FACIES SISMICAS Y POTENCIAL DE HIDROCARBUROS EN RAMPAS DE
YACIMIENTOS CARBONATADOS
FACIES SISMICAS Y POTENCIAL DE HIDROCARBUROS EN RAMPAS DE
YACIMIENTOS CARBONATADOSUNIVERSIDAD AUTOMA DEL CARMENFACIES
SISMICAS Y POTENCIAL DE HIDROCARBUROS EN RAMPAS DE YACIMIENTOS
CARBONATADOSCaracterizacin Esttica de Yacimientos
PRESENTAN:ESTEBAN ENRIQUE CHE FERNNDEZANA KAREN RODRIGUEZ
AVENDAOJANITZI SARAH CASTRO VALLEJOJUAN ALBERTO VERA
CABRERAMATERIA:CARACTERIZACIN ESTTICA DE YACIMIENTOSPROFESOR
(A):ING. MARIA ISABEL LPEZ SANTANA
CD. DEL CARMEN, CAMP. 22 DE ABRIL 2014
ContenidoIntroduccin2Rocas carbonatadas3Clasificacin de Dunham
(1962).3Clasificacin de Embry y Klovan
(1971).6Diagnesis8Compactacin8Cementacin9Disolucin10Dolomitizacin10Velocidad
de propagacin de la onda en los carbonatos11Exploracin
ssmica14Geometra deducida a partir de los datos del
subsuelo15Potencias Econmico17Rampas Carbonatadas21Distribucin de
facies en una rampa carbonatada.22Plataforma bordeada22Plataforma
eprica23Plataforma aislada24Plataforma
inundada25Conclusiones26Referencias27
Introduccin
Los carbonatos son muy abundantes en el mundo, lo cual debido a
esto y sus caractersticas geolgicas, suelen formarse grandes
acuferos y yacimientos petroleros muy importantes.Los carbonatos
una vez depositados sufren una serie de cambios fsicos y qumicos,
llamados diagnesis, por los cuales estos sedimentos se convierten
en rocas, y estos cambios pueden modificar sus propiedades como la
porosidad y la permeabilidad.En este caso trataremos a los
yacimientos que se encuentran en secuencias de Plataforma
Carbonatada, de los cuales tenemos una variedad en Mxico, as como
tambin algunos casos que se encuentran en el mundo.
Rocas carbonatadasLas rocas carbonatadas son rocas formadas
mayoritariamente por carbonatos, clcico (calcita en las calizas) o
clcico-magnsico (dolomita en las dolomas). De ellas, solo las
calizas tienen un autntico origen sedimentario, pues las dolomas se
forman por procesos posteriores al depsito. Las rocas carbonatadas
tienen un inters minero, que se sustenta en sus aplicaciones
directas (por ejemplo, en la fabricacin de cemento). Tambin son
interesantes desde el punto de vista geolgico-minero por poder
albergar concentraciones de minerales metlicos, e incluso agua y
otros fluidos (petrleo y gas).Clasificacin de Dunham (1962).Esta
clasificacin toma en cuenta la abundancia de los aloqumicos y la
micrita, pero sin considerar la identidad de cada uno de los
aloqumicos que forman parte de la roca, divide a las calizas con
base en su textura. Distingue dos tipos generales de carbonatos:
rocas y sedimentos carbonatados, los que presentan textura
deposicional reconocible, y los que presentan textura cristalina.
Tambin toma en cuenta los depsitos arrecifales u organismos que se
encontraban unidos en el momento del depsito original (Ahr, 2008).
A continuacin se describen las principales caractersticas de las
calizas de acuerdo a lo propuesto por Dunham en 1962:Mudstone:
presenta una textura matriz-soportada con menos del 10% de granos;
es una roca carbonatada la cual el sedimento ha sido fijado y unido
por la accin de organismos vivos. Est compuesta la mayor parte de
esta roca por la matriz y contiene menos de 10% de aloqumicos, los
cuales son muy finos. Sus componentes no se encuentran unidos entre
si al momento de la depositacin (Ahr, 2008).
Microfotografa de una caliza mudstone, soportada por matriz y
menos del 10% de granos aloqumicos, del Cretcico superior de
Grecia.
Wackestone: se observa una textura matriz-soportada con ms del
10% de granos. En la cual se puede identificar algunas partculas
pequeas de aloqumicos, las cuales se encuentran flotando en la
matriz (Ahr, 2008).
Microfotografa de una caliza Wackestone en la que se pueden
observar algunos aloqumicos, del Cretcico Superior de Pindos,
Grecia Central (Mackenzie, 1997).Packstone: tiene una textura
grano-soportada y con matriz micrtica, donde el espacio
intergranular est ocupado por micrita (Fig.2.26), los granos ocupan
gran parte de la roca sin tocarse entre s, se observa como si se
encontraran empaquetados o envueltos por la micrita (Tucker,
1990).
Caliza Packstone, compuesto por granos de 2 tamaos, predominan
los peloides, de Gloucestershire, Inglaterra. (Mackenzie,
1997).Grainstone: Textura grano-soportada y sin matriz micrtica. El
espacio intergranular puede estar ocupado por cemento. En este caso
los granos se encuentran soportando unos a otros ocupando la mayor
parte de la roca, en este caso se encuentran cementados por
esparita (Fig. 2.27) (Tucker, 1990).
