Existen diversos factores que afectan las mediciones de la permeabilidad realizadas en el laboratorio. Cuando se usa un gas como fluido para medir la permeabilidad se deben hacer correcciones por deslizamiento del gas. Cuando es líquido el fluido usado, se debe tener cuidado de que no reaccione con el sólido de la muestra. También se deben hacer correcciones debido al cambio en permeabilidad por reducción en la presión de confinamiento en la muestra. |
| 2.6.1. Deslizamiento del gas – Efecto Klinkenberg |
Klinkenberg descubrió que las mediciones de permeabilidad realizadas con aire como fluido de medición, muestran resultados diferentes a los valores de permeabilidad obtenidos cuando el fluido utilizado para las mediciones es un líquido. La permeabilidad de una muestra de núcleo medida por flujo de aire siempre es mayor que la permeabilidad obtenida cuando se usa un líquido. Klinkenberg postuló, en base a sus experimentos de laboratorio, que la velocidad del líquido en la superficie de contacto con la roca es cero, mientras que los gases presentan cierta movilidad en dicha superficie de contacto. En otras palabras, los gases se deslizan en las paredes de la roca. Este deslizamiento resulta en una elevada tasa de flujo para el gas a determinado diferencial de presión. Klinkenberg también encontró que para un determinado medio poroso al aumentar la presión promedio la permeabilidad calculada disminuye. |
Si se grafica la permeabilidad medida versus 1/Pm, y la recta obtenida se extrapola hasta el punto donde 1/Pm = 0, en otras palabras, donde Pm sea infinita, esta permeabilidad sería aproximadamente igual a la permeabilidad obtenida utilizando un líquido. La figura 2.5 muestra un gráfico donde se aprecia este procedimiento. La permeabilidad absoluta se determina por extrapolación, como se muestra en la figura. |

Figura 2.5. Corrección del efecto Klinkenberg |
La magnitud del efecto Klinkenberg varía con la permeabilidad del núcleo y con el tipo de gas usado en el experimento como se muestra en las figuras 2.6 y 2.7. |

Figura 2.6. Efecto de la permeabilidad en la magnitud del efecto Klinkenberg |
La línea recta que mejor ajusta los valores de permeabilidad medida usando un gas versus 1/Pm puede ser expresada como: |
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Ec. 2.27 |
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Donde:
Kg = Permeabilidad medida con un gas.
Kl = Permeabilidad medida con un líquido, equivalente a la permeabilidad absoluta.
Pm = Presión promedio
C = Pendiente de la recta. |
| Klinkenberg sugiere que la pendiente de la recta es función de los siguientes factores: |
- Permeabilidad absoluta.
- Tipo de gas usado en la medición de la permeabilidad.
- Radio promedio de los capilares de la roca. |

Figura 2.7. Efecto de la presión del gas en las medidas de la permeabilidad para varios gases |
| Klinkenberg expresó la pendiente C mediante la siguiente relación: |
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Ec. 2.28 |
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Donde b es una constante que depende del tamaño de los poros y es inversamente proporcional al radio de los capilares. |
| Combinando las ecuaciones 2.27 y 2.28 se obtiene: |
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Ec. 2.29 |
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| Donde Kg es la permeabilidad medida con gas a la presión promedio Pm. |
Jones estudio el fenómeno de deslizamiento del gas para un grupo de núcleos, en los cuales se conocía los valores de porosidad y permeabilidad absoluta. Él correlacionó el parámetro b con la permeabilidad absoluta mediante la siguiente expresión: |
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Ec. 2.30 |
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Las mediciones usuales de permeabilidad son hechas con aire a presiones cercanas a la presión atmosférica. Para evaluar el fenómeno de deslizamiento y el efecto Klinkenberg, es necesario realizar las mediciones de permeabilidad (usando gas) para por lo menos dos valores de caída de presión. Si no se dispone de esa información se puede utilizar la siguiente ecuación: |
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Ec. 2.31 |
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La ecuación anterior es no lineal y puede ser resuelta de forma iterativa usando el método iterativo de Newton – Rapshon. Este método propone una solución que puede ser convenientemente escrita como: |
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Ec. 2.32 |
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Donde:
Ki = Suposición inicial de la permeabilidad absoluta, md.
Ki+1 = Nuevo valor de permeabilidad a ser usado para la próxima iteración.
f(Ki) = Ecuación 2.31 evaluada usando el valor asumido de Ki.
f’(Ki) = Primera derivada de la ecuación 2.31 evaluada en Ki. |
El valor de la primera derivada de la ecuación 2.31 con respecto a Ki es: |
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Ec. 2.33 |
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El proceso iterativo es repetido hasta que exista convergencia, la cual se alcanza cuando f(Ki) se aproxime a cero, o cuando no existan cambios entre el valor calculado de Ki y el valor observado. |
| 2.6.2. Reactividad de los líquidos |
La Ley de Darcy supone que no debe haber reacción entre el fluido y el medio poroso. En ciertos casos, el medio poroso contiene sustancias activas, principalmente arcillas, que se hidratan y aumentan en volumen cuando se ponen en contacto con agua, especialmente si el agua es dulce. El efecto se disminuye si se usa agua salada y desaparece si se mide la permeabilidad usando un líquido que no sea polar, como el kerosén. Estos métodos, aún cuando permiten obtener el valor verdadero de la permeabilidad, no son muy prácticos. |
Para problemas de Ingeniería que requieren el flujo de un fluido que reacciona con la roca, lo más lógico es medir la permeabilidad usando el fluido en cuestión, o una solución de la misma salinidad y pH. |
Los reactivos líquidos alteran la geometría interna del medio poroso. Este fenómeno no disminuye el valor de la Ley de Darcy, más bien resulta en un nuevo medio poroso, cuya permeabilidad es determinada por la nueva geometría. |
| 2.6.3. Presión de sobrecarga |
Cuando el núcleo es removido de la formación todas las fuerzas de confinamiento son removidas. Se le permite a la roca expandirse en todas direcciones, cambiando parcialmente la forma de los canales de flujo dentro del núcleo. |
| La compactación por sobrecarga puede originar hasta un 60% de reducción de permeabilidad. |
Es importante señalar que algunas formaciones son mucho más compresibles que otras, por eso se requieren de muchos datos para desarrollar correlaciones empíricas que permitan corregir la permeabilidad debido al efecto de las presiones de sobrecarga. |