Sedimentologia De Yacimientos Clasticos

DICTADO POR: ING. MONTILLA, NINFA (M.Sc.)

FREI LAS SA F ME M MEREC O TES PIED URE FICI RAS NA

El Ciclo de las Rocas da una idea de las diferentes interrelaciones y cambios que pueden darse entre ellas.

MODELO GEOLÓGICO

MODELO GEOLÓGICO Todas las rocas que cubren la tierra de acuerdo con la forma como ellas han sido formadas, se agrupan en tres clases principales: ígneas, metamórficas y sedimentarias. Rocas Ígneas: Se forman del enfriamiento y solidificación del material de roca que se encuentra debajo de la corteza terrestre en estado líquido. Pueden ser formadas debajo de la superficie por enfriamiento muy lento o formadas en la superficie cuando el material fundido es forzado hacia la superficie de la tierra. En esta categoría se encuentran granitos, dioritas, lavas, basaltos, etc. Rocas Metamórficas: Originalmente pueden ser ígneas o sedimentarias, sus características originales han sido cambiadas grandemente por las acciones de presión, temperatura y otros factores que actuaron sobre ellas dentro de la corteza de la tierra. Ejemplo de estas rocas son: filitas, esquistos, etc.

MODELO GEOLÓGICO Rocas Sedimentarias: Estas rocas provienen de la consolidación de sedimentos formados sobre la superficie de la tierra o ambientes marinos, originados por descomposición mecánica de fragmentos de rocas preexistentes por efecto de meteorización, erosión y transporte (depositación mecánica), también por precipitaciones químicas de soluciones o por secreción de organismos vivientes (depositación química). Frecuentemente, fueron depositados en capas o estratos. En su mayoría todo el petróleo producido en el mundo proviene de rocas sedimentarias. Para localizar los yacimientos que contienen petróleo, se requiere del conocimiento de la naturaleza de los sedimentos. Las rocas sedimentarias, están en su mayoría formadas por minerales que permanecen estables sometidos a condiciones normales de esfuerzos y temperatura derivados de procesos y pueden ser divididas en dos grandes grupos mecánicos y químicos.

MODELO GEOLÓGICO Las rocas sedimentarias se clasifican según su composición en: Rocas Carbonáticas: Son formadas por carbonatos de calcio y de magnesio precipitados en las aguas marinas por procesos químicos y bioquímicos. Ejemplo: Calizas y dolomitas. Rocas Clásticas: Están formadas de restos provenientes de la alteración y descomposición de rocas pre-existentes que pueden ser transportadas, frecuentemente a distancias considerables, por el viento, agua o hielo desde el sitio de erosión hasta el sitio de depositación. Estos sedimentos, los cuales se asientan bajo la acción de la gravedad a distancias desde sus orígenes son denominados “Exógenos”. Las “Exógenos” partículas están usualmente unidas por un cemento de origen químico o bioquímico formando posteriormente la despositación. Ejemplo: Calizas y dolomitas.

Clasificación de las Rocas Sedimentarias ROCA FUENTE Descomposición Descomposición Química Mecánica Restos Orgánicos Minerales Pre- Soluciones existente Precipitaciones Restos Biológicos y Precipitaciones Lutita Areniscas Conglomeráticas Carbón Orgánico Evaporitas (algunas Calizas) Calizas Lutitas Diatomeas Fosforitas Dolomitas Fuente: Introduction to Wireline log analysis W.A.

Tipos de Rocas Sedimentarias SIMPLE ARENAS CALIZAS DOLOMITAS LUTITA ARCILLOSAS ARENA COMPLEJA MICA LUTITA Fuente: Avanced Formation Evaluation. Schlumberger Surenco S.A.

ROCAS SEDIMENTARIAS TERRÍGENOS

ROCAS SEDIMENTARIAS Las Rocas Sedimentarias Detríticas (Conglomerados, areniscas, limolitas y lutitas): son rocas formadas por la acumulación de minerales y fragmentos de roca derivados de ya sea de la erosión de rocas preexistentes o de productos meteorizados o intemperizados de estas rocas. Caliza: roca sedimentaria compuesta en gran parte por el mineral Calcita (CaCO3) formada ya sea por procesos orgánicos o inorgánicos. Constituyen el 22% de las rocas sedimentarias. Dolomía: roca sedimentaria compuesta principalmente por el mineral Dolomita (MgCO3). Carbón: es una roca sedimentaria compuesta por materia combustible derivada de la composición y alteración parciales de la celulosa y la lignita de la materia vegetal. Evaporitas: son rocas compuestas de minerales precipitados a partir de soluciones concentradas por la evaporación de sus solventes. Por ejemplo: sal de roca, teso, anhidrita.

TERRÍGENOS CONGLOMERADOS ARENISCAS LIMOLITAS LUTITAS CALIZAS Y LUTITAS FOSILÍFERAS DOLOMÍAS CRISTALINAS Y ARCILLOSAS CALIZAS OOLÍTICAS, FOSILÍFERAS Y PELETOIDALES EVAPORITAS, FTANITA, CALIZAS Y DOLOMÍAS CRISTALINAS ALOQUÍMICO ORTOQUÍMICO S S CLASIFICACIÓN DE LOS SEDIMENTOS Y DE LAS ROCAS (FOLK)

ARCILLA ARCILITA (ARCILLA) ARCILITA ARCILITA ARENOSA LIMOSA (ARCILLA ARENOSA (ARCILLA LIMOSA) LODOLITA ARCILLOSA (LODO ARCILLOSO) ARENISCA LODOLITA LODOLITA LIMOLITA ARCILLOSA ARENOSA LIMOSA ARCILLOSA (ARENA ARCILLOSA) (LODO ARENOSO) (LODO LIMOSO) (LIMO ARCILLOSO) LIMOLITA ARENISCA ARENOSA ARENISCA LIMOSA LIMOLITA (LIMO ARENOSO) (ARENA) (ARENA LIMOSA) (LIMO) ARENA LIMO

ROCAS SEDIMENTARIAS CONGLOMERADOS

ROCAS SEDIMENTARIAS ARENISCAS

ROCAS SEDIMENTARIAS BIOTURBACIÓN Las trazas fósiles o icnofósiles son estructuras sedimentarias producidas biológicamente e incluyen huellas, pistas, excavaciones, perforaciones y otras trazas realizadas por organismos. Son huellas fósiles de organismos que vivieron en los sedimentos que constituyen las rocas sedimentarias. Las asociaciones de icnofósiles se denominan icnofacies y son útiles en la interpretación ambiental.

ROCAS SEDIMENTARIAS CALIZA FORMACIÓN LA LUNA CALIZA FORMACIÓN GUASARE

ROCAS SEDIMENTARIAS CALIZA FOSILÍFERA

ROCAS SEDIMENTARIAS ORTOQUÍMICO HALITA S YESO

COMPOSICIÓN TÍPICA DE ALGUNAS ARCILLAS COMUNES (FOLK, 1974, P.91) K20 disminuye de 12% - 7% - <1% muscovita (sericite) - illita - montmorillonita Montmorillonita tiene Mg, pero la clorita tiene mucho más Caolinita y Clorita son deficientes en K20 Chamosita es kaolinite rica en Fe Illita y Clorita tienen abundante hierro (Fe) Glauconita es illite rica en Fe Illita tiene hierro (Fe), pero la clorita tiene mucho más La Sericita es probablemente muscovita de grano fino ligeramente impura o deficiente en K

ARCILLAS CLORITA – imagen de sem (AAPG, Memoir28, p.135) 3.5µm ILLITA – imagen de sem (AAPG, Memoir28, p.132) 22µm

MONTMORILLONITA imagen de sem (AAPG, Memoir28, p.130) 5µm CAOLINITA – imagen de sem 12µm (AAPG, Memoir28, p.144)

ROCAS MADRES Es la Roca generadora de hidrocarburo, es decir, donde se formó el hidrocarburo. Por ejemplo: Lutitas, Calizas, entre otras. ROCAS RECIPIENTES Es la Roca donde se almacena el hidrocarburo. Por ejemplo: Areniscas.

Caracterización Geológica de Yacimiento (Diagénesis) Son los procesos físicos, químicos o biológicos que convierten a los sedimentos en rocas sedimentarias mediante la modificación de la mineralogía y/o textura antes del metamorfismo (150 – 200 ºc). Estos cambios ocurren en la interface sedimento-agua después del enterramiento. La diagénesis ocurre donde la mineralogía de la roca llega a ser inestable como resultado de los cambios en las condiciones o de la química. La inestabilidad por lo general tiene lugar en el contacto de los granos y en el espacio poral entre los granos. Los cambios en la presión y temperatura causan que se formen nuevos minerales o que se modifiquen minerales preexistentes como ajustes del sedimento o la roca a las nuevas condiciones de equilibrio.

 UTILIDAD:  CARACTERIZACIÓN DE YACIMIENTO  DETERMINA LA CALIDAD FÍSICA DE LA ROCA  ANALIZA LAS VARIACIONES EN LOS YACIMIENTOS PRODUCIDOS POR LA COMPACTACIÓN Y CEMENTACIÓN  ESTABLECE LOS NIVELES DE POROSIDAD CUYO CONTROL ESTÁ RELACIONADO CON FACIES Y AMBIENTES SEDIMENTARIOS  ESTIMA LA PRESENCIA O AUSENCIA DE ARCILLA

PROCESOS DIAGENÉTICOS EN ARENISCAS PROCESOS QUÍMICOS Y FÍSICOS QUE AFECTAN A LOS SEDIMENTOS DESPUES DE LA DEPOSITACIÓN. LOS ESTUDIOS SOBRE HISTORIA DIAGENÉTICA SON IMPORTANTES POR:  PREDICCIÓN  ENTENDIMIENTO DEL FLUJO DE FLUIDOS.  EL TAMAÑO Y FORMA DE LOS POROS DETERMINA:  LA TASA Y CANTIDAD DE FLUIDOS PRODUCIDOS. EFICIENCIA EN EL MANEJO DE LAS INTERACCIONES: ROCA- FLUIDO

 PROCESO DIAGÉNETICO:  CEMENTACIÓN  RECRISTALIZACIÓN  REEMPLAZO  ALTERACIÓN O AUTIGÉNESIS  METASOMATISMO  DIFERENCIACIÓN DIAGENÉTICA  DISOLUCIÓN INTRAESTRATAL

PROCESOS DIAGENÉTICOS EL GRADO EN EL CUAL CADA UNO DE ESTOS PROCESOS CONTRIBUYE A LA DIAGÉNESIS DE UN SEDIMENTO DADO ESTA CONTROLADO POR LOS SIGUIENTES FACTORES: COMPOSICIÓN • PRESIÓN DE SOTERRAMIENTO • TEMPERATURA • COMPOSICIÓN Y NATURALEZA DE LOS FLUIDOS DEL PORO • TAMAÑO DE GRANO • POROSIDAD, PERMEABILIDAD • CANTIDAD DEL FLUJO DE FLUIDOS

GEOMETRÍA DE LOS POROS El tamaño, la forma y la distribución de los poros es muy importante ya que influye en el tipo, cantidad y tasa de producción de fluidos. Ocurren tres tipos de porosidad en las areniscas  Poros intergranulares  Poros intragranulares y móldicos  Microporos

GEOMETRÍA DE LOS POROS LA PERMEABILIDAD Y LA APERTURA DE POROS SON MAYORES CON LA POROSIDAD INTERGRANULAR. ROCAS CON GRANDES GARGANTAS DE POROS RAPIDAMENTE LIBERAN SUS FLUIDOS Y TIENEN ALTAS TASAS DE FLUJO. ROCAS CON POROSIDAD INTRAGRANULAR, MÓLDICA Y MICROPOROSIDAD FRECUENTEMENTE NECESITAN FRACTURAS NATURALES O INDUCIDAS PARA HACER AL YACIMIENTO ECONOMICO. LAS PRUEBAS DE MERCURIO PUEDEN SER UTILIZADAS PARA CALCULAR EL TAMAÑO Y ESCOGIMIENTO DE LA GARGANTA DE PORO.

TIPOS DE CEMENTACIÓN POR SÍLICE

PROCESOS DIAGENÉTICOS EN ARENISCAS ESTADO AVANZADO DE CEMENTACIÓN POR SOBRECRECIMIENTO EN EL CUAL CASI TODO EL ESPACIO PORAL HA SIDO RELLENADO POR CEMENTO SILICEO. LOS BORDES ENTRE LOS GRANO DETRÍTICOS Y EL CEMENTO POR SOBRECRECIMIENTO SON DEBILMENTE VISIBLES. LOS CONTACTOS ENTRE SOBRECRECIMIENTOS ADYACENTES SON BORDES IRREGULARES PRODUCIDOS POR LA INTERFERENCIA MUTUA DURANTE EL CRECIMIENTO DE LOS CRISTALES. NX , 0,15 mm

COMPACTACIÓN  Los espacios entre los granos de sedimentos están usualmente rellenos de agua.  La porosidad es el espacio vacio / el volumen total de la roca.  La permeabilidad es la habilidad de la roca en transmitir un fluido (gas, petróleo, agua), requiere porosidad conectada.

COMPACTACIÓN DE ARENA Las arenas son difíciles de compactar ya que ellas estan soportadas por contactos entre granos. El cuarzo y feldespato no son dúctiles a condiciones diagenéticas de p y t. Las arenas modernas poseen entre 40 y 48 % de porosidad. Las areniscas cuarzosas compactadas poseen alrededor de 30 % de porosidad. Los fragmentos líticos dúctiles pueden ser forzados entre los poros, asi que las arenas líticas pueden ser mayormente compactadas

¿PUEDE LA COMPACTACIÓN POR SI SOLA FORMAR ARENISCAS A PARTIR DE ARENAS? A VECES  CUARZO ± FELDESPATO ± AGUA COMPRIMIDOS HASTA EL LÍMITE DE LAS CONDICIONES SEDIMENTARIAS, TODAVIA CON GRANOS SUELTOS.  80 % DE CUARZO + 20 % DE FRAGMENTOS DE LUTITAS O ESQUISTOS GENERA AGREGADOS MULTIGRANULARES.  100 % DE LODO GENERA LODOLITAS Y LUTITAS.  LA COMPACTACIÓN POR SI SOLA PUEDE PRODUCIR UNA ROCA A PARTIR DE SEDIMENTOS CON ALTO CONTENIDO DE FRAGMENTOS LÍTICOS DÚCTILES O DE LODO.

Aspectos Diagéneticos Arenas B-2-X Sd Qz Microfractura Ac abierta Autigénica Sd Ф1 Ф1 LL 2899 4471’ 7” Ac (S11) Autigénica Sd Pl Pl Ac Ac (Detrítica?) Pl Autigénica LL 3358 4417’ LL 3358 5053’ 1” (S3Ce) (S3)

PROPIEDADES DE LA ROCA - YACIMIENTO  Porosidad  Humectabilidad  Permeabilidad  Presión capilar  Permeabilidades relativas  Tensión superficial e  Saturación y distribución de fluidos interfacial PERMITEN DEFINIR LA CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DE LA ROCA RESERVORIO,Y COMO SE RELACIONAN CON EL COMPORTAMIENTO DE LOS FLUIDOS DURANTE LA PRODUCCION

Propiedades Físicas de las Rocas Porosidad Porosidad es el volumen de poros por unidad de volumen de formación; es decir, la fracción del volumen de una muestra que está ocupada por poros o vacíos. El símbolo para la porosidad es φ. Una sustancia densa y uniforme, semejante a un pedazo de vidrio, tiene porosidad cero; una esponja, tiene una muy alta porosidad. Las Porosidades de formaciones de superficie pueden ser muy variadas. Carbonatos densos (calizas y dolomitas) y evaporitas (sal, anhidrita, yeso, etc.) pueden mostrar prácticamente porosidades cero; pozo con arenas consolidadas pueden tener porosidades del 10 al 25 %; arenas no consolidadas pueden tener 25 % o más.

Propiedades Físicas de las Rocas Arcillas o Lutitas pueden contener por encima del 40% de porosidad llena de agua, pero los poros individuales son usualmente tan pequeños que la roca es impermeable al flujo de fluidos. Las Porosidades están clasificadas de acuerdo a la colocación física del material que rodea los poros y a la distribución y forma de los poros. En una arena limpia, la roca matriz está formada por granos de arena individuales, mas o menos en forma esférica, empacados juntos de la misma forma en que los poros están entre los granos.

Propiedades Físicas de las Rocas Porosidad MATERIAL CEMENTANTE GRANO DE ARENA POROSIDAD EFECTIVA 25% POROSIDAD NO EFECTIVA 5% POROSIDAD TOTAL 30%

PERMEABILIDAD (K, Darcy) Es la medida de la resistencia al flujo de líquidos en el medio poroso. Ley de Darcy matriz de roca v = q = − k dp A µ dl Fase de flujo 1 Fase de flujo 2 FACTORES QUE AFECTAN: Depende de la interconexión de los poros y las condiciones de Humectabilidad de la superficie Poral Es independiente a la naturaleza del fluido. La habilidad de dejar fluir un fluido a través de los canales que constituyen el volumen poroso interconectado.

Propiedades Físicas de las Rocas Permeabilidad La Permeabilidad es una medida de la facilidad con la cual los fluidos pueden fluir a través de la formación. Para una muestra de roca dada y para cualquier fluido homogéneo, la permeabilidad será una constante con tal y los fluidos no tengan contacto con la misma roca. La unidad de Permeabilidad es el darcy, la cual es muy grande, tanto que la parte de mil es generalmente utilizada: el milidarcy (md). El símbolo para la Permeabilidad es k. Una roca, para ser permeable, debe tener algunos poros interconectados, capilares o fracturas. De aquí que existe una relación aproximada entre la Porosidad y la Permeabilidad. Las Permeabilidades más grandes, en general, corresponden a grandes Porosidades, pero esto esta lejos de ser una regla absoluta.

CLASIFICACIÓN DE PERMEABILIDAD Absoluta (k): Cuando existe una sola fase la cual satura 100 % el medio poroso. Efectiva (ke): Cuando existen mas de una fase en el medio ko = f (So ) poroso, las cuales fluyen simultáneamente. ko Sw Relativa (kr): Se refiere a la kro Sw = relación entre la permeabilidad k Swi efectiva y la absoluta.

Propiedades Físicas de las Rocas Las Arcillas y algunas arenas tienen altas porosidades, pero los granos son mas pequeños que el camino disponible para el movimiento del fluido, ya que es bastante restringido y tortuoso; así que, sus permeabilidades pueden ser muy bajas. Otras formaciones, tales como calizas, pueden estar compuestas de una roca densa partida, por un poco de fisuras pequeñas o fracturas de gran proporción. La Porosidad de cada una de las formaciones puede ser baja, pero la permeabilidad de una fractura puede ser enorme. Por lo tanto, las calizas fracturadas pueden tener baja porosidad pero una permeabilidad extremadamente alta.

Propiedades Físicas de las Rocas Permeabilidad Permeabilidad Vertical 1000 md Permeabilidad Horizontal 1500 md POROSIDAD 40%

SATURACIÓN (Sf) 100% Agua 100% Petróleo Es la fracción de volumen poroso ocupado por un determinado fluido. Vf Sf = Grano de Arena Vp Se expresa como fracción o porcentaje del volumen poroso. 100% Gas Agua-Petróleo-Gas Sg + So + Sw =1.0

Propiedades Físicas de las Rocas Saturación La Saturación de una formación es la fracción del volumen de poros ocupados por el fluido considerado. La Saturación de Agua, es entonces, la fracción (o porcentaje) del volumen de poros que contiene agua de la formación. Pero si nada mas existe agua en los poros, una formación tiene una Saturación de Agua del 100 %. El símbolo para la Saturación es S; varios subíndices son utilizados para denotar saturación de un fluido en particular (Sw para Saturación de Agua, So para Saturación de Petróleo, Sh para Saturación de hidrocarburos, etc.). La Saturación de Petróleo, o Gas es la fracción del volumen de poros que contiene petróleo o gas. Los poros deben estar saturados con algún líquido. Así, la sumatoria de todas las saturaciones en una roca de formación dada debe ser un total del 100 %.

Propiedades Físicas de las Rocas Saturación AGUA GAS PETROLEO GRANOS DE MATERIAL ARENA CEMENTANTE

Tensión Interfacial ( γ) Película superficial En la superficie que separa dos fases. Existe un desbalance de fuerzas moleculares que se traduce en un Aire fuerza neta que tiende a minimizar el Interfase área de contacto entre las dos fases, Aire-Petróleo a esta área de contacto se le conoce como Interfase. Petróleo Interfase Petróleo-Agua La fuerza molecular resultante en la Agua interfase se denomina Tensión Interfacial. Moléculas externas en la Interfase Petróleo-Agua Se expresa en unidades de fuerza Moléculas externas en la Interfase Aire - Petróleo por longitud (p.ej: dinas/cm)

Humectabilidad Es la tendencia de un fluido a O LE adherirse a una superficie sólida, en Ó TR PE AGUA presencia de otro fluido inmiscible Owo SUPERFICIE DE LA ROCA El término Mojabilidad es sinónimo Owo = ÁNGULO DE CONTACTO de Humectabilidad, denominándose Fluido Mojante o humectante al que Owo Owo presenta mayor tensión de adhesión HIDRÓFILO OLEOFILO con la roca del yacimiento. ( Owo < 90°) ( Owo < 90°) Determina: Localización y Distribución de Fluidos Permeabilidad Relativas Eficiencias de Desplazamiento

Presión Capilar (Pc) σwo Es una de las fuerzas mas Aθ importantes que controlan y gobiernan la distribución de B h fluidos en el yacimiento. Agua Petróleo Las fuerzas capilares se origina de la acción molecular de dos o Agua más fluidos inmiscibles (petróleo, agua, gas) que coexisten en el medio poroso. r R θ Se expresa en términos del A diferencial de presión en la 2 σow cos θ interfase entre la Fase Mojante y B P = P −P = c A B r la Fase No Mojante.

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Sedimentologia De Yacimientos Clasticos

by unellez on Feb 02, 2010

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