UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE MONAGAS ESCUELA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEO LABORATORIO DE YACIMIENTO

Guías de Ensayos de Laboratorio de Yacimiento Semestre I de 2007 Prof. Tomás Marín

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS SOLUCIONES SALINAS ENSAYO 1: DENSIDAD Y GRAVEDAD ESPECÍFICA 1.1. MÉTODO DEL PICNÓMETRO 1) Preparar 500 ml de Solución Salina con la concentración asignada en un matraz aforado y tomar su temperatura (Tamb). 2) Anotar el volumen del picnómetro asignado y pesarlo vacío en la Balanza Analítica, anotar su masa. 3) Llenar el Picnómetro completamente con la solución preparada, colocando su tapa y secando bien el exceso de líquido derramado por las paredes externas del mismo. 4) Pesar el picnómetro lleno con la solución. Anotar el valor. 5) Introducir el Picnómetro en el Baño Termostático a una temperatura de 30 ºC y dejarlo en él hasta que la solución deje de derramarse a través del capilar (aproximadamente 5 min). 6) Retirar el Picnómetro del Baño Termostático, secarlo bien y dejar que se enfríe por 2 min. 7) Pesar el Picnómetro de nuevo lleno con la solución. 8) Anotar el nuevo valor de masa del Picnómetro lleno a la temperatura del Baño. 9) Repetir desde el paso 5 hasta el 8 colocando el Baño Termostático a temperaturas de 32, 34, 36 y 38 ºC. 10) Lavar el Picnómetro con abundante agua para que no queden restos de sal, luego con alcohol y ponerlo a secar en el horno. 11) Realizar los siguientes Cálculos: Densidad de la Solución:

1.2: MÉTODO DEL AREÓMETRO 1) Verter 400 ml de Solución preparada en un Cilindro Graduado de 500 ml. 2) Medir la temperatura de la Solución. 3) Introducir cuidadosamente el Areómetro en la Solución, dejándolo flotar libremente, cuidando que no toque las paredes del cilindro. 4) Una vez estabilizado el Areómetro, anotar la medida en la escala del mismo que coincida con la superficie de la solución. 1.3: MÉTODO DE LA BALANZA HIDROSTÁTICA 1) Retirar el Plato de Pesada de la Balanza de Peso Simple. 2) Elevar la Plataforma que se encuentra en la base de la Balanza, colocando de nuevo el plato de pesada. Equilibrar la Balanza. 3) Obtener la masa de la Pesa asignada atándola con un hilo al gancho del brazo de la Balanza. 4) Colocar de nuevo la Balanza en Equilibrio. 5) Verter aproximadamente 60 ml de la solución preparada en un Beaker de 100 ml, medir su temperatura y colocarlo en la plataforma de la balanza. 6) Obtener de nuevo la masa de la Pesa sumergida completamente dentro de la Solución Salina. 7) Repetir el procedimiento para la Pesa sumergida completamente en Agua Destilada. 8) Realizar los siguientes Cálculos: Gravedad Específica de la Solución:

Densidad del Agua:

Nota: Temperatura en grados Celsius Densidad de la Solución:

ENSAYO 2: RESISTIVIDAD DE LA SOLUCIÓN SALINA 2.1: MÉTODO DEL CONDUCTÍMETRO 1) Verter 80 ml de la Solución Asignada en un Beaker de 100 ml y medir su temperatura. 2) Encender el Conductímetro e introducir el Electrodo del mismo en la muestra, agitando para que la muestra impregne por completo el sensor. 3) Dejar en reposo por 1 min. y tomar la lectura de Conductividad. 4) Colocar la muestra, sin sacar el electrodo, en la Manta de Calentamiento. 5) Colocar el control de temperatura de la Manta de Calentamiento en el nivel 2. 6) Introducir el termómetro dentro de la muestra. 7) Tomar medidas de conductividad cada 2 ºC, hasta completar cinco (5) medidas más. 8) Realizar los siguientes Cálculos: Resistividad de la Solución:

2.2: MÉTODO DEL REFRACTÓMETRO 1) Encender el Refractómetro, abrir la cubierta del prisma, quitar el papel protector y lavar con agua destilada. 2) Tomar la primera muestra de calibración (0 ppm Sal) y colocar 2 ó 3 gotas de la misma en el vidrio para muestra con un gotero, sin tocar el vidrio con éste. 3) Colocar la cubierta asegurándose que quede bien cerrada. 4) Ajustar el brazo de iluminación para que la luz incida sobre la solución.