Microfotografa de una caliza Grainstone, donde se observan
aloqumicos granos soportados con cemento espartico, del Jursico,
Inglaterra (Tomada de Mackenzie, 1997).Boundstone: Los componentes
originales se encuentran ligados durante la sedimentacin debido a
la accin de organismos bioconstructores (Fig. 2.28), ya sean
corales, algas rodofceas, cianobacterias, etc. Pero no hace
diferencia entre ellos (Ahr, 2008).
Microfotografa de una unidad ooltica en una caliza Boudstone, en
la que se pueden identificar restos y crecimientos de organismos de
un arrecife, de Cumbria, Inglaterra (Tomada de Mackenzie,
1997).
Clasificacin de Embry y Klovan (1971).Esta clasificacin
complementa la clasificacin de Dunham aadiendo cinco nuevos tipos,
tanto para indicar tamao de grano (Floagstone y Rudstone), como el
tipo de sujecin orgnica para los Boundstones (Bafflestone,
Bindstone y Framestone), para dar informacin sobre la composicin de
los granos de manera cualitativa. Debido a las modificaciones
diagenticas en las calizas, se debe tener cuidado cuando se asigna
nombre a una roca caliza (Ahr, 2008); esta clasificacin tambin
busca reflejar la interaccin entre la energa de depsito as como la
influencia biolgica incluyendo depsitos de arrecifes (Tucker,
1990).A continuacin se describen las principales caractersticas de
las calizas que complementan la clasificacin de Embry y
Klovan1971:
Rudstone: Textura grano-soportada, en la que los clastos" tienen
un tamao mayor a 2 mm y estn en una proporcin superior al 10%. La
roca es rica en sedimentos formados por la actividad de las
tormentas o la bioerosin de los arrecifes. Ellos se encuentran
alrededor de los arrecifes de parche en la parte posterior de los
arrecifes (Schlager, 2005).
Floatstone: Textura matriz-soportada, en la que los clastos"
tienen un tamao > 2 mm y estn en una proporcin superior al
10%.
Dentro de los boundstones, se diferencian los siguientes tres
tipos:
Framestone: Tipo de bioconstruccin en la que los organismos
construyen armazones rgidos (por ejemplo, los arrecifes de
corales).
Bindstone: Tipo de bioconstruccin por organismos (esquelticos o
no) que incrustan y atrapan el sedimento (por ejemplo, los
estromatolitos).
Bafflestone: Tipo de bioconstruccin en la que los organismos
atrapan sedimento por efecto pantalla (por ejemplo, los montculos
de lodo).
Resumen de la clasificacin de Dunham y Embrie y Klovan.
Diagnesis La diagnesis es todo proceso que acta sobre los
sedimentos despus de la depositacin, principalmente tiene que ver
con las alteraciones fsicas, qumicas y biolgicas de los sedimentos;
estas alteraciones se dan a condiciones de presin y de temperaturas
bajas lo que da como resultado cambios en la mineraloga y en la
textura original de la roca (excluye los procesos que envuelven
temperaturas y presiones lo suficientemente altas que originan el
metamorfismo).Entender los procesos diagenticos es importante en el
estudio de los yacimientos de carbonatos debido a sus efectos tanto
en la formacin como en la destruccin de la porosidadLos principales
procesos diagenticos que destacan en los carbonatos son la
disolucin, la cementacin, compactacin y delimitacin.Compactacin
Este proceso implica la reorganizacin de las partculas, esto se da
en respuesta de las nuevas condiciones de la presin de sobrecarga
ya que se reduce la porosidad por la prdida de volumen. El agua que
est contenida en las capas inferiores es expulsada por la presin
que generan las capas superiores, esto hace que el espacio entre
los poros se pierda y se produzca un endurecimiento y por ende la
compactacin del sedimento. La compactacin puede ocurrir de las
siguientes dos formas: MECANICAPuede comenzar inmediatamente despus
de la sedimentacin. En sedimentos formados esencialmente por granos
esquelticos, ooides, etc. (packstones y grainstones). La
compactacin inicial da lugar a un mayor grado de empaquetamiento.
Los bioclastos alargados tienden a orientarse pararelamente a la
estratificacin. Posteriormente se puede producir la fracturacin de
los granos y de los cementos tempranos y la deformacin de los
granos y sedimento ms blando. QUIMICA Se da por presin-disolucin.
