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• LeonardoGuillènDìaz

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ASTM Designación: D 4630 - 96 (Reaprobado 2002) Método de prueba estándar para Determinación de la transmisividad y el coeficiente de almacenamiento de baja permeabilidad Rocas por mediciones in situ utilizando el Prueba de inyección de cabeza constante

1

Alcance 1.1

Este método de prueba cubre un procedimiento de campo para determinar la transmisividad y la esteratividad de las formaciones geológicas. con permeabilidades inferiores a 10−3 µm2 (1 milidarcy)

1.2

1.3

usando inyección constante en la cabeza Los valores de transmisividad y estoratividad determinados por Este método de prueba proporciona una buena aproximación de la capacidad de la zona de interés para transmitir agua, si los intervalos de prueba son representante de toda la zona y la roca circundante es totalmente saturado de agua Los valores indicados en unidades SI deben considerarse como elestándar.

1.4

Esta norma no pretende abordar todos los preocupaciones de seguridad, si las hay, asociadas con su uso. Es el responsabilidad del usuario de esta norma para establecer prácticas apropiadas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de su uso

2

Terminología

2.1

Definiciones de términos específicos de esta norma

2.1.1

transmisividad, T: la transmisividad de una formación de espesor, b, se define de la siguiente manera:

T =kb

Donde: K=conductividad hidráulica La conductividad hidráulica, K, está relacionada con la permeabilidad, k, como sigue:

K=

kρg μ

Donde: ρ=densidad del fluido µ=viscosidad del fluido g=aceleración debido a la gravedad 2.1.2

coeficiente de almacenamiento, S

S: el coeficiente de almacenamiento de una formación de espesor, b, se define como sigue:

S=S s .b Donde: Ss=almacenamiento especifico El termino Ss es el almacenamiento específico de un material si fuera homogéneo y poroso en todo el intervalo. Lo especifico. El almacenamiento se da de la siguiente manera:

Ss =ρg ( Cb + nC w ) Donde: Cb=compresibilidad de roca a granel, Cw=compresibilidad del fluido, y n=porosidad de la formación 3 3.1

Resumen del método de ensayo Primero se perfora un pozo en la masa rocosa, intersectando las formaciones geológicas para las cuales la transmisividad y Se desea la capacidad de almacenamiento. El pozo está perforado a través del potencial zonas de interés, y luego se somete a perforación geofísica iniciar sesión en estos intervalos. Durante la prueba, cada intervalo de el

interés se empaca en la parte superior e inferior con goma inflable empacadores unidos a tubos de acero de alta presión. 3.2

La prueba en sí implica aplicar rápidamente una constante presión al agua en el intervalo de empaquetado y tubería cuerda, y registrando los cambios resultantes en el caudal de agua. El caudal de agua se mide mediante una de una serie de flujos. metros de diferentes sensibilidades ubicadas en la superficie. Los El caudal de agua transitorio inicial depende de la transmisividad y la capacidad de almacenamiento de la roca que rodea el intervalo de prueba. y sobre el volumen de agua contenido en el intervalo de empaquetado y cuerda de tubo

4

significado y uso

4.1

Método de ensayo La prueba de inyección a presión constante El método se utiliza para determinar la transmisividad y la estoratividad de formaciones de baja permeabilidad que rodean los intervalos empaquetados. Las ventajas del método son: (a) evita el efecto de almacenamiento bien perforado, (b) puede emplearse en una amplia gama de permeabilidades de la masa rocosa, y (c) es considerablemente más corto en duración que las pruebas

4.2

convencionales de bombas y babosas utilizadas en rocas más permeables Análisis Los datos transitorios del caudal de agua obtenidos utilizando el método de prueba sugerido se evalúa mediante la técnica de combinación de curvas descrita por Jacob y Lohman (1) 2 y extendido al análisis de fracturas individuales por Doe et al. (2) Si el el caudal de agua alcanza el estado estacionario, puede usarse para calcular La transmisividad del intervalo de prueba (3).

4.3

Unidad

4.3.1

Convenciones

La permeabilidad de una formación es a menudo expresado en términos de la unidad de darcy. Un medio poroso tiene una permeabilidad de 1 darcy cuando un fluido de viscosidad 1 cp (1 mPa · s) fluye a través de él a una velocidad de 1 cm3 / s (10−6 m3 / s) / 1 cm2 (10−4 m2 ) área de sección transversal a una presión diferencial de 1 atm (101.4 kPa) / 1 cm (10 mm) de longitud. Un darcy corresponde a 0.987 µm2 . Para agua como fluido que fluye a 20 ° C, un la conductividad hidráulica de 9.66 µm / s corresponde a una permeabilidad de 1 darcy

5

Equipo

5.1

Fuente de presión constante

aUna bomba o presión el intensificador debe ser capaz de proporcionar una cantidad adicional de agua a la cadena de tubos llenos de agua y prueba empaquetada intervalo para producir una presión constante de hasta 1 MPA (145 psi) en magnitud, preferiblemente con un tiempo de subida de menos del 1% de la mitad de la disminución de la velocidad de flujo (Q / Q = 0.5) 5.2

Packers

Las empacadoras accionadas hidráulicamente son recomendables o reparado porque producen un sello positivo en el pozo pared y debido a la baja compresibilidad del agua son También comparativamente rígido. Cada empacador deberá sellar una porción de pared del pozo de al menos 0,5 m de longitud, con una presión aplicada al menos igual al exceso de presión constante que se aplicará a el intervalo de empaquetado y menor que la fractura de formación presión a esa profundidad.

5.3

Transductores de presión: se medirá la presión en función del tiempo, con el transductor ubicado en el intervalo de prueba empaquetado. El transductor de presión tendrá un precisión de al menos 63 kPa (60.4 psi), incluidos errores introducido por el sistema de grabación, y una resolución de al menos 1 kPa (0,15 psi).

5.4

Medidores de flujo:

se deben proporcionar medidores de flujo adecuados para medir las tasas de flujo de agua en el rango de 10 / s a 10 −3 cm 3 / s. Los medidores de flujo disponibles comercialmente son capaces de medir tasas de flujo tan bajas como 10 2 cm 3 / s con una precisión de 61% y con una resolución de 10 permeabilidades a 10 HIGO. 1 Esquema de equipo −3 −5 cm 3 3 cm 3 / s; estos pueden probar md basado en un espacio de empaquetador de 10 m. Medidores de fl ujo de desplazamiento positivo del tipo de tanque (Haimson y Doe (4) o tipo burbuja (Wilson et al. (3) son capaz de medir caudales tan bajos como 10 −3 cm 3 / s; estos pueden prueba de permeabilidades a 10 −4 md basado en un espacio de empaquetador de 10 m.

5.5

Sistemas hidráulicos

Los empacadores de goma inflable deberán estar conectado a tubos de acero de alta presión que llegan a superficie. Los propios empacadores deberán estar inflados con agua. utilizando un sistema hidráulico separado. La bomba o presión intensificador que proporciona la presión constante se unirá a El tubo de acero en la superficie. Abajo del pozo controlado de forma remota válvula, ubicada en el tubo

de acero inmediatamente arriba de la parte superior empacador, se utilizará para cerrar en el intervalo de prueba y para inicio instantáneo de pruebas.

6

procedimiento

6.1

Ensayos de perforación

6.1.1

Número y orientación

El número de agujeros de prueba será suficiente para proporcionar los detalles requeridos por el alcance de el proyecto. Los orificios de prueba deben dirigirse a la intersección mayor conjuntos de fracturas, preferiblemente en ángulo recto. 6.1.2

Prueba de calidad del orificio

El procedimiento de perforación deberá proporcionar un pozo lo suficientemente liso para el asiento del empacador, deberá no contiene cambios rápidos de dirección y debe minimizar Daño a la formación. 6.1.3

Agujeros de prueba con núcleo

Core los agujeros de prueba a través de zonas de interés potencial para proporcionar información para localizar la prueba intervalos. 6.1.4

Descripción del testigo

Describa el núcleo de roca del agujeros de prueba con especial énfasis en la litología y natural discontinuidades 6.1.5

Registro geofísico de pozos:

Registro geofísicamente Las zonas de potencial interés. En particular, ejecute la inducción eléctrica y registros de densidad gamma-gamma. Cuando sea posible, También use registros sónicos y el visor acústico. Ejecute otros registros según sea necesario. 6.1.6

Lavado de agujeros de prueba

Los agujeros de prueba no deben contener cualquier material que pueda lavarse en las zonas permeables durante las pruebas, cambiando así la transmisividad y la estoratividad. Enjuague los agujeros de prueba con agua limpia hasta que el retorno sea libre de esquejes y otros sólidos dispersos.

