Resumen

El efecto de la gravedad sobre el flujo vertical y la saturación de los fluidos, especialmente cuando el flujo es en contra de la gravedad, no suele ser un tema de interés para los investigadores. Esto se debe a la noción de que el flujo en las formaciones del subsuelo suele ser en dirección horizontal y que el flujo vertical es imposible o marginal debido a las pizarras o limos impermeables que las recubren. La diferencia de densidad entre dos fluidos (normalmente petróleo y agua) que fluyen en el medio poroso también suele ser despreciable, por lo que no se tiene en cuenta la influencia de la gravedad. La capilaridad también suele evitarse en las mediciones de permeabilidad relativa para satisfacer algunas ecuaciones de flujo. Estas nociones han guiado la mayoría de los experimentos de inundación de núcleos en laboratorio para que se realicen en orientación de flujo horizontal, y los datos obtenidos son tan buenos como lo que los experimentos tienden a imitar. Sin embargo, el efecto de la gravedad desempeña un papel importante en los sistemas de gas-líquido, como el secuestro de CO2 y algunos tipos de técnicas de recuperación mejorada de petróleo, en particular los que implican gases, donde existe una gran diferencia de densidad entre el par de fluidos. En estos casos, los experimentos de laboratorio realizados para obtener las curvas de permeabilidad relativa deben tener en cuenta los efectos de la gravedad y la capilaridad. Estudios anteriores atribuyen la dependencia direccional de la permeabilidad relativa y las saturaciones residuales a la anisotropía de la roca. En este estudio se demuestra que la permeabilidad de la roca, la saturación residual y la permeabilidad relativa dependen de la interacción entre la gravedad, la capilaridad y las fuerzas viscosas, así como de la dirección del flujo de fluidos, incluso cuando la roca es isotrópica. Se investigaron muestras de roca que representaban diferentes litologías y una amplia gama de permeabilidades mediante experimentos en estado inestable que abarcaban el drenaje y la imbibición en las direcciones de flujo vertical y horizontal. Los experimentos se realizaron a velocidades de flujo muy bajas para captar la capilaridad. Los resultados obtenidos mostraron que, para cada roca homogénea y para la misma trayectoria de flujo a lo largo de la longitud del núcleo, la permeabilidad relativa y la saturación residual dependen de la dirección del flujo. Los resultados fueron reproducibles en todos los experimentos realizados con las muestras. Esta dependencia direccional, cuando se tiene en cuenta en la simulación numérica, puede mejorar significativamente la precisión de la simulación en los procesos de flujo descritos.

• Materias:Aguas subterráneas Agua Dinámica de fluidos Dinámica de estructuras Arcilla Permeabilidad
• Subjects:Water underground Water Fluid dynamics Structural dynamics Clay Permeability
• Palabras claves:saturación residual, permeabilidad relativa, dependencia direccional, capilaridad, flujo vertical, bajo caudal, rango de permeabilidad, curva de permeabilidad relativa, efectos de la gravedad de consideración, sistema gas-líquido
• Keywords:residual saturation, relative permeability, directional dependence, capillarity, vertical flow, low flow rate, range of permeability, relative permeability curve, consideration gravity effects, gas liquid system