En esta el sedimento es deformado bajo el esfuerzo vertical de
sobrecarga y al mismo tiempo se produce una disolucin de carbonato
de calcio que ser suministrado a las aguas intersticiales para su
posterior precipitacin como cemento. Los factores que condicionan
este proceso no estn controlados pero es muy evidente que influyen
los parmetros siguientes: presin vertical, litologa, porosidad,
permeabilidad y temperatura.Cementacin La cementacin es el
crecimiento de cristales en los espacios preexistentes, esto se da
a partir de la precipitacin de los cementantes que son arrasados en
solucin a travs de sedimentos permeables para depositarse entre los
poros. Los espacios en los que se da la cementacin pueden ser
interpartculas como intrapartcula. Los resultados finales que son
ms importantes en la cementacin son la litificacin del sedimento y
la prdida de la porosidad.Por la situacin del medio diagentico en
el crecimiento de los cristales, la cementacin puede ocurrir en
cuatro condiciones:Cementacin meterica: est controlada generalmente
por agua dulce y se divide en: Superficial: que es la que se
realiza en capas delgadas, en manantiales y arroyos efmeros, y en
el suelo como caliches. Vadosa: se da en zonas sobre el nivel
fretico y hasta la superficie. Fretica: est se da en zonas por
debajo del nivel fretico hasta profundidades altas y variables.
Cementacin intramareal: esta ocurre en zonas que en algunas
ocasiones quedan cubiertas por el nivel del mar o mojadas por
salpicaduras, o que se cubren de forma intermitente.Cementacin
submareal: esta se realiza en el medio marino, en sedimentos que
todava no tienen empaquetamiento definitivo, siempre prximo a la
interfase deposicional y a profundidades desde la marea baja a la
zona abisal.
Cementacin subterrnea: es la que se origina por debajo de un
cierto espesor de sedimentos y bajo la influencia de agua meterica
o marina.Para diferenciar la morfologa del cemento en las zonas
carbonatadas antiguas se distinguen los siguientes tres
tipos:Cemento en drusa: es aquel que est formado por cristales
alargados colocados perpendicularmente a la pared del poro y que
representan extincin ondulante por su orientacin ptica respecto a
la pared.Cemento granular: est formado por un mosaico de cristales
con una orientacin ptica desordenada.Cemento anular o sintaxial:
est formado por el recrecimiento sobre cristales aislados y en
continuidad ptica, se caracteriza por tener partculas
monocristalinas.
Disolucin La disolucin se da por la interaccin de la composicin
del agua de los poros y la mineraloga de las partculas, cuando
estos factores se encuentran en desequilibrio. El resultado final
de los procesos de la disolucin es la creacin de diferentes tipos
de poros (porosidad secundaria).Los componentes deposicionales de
los sedimentos carbonatados estn constituidos en una porcin muy
alta por minerales metaestables, que en el curso de los procesos
diagenticos tienden a desaparecer mediante la disolucin y esta va a
depender de:Composicin del agua que atraviesa y de su flujo,
bsicamente depende de los valores del pH y de la
salinidad.Propiedades intrnsecas del material, la mayor o menor
facilidad para disolverse depende fundamentalmente de la
mineraloga, ya que es ms soluble la calcita rica en magnesio. Otros
factores, que consideran el grado de porosidad y la presencia de
materia orgnica.Como consecuencia de estos procesos de disolucin se
produce una porosidad secundaria diagentica, que se suma a la
porosidad primaria.Dolomitizacin La dolomitizacin se refiere al
reemplazamiento de la calcita por la dolomita. El anlisis de la
textura de la dolomitizacin puede hacerse considerando dos
casos:Reemplazamiento parcial: suele llevar un orden selectivo de
tal forma que lo primero en dolomitizarse es la matriz micrtica y
posteriormente los bioclastos.
Reemplazamiento total: en este caso se pueden encontrar
diferentes situaciones como la conservacin de la textura
deposicional, la conservacin parcial de la textura deposicional y
la destruccin o cambio total de la textura deposicional.La
dolomitizacin es un proceso muy lento y difcil de controlar ya que
intervienen varios factores que influyen en ella; los ms
importantes son: Tiempo: la formacin de la dolomita se ve muy
favorecida por el tiempo debido a su ordenacin elevada.
Temperatura: la elevacin de sta favorece el proceso ya que aumenta
la movilidad inica y deshidrata los iones de Mg facilitando su
entrada en la red. Presin: su aumento favorece su formacin ya que
la presin de cristalizacin de la dolomita es mayor que la de la
calcita.Caracteres intrnsecos de la roca: estas caractersticas son
las que condicionan la selectividad del proceso, en donde
intervienen los factores siguientes:La geoqumica: en cuanto ms Mg
tiene la calcita ms fcilmente se dolomitiza.El tamao de los
cristales: a menor tamao hay mayor facilidad.Porosidad: mientras se
tenga mayor porosidad ms facilidad habr para que ocurra la
dolomitizacin.Velocidad de propagacin de la onda en los carbonatos
Las propiedades geofsicas de la roca (i.e. mdulos elsticos y
velocidades de propagacin) dependen de la mineraloga, propiedades
del fluido en los poros y de la geometra de la roca.
