El fenómeno de Histéresis. Relación con las curvas de Presión Capilar y Permeabilidad Relativa

Histéresis es un término derivado del griego que etimológicamente significa retrasado. Cuando se dice que un material responde al fenómeno de histéresis, se está afirmando que dicho material, al ser sometido a una fuerza deformante, no recupera su forma original a la misma velocidad ni de la misma manera (recorriendo la misma trayectoria) en que lo harían otros materiales. El término es utilizado en muchos ámbitos. En física, por ejemplo, se aplica cada vez que un ferromagneto conserva algo del campo magnético que se le ha inducido. Al graficar los procesos que corresponden al fenómeno de histéresis, se pueden observar claramente distintas curvas o rizos que hacen necesario que se conozca la trayectoria seguida por el gráfico para analizarlo correctamente.

En lo referente a los yacimientos, el término de Histéresis se aplica a la diferencia entre los valores que asumen la permeabilidad relativa, presión capilar y saturación residual a medida que la saturación de un fluido es aumentada o disminuida. Es decir, en muchos medios porosos, los valores de permeabilidad relativa y presión capilar no son una función que dependa de la saturación únicamente; se obtienen valores distintos dependiendo del incremento o la reducción en la saturación de una fase determinada.

Para poder analizar las curvas de Presión Capilar y Permeabilidad Relativa se deben conocer dos conceptos básicos: Drenaje e Imbibición. El drenaje es el proceso mediante el cual se fuerza a una fase no-mojante a desplazar del medio poroso a la fase mojante. La imbibición, por el contrario, es un proceso espontáneo, por el cual la fase no-mojante desplaza a la fase mojante del yacimiento.

Analizando las curvas de Presión Capilar y Permeabilidad Relativa se observa claramente el fenómeno de Histéresis. En primer lugar, las curvas no siempre son las mismas; es decir, pueden existir ligeras variaciones entre las curvas que se obtienen de un mismo yacimiento. Como segunda característica, se nota que la saturación de 100%, que posee el agua en la mayoría de los casos, no se vuelve a alcanzar a través de los procesos de Drenaje e Imbibición, lo que da como resultado una saturación de petróleo residual. En general, la histéresis es más pronunciada en los medios no-mojantes que en los mojantes, sin embargo puede ocurrir en ambos medios; siempre con dos magnitudes de permeabilidad relativa distintas debido a la dirección de saturación. En la mayoría de los casos, la permeabilidad relativa para una fase dada es mayor cuando su saturación se incrementa que cuando se reduce. Por el contrario, el aumento de la saturación siempre lleva consigo una disminución de la Presión Capilar.

Cada vez que el yacimiento pasa por un proceso de Imbibición o de Drenaje, queda una saturación de petróleo residual. Es ésta una de las razones por las cuales, conocer el Fenómeno de Histéresis es importante. Más aún, cuando muchas de las tecnologías y métodos para solucionar problemas relacionados con la perforación y extracción de petróleo, se basan en la Histéresis.