5) Observar por el ocular y ajustar mediante la rueda de corrección, en caso de que no se observe claramente la interface lumínica, hasta que la misma sea visible y nítida. 6) Manipular la rueda de ajuste (parte derecha del equipo) hasta que la interface se ubique exactamente en el centro de la marca (X). 7) Presionar el botón READ y anotar el valor de Índice de Refracción de la Solución 8) Abrir la cubierta del prisma y lavar con agua destilada, secando con servilleta pasando la misma en una sola dirección. 9) Repetir los pasos 2 hasta el 8 con cada una de las soluciones patrón suministrada, así como con la Solución de Concentración desconocida Asignada. Medir la temperatura para la Solución Asignada. 10) Realizar los siguientes Cálculos: Realizar la Curva de Calibración del Refractómetro (nD en función de la Concentración de Sal) Obtener la Ecuación que mejor se ajusta a los datos (nD = f(ppm)) Determinar a partir de la Ecuación anterior el valor de Concentración de la Solución Asignada. Determinar la Resistividad de la Solución:

Nota: Temperatura en grados Fahrenheit 2.3: MÉTODO DE TITULACIÓN 1) Verter cierta cantidad de la muestra asignada en un Beaker de 50 ó 100 ml y medir su temperatura. 2) Agregar 1 ml de la solución en un Erlenmeyer de 125 ml, mediante una pipeta volumétrica.

3) Agregar 4 gotas de indicador de Cromato de Potasio. 4) Introducir el agitador magnético dentro de la solución a analizar y colocarla en el Hot Plate. 5) Encender el Hot Plate en modo de agitación y titular con la solución de Nitrato de Plata hasta que se observe un color rosado tenue. 6) Anotar el volumen de titulante gastado. 7) Realizar los siguientes Cálculos: Concentración de la Solución Asignada:

Determinar la Resistividad mediante la Ecuación del Método del Refractómetro. ENSAYO 3: TENSIÓN SUPERFICIAL E INTERFACIAL 1) Anotar las características del anillo de Platino – Iridio (Circunferencia y relación R/r) 2) Colocar el anillo en el gancho del Brazo de Torsión del Tensiómetro. 3) Verter la Solución Asignada en el recipiente de prueba, aproximadamente la mitad de su volumen. 4) Colocar el recipiente con la solución en la plataforma del equipo. 5) Subir la plataforma hasta que el anillo se sumerja dentro de la solución. 6) Nivelar el anillo con la marca del espejo, con la manivela que se encuentra en la parte derecha del equipo, teniendo cuidado que el anillo permanezca dentro de la solución. 7) Girar la perilla en la parte delantera del equipo, hasta que coincidan los ceros del dial y del vernier. 8) Bajar la plataforma hasta que el anillo de Platino – Iridio se ubique en la superficie de la solución. 9) Aplicar torsión hasta que el anillo se separe de la superficie de la solución, anotar el valor de la tensión reportada en el dial. 10) Retirar el anillo y secarlo cuidadosamente.

11) Colocar de nuevo el anillo en el brazo de torsión y repetir los pasos 5, 6 y 7. 12) Verter el líquido más liviano sobre la muestra y esperar que la interface se estabilice. 13) Bajar la plataforma hasta que el anillo se ubique en la interface. 14) Repetir la medición de la tensión cuidando que el anillo al romper la interface quede dentro del líquido más liviano. 15) Determinar las densidades de la solución asignada y del líquido más liviano mediante el método del Picnómetro. 16) Realizar los siguientes Cálculos: Densidad del Aire:

Nota: Temperatura en grados Celsius.