Particularmente, para aplicaciones de sismologa de exploracin, nos
interesa conocer la variacin de velocidad asociada al cambio del
esfuerzo efectivo, al tipo de fluido, al grado de saturacin de
agua, a la porosidad e, incluso, la frecuencia (Wang, 2001). Estos
factores, entre otros, se encuentran interrelacionados de maneras
complejas, de tal forma que la variacin de uno de ellos produce
cambios simultneos en otras propiedades de la roca.Los modelos de
fsica de rocas son relaciones matemticas que se usan para convertir
las propiedades de la roca y el fluido que conforman el yacimiento
en propiedades geofsicas. Modelar las propiedades geofsicas de las
rocas responde a la necesidad de conocer su comportamiento en reas
en dnde no se cuenta con informacin de pozos. As, un modelo se crea
variando el tipo de fluido, presin efectiva, espesor del
yacimiento, litologa, porosidad, etctera para investigar la
sensibilidad de los datos ssmicos a estos factores. Con el modelado
de velocidades se pueden resolver ambigedades en los datos
disponibles y por lo tanto, se puede tambin estimar la
incertidumbre en los resultados.Cualquier modelo de fsica de rocas
debe ser calibrado y validado con experimentos controlados en
laboratorio, mediciones de campo (registros geofsicos de pozos)
para extender el rango de aplicacin a datos ssmicos. Para ello,
deben considerarse las caractersticas locales del yacimiento. El
esfuerzo efectivo regula el proceso de compactacin de los
sedimentos, dando lugar a diferentes tipos y valores de porosidad
(densidad) para una misma litologa. Mientras, la velocidad de
propagacin de ondas elsticas depende de la estructura porosa,
composicin mineralgica, estado de esfuerzos y los fluidos que
saturan la roca. En este sentido, es intuitivo relacionar velocidad
de propagacin con porosidad de la roca.En procesamiento de datos
ssmicos, las velocidades ssmicas de intervalo se correlacionan con
las velocidades de propagacin VP. Esta relacin se usa para predecir
el tipo de litologa a partir de las velocidades ssmicas. La
densidad y velocidad de propagacin VS pueden conocerse a partir de
mediciones en laboratorio o estimarse mediante regresin lineal de
informacin local, usando registros geofsicos de pozos.Existen
diversos modelos de fsica de roca para diferentes tipos de
litologa, principalmente para areniscas y carbonatos, mismos que se
clasifican en tericos, empricos e hbridos (Gutierrez, 2010), cada
uno con sus ventajas y desventajas. La mayora de los modelos
empricos enfatizan el efecto de alguna propiedad, por ejemplo, la
variacin de porosidad con respecto a la profundidad, temperatura,
velocidad o esfuerzo efectivo. Otros modelos enfatizan algn
proceso, como el comportamiento mecnico de las rocas que produce
valores de porosidad y fracturamiento especficos. Es necesario
calibrar los modelos empricos con informacin local para que sean
efectivos.Por otra parte, algunos de los modelos tericos de fsica
de rocas usan teoras de mecnica del medio continuo para estimar las
propiedades elsticas de las rocas. Por ejemplo, la teora de
poroelasticidad de Biot-Gassmann generalmente se utiliza para
modelar los efectos del fluido. Otros modelos suponen que los poros
son inclusiones dentro de la roca, por lo que requieren conocer la
geometra de los poros para ser efectivos y consideran tcnicas
matemticas como la teora de homogeneizacin asinttica (Nicols et
al., 2010). Para obtener los beneficios de varios tipos de modelos
se crean los llamados modelos hbridos, aunque su mayor limitacin es
que funcionan mejor en rocas clsticas altamente porosas con fines
de interpretacin ssmica (Avseth et al., 2010).Las velocidades se
han estudiado principalmente en ambientes sedimentarios clsticos
convencionales, esto es, la roca almacn es arenisca y la roca sello
es lutita. Con este esquema, se han propuesto diversos modelos
fsicos de rocas y con ellos se busca correlacionar velocidades con
porosidad (Kuster y Toksz, 1974; Mavko y Mukerji, 1998; Xu y White,
1995). El desarrollo de modelos de fsica de roca en ambientes
sedimentarios profundos, que dan origen a las rocas qumicas (por
ejemplo, calizas), es extremadamente difcil porque el sistema de
poros es mucho ms complejo que en rocas clsticas. Esta complejidad
de la estructura porosa de los carbonatos produce gran dispersin de
los valores de velocidad con respecto a la porosidad, por lo que la
ambigedad es mayor.Para modelar de manera efectiva un yacimiento de
hidrocarburos es indispensable estudiar, adems de la litologa y la
forma de sus poros, las propiedades de los fluidos (fase, densidad,
viscosidad, saturacin), interacciones roca-fluido (cambios qumicos
en la roca producidos por los fluidos), anisotropa, entre otros. A
continuacin presentamos algunos de los factores ms importantes que
afectan el modelado e interpretacin de las velocidades.
Fluido y saturacinLas rocas saturadas con agua y aceite muestran
valores grandes de velocidad VP porque la presencia de fluido
incompresible afecta la magnitud del mdulo volumtrico.
Contrariamente, las rocas saturadas con gas muestran valores
pequeos de velocidad por su naturaleza compresible y densidad baja.
Con respecto a la velocidad VS, las magnitudes son insensibles a la
saturacin de fluido, ya que stos no oponen rigidez al esfuerzo de
corte. Asimismo, la velocidad VP es insensible para casi cualquier
grado de saturacin de agua.Por otra parte, las propiedades elsticas
que afectan la respuesta ssmica de las rocas dependen tanto de las
caractersticas del fluido como de la estructura slida o esqueleto.
