Unidad 3. migración

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  • 1. Edición Fecha de Edición: Unidad: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR No. 1 13/07/11 DE COATZACOALCOS. Departamento: INGENIERÍA PETROLERA Materia: GEOLOGIA DE EXPLOTACIÓN DEL PETROLEOUNIDAD 3.- MIGRACIÓN3.1.- Manifestaciones de los Hidrocarburos en la Naturaleza: Los depósitos ricos en material orgánico, se convierten en rocas generadoras/madre de hidrocarburos. Los sedimentos se van enterrando, acumulando sobre ellos una mayor carga. Lo anterior, tiene como consecuencia, un aumento de la temperatura y la presión a la que están sometidos dichos sedimentos. Las arenas pasan a ser areniscas, y los caparazones de animales se convierten en calizas. Los tejidos blandos de los animales se convierten en petróleo y gas natural. Un claro ejemplo de la manifestación de los hidrocarburos en la naturaleza sonlas chapopoteras que llegan a presentarse en ciertas zonas. El petróleo y el gas natural no existen ordinariamente en cantidad comercialesen las mismas rocas en las que se originaron, por lo cual es indudable laMigración de los mismos desde la roca madre hasta la roa almacén (tambiénllamada roca depósito o roca contenedora). La mayoría de los geólogos consideraque se efectúa una migración posterior a través de la roca almacén hasta que loshidrocarburos se escapan o son acogidos por alguna trampa. Debido a la extrema movilidad del gas natural, existe poca o ninguna dudasobre su migración. El gas bajo presión se mueve a través de todas las rocas,excepto las más compactas, siempre en dirección a la menor presión; usualmente,pero no necesariamente, esta dirección es ascendente.¿Migra el Petróleo? En el subsuelo, el petróleo tiene una movilidad que se aproxima e inclusosupera a la del agua en la superficie, debido al gran contenido de gas en solucióny a las altas temperaturas que existen en el subsuelo. 1 ITESCO | Equipo 3: Espinoza Agama-Martínez Descidelia-Almazán Hdez. Curso de Verano; Geología de Explotación del Petróleo. Ingeniería Petrolera
  • 2. Edición Fecha de Edición: Unidad: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR No. 1 13/07/11 DE COATZACOALCOS. Departamento: INGENIERÍA PETROLERA Materia: GEOLOGIA DE EXPLOTACIÓN DEL PETROLEOMigración de los Hidrocarburos. Una vez formados los hidrocarburos, estos tienden a migrar, es decir, adesplazarse desde la roca madre a través de formaciones porosas y permeables,hasta llegar a lugares de acumulación donde posteriormente quedarán atrapadoso escaparán. Existen discusiones relativas a la migración del petróleo, pero estas serefieren únicamente a la distancia recorrida. Es decir, los que se oponen a la teoríade la migración del petróleo consideran que éste procede de rocasinmediatamente adyacentes, y que por tanto no ha viajado grandes distancias.Quienes apoyan la teoría de migración, afirman que los hidrocarburos soncapaces de migrar grandes distancias (hasta decenas de kilómetros) y que dehecho, lo han hecho y lo siguen haciendo.Testimonios en Contra de la Migración del Petróleo:Su mejor argumento es: 1) La existencia de petróleo en masas lenticulares de arena completamente rodeada por arcilla compacta. Por lo anterior, es muy improbable que éstos provengan de una fuente muy distante. -Otros argumentos señalan que si el petróleo se acumula por migración, entonces: 2) Toda trampa debería contener petróleo. 3) La zona acuífera de la roca almacén por debajo de la zona petrolífera debería contener trazas del petróleo que en un tiempo pasó a través de ella.Testimonios a Favor de la Migración del Petróleo:En el subsuelo, el petróleo tiene una movilidad considerable. Negar que el petróleopuede migrar grandes distancias, es negar también la posibilidad de migración delas aguas del subsuelo. Bajo la influencia de una diferencia de presionesprovocada por la penetración de un pozo en un yacimiento, el petróleo migra con 2rapidez de la roca adyacente hacia el pozo. Todo pozo con empuje hidráulico enuna evidencia irrefutable de la migración. ITESCO | Equipo 3: Espinoza Agama-Martínez Descidelia-Almazán Hdez. Curso de Verano; Geología de Explotación del Petróleo. Ingeniería Petrolera