Factor de Corrección para las Tensiones:

Nota: D y d son las densidades del fluido más pesado y más liviano respectivamente. Corrección de las Tensiones Aparentes Leídas:

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS CRUDO ENSAYO 4: DENSIDAD Y GRAVEDAD API 4.1: MÉTODO DEL PICNÓMETRO 1) Realizar el mismo procedimiento del Ensayo 1.1 (Propiedades de Soluciones Salinas) empleando Crudo en sustitución de la Solución Salina. 2) Lavar el Picnómetro con Kerosén, luego con alcohol y ponerlo a secar en el horno. 4.2: MÉTODO DE LA BALANZA HIDROSTÁTICA 1) Proceder de manera similar al procedimiento realizado para el Ensayo 1.3 (Propiedades de Soluciones Salinas) sustituyendo la medida de masa dentro de la Solución Salina por la medida de masa dentro de la Muestra de Crudo Asignada. 4.3: MÉTODO DEL HIDRÓMETRO 1) Realizar el procedimiento utilizado para el Ensayo 1.2 (Propiedades de Soluciones Salinas) para determinar la densidad con el Areómetro, sustituyendo éste por un Hidrómetro de Gravedad Específica. 2) Reportar el Valor de Gravedad Específica obtenido y la Temperatura. 3) Realizar los siguientes Cálculos: Cálculo de la Gravedad API sin Corregir (Pseudo API):

Corrección de la Gravedad API:

ENSAYO 5: VISCOSIDAD 1) Verter 20 ml. de crudo en un Beaker de 50 o 100 ml. 2) Tomar el primer Tubo Capilar Asignado, anotar su número de identificación y cargarlo con la muestra (según explicación). 3) Colocar el ajuste del tubo e introducirlo en el Baño para Viscosidad Cinemática, el cual se debe encontrar a Temperatura Ambiente. 4) Esperar por 20 min. para que se equilibren las temperaturas del Baño y de la Muestra de Crudo. 5) Retirar el tapón de goma del tubo y dejar que la muestra suba por los bulbos pequeños. 6) Registrar los tiempos que tarda el crudo en fluir desde la marca de regulación inferior hasta la marca de regulación intermedia (Bulbo C) y luego el tiempo que tarda en fluir entre la marca de regulación intermedia y la marca de regulación superior (Bulbo J). 7) Retirar el Tubo Capilar del Baño y lavarlo con Kerosén y luego con agua y detergente. Llevarlo al Horno.

8) Colocar la temperatura del Baño en 50 °C. 9) Cargar el segundo Tubo Capilar, según explicación dada y repetir el procedimiento esperando esta vez 10 min. para que se estabilicen las temperaturas. 10) Colocar el Baño a una temperatura de 80 °C y repetir la medición para el tercer Tubo Capilar. 11) Determine la Gravedad API de las muestras de crudo aplicando el Ensayo 4.3. 12) Realizar los siguientes Cálculos: Cálculo de la Viscosidad de la Muestra para cada temperatura:

Tabla de Constantes de los Bulbos (K) para cada temperatura:

PROPIEDADES PETROFÍSICAS ENSAYO 6: POROSIDAD DE MUESTRAS DE ROCA 6.1. MÉTODO DE SATURACIÓN CON LÍQUIDO (POROSIDAD EFECTIVA) 1) Pesar la muestra seca asignada en la balanza de peso simple. Si es una muestra aproximadamente cilíndrica medir el Diámetro (D) y la longitud de la misma (L) utilizando un vernier. 2) Preparar una solución Salina al 3% m/v, la cual tiene una densidad aproximada de 1,02 g/ml. 3) Verter 400 ml. de la solución preparada en el embudo del Sistema de Saturación, asegurándose que la llave del mismo esté cerrada. 4) Introducir la muestra de roca en el Erlenmeyer de vació. 5) Acoplar el Erlenmeyer con la muestra al embudo ajustando el tapón de goma. 6) Conectar la bomba de vacío y encenderla por una (1) hr. 7) Apagar la bomba y abrir la llave del embudo del equipo y dejar que toda la solución caiga sobre la muestra de roca. 8) Quitar la tapa del embudo para restaurar la presión del sistema. 9) Verter la solución salina en un Beaker de 600 ml. 10) Retirar las muestras del sistema, secar el exceso de líquido. 11) Pesar la muestra saturada en la balanza de peso simple. 12) Si la muestra no tiene forma definida, determinar el volumen total por desalojo de líquido, agregando un volumen inicial de solución en un cilindro graduado (donde entre la muestra) y luego midiendo el volumen final desalojado al introducir la muestra de roca. 13) Determinar la Resistividad de la muestra a temperatura ambiente por el Conductímetro (según método aplicado para las propiedades de Soluciones Salinas)