En este sentido, la velocidad de una roca saturada disminuye si
existe fracturamiento, ya que ste produce un efecto de incremento
de porosidad y la rigidez de la roca es menor (Wang, 2001).
Porosidad y forma de los porosEmpricamente, la velocidad VP
disminuye cuando aumenta la porosidad. Sin embargo, Kuster y Toksz
(1974) demuestran que las propiedades elsticas quedan afectadas ms
por la forma de los poros que por la porosidad en s misma. La
velocidad de una roca poco porosa, cuyos poros tienen formas
aplanadas (como la lutita), muestra un efecto mayor que en una roca
muy porosa, de poros esfricos (como la arenisca). La razn es que
los poros aplanados son mucho ms compresibles que los poros de
forma esfrica. Esta situacin y la propia variacin de la forma de
los poros en las rocas sedimentarias pueden producir dispersin en
las relaciones de velocidad-porosidad. Dado que las rocas son
altamente heterogneas y complejas, especialmente a escala
microscpica, las relaciones entre propiedades elsticas y
petrofsicas son estrictamente aproximadas y cualitativas en la
mayora de los modelos de fsica de rocas. Presin efectivaLa presin
que afecta directamente a las velocidades ssmicas en el yacimiento
es la presin efectiva, resultado de la diferencia entre la presin
de confinamiento y la presin de poro. Estadsticamente, las
velocidades VP y VS, incrementan de manera no lineal, al aumentar
la presin efectiva. Esto se traduce en una reduccin del espacio
poroso, ya que las fracturas se cierran al aumentar la presin
haciendo la roca ms rgida (Gutierrez et al., 2006). Las velocidades
muestran un comportamiento asinttico que indica el rango de presin
efectiva para el cual las fracturas estn totalmente cerradas.
Litologa y relacin VP/VSLas rocas compuestas por carbonatos son ms
densas y menos porosas que las rocas formadas por clastos o
fragmentos de rocas. Si calculamos la relacin entre velocidades
para cada litologa, observamos que VP/VS es mayor para las calizas
que para areniscas. Mientras que para lutitas, que muestran valores
en un rango amplio de velocidades, siempre muestran valores ms
grandes que las areniscas en cuanto a la relacin de velocidades
VP/VS (Wang, 2001).
Tradicionalmente, la relacin VP/VS se utiliza como indicador de
la presencia de hidrocarburos a travs del anlisis de la variacin de
amplitud con la distancia (AVO por sus siglas en ingls). Su
aplicacin responde a la incapacidad de las ondas S para propagarse
por medios fluidos, generando as cambios notorios en la relacin
VP/VS cuando la roca est saturada. Tambin es prctica comn utilizar
relaciones lineales entre VP y VS para simplificar el problema
cuando el acceso a mediciones experimentales es limitado o
inexistente; sin embargo, con ello se elimina la variacin intrnseca
de las velocidades producida por cambios de facies. Actualmente,
las nuevas prcticas incorporan caracterizacin de rocas en
laboratorio en sus metodologas para hacerlas ms
confiables.Resumiendo, modelar velocidades permite caracterizar
tipos de roca e investigar la respuesta ssmica para diversos
escenarios geolgicos y, con ello, crear un catlogo de respuestas
ssmicas asociadas a zonas con potencial exploratorio y a escenarios
sin atractivo econmico.De esta manera, la interpretacin de las
velocidades ssmicas permite caracterizar los yacimientos en trminos
de propiedades de las rocas y para extrapolar (predecir)
propiedades petrofsicas en regiones alejadas de los pozos. Este
ltimo objetivo involucra integrar diferentes tipos de informacin y
estimar rangos de incertidumbre para crear modelos de yacimiento ms
confiables.
Exploracin ssmica
Una exploracin ssmica es el uso de ondas ssmicas para encontrar
petrleo y los yacimientos de carbn. Esta tcnica funciona porque las
ondas sonoras viajan avelocidadesdiferentes a travs de diferentes
densidades enla corteza de la Tierra. Las diferencias en la
velocidad permiten a los gelogos determinar cules capas tienen que
perforar y a qu profundidad actuar en consecuencia. Esto se puede
hacer en alta mar y es uno de los primeros pasos en el hallazgo de
depsitos viables para la perforacin.
Figura: Generacin de reflejos ssmicos
Con la tecnologa ms sofisticada vino la capacidad de tomar
mejores imgenes y los gelogos de hoy pueden hacer representaciones
en dos dimensiones (2D) y tres dimensiones (3D) y cuatro
dimensiones (4D) de los lugares de perforacin. Los datos ssmicos en
2D se utilizan para trazar un lugar y desarrollar una seccin
transversal del paisaje subterrneo. Una imagen 3D es una
representacin ms realista de los datos ssmicos, pero tambin es ms
costoso, y las imgenes 4D construidas en la imagen en 3D, aaden la
capacidad de seguimiento de los cambios a una zona en el
tiempo.