  • 3. Edición Fecha de Edición: Unidad: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR No. 1 13/07/11 DE COATZACOALCOS. Departamento: INGENIERÍA PETROLERA Materia: GEOLOGIA DE EXPLOTACIÓN DEL PETROLEOLos argumentos que apoyan la teoría de que el petróleo ha migrado en el pasadogeológico son: 1) La presencia de filtraciones en de petróleo. 2) Las acumulaciones en rocas inorgánicas. 3) Correlación de los petróleos de las rocas almacén y los petróleos residuales encontrados en las rocas madre. 4) Petróleos químicamente similares en una seria de yacimientos superpuestos. 5) Ajuste estructural de los hidrocarburos a la roca almacén. 6) Consideraciones cuantitativas. Fig.1.- Sistema petrolero. 3 ITESCO | Equipo 3: Espinoza Agama-Martínez Descidelia-Almazán Hdez. Curso de Verano; Geología de Explotación del Petróleo. Ingeniería Petrolera
  • 4. Edición Fecha de Edición: Unidad: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR No. 1 13/07/11 DE COATZACOALCOS. Departamento: INGENIERÍA PETROLERA Materia: GEOLOGIA DE EXPLOTACIÓN DEL PETROLEO3.2.- Tipos de Migración (Migración Primaria y Migración Secundaria). La primera migración que sufre el petróleo después de su generación desdela roca madre (de grano fino) a la roca almacén (porosa y permeable) es llamadamigración primaria. Excepto en los casos en los cuales la roca almacén es unalente aislada, la migración primaria viene seguida por migraciones secundarias através de la roca almacén hasta que el petróleo escapa o queda atrapado.Migración Primaria: Es el desplazamiento de los hidrocarburos desde la rocaalmacén hasta los niveles de las rocas depósito (porosas y permeables). Es elmovimiento inicial que sufren los hidrocarburos.Migración Secundaria: Es el desplazamiento de los hidrocarburos que se dadespués de la migración primaria. Es decir, es el movimiento de los hidrocarburosdentro de la roca almacén, hasta acumularse grandes cantidades (cantidadescomerciales) y posteriormente quedar atrapados en alguna trampa natural, o hastaque estos se escapen. El punto en el cual se considera que la migración de los hidrocarburos hacesado, es una vez que estos han quedado atrapados en alguna trampa, o cuandologren filtrarse hasta la superficie. Si en algún momento, la trampa es eliminada, elpetróleo acumulado ahí puede migrar nuevamente hacia nuevas trampas ofiltrarse hasta la superficie. Se debe recalcar que siempre existen pérdidas de hidrocarburos duranteestas migraciones, ya que este puede quedarse adherido en la superficie de losgranos de roca por las que atraviesa. 4 ITESCO | Equipo 3: Espinoza Agama-Martínez Descidelia-Almazán Hdez. Curso de Verano; Geología de Explotación del Petróleo. Ingeniería Petrolera
  • 5. Edición Fecha de Edición: Unidad: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR No. 1 13/07/11 DE COATZACOALCOS. Departamento: INGENIERÍA PETROLERA Materia: GEOLOGIA DE EXPLOTACIÓN DEL PETROLEO3.3.- Fuerzas que causan la Migración (Causas del Movimiento del Petróleo) La causa del movimiento del petróleo a través de las rocas depende de quela migración sea primaria o secundaria. En la migración primaria dominan lasfuerzas hidráulicas, mientras que en la migración secundaria domina la flotabilidadrespecto al agua asociada.Fuerzas Hidráulicas: El agua en movimiento es capaz de arrastrar consigo al petróleo. Durante lacompactación de los sedimentos de la roca madre, tiene lugar la expulsión deagua. Inicialmente, la roca madre es una arcilla (por lo general), con una porosidadde hasta el 90%, y al ser comprimida puede reducir esta porosidad hasta el 35% omenos. Los fluidos que ocupaban los espacios que desaparecen durante lacompactación son expulsados, y se mueven en dirección a la menor resistencia endirección de formaciones porosas no comprimibles como las areniscas y