Calculadora de Porosidad y Permeabilidad

Propiedades de Rocas y Física del Flujo de Fluidos

Calcula la porosidad y permeabilidad de rocas usando la ley de Darcy y la ecuación de Kozeny-Carman. Esencial para ingeniería petrolera, geología y comprensión del flujo de fluidos a través de medios porosos.

Ejemplos

Haz clic en cualquier ejemplo para cargarlo en la calculadora.

Yacimiento de Arenisca

sandstone

Propiedades típicas de roca arenisca para caracterización de yacimientos petroleros.

Volumen Total: 100 cm³

Volumen de Vacíos: 20 cm³

Tasa de Flujo: 0.005 cm³/s

Diferencia de Presión: 5000 Pa

Viscosidad: 0.001 Pa·s

Longitud: 10 cm

Área Transversal: 10 cm²

Tamaño de Grano: 0.2 mm

Tortuosidad: 1.5

Formación de Caliza

limestone

Propiedades de roca carbonatada con porosidad moderada y baja permeabilidad.

Volumen Total: 100 cm³

Volumen de Vacíos: 15 cm³

Tasa de Flujo: 0.001 cm³/s

Diferencia de Presión: 10000 Pa

Viscosidad: 0.001 Pa·s

Longitud: 8 cm

Área Transversal: 12.5 cm²

Tamaño de Grano: 0.05 mm

Tortuosidad: 1.8

Roca de Esquisto

shale

Roca sedimentaria de grano fino con baja porosidad y muy baja permeabilidad.

Volumen Total: 100 cm³

Volumen de Vacíos: 5 cm³

Tasa de Flujo: 0.0001 cm³/s

Diferencia de Presión: 20000 Pa

Viscosidad: 0.001 Pa·s

Longitud: 5 cm

Área Transversal: 20 cm²

Tamaño de Grano: 0.01 mm

Tortuosidad: 2.0

Solo Cálculo de Porosidad

porosity-only

Cálculo simple de porosidad sin mediciones de permeabilidad.

Volumen Total: 100 cm³

Volumen de Vacíos: 30 cm³

Otros Títulos
Comprensión de la Porosidad y Permeabilidad: Una Guía Integral
Explora las propiedades fundamentales de las rocas que determinan el flujo de fluidos a través de medios porosos, esenciales para la ingeniería petrolera y la geología.

¿Qué son la Porosidad y la Permeabilidad?

  • Las Propiedades Fundamentales
  • Por Qué Importan en la Geología
  • Aplicaciones en la Ingeniería Petrolera
La porosidad y la permeabilidad son dos propiedades críticas que caracterizan la capacidad de las rocas para almacenar y transmitir fluidos. Estas propiedades son fundamentales para entender el flujo de fluidos a través de medios porosos y son esenciales en la ingeniería petrolera, hidrogeología y ciencias ambientales.
Porosidad: La Capacidad de Almacenamiento
La porosidad (φ) se define como la relación entre el volumen de vacíos y el volumen total de una muestra de roca. Representa el porcentaje de la roca que consiste en espacios vacíos o poros. Matemáticamente, la porosidad se expresa como: φ = Vvacíos / Vtotal, donde Vvacíos es el volumen de vacíos y Vtotal es el volumen total de la muestra de roca.
Permeabilidad: La Capacidad de Flujo
La permeabilidad (k) es una medida de qué tan fácilmente los fluidos pueden fluir a través de un medio poroso. Es independiente de las propiedades del fluido y depende únicamente de la geometría de los espacios porosos. La permeabilidad se mide típicamente en unidades Darcy (1 Darcy = 9.87 × 10⁻¹³ m²) o milidarcies (mD).

Conceptos Clave:

  • La porosidad varía de 0% (roca sólida) a 100% (sin material sólido)
  • La permeabilidad puede variar de 10⁻²⁰ m² (esquisto) a 10⁻¹² m² (grava)
  • Alta porosidad no siempre significa alta permeabilidad

Guía Paso a Paso para Usar la Calculadora de Porosidad y Permeabilidad

  • Entendiendo Tus Entradas
  • Eligiendo los Parámetros Correctos
  • Interpretando los Resultados
Esta calculadora te ayuda a determinar tanto la porosidad como la permeabilidad de muestras de roca usando ecuaciones físicas establecidas. Sigue estos pasos para obtener resultados precisos para tu aplicación específica.
1. Medir Parámetros de Volumen
Comienza midiendo el volumen total de tu muestra de roca y el volumen de vacíos. El volumen total incluye tanto el material sólido como los espacios porosos, mientras que el volumen de vacíos representa solo los espacios vacíos. Estas mediciones típicamente se hacen usando métodos de desplazamiento o porosimetría de mercurio.
2. Realizar Experimentos de Flujo
Para el cálculo de permeabilidad, necesitas medir el flujo de fluido a través de la muestra de roca. Registra la tasa de flujo, la diferencia de presión a través de la muestra, la viscosidad del fluido, la longitud de la muestra y el área transversal. Estos parámetros se usan en los cálculos de la ley de Darcy.
3. Considerar Parámetros Adicionales
Para una estimación más precisa de la permeabilidad, incluye el tamaño de grano y el factor de tortuosidad. El tamaño de grano afecta el cálculo de permeabilidad de Kozeny-Carman, mientras que la tortuosidad explica la complejidad de las rutas de flujo a través del medio poroso.
4. Analizar Tus Resultados
La calculadora proporciona tanto la porosidad (como decimal y porcentaje) como la permeabilidad (en unidades Darcy y milidarcy). Compara estos valores con rangos típicos para tu tipo de roca para validar tus mediciones.