6.2: MÉTODO DE PÉRDIDA DE PESO (POROSIDAD ABSOLUTA) 1) Atar la muestra de roca saturada con un hilo y pesarla sumergida dentro de aproximadamente 60 ml. de la misma solución salina saturante. 2) Reportar el valor de la masa aparente de la muestra dentro de la solución. 3) Realizar los siguientes Cálculos: Volumen Total de la Muestra: Cilíndrica:

Irregular:

Volumen Poroso Efectivo:

Porosidad Efectiva:

Volumen de Granos:

Volumen Poroso Absoluto:

Porosidad Absoluta:

Densidad de Granos:

Tipo de Roca:

Factor de Tipo de Roca (a) a = 1 para Areniscas y Arcillas a = 2 para Calizas y Carbonatos Factor de Cementación (m) m = 2 para Areniscas y Arcillas m = 1,87 +0,19/Øabs para Calizas y Carbonatos Factor de Formación de Archi:

Resistividad de Formación Saturada de Agua:

ENSAYO 7: PERMEABILIDAD POR CARGA VARIABLE 1) Saturar completamente el empaque de arena con agua de chorro. 2) Llenar la bureta surtidora (vertical) del equipo con agua de chorro hasta la marca de referencia (cero), manteniendo cerrada la salida de de la bureta empacada. Se debe llenar completamente la manguera que une las dos buretas. 3) Abrir la salida del equipo y tomar el tiempo que tarda la columna de agua en pasar del de la marca de cero (0) hasta la marca de 20 ml. 4) Cerrar de nuevo la salida del equipo, llenar nuevamente la columna de agua y repetir el procedimiento. 5) Repetir nuevamente el procedimiento y tomar un tiempo promedio.

6) Medir la altura desde la marca de referencia superior (cero) hasta el tope del empaque (hO) y desde la marca de referencia inferior (10 ml) hasta el tope del empaque (ht). 7) Repetir el procedimiento tomando como marca de referencia inferior 20, 30, 40, 50 y 60 ml. 8) Realizar los siguientes Cálculos: Propiedades del Agua: Densidad: Viscosidad: Determinación del Coeficiente de Permeabilidad:

Determinación de la Permeabilidad:

ENSAYO 8: SATURACIÓN 1) Tomar la muestra de roca saturada y secar el exceso de líquido en la superficie de la misma. 2) Pesar la muestra Saturada en la Balanza de Peso Simple. 3) Anotar el valor de densidad del petróleo saturante. 4) Colocar la muestra saturada en el portamuestras de la retorta y llenar completamente con solvente. 5) Colocar la tapa del portamuestras y aplicar grasa lubricante a la rosca del mismo. 6) Acoplar el portamuestras al sistema de destilación y colocarlo en el equipo. 7) Colocar el tubo colector graduado a la salida del condensador y conectar el equipo.

8) Dejar destilar hasta que deje de salir destilado. 9) Medir y reportar el volumen de agua recolectado en el fondo del tubo.. 10) Desconectar el equipo, sacar el sistema de destilación y enfriarlo en el lavadero con un chorro de agua. 11) Desconectar el portamuestras y retirar la muestra del mismo. 12) Introducir la muestra sobre un plato de aluminio en el desecador. 13) Saturar la muestra según el procedimiento especificado en el ENSAYO 1 (Porosidad por Saturación de Líquido). Saturando con Kerosén por 30 min. Determinar la densidad del Kerosén mediante un Hidrómetro. 14) Realizar los siguientes Cálculos:

Masa de Líquido saturante Inicial en la Muestra:

Masa de Agua Presente en la Muestra:

Masa de Petróleo Presente en la Muestra:

Volumen de Petróleo Saturante:

Volumen Poroso de la Muestra:

Saturaciones:

DESPLAZAMIENTO DE FLUIDOS EN MEDIO POROSO ENSAYO 9: DESPLAZAMIENTO MISCIBLE 9.1: CARACTERÍSTICA DEL EMPAQUE 1) Medir el diámetro interno de la bureta destinada al Empaque (D) 2) Empacar la Bureta con el material de empaque. 3) Medir la longitud del empaque preparado (L) 4) Medir en un cilindro graduado 100 ml de Aceite o Gasoil. 5) Verter Aceite o Gasoil dentro del empaque hasta saturarlo completamente y medir la cantidad del mismo utilizado para la saturación (Vp) 6) Colocar el tapón de goma a la bureta empacada. 7) Acoplar la bureta empacada saturada a la bureta surtidora mediante la manguera. 8) Realizar los siguientes Cálculos: Volumen total del Empaque:

Porosidad del Empaque:

9.2: CURVA DE CALIBRACIÓN 1) Tomar las muestras patrón de Kerosén en Aceite, disponibles en el laboratorio y medir el Índice de Refracción de cada una la temperatura establecida. 2) Realizar la gráfica de nD en función de los porcentajes de Kerosén y obtener la Ecuación de ajuste. 9.3: PROCESO DE DESPLAZAMIENTO

1) Asegurarse que la llave de la bureta surtidora esté abierta. 2) Llenar la bureta surtidora con kerosén hasta la medida de cero (0) ml, incluyendo la manguera. 3) Tomar Beakers para la recolección de las muestras durante el empuje y preparar el cronómetro. 4) Abrir la lleve de salida de la bureta empacada y recoger muestras de fluido cada 5 s, hasta que la columna de kerosén llegue a la medida de 100 ml. Cerrar la llave de la bureta empacada. 5) Identificar cada una de las muestras según el tiempo de recolección. 6) Medir el volumen de cada muestra en cilindros graduados. 7) Determinar el Índice de Refracción de cada muestra obtenida en el proceso de empuje. 8) Realizar los siguientes Cálculos: Introducir los índices de refracción de cada muestra en la Ecuación de Calibración y obtener el porcentaje de Kerosén en cada una. Determinar los volúmenes de cada fluido en las muestras:

Determinar el Recobro y la Saturación Residual de Aceite:

Determinación de la Producción Acumulada de Aceite y Kerosén:

ENSAYO 10: DESPLAZAMIENTO INMISCIBLE 10.1: CARACTERÍSTICA DEL EMPAQUE 1) Medir el diámetro interno de la bureta destinada al Empaque (D) 2) Empacar la Bureta con el material de empaque. 3) Medir la longitud del empaque preparado (L) 4) Medir en un cilindro graduado 100 ml de Aceite o Gasoil. 5) Verter Aceite o Gasoil dentro del empaque hasta saturarlo completamente y medir la cantidad del mismo utilizado para la saturación (Vp) 6) Colocar el tapón de goma a la bureta empacada. 7) Acoplar la bureta empacada saturada a la bureta surtidora mediante la manguera. 8) Realizar los siguientes Cálculos: Volumen total del Empaque:

Porosidad del Empaque:

10.2: PROCESO DE DESPLAZAMIENTO

1) Llenar la bureta surtidora con agua de chorro hasta la medida de cero (0) ml, incluyendo la manguera. 2) Realizar el proceso de desplazamiento recogiendo muestras cada 5 s de manera similar al proceso miscible. 3) Identifique y mida el volumen total de cada muestra recolectada, así como los volúmenes de Agua y Kerosén en cada muestra. 4) Realizar los siguientes Cálculos: Determinar la producción acumulada de kerosén, el recobro y la saturación residual de manera similar al empuje miscible. Determinación de las Saturaciones de Agua y Kerosén dentro del Empaque en función del tiempo, asumiendo que el volumen de kerosén que se produce es sustituido por el mismo volumen de agua dentro del empaque:

10.3: ESTIMACIÓN DE LA MOJABILIDAD 1) Verter unos 30 ml de kerosén en un Beaker de 50 ml. 2) Llenar un gotero con agua de chorro. 3) Introducir el gotero lleno de agua dentro del Beaker con Kerosén y dejar salir una cantidad de agua (1 ml) 4) Observar la forma de la gota de agua formada dentro del Kerosén sobre la superficie de vidrio. 5) Medir de manera aproximada la altura y la longitud de la gota de agua en el fondo del Beaker.

6) Realizar los siguientes Cálculos: Ángulo de contacto de la Gota de Agua en Kerosén:

Estimación de la Mojabilidad del Empaque: