo de inmersin de una muestrasaturada.

Determinacin del volumen de los granosUtiliza muestras consolidadas a las cuales se les extraen los fluidos con un solventeque posteriormente se evapora.

1.Mtodo de Melcher Nuting.Consiste en determinar el volumen total de la muestra, triturarla para eliminar elvolumen de espacios vacos y determinar el volumen de los granos.

2.Mtodo del porosmetro de Stevens.Mide el volumen efectivo de los granos. Consta de una cmara de muestra quepuede ser aislada de la presin atmosfrica y cuyo volumen se conoce con precisin.El ncleo se coloca en la cmara, se hace un vaco parcial por la manipulacin delrecipiente de mercurio, con esto se logra que el aire salga de la muestra y esexpandido en el sistema y medido a la presin atmosfrica. La diferencia entre elvolumen de la cmara y el aire extrado es el volumen efectivo de los granos.

3. Densidad promedio de los granos.El volumen de los granos puede ser determinado con el peso de la muestra como seobserva en la ecuacin. Este mtodo se utiliza en trabajos que no requieren granexactitud. Densidad del cuarzo 2.65 gr/cc. como promedio del grano.

Determinacin del volumen poroso efectivo

Todos los mtodos utilizados para determinar el volumen poroso miden el volumenporoso efectivo, y se basan en la extraccin o introduccin de fluidos en el espacio poroso.

Mtodo de inyeccin de mercurioConsiste en inyectar mercurio a alta presin en los poros de la muestra. El volumende mercurio inyectado representa el volumen poroso efectivo de la muestra.

Mtodo del porosmetro de helioEst basado en la Ley de Boyle, donde un volumen conocido de helio (contenido enuna celda de referencia) es lentamente presurizado y luego expandidoisotrmicamente en una celda que contiene una muestra de volumen poraldesconocido. Despus de la expansin, la presin de equilibrio resultante esregistrada, su magnitud estar dada por el volumen desconocido. Usando la Ley deBoyle, se calcula el volumen desconocido, el cual representa el volumen poroso de lamuestra.V2=P1*V1/P2

Mtodo de Saturacin de BarnesConsiste en saturar una muestra limpia y seca con un fluido de densidad conocida ydeterminar el volumen poroso por ganancia en peso de la muestra

Mtodos Indirectos (Registros elctricos)La porosidad de una roca puede ser determinada a travs de uno o unacombinacin de varios registros de pozos.Las curvas resultantes de la medicin de estos registros dependen de la porosidad,litologa de la formacin, los fluidos presentes en el espacio poroso y de lageometra del medio poroso.

Registro snico.Mide el tiempo de transito tlog (en microsegundos) que tarda una onda acstica enviajar a travs de un pie de la formacin, por un camino paralelo a la pared delpozo.La velocidad del sonido en formaciones sedimentarias depende principalmente delmaterial que constituye la matriz de la roca (arenisca, lutita, etc.) y as como de ladistribucin de la porosidad.

Registro de densidad.Este tipo de perfil responde a la densidad deelectrones del material en la formacin. La porosidadse obtiene a partir de los valores de densidad deformaciones limpias y saturadas con lquidos. Parapoder determinar la porosidad utilizando un perfil dedensidad es necesario conocer la densidad de lamatriz y la densidad del fluido que satura laformacin

Registro neutrnEste perfil responde a la presencia de tomos dehidrgeno en la formacin.La cantidad de hidrgeno por unidad de volumencontenido en el agua y en el petrleo es muy similar,por los tanto la respuesta de este registro correspondebsicamente a una medida de la porosidad.Los tomos de hidrgeno tambin pueden provenir deaquellos compuestos combinados qumicamente conlos minerales que conforman la matriz de la roca.El perfil lleva generalmente una escala en unidadesde porosidad basado en una matriz calcrea o deareniscas.Los valores de porosidad aparente pueden ser ledosdirectamente de cualquier registro neutrn, siempresujetos a ciertas suposiciones y correcciones.

Registro neutrnAlgunos efectos como la litologa, el contenido dearcilla y la cantidad y tipo de hidrocarburo,pueden ser reconocidos y corregidos utilizandoinformacin adicional extrada de registrossnicos y/o de densidad.Las porosidades obtenidas tanto del perfil dedensidad como del neutrn, salvo los errores porlitologa, son porosidades totales.

Clasificacin de la porosidad

Segn el origen

La porosidad primaria (o intergranular). Es aquella que se origina duranteel proceso de deposicin de material que da origen a la roca.

