Escrito por 3:55 pm Artículos de Opinión

Mojabilidad de la roca

La mojabilidad se define como la tendencia de una roca a permitir que un fluido se adhiera preferentemente o moje su superficie en presencia de otro fluido inmiscible.

La mojabilidad influye en la distribución de fluidos en el medio poroso y en el comportamiento de flujo.

Figura 1. Distribución de fluidos en la roca debido a la mojabilidad.

A la fase que moja preferencialmente a la roca se conoce como fase mojante. En los yacimientos petroleros la fase mojante puede ser el aceite o el agua, el gas no moja la roca.

Tipos de mojabilidad

Principalmente se definen 3 diferentes tipos de mojabilidad de una roca.

  • Roca mojada por agua:
    En esta roca el agua ocupa los poros muy pequeños y contacta la superficie de la roca en los grandes poros, el aceite se localiza al centro de los poros grandes.
  • Roca mojada por aceite:
    La ubicación de los fluidos es parcialmente inversa al caso anterior, el agua generalmente continúa ocupando los poros muy pequeños, pero el aceite contacta a la superficie de la roca en los poros grandes y el agua se encuentra en el centro de los poros.
  • Mojabilidad intermedia o neutra:
    En este tipo de mojabilidad la superficie de la roca tiene la preferencia tanto por el agua como por el aceite.

El agua llena los poros muy pequeños aún en la roca mojada por aceite porque el aceite nunca entra a los poros pequeños debido a las fuerzas capilares.

Mojabilidad de la roca por aceite

En los inicios de la ingeniería de yacimientos, generalmente se consideraba que todas las formaciones eran preferentemente mojadas por agua, debido principalmente a lo siguiente:

  1. Las rocas sedimentarias que forman los yacimientos originalmente se depositan en un medio acuoso y que el aceite migró a ellas mucho más tarde.
  2. La mayoría de los minerales que conforman las rocas sedimentarias, en su estado natural son preferentemente mojadas por agua.

Sin embargo, tiempo después se estableció que algunas formaciones productoras son mojadas por aceite. Una investigación realizada por Treiber y cols., quienes midieron la mojabilidad de 55 yacimientos del área de Texas, con los resultados mostrados en la Tabla 1

La mojabilidad de la roca por aceite se explica por la presencia de componentes polares en el crudo y/o materia orgánica contenida en el crudo. El cambio de mojabilidad se realiza de dos maneras:

  1. Por depositación de una película delgada de material orgánico sobre la superficie mineral y,
  2. Los componentes polares, aparentemente de tipo asfáltico, se absorben sobre la superficie de la roca. Tienen la capacidad de ser suficientemente solubles en el agua para sacar la fase acuosa y alcanzar la roca.

Estos mecanismos de cambio de mojabilidad dependen también de la naturaleza de la roca, es decir, si es predominante de sílice, carbonato o arcilla, por lo tanto, no es posible determinar sólo por la composición de un crudo la mojabilidad que presentará al contacto con la roca.

Relación entre la mojabilidad y la tensión interfacial

La mojabilidad puede explicarse cualitativamente mediante un modelo físico-matemático que establece el balance de fuerzas entre dos fluidos inmiscibles (agua y aceite) y el sólido, como se muestra en la Figura 2. Las fuerzas que están presentes en la línea de contacto son las tensiones interfaciales de sólido-aceite (σ s-nw), sólido-agua (σ s-w) y agua-aceite (σ nw-w).

Figura 2. Relación mojabilidad-tensión interfacial.

En equilibrio, el sistema cumple con la condición ∑Fx=0, donde se obtiene la ecuación de Young Dupre.

Considerando la ecuación de Young Dupre y la Figura 3, se pueden definir tres tipos de mojabilidad principales.

Figura 3. Ángulos de contacto entre las fases y la superficie de la roca.

Mojabilidad heterogénea

El hecho de que la mojabilidad de la roca puede alterarse debido a la adsorción de ciertos componentes del crudo, da origen a la idea de que puede existir un tipo de mojabilidad heterogénea.

Por lo general la roca de los yacimientos está compuesta por una variedad amplia de minerales, los cuales tienen diferentes superficies químicas y propiedades de adsorción, lo que origina variaciones en la mojabilidad. Así es como surgen los tipos de mojabilidad heterogénea conocidos como mojabilidad fraccional y mojabilidad mixta.

  • Mojabilidad fraccional:
    En este tipo de mojabilidad, algunos componentes del crudo se adsorben en ciertas áreas de la roca, de tal forma que dicha porción de la roca es fuertemente mojada por aceite, mientras que el resto de la roca es fuertemente mojada por agua. Esta mojabilidad es diferente a mojabilidad intermedia.
  • Mojabilidad mixta:
    Esta es un tipo especial de mojabilidad fraccional, en la que las superficies mojadas por aceite forman rutas continuas a través de los poros grandes, mientras que los poros pequeños permanecen mojados por agua y no contienen aceite.

Determinación de la mojabilidad

La mojabilidad puede determinarse mediante los siguientes métodos:

  • Métodos cualitativos.
  • Métodos cuantitativos:
    • Ángulo de contacto.
    • Método de Amott.
    • Método de Amott-Harvey.
    • Índice de mojabilidad USBM.
    • Combinación de los métodos Amott/USBM.

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Referencias bibliográficas

  • Sánchez Medina, Eustaquio. (2017). Apuntes de Clase: Recuperación Secundaria y Mejorada. Universidad Veracruzana.
  • Gonzalez Barrera, Cesar. (2014). Mojabilidad: medición del ángulo de contacto por el método de la gota cautiva. Tesis de Licenciatura, Ingeniería Petrolera. UNAM.

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Autor: José Ignacio Cruz Reyes

Contacto: jose.cruz@dyscoep.com

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