Los recientes avances en la adquisicin de datos ssmicos,
procesamiento y tcnicas de visualizacin ofrecen la oportunidad de
la imagen carbonato de arquitectura del yacimiento con la resolucin
sin precedentes. Sin embargo, el anlisis de ssmica es una
metodologa desarrollada para cuantificar los volmenes y las
propiedades de las rocas carbonatadas. La ventaja adicional de los
datos ssmicos es que los depsitos fotografiados pueden mostrarse en
distintos niveles estratigrficos y por lo que es posible documentar
la evolucin del ambiente de depsito a travs del tiempo. De esto,
ahora se pueden obtener imgenes con precisin para sistemas de
carbonato construidos por constructores de arrecifes extintos que
no tienen anlogos modernos. Esta capacidad ofrece la oportunidad
nica de aprovechar las imgenes en 3-D para responder preguntas
sobre el patrn de crecimiento de las diferentes comunidades de
arrecife, su Paleoecologa y heterogeneidades de los yacimientos en
los sistemas antiguos, por ejemplo los sistemas de rampa.Geometra
deducida a partir de los datos del subsueloEl anlisis de perfiles
ssmicos permite reconocer con bastante precisin las geometras (en
profundidad) de las unidades litossmicas. Su estudio se debe a la
diferente reflexin que presenta las superficies estratigrficas, y
su observacin tiene una mayor continuidad lateral que las
observaciones en campo.
Patrones ssmicosParalela: depsito y subsidencia uniformes,
comnmente en ambientes de plataforma.
Divergente: variacin lateral de la velocidad de depsito o
inclinacin progresiva.
Catico: Estratificacin desbaratada por una deformacin posterior
al depsito y unidades caracterizadas por no poseer estructura
interna.
Onlap: Acuamiento hacia los mrgenes de la cuenca de la unidades
estratigrficas de una secuencia sedimentaria continua.
Montculo: Elevacin de los estratos o prominencia por encima del
nivel general de los estratos circundantes. La mayora de los
montculos son acumulaciones topogrficas resultantes de cualquier
proceso sedimentario u orgnico.
Progradacional: Dentro de los patrones progradacionales se
encuentran:Sigmoide: Progradacin con poco aporte sedimentario y/o
un levantamiento rpido del nivel del mar. Este tipo de patrn es
difcil de ver en el campo. Se trata de unidades de ms de un
kilmetro de longitud, cuya forma recuerda la letra griega sigma.
Muestran techo y base escalonados, con mximo espesor en el centro y
reduccin hacia los bordes.
Oblicuo: Crecimiento progresivo hacia aguas ms profundas sobre
una superficie inclinada, la cima de la configuracin oblicua
corresponde a los ambientes someros de alta energa por ejemplo
llanura deltaica. En forma de tejas: Son capas sedimentarias que se
progradan en aguas someras.
Hummocky: Se observan lbulos que interfieren.
Potencias Econmico
La mayora de los especialistas en energa coincide en que los
recursos energticos mundiales son adecuados para satisfacer la
demanda de energa, para esto sern necesarias ms reservas; esto
significa que la industria petrolera tendr que incrementar los
factores de recuperacin de todos los tipos de yacimientos. Este
incremento del desempeo puede acelerarse al mismo tiempo que se
reduce el riesgo tcnico. Con esto resulta claro que la importancia
relativa de los yacimientos carbonatados, comparados con otros
tipos de yacimientos, aumentara de manera asombrosa. Cabe mencionar
que ms del 60% de reservas de petrleo del mundo y un 40% de las
reservas mundiales de gas residen en carbonatos. Por ejemplo; el
medio oriente posee el 62% de las reservas de petrleo
convencionales comprobadas del mundo, aproximadamente el 70% de
estas reservas se aloja en los yacimientos carbonatados. Otro
ejemplo seria que adems el medio oriente posee el 40% de las
reservas probadas del gas del mundo, el 90% de estas reservas se
encuentra alojado en yacimientos carbonatados.
EJEMPLOS DE CAMPOS CARBONATADOS
Campo bagreEl campo est localizado a 27 kilmetros al Oriente de
la Barra de Tuxpan, en aguas territoriales del Golfo de Mxico en la
Plataforma Continental. Geolgicamente se ubica en la porcin
oriental de la Plataforma de Tuxpan, en el tren de campos
productores de aceite ligero. Su descubrimiento se llev a cabo en
el ao 2005.
Sistema PetroleroEl yacimiento corresponde a facies de post
arrecife, formadas por arenas carbonatadas representadas por
packestone y grainstone; estas facies predominan en la porcin
productora de la Faja de Oro Marina. El sello en los yacimientos de
la Formacin el Abra, en el alineamiento de campos productores de la
Faja de Oro Marina, son principalmente las lutitas del
Mioceno.Tiene una profundidad de 3600 metros, un espesor neto de
106 m, la porosidad promedio del 18 % y la permeabilidad de 500 md
(PEMEX, 2005). Dicho yacimiento cuenta con un acufero asociado
bastante activo. El aceite tiene una densidad de 41 grados
API.ReservasEl volumen original 3P de aceite fue de 94.3 millones
de barriles, y las reservas originales probada, probable y posible
son de 37.6, 37.6, y 57.4 millones de barriles,
respectivamente.
Campo ghawarEl Campo Ghawar es el campo supergigante ms grande
del mundo, se ubica en el condado de Khobar, a 200 km al este de
Riyadh en la provincia oriental de Arabia Saudita; su explotacin es
desarrollada por la Compaa Nacional Saudi Aramco. El campo tiene ms
de 280 km de longitud, y casi 30 km de ancho, cubriendo un rea de
5,300 km2, cuenta con ms de 300 m de cierre estructural.El campo
Ghawar es uno de los ms grandes y prolficos a nivel mundial.
Produce aceite ligero de 30-31 API de la formacin Arab-D. El campo
est dividido en seis reas, de norte a sur: Fazran, Ain Dar,
Shedgum, Utmaniyah, Haradh y Hawiyah. La porosidad es una mezcla de
los tipos interpartcula, mldica, intrapartcula y micro porosidad.
Las fracturas contribuyen poco en la porosidad, no obstante si lo
hacen en la permeabilidad. Los efectos diagenticos en la formacin
Arab-D incluyen la disolucin, recristalizacin, y compactacin.
El ambiente de depositacin corresponde con una extensa rampa
carbonatada influenciada por tormentas (Lindsay, 2006). Desde la
parte continental hacia la cuenca, se tienen las siguientes zonas:
a) Rampa interna (zona interior)b) Margen de bancos (zona media)c)
Rampa media proximal (zona media)d) Rampa media distal (zona
media)e) Rampa exterior (zona exterior). En seguida se describen
las facies para cada porcin de la rampa:a) Rampa interna: Facies de
laguna constituidos por grainstone y packestone.b) Margen de
bancos: Facies de grainstone ooltico y esqueltico y packstone con
alto contenido de lodo.c) Rampa media proximal: Facies de montculos
de estromatopridos y corales.d) Rampa media distal: Facies por
debajo de la lnea base de buen tiempo; constituidos por sedimentos
del fondo marino, cubiertos por secuencias de tormentas como
rudstone y floatstone de rampa interna, margen de bancos y
bioclastos de rampa media proximal.e) Rampa exterior: Facies
micrticas a facies de grano fino en depsitos con mayor
profundidad.
Figura: Modelo de Depsito para la rampa carbonatada del
yacimiento Arab-D en el campo Ghawar. En color azul aparecen
sedimentos transgresivos. En color naranja se tienen depsitos de
escombros de rudstone y floatstone de rampa media distal. El verde
representa biostromas y montculos de estromatopridos y corales en
la rampa media proximal. Entre las zonas de biostromas y montculos,
en color azul se tienen bancos de algas. El rojo corresponde a
bancos de grainstone con estratificacin cruzada. En morado se
sealan sedimentos lagunares de rampa interna y de llanura
intermareal (Tomado de Lindsay y Cantrell, 2006).
Sistema PetroleroEn la provincia Greater Ghawar Uplift
perteneciente a la regin del Medio Oriente y Norte de Africa,
Pollastro (2003) identific tres sistemas petroleros: a) el sistema
del Paleozoico en la parte central de la pennsula arbiga; b) el
sistema Tuwaiq/Hanifa-Arab en la subcuenca Arbigac) el sistema
petrolero del Crtacico. El campo Ghawar es productor de aceite
(secuencias del Cretcico) y productor de Gas no asociado
(secuencias del Paleozoico), en seguida se presenta una descripcin
de stos sistemas petroleros.Roca SelloLos horizontes de anhidrita
de las formaciones Arab y Hith forman un sello excelente para los
carbonatos de la formacin Arab.Rampas Carbonatadas Es un tipo de
estructura de pendiente suave que se forman donde no hay presencia
de arrecifes, como regiones de agua profunda, alta salinidad y gran
deposicin de material terrgeno clstico. Las corrientes de marea
distribuyen el sedimento carbonatado y tienen una fuerte influencia
en facies costeras.El sistema de carbonatos en aguas someras abarca
una extensa porcin del registro geolgico. Debido a que es el nico
ambiente de depositacin que genera sus propios sedimentos, tiene
caractersticas nicas, las principales se describen a
continuacin:Marco tectnico: Es necesario tener una mnima o nula
afluencia de terrgenos, de tal forma que un marco tectnico estable,
con poco relieve facilita el desarrollo de los carbonatos.Forma: La
configuracin de las plataformas carbonatadas es, en general, de
forma tabular. Algunos tipos de construcciones presentan
acumulaciones lineales o locales como en el caso de los arrecifes,
bancos oolticos y pilas de sedimentos.Dimensin: Los sistemas de
plataformas carbonatadas pueden abarcar miles de kilmetros
cuadrados y oscilan entre cientos y miles de metros de espesor.