calizaspermeables. El agua es siempre el fluido más abundante, pero si existe petróleoen los intersticios entre los granos de la roca madre, este es arrastrado por el aguaque ha sido expulsada. Incluso las areniscas no son completamente incompresibles y lacompactación de dichas rocas puede ser una fuerza que contribuya a la migracióndel petróleo a través de ellas. En las calizas pueden existir dos formas distintas de la expulsión delíquidos:1) Si la caliza experimenta una compactación inicial, previa a la petrificación, conuna simultánea expulsión de líquidos.2) Después de la petrificación, el peso de los sedimentos que gravitan sobre ellapuede ser causa de disolución por presión y una reducción de volumen de hasta el40%. Esto se acompañaría de una expulsión de todos los fluidos que ocupabanese espacio. Se considera que las fuerzas hidráulicas son la causa de mover el petróleodesde la roca madre hasta la roca depósito, e incluso de moverlo a través de laroca almacén. Posterior a este movimiento, la estratificación por densidades delagua y los hidrocarburos se efectúa una vez que se ha alcanzado una trampa. 5 A las profundidades a las cuales nos referimos, los líquidos sonvirtualmente estacionarios. Estos se mueven únicamente en vecindad de un puntode descarga, como un pozo. Es similar a lo que ocurre con los lagos en la ITESCO | Equipo 3: Espinoza Agama-Martínez Descidelia-Almazán Hdez. Curso de Verano; Geología de Explotación del Petróleo. Ingeniería Petrolera
  • 6. Edición Fecha de Edición: Unidad: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR No. 1 13/07/11 DE COATZACOALCOS. Departamento: INGENIERÍA PETROLERA Materia: GEOLOGIA DE EXPLOTACIÓN DEL PETROLEOsuperficie, en este aspecto: no existen corrientes apreciables excepto a lascercanías de alguna corriente de salida o un punto de descarga. Existe evidenciade que en donde existe una superficie inclinada, debido a que el punto dedescarga está en una cota inferior al punto de toma, los contactos gas-agua opetróleo-agua están también inclinados. Las fuerzas hidráulicas son las responsables del movimiento del petróleo através de la roca almacén durante la explotación de un pozo con empujehidráulico.Flotación: Es la causa principal del movimiento del petróleo a través de la rocaalmacén (migración secundaria). Son necesarias dos condiciones básicas: 1)fluidos inmiscibles y 2) fluidos de densidades distintas. El agua y el petróleo crudo son inmiscibles y el petróleo es siempre másligero que el agua del yacimiento. El gas natural es más ligero que los dosanteriores, y también es inmiscible con ellos después de alcanzar la saturacióncorrespondiente a las presiones y temperaturas en vigor. Por tanto, dondequieraque se encuentre agua y petróleo, agua y gas o agua, petróleo y gas en una rocade permeabilidad adecuada, estos adoptarán una estratificación por densidades.Como estas rocas están casi siempre llenas de agua, el petróleo y el gas seacumulan bajo un techo relativamente impermeable (roca cierre/sello) en unatrampa de hidrocarburos. En los raros casos en que la roca no esté llena de agua,el petróleo yace sobre ella, y si no existe agua, en la base de la roca. Para haber podido adoptar esta estratificación, han debido emigrar a travésde los poros de la roca. La roca madre usual es de grano tan fino, que resultaimposible la estratificación por densidades dentro de tal roca. Las rocas almacénson rocas con permeabilidad y porosidad, dentro de ellas es posible el ajuste pordensidades. Por tanto, el proceso de flotación entra en vigor cuando el petróleollega a la roca almacén. Todo yacimiento petrolífero es una prueba de la migración debida alproceso de flotación, porque casi invariablemente: 1. El petróleo está colocado sobre el agua, y 6 2. El petróleo ocupa el punto más alto por debajo de un techo impermeable o por debajo del gas natural aún más ligero. ITESCO | Equipo 3: Espinoza Agama-Martínez Descidelia-Almazán Hdez. Curso de Verano; Geología de Explotación del Petróleo. Ingeniería Petrolera
  • 7. Edición Fecha de Edición: Unidad: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR No. 1 13/07/11 DE COATZACOALCOS. Departamento: INGENIERÍA PETROLERA Materia: GEOLOGIA DE EXPLOTACIÓN DEL PETROLEOOtras Fuerzas Posibles: La dilatación puede ser responsable del movimiento del petróleo de lasrocas almacén hacia las rocas fracturadas del basamento.la dilatación es elaumento de volumen debido a la fracturación. El resultado es que el petróleocontenido en las rocas es arrastrado hacia las fracturas recientemente formadas. Otra causa es la capilaridad. Tiene un papel importante en la expulsión delpetróleo de la roca madre, pero en la roca almacén puede servir más para impedirque para provocar el movimiento del petróleo. Una última causa posible es la expansión del agua asociada, por losescapes de gas contenido en ella. Fase 1: La estratificación del gas, petróleo y agua está por encima del punto de fuga de la trampa. Fase 2: Los hidrocarburos llenan ahora la trampa hasta el punto de fuga; el petróleo empieza a escaparse y emigrar buzamiento arriba. Fase 3: La trampa está ahora llena de gas; el gas que asciende entra en la trampa, pero al mismo tiempo expulsa un volumen igual; el petróleo no llega a penetrar en la trampa. 7 ITESCO | Equipo 3: Espinoza Agama-Martínez Descidelia-Almazán Hdez. Curso de Verano; Geología de Explotación del Petróleo. Ingeniería Petrolera
  • 8. Edición Fecha de Edición: Unidad: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR No. 1 13/07/11 DE COATZACOALCOS. Departamento: INGENIERÍA PETROLERA Materia: GEOLOGIA DE EXPLOTACIÓN DEL PETROLEOCuatro trampas en tándem; la más profunda está llena de gas; la siguiente, más arriba, está llena de gas,pero queda algo de petróleo; la tercera trampa, buzamiento arriba, está llena de petróleo que estáempezando a escaparse por el punto de fuga y a entrar en la trampa más alta llena de agua.3.4.- Factores que Gobiernan a la Migración*Porosidad: Es la medida de los espacios vacíos en una roca. Según su origen,esta puede ser: Primaria/Intergranular: Es la porosidad original de la roca. Es el resultado de la acumulación y acomodo del material detrítico u orgánico, de tal manera que queden huecos entre los granos o entre las conchas. Secundaria/Inducida: Es resultado de cambios posteriores en la roca. Un ejemplo es la disolución de las rocas calizas. La porosidad se divide en tres tipos, de acuerdo a la conexión que existeentre los poros de la roca: 1. Porosidad Conectada o Absoluta 2. Porosidad Interconectada o Efectiva 3. Porosidad Aislada, No Interconectada o No Efectiva*Permeabilidad: Es la capacidad de una roca para permitir el paso de fluidos através de sus poros interconectados. 8 ITESCO | Equipo 3: Espinoza Agama-Martínez Descidelia-Almazán Hdez. Curso de Verano; Geología de Explotación del Petróleo. Ingeniería Petrolera
  • 9. Edición Fecha de Edición: Unidad: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR No. 1 13/07/11 DE COATZACOALCOS. Departamento: INGENIERÍA PETROLERA Materia: GEOLOGIA DE EXPLOTACIÓN DEL PETROLEOFactores que Influyen en la Migración:*Gradiente de Presión*Compactación*Flotación*Gravedad*Capilaridad*Corrientes*Atracción MolecularDirección de la Migración: Se consideran las direcciones de la migración, respecto a los planos deestratificación; el petróleo migra palalela o transversalmente a la estratificación. Ala migración paralela se le denomina ordinariamente “lateral” y a la transversal“vertical”. La migración paralela toma lugar generalmente a través de la roca almacén,mientras que la migración transversal exige la presencia de zonas permeables quecrucen los planos de estratificación. Como regla general, pero no invariable, lamigración primaria es transversal, mientras que la migración secundaria esparalela.Migración Transversal (Vertical): Puede ser descendente o ascendente. Si el movimiento está originado porla diferencia de densidades entre el petróleo y el agua, la dirección de migraciónes evidentemente ascendente. Pero si el petróleo está siendo expulsado por unaroca bajo compresión, se moverá en dirección a la menor resistencia. Incluso, elpetróleo puede moverse simultáneamente en distintas direcciones. Los canales usados por los fluidos expulsados son los porosinterconectados existentes entre los granos de la roca, que quedan cerrados atoda migración posterior cuando la compactación es completa. La migracióntransversal subsecuente puede hacerse a través de canales secundarios quecorten la estratificación. 