Porosidad intercristalina. Se refiere a los espacios existentes entre losplanos de un cristal o espacios vacos entre los cristales. Muchos de stosporos son sub-capilares, menores de 0.002 mm de dimetro. Recibecomnmente el nombre de microporosidad.

Porosidad Integranular. Es funcin del espacio vaco entre granos(espacios intersticiales de toda clase en cualquier tipo de roca). Estaporosidad comprende desde tamaos sub-capilares a super-capilares. Losespacios porales generalmente tienen un dimetro mayor de 0.5 mm.

Planos estratificados. Se debe a la concentracin deespacios vacos paralelos a los planos de estratificacin.Entre las causas de espacios vacos en los planosestratificados se cuentan: diferencias entre lossedimentos depositados, tamao de las partculas,arreglo de depositacin y ambientes de depositacin.

Espacios Sedimentarios Miscelneos. Este tipo deporosidad se debe a:1. Espacios vacos resultantes de la depositacin defragmentos detrticos de fsiles2. Espacios vacos resultantes del empaquetamientode oolitas3. Espacios cavernosos de tamao irregular y variableformados durante el tiempo de depositacin4. Espacios creados por organismos vivos en elmomento de la depositacin.

Porosidad secundaria.Se origina por procesos naturales o artificiales posteriores a la deposicin delos sedimentos que dieron origen a la roca.

DisolucinProceso originado mediante una reaccin qumica entre los fluidos quesaturan el medio poroso y la matriz de la roca.

FracturasSe originan debido a procesos geolgicos de deformacin, que puedengenerar fisuras o desplazamiento de los granos que conforman la matriz de laroca. Las fracturas generan un aumento en el volumen de espacios quepueden contener fluidos, lo que se traduce en un aumento en la porosidad.

DolomitizacinEl proceso de dolomitizacin ocurre cuando el calcio que se encuentra ellas rocas carbonticas (calizas) es deplazado por el magnesio que seencuentra disuelto en agua. Debido a que el tomo de magnesio esconsiderablemente ms pequeo que el de calcio, la roca generada puedepresentar una porosidad mayor.Es importante mencionar que la dolomita resultante de un proceso dedolomitizacin presentar generalmente una porosidad mayor a la calizade donde se origin, sin embargo, desde el punto de vista terico, si elproceso de dolomitizacin fuera total, es decir, el magnesio sustituyeracompletamente al calcio, la nueva roca podra presentar una porosidadmenor a la de la roca original.

Segn la comunicacin de sus porosEl material cementante puede sellaralgunos poros de la roca, aislndolosdel resto del volumen poroso.

Porosidad total o absoluta. Se definecomo la fraccin del volumen poraltotal respecto al volumen total de laroca.

Porosidad interconectada o efectiva.Se define como la fraccin delvolumen de los espacios comunicadosentre s respecto al volumen total.

Porosidad no interconectada. Es lafraccin del volumen de espacios que noestn comunicados entre s respecto alvolumen de la roca.Para el ingeniero de yacimientos laporosidad de mayor importancia es laefectiva, debido a que esta representa elvolumen de espacios de la roca que puedeestar ocupado por fluidos movibles.CompresibilidadEl peso de sobrecarga (1 psi/pie) aplica una fuerza compresiva al yacimiento. Lapresin en el espacio poroso de la roca no es la misma que la presin desobrecarga (0.45 psi/pie); esto debido a que la presin de sobrecarga no setransmite a los fluidos en el espacio poroso (yacimiento consolidado).La diferencia de presin entre la presin de sobrecarga y la presin interna deporo se conoce como presin de sobrecarga efectiva.En el periodo de produccin, la presin de sobrecarga efectiva aumenta debido aque la presin interna del poro decrece. Esto origina los siguientes efectos quetienden a reducir el espacio poroso :Reduccin del volumen de la roca.Aumento del volumen de los granos.La compresibilidad generalmente decrece con:1. Incremento de la porosidad2. Incremento de la presin de sobrecarga efectiva.La compresibilidad de cualquier material (solido, lquido o gaseoso) en un rango de presin a una temperatura fija se define como: el cambio de volumen causado por una variacin de presin.

Compresibilidad de la matriz roca (Cr)Cambio fraccional del volumen de los granos de la roca por unidad de cambio enla presin a temperatura constante.

Compresibilidad de los poros (Cp)Cambio fraccional del volumen poroso de la roca por unidad de cambio en lapresin.La compresibilidad de la matriz es pequea comparada con la compresibilidad delos poros.Cf es un trmino usado para describir la compresibilidad total de la formacin;pero es considerado igual a la compresibilidad del volumen poroso.La reduccin del volumen poroso es un valor pequeo, sin embargo es un factorimportante.