Cambios en las propiedades ingenieriles de arenas por fracturamiento de granos a altas presiones

Changes in the engineering properties of sands due to fracturing of grains at high pressures

Resumen

Se estudió la fracturabilidad de los granos de distintas fracciones de una arena limpia no silícea proveniente de roca triturada impregnadas de dos fluidos con distintas viscosidades y contenidos de humedad iniciales de 0%, 3%, 6% e inundada (≈99%) para evaluar la influencia tanto de la viscosidad como del contenido de humedad en dicha fracturabilidad. Las fracciones fueron i) arena completa original bien gradada, ii) gruesa (P#4-R#10), iii) media (P#10-R#40) y iv) fina (P#40-R#400). Muestras de esas fracciones se ensayaron en consolidómetro hasta alcanzar una presión máxima de 127,3 kg/cm2. Algunos ensayos se detuvieron a 56,6 kg/cm2 para evaluar la fracturabilidad a esa presión con ambos fluidos. Luego, ensayos idénticos con estas mismas fracciones se llevaron a la presión máxima. Los resultados muestran que tanto la viscosidad como la humedad alteran los patrones de cambio de volumen a ambas presiones para ambas fracciones de la arena. Se observaron cambios tanto en las pendientes de las curvas de consolidación como en la relación de vacíos al final de los ensayos. La humedad inicial de los ensayos cambia los patrones de fracturabilidad de las fracciones de la arena al aumentar las presiones. En consecuencia, la humedad inicial también influye en la superficie específica final de las distintas fracciones y su conductividad hidráulica a las mismas presiones. Se observó que muestras con altas relaciones de vacíos y moderada superficie específica tienen menor conductividad hidráulica que otras con menor relación de vacíos pero menor superficie específica. Eso se debe a que al aumentar los esfuerzos cambian tanto la fracturabilidad como la relación de vacíos. Por tanto, la conductividad hidráulica es una variable muy compleja y difícil de predecir. El uso de parámetros obtenidos con arenas secas al horno puede conducir a errores importantes en los estimados de los mismos para aplicaciones en procesos de producción petrolera.