9 ITESCO | Equipo 3: Espinoza Agama-Martínez Descidelia-Almazán Hdez. Curso de Verano; Geología de Explotación del Petróleo. Ingeniería Petrolera
  • 10. Edición Fecha de Edición: Unidad: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR No. 1 13/07/11 DE COATZACOALCOS. Departamento: INGENIERÍA PETROLERA Materia: GEOLOGIA DE EXPLOTACIÓN DEL PETROLEOMigración Paralela (Lateral): Es posible cuando existe un estrato poroso y permeable en la secciónsedimentaria. El petróleo viaja y se acumula paralelamente a la estratificación conbastante más frecuencia que perpendicularmente a ella. Un ejemplo de lo anteriores el hecho de que se encuentren petróleos similares en una sola formación devarios kilómetros cuadrados, mientras que en otras formaciones, separadasverticalmente solo por pocos metros, poseen petróleos poco similares entre sí. Estambién muy probable que el movimiento desde la roca madre a una roca almacénen los campos de arenas lenticulares, haya sido una migración paralela.Distancia de la Migración:La distancia a través de la cual puede migrar un petróleo, o ha migrado en elpasado geológico, es función del tiempo si se supone una continuidad depermeabilidad y gradiente. Si el petróleo puede migrar un centímetro, puedehacerlo un kilómetro, es solo cuestión de tiempo.Las oportunidades para una migración a largas distancias son mucho mayorespara la migración paralela que para la transversal. En esta última clase demovimiento, la distancia está limitada al espesor de la sección sedimentaria.Capas Conductoras: Este término es para las rocas profundas y altamenteporosas y permeables a través de las cuales el petróleo puede migrar. Lasposibles capas conductoras incluyen principalmente a las areniscas y calizascavernosas. El petróleo asciende o desciende desde las capas conductoras a lasrocas almacén a través de poros o fisuras. Una vez alcanzada la capa almacén, elpetróleo puede quedar inmediatamente atrapado, o puede migrar paralelamente ala estratificación hasta encontrar una trampa.Época de la Migración: La acumulación de los hidrocarburos en un depósito comercial es posibleúnicamente por medio de una combinación de acontecimientos físicos en unasecuencia definida. La época de la migración puede dividirse en tres categorías: 1. Época de la migración primaria desde la roca madre a la roca almacén 2. Época de la primera de las migraciones secundarias hasta una trampa, y 10 3. Época de las migraciones posteriores hasta trampas más elevadas como consecuencias de fugas de la primera trampa. ITESCO | Equipo 3: Espinoza Agama-Martínez Descidelia-Almazán Hdez. Curso de Verano; Geología de Explotación del Petróleo. Ingeniería Petrolera
  • 11. Edición Fecha de Edición: Unidad: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR No. 1 13/07/11 DE COATZACOALCOS. Departamento: INGENIERÍA PETROLERA Materia: GEOLOGIA DE EXPLOTACIÓN DEL PETROLEOCambios en el Petróleo Durante su Migración: La migración no tiene porque impedir la evolución natural del petróleo. Dehecho, podría incluso ser acelerada a cause del mayor contacto.Dato Relevante: La probabilidad de que es necesario cierto tiempo, incluso quizátiempo geológico, para que el petróleo adquiera la fluidez necesaria para sumigración secundaria, puede ser la razón de la ausencia virtual de depósitoscomerciales de petróleo en las formaciones más jóvenes. 11 ITESCO | Equipo 3: Espinoza Agama-Martínez Descidelia-Almazán Hdez. Curso de Verano; Geología de Explotación del Petróleo. Ingeniería Petrolera