Valores Típicos:

  • Arenisca: 10-30% porosidad, 1-1000 mD permeabilidad
  • Caliza: 5-25% porosidad, 0.1-100 mD permeabilidad
  • Esquisto: 1-10% porosidad, 0.001-1 mD permeabilidad

Aplicaciones del Mundo Real de la Porosidad y Permeabilidad

  • Ingeniería Petrolera
  • Hidrogeología
  • Ciencias Ambientales
Las mediciones de porosidad y permeabilidad son cruciales en numerosas aplicaciones a través de la geología, ingeniería y ciencias ambientales. Entender estas propiedades ayuda a predecir el comportamiento de fluidos en sistemas subsuperficiales.
Exploración de Petróleo y Gas
En la ingeniería petrolera, la porosidad determina cuánto petróleo o gas puede almacenarse en un yacimiento, mientras que la permeabilidad controla qué tan fácilmente estos fluidos pueden extraerse. Las rocas de alta porosidad y alta permeabilidad hacen excelentes yacimientos, mientras que las rocas de baja permeabilidad pueden requerir técnicas de recuperación mejorada.
Estudios de Aguas Subterráneas
Los hidrogeólogos usan la porosidad y permeabilidad para modelar el flujo de aguas subterráneas, predecir el transporte de contaminantes y diseñar sistemas de remediación. Estas propiedades determinan qué tan rápido se mueve el agua subterránea a través de acuíferos y cómo se propagan los contaminantes.
Captura y Almacenamiento de Carbono
La porosidad y permeabilidad son críticas para proyectos de captura y almacenamiento de carbono (CCS). Las formaciones de almacenamiento adecuadas deben tener suficiente porosidad para almacenar CO₂ y permeabilidad adecuada para permitir la inyección y monitoreo.

Aplicaciones:

  • Simulación de yacimientos y pronóstico de producción
  • Modelado de contaminación de aguas subterráneas
  • Extracción de energía geotérmica

Conceptos Erróneos Comunes y Métodos Correctos

  • Confusión entre Porosidad y Permeabilidad
  • Errores de Medición
  • Errores de Interpretación
Existen varios conceptos erróneos sobre la porosidad y permeabilidad que pueden llevar a interpretaciones incorrectas y mala toma de decisiones en aplicaciones geológicas e ingenieriles.
La Porosidad y Permeabilidad No Son lo Mismo
Un concepto erróneo común es que alta porosidad automáticamente significa alta permeabilidad. Aunque a menudo hay una correlación, esto no siempre es cierto. Una roca puede tener alta porosidad pero baja permeabilidad si los poros no están bien conectados, o baja porosidad pero alta permeabilidad si los pocos poros son grandes y están bien conectados.
La Escala de Medición Importa
La porosidad y permeabilidad pueden variar significativamente con la escala de medición. Las mediciones de laboratorio en muestras pequeñas pueden no representar propiedades a escala de campo debido a la heterogeneidad y fracturas. A menudo se requieren técnicas de escalado para relacionar las mediciones de laboratorio con propiedades a escala de yacimiento.
Las Propiedades del Fluido Afectan las Mediciones de Permeabilidad
Aunque la permeabilidad es una propiedad de la roca, el valor medido puede depender del fluido usado en el experimento. Las mediciones de permeabilidad de gas pueden diferir de la permeabilidad de líquido debido a efectos de deslizamiento de gas, especialmente en rocas de baja permeabilidad.

Correcciones:

  • Usar técnicas de medición apropiadas para tu tipo de roca
  • Considerar efectos de escala al interpretar resultados
  • Tener en cuenta las propiedades del fluido en las mediciones de permeabilidad

Derivación Matemática y Ejemplos

  • Derivación de la Ley de Darcy
  • Ecuación de Kozeny-Carman
  • Cálculos Prácticos
Las relaciones matemáticas que gobiernan la porosidad y permeabilidad se basan en principios físicos fundamentales. Entender estas ecuaciones ayuda en la medición e interpretación adecuadas de las propiedades de las rocas.
Ley de Darcy
La ley de Darcy describe el flujo de fluidos a través de medios porosos: q = -kA(ΔP/μL), donde q es la tasa de flujo volumétrico, k es la permeabilidad, A es el área transversal, ΔP es la diferencia de presión, μ es la viscosidad del fluido, y L es la longitud de la muestra. Esta ecuación forma la base para la medición de permeabilidad.
Ecuación de Kozeny-Carman
La ecuación de Kozeny-Carman relaciona la permeabilidad con la porosidad y el tamaño de grano: k = (φ³d²)/(180(1-φ)²), donde φ es la porosidad, d es el diámetro del grano, y el factor 180 explica la geometría de poros y tortuosidad. Esta ecuación es útil para estimar la permeabilidad a partir de datos de porosidad y tamaño de grano.
Relaciones Porosidad-Permeabilidad
Aunque no existe una relación universal entre porosidad y permeabilidad, se han desarrollado correlaciones empíricas para tipos específicos de roca. Estas relaciones son útiles para estimaciones iniciales pero deben validarse con mediciones directas.

Ecuaciones:

  • Porosidad: φ = V_vacíos / V_total
  • Ley de Darcy: q = -kA(ΔP/μL)
  • Kozeny-Carman: k = (φ³d²)/(180(1-φ)²)