6.2

Intervalos de prueba:

6.2.1

Selección de intervalos de prueba

Determinar intervalos de prueba de las descripciones centrales, registros geofísicos de sondeos y, si necesario, a partir de la inspección visual del pozo con un boroscopio o cámara de televisión. 6.2.2

Cambios en litología

Pruebe cada cambio importante en litología que puede aislarse entre empacadore 6.2.3

Discontinuidades de muestreo

Las discontinuidades son a menudo Las principales características permeables en el hard rock. Prueba de zonas articuladas, zonas de falla, planos de camas y similares, ambos aislando características individuales y evaluando los efectos combinados de Varias características. 6.2.4

Redundancia de pruebas

Evaluar la variabilidad en la transmisividad.y estoratividad, realizar tres o más pruebas en cada tipo de roca, si es homogéneo. Si la roca no es homogénea, el conjuntos de pruebas deben abarcar tipos similares de discontinuidades 6.3

Prueba de agua:

6.3.1

Calidad

El agua utilizada para las pruebas de pulso de presión deberá ser limpio y compatible con la formación. Incluso pequeñas cantidades de sólidos dispersos en

el agua de inyección podría obstruir la roca frente al intervalo de prueba y dar como resultado una transmisividad medida valor que es erróneamente bajo. 6.3.2

Temperatura

El límite inferior de la temperatura del agua de prueba. deberá estar 5 ° C por debajo de la masa de roca a ensayar. El agua fría inyectada en una masa de roca caliente hace que salga aire fuera de solución, y las burbujas resultantes se modificarán radicalmente Las características transitorias de presión.

6.4

Pruebas:

6.4.1

Sistema de llenado y purga

Una vez que los empacadores tienen configurado, llene lentamente la cuerda del tubo y el intervalo de empaquetado con agua para asegurar que no queden burbujas de aire atrapadas en el intervalo de prueba y tubos. Cierre la válvula de fondo de pozo para cerrar intervalo de prueba y permitir las presiones de la sección de prueba (según lo determinado de la lectura del transductor de presión de fondo de pozo) para disiparse.

6.4.2

Prueba de presión constante

Presurizar el tubo, típicamente a entre 300 y 600 kPa (50 a 100 psi) por encima del presión de cierre. Este rango de presiones es en la mayoría de los casos suficientemente bajo para minimizar la distorsión de fracturas adyacentes en el agujero de prueba, pero en ningún caso la presión debe exceder el tensión de tierra principal mínima. Es necesario proporcionar suficiente volumen de agua a presión para mantener constante presión durante la prueba. Abra la válvula de fondo, mantenga la presión constante y registre el caudal de agua como función del

tiempo Luego cierre la válvula de fondo y repita la prueba para un valor más alto de presión de prueba constante. Un típico el registro se muestra en la Fig.2.

7

cálculo e interpretación de datos de prueba

7.1

La solución de la ecuación diferencial para inestabilidad fl ujo de estado de

un pozo bajo presión constante ubicada en Jacob y Lohman (1) dan un acuífero extenso como:

Q=

2 πTPG ( ∝) ρg

Donde: Q=caudal de agua T= transmisividad del intervalo de prueba, P= exceso de presión en el orificio de prueba r=densidad del agua g=aceleración debido a la gravedad, y G(a)=función del parámetro adimensional a:

∝=

Tt S r 2w

Donde: t=tiempo transcurrido desde el inicio de la prueba, S= estoratividad, y rw= radio del pozo durante el intervalo de prueba.

7.1.1

En la Fig. 2, la velocidad de flujo en el cierre, empaquetado intervalo se

considera constante. En aquellos casos donde el la respuesta del intervalo de cierre depende del tiempo, interpretación de la prueba de presión constante no se ve afectada, siempre que La dependencia del tiempo es lineal.

7.2

Para determinar la transmisividad, T y estoratividad, S, datos sobre el caudal

de agua a presión constante en función de el tiempo se representa de la siguiente manera (1) 7.2.1

Primero, trace un registro de curva de tipo de la función G (a) versus a donde

los valores de G (a) se dan en la Tabla 1. 7.2.2

Segundo, en papel logarítmico transparente al mismo escala, valores del

gráfico del logaritmo de la velocidad de flujo, Q, frente a los valores de la registro de tiempo, t en la misma escala que la curva de tipo. 7.2.3

Luego, colocando los datos experimentales sobre el curva teórica, el mejor

ajuste de los datos a la curva puede ser hecho

7.2.4

Determine los valores de transmisividad, T y estoratividad, S, usando la

ecuación 5 y la ecuación 6 de las coordenadas de cualquier punto en ambos sistemas de coordenadas

8

Reporte

8.1

El informe incluirá lo siguiente

8.1.1

Introduccion

La sección introductoria está destinada a presentar el alcance y el propósito de la prueba de presión constante programa, y las características de la masa rocosa probada. 8.1.1.1Alcance del programa de pruebas: 8.1.1.1.1

Informar la ubicación y orientación de los pozos e intervalos de

prueba. Para pruebas en muchos pozos o en un variedad de tipos de rocas, presentan la matriz en forma tabular. 8.1.1.1.2

Justificación de la selección del lugar de prueba, incluido el razones

para la cantidad, ubicación y tamaño de los intervalos de prueba.

8.1.1.1.3

Discutir en términos generales las limitaciones de las pruebas.

programa, indicando las áreas de interés que no están cubiertas por el programa de prueba y las limitaciones de los datos dentro del Areas de aplicación 8.1.1.2Breve descripción de los intervalos de prueba Describir tipo de roca, estructura, tela, grano o tamaño de cristal, discontinuidades, vacíos y erosión de la masa rocosa en la prueba intervalos. Puede ser necesaria una descripción más detallada para ciertas aplicaciones En una masa de roca heterogénea o para varios tipos de rocas, se pueden describir muchos intervalos; un tabular La presentación se recomienda para mayor claridad. 8.1.2

Método de prueba:

8.1.2.1Equipos y aparatos Incluya una lista de equipo utilizado para la prueba, nombre del fabricante, modelo número y especificaciones básicas para cada elemento principal, y el fecha de la última calibración, si corresponde. 8.1.2.2Procedimiento: indique los pasos realmente seguidos en procedimiento para la prueba. 8.1.2.3Variaciones: si el equipo o procedimiento re se desvía de este método de prueba, tenga en cuenta cada variación y el razones. Discutir los efectos de cualquier desviación en la prueba. resultados. 8.1.3 8.1.3.1

Antecedentes teóricos: Ecuaciones de reducción de datos:

claramente presente y definir completamente todas las ecuaciones y curvas de tipo utilizadas para reducir la datos. Tenga en cuenta los supuestos inherentes a las

ecuaciones y el tipo curvas y cualquier limitación en sus aplicaciones y discutir sus efectos en los resultados. 8.1.3.2

Influencias específicas del sitio:

discuta el grado para que los supuestos contenidos en las ecuaciones de reducción de datos pertenecer a la ubicación de prueba real y explicar completamente cualquier factores o métodos aplicados a los datos para corregir las salidas de los supuestos de las ecuaciones de reducción de datos.

8.1.4 Resultados: 8.1.4.1

Tabla de resumen: presente una tabla de resultados, incluyendo ing

los tipos de roca y discontinuidades, los valores promedio de la transmisividad y la estoratividad, y sus rangos e incertidumbres. 8.1.4.2

Resultados individuales:

presente una tabla de resultados para pruebas individuales, incluyendo número de prueba, longitud del intervalo, roca tipos, valor de transmisividad y estoratividad a presión constante, y la tasa de flujo en función del tiempo. 8.1.4.3

Datos gráficos:

tasa de flujo de agua actual versus tiempo curvas para cada prueba, junto con las curvas de tipo apropiadas utilizado para su interpretación. 8.1.4.4

Otros:

otros análisis o presentaciones pueden ser incluido según corresponda, por ejemplo: (a) discusión de la característica de las zonas permeables, (b) histogramas de resultados, y (c) comparación de resultados con otros estudios o trabajos previos.

8.1.5

Datos anexados:

incluya en un apéndice un documento completo formulario de datos (Fig. 3) para cada prueba.

9.

Precisión y sesgo

9.1

Estimación de error:

9.1.1

Analice los resultados utilizando métodos estadísticos estándar. Calcule

todas las incertidumbres utilizando un intervalo de confianza del 95%. 9.1.2

Error de medición:

evalúe los errores en transmisividad y estoratividad asociada con una sola prueba. Esto incluye Los efectos combinados de la determinación del caudal, medición de tiempo y tipo de coincidencia de curvas. 9.1.3

Variabilidad de la muestra:

para cada roca o discontinuidad escriba, calcule, como mínimo, la transmisividad media y estoratividad y sus rangos, desviaciones estándar y 95% límites de confianza para los medios. Compara la incertidumbre asociado con la transmisividad y la estoratividad de cada roca escriba con la incertidumbre de medición para determinar si error de medición o variabilidad de la muestra es el factor dominante en los resultados 10. 10.1

Palabras clave pozo de sondeo; prueba constante de la cabeza; fl ujo en el lugar; culpa-

zonas; prueba de campo; flujo y tasa de flujo; permeabilidad; presión pruebas; rock; saturación; estoratividad; transmisividad viscosidad; agua; saturación de agua