Algunos ambientes de depositacin especficos llegan a acumular desde
pequeos arrecifes que abarcan cientos de metros cuadrados con
espesores considerables, hasta estructuras de mayor extensin pero
con delgadas acumulaciones de carbonatos.Litologa: La mineraloga
presente no es compleja, est bsicamente constituida por: aragonita,
calcita y dolomita. A pesar de que la mayora de los sedimentos son
biognicos, la precipitacin de lodo calcreo y ooides tambin puede
ser considerable.En el mar, es decir una combinacin de terrgenos
finos y lodos pelgicos.Este tipo de sistemas tienen naturaleza
dinmica, debido a que las fluctuaciones en el nivel del mar, as
como la subsidencia provocan modificaciones sustanciales en el
medio. La fbrica de carbonatos est fuertemente influenciada por la
evolucin, el tipo de organismos, clima, salinidad, profundidad y la
entrada de terrgenos.El depsito final de los sedimentos depende de
los agentes de transporte, como el viento, corrientes ocenicas,
tormentas y mareas. El equilibrio entre la produccin y el
transporte de sedimentos determina el potencial de crecimiento de
la plataforma. Una disminucin en el nivel del mar conduce a la
entrada de clastos o a fenmenos de carstificacin de carbonatos
previamente depositados.La topografa que se adquiere durante la
carstificacin, impacta la morfologa de la plataforma durante la
posterior acumulacin de sedimentos. Por ltimo, la litologa de los
paquetes verticales es consecuencia de las interacciones entre el
potencial de crecimiento, los cambios del nivel del mar y la
morfologa.Distribucin de facies en una rampa carbonatada.La rampa
interior es la zona somera que se encuentra ms afectada por olas o
accin de la marea. Las facies costeras se caracterizan por la
deposicin de material grueso en canales y lodos carbonatados.Las
costas dominadas por marea tienen un lmite de playa que confina a
una laguna o a un plano de cadena lineal. Si hay agitacin en el
sedimento carbonatado en agua somera cercana a la costa resulta en
facies de cuerpos de arena carbonatadas.Esta zona est dominada por
bancos de arena o barreras orgnicas y costas siliciclsticas como
estn marcadas por shoreface , playa, ambientes lagunares y de
marea.La zona media de la rampa se encuentra entre buen tiempo la
base de las olas y de oleaje de tormenta , donde el fondo del mar
es afectada por las olas de tormenta , pero no por las olas de buen
tiempo. De acuerdo con eso, sedimentos muestran evidencia de
tormenta frecuente reelaboracinEn las partes externas de la
sedimentacin carbonatada predominan depsitos e grano fino, estas
odolitas calcalreas se componen de restos de algas planctnicas y
carbono biogenico de grano fino. Se extiende desde debajo de la
base normal de onda hasta el fondo de la cuenca.
Plataforma bordeadaSe caracteriza por tener barreras y cuerpos
de arenas carbonatadas en el margen de la plataforma; se encuentran
en zonas marinas de profundidades someras, en la regin que antecede
al cambio de pendiente, donde se forma una laguna interna. El
aislamiento y proteccin al que est sometida la laguna, depende de
las caractersticas particulares de los arrecifes y de los bancos.
En un extremo, el ambiente de la laguna es muy pasivo, con poca
circulacin. En el caso contrario, la laguna se encuentra sometida a
la actividad de las olas y mareas. La zona marginal tiene fuerte
turbulencia, por lo que constituye un rea de alta energa,
permitiendo la precipitacin de carbonato de calcio (CaCO3) en forma
de ooides y cementantes.
Las facies tpicas en la laguna son grainstone, grapestone,
grainstone y packestone de algas y foraminferos. En la llanura
intermareal (tidal flat) se tiene generalmente mudstone calcreo de
pellets. En la regin del Mar Caribe, actualmente se tienen
plataformas bordeadas modernas, como la plataforma de 300 km de
longitud en el sur de Florida, que presenta una distribucin de las
facies similar a muchas plataformas antiguas: arrecifes marginales
(framestone y bounstone), arenas carbonatadas (grainstone oolticos
y esquelticos), as como packestone y wackestone en la laguna
interna. El origen de las arenas carbonatadas est asociado a la
ruptura de arrecifes marginales y a los esqueletos de organismos
que ah habitaban.Existen tres tipos de plataformas bordeadas, en
base a caractersticas de sus mrgenes: acrecional, bypass y
erosional (Read, 1985).Plataforma eprica
Alcanzan reas muy extensas con topografa de muy suave pendiente.
A pesar de ser inexistentes en la actualidad, los mares epericos
someros cubrieron extensas reas de cratones a lo largo del registro
geolgico. Algunos ejemplos son: el perodo Precmbrico-Ordovcico en
la regin central de China; el Cmbrico-Ordovcico en Norteamrica; el
Trisico-Jursico en el oeste de Europa; as como algunos del
Cenozoico en el Medio Oriente. Las profundidades son menores a los
10 m, por lo que dominaron los ambientes de submarea e intermarea.
Durante mucho tiempo, estas plataformas se desarrollaron en
ambientes tranquilos, de baja energa con espordica actividad del
oleaje y viento. Los procesos que afectan la sedimentacin en las
plataformas epericas, son aquellos asociados a las tormentas, as
como su frecuencia, direccin y magnitud, controlados por los
factores climticos.
Figura: Esquema de la plataforma carbonatada tipo eperica.
Irwin (1965) plante el esquema siguiente de facies para la
plataforma eperica: Zona Z: zona de baja energa y poca circulacin,
que se caracteriza porque en direccin al continente se acumulan
evaporitas, mientras que en direccin al ocano abundan los
mudstones. Zona Y: zona de alta energa donde se forman
principalmente grainstones. Zona X: zona de baja energa, se forman
sedimentos finos de cuenca.
Figura: Modelo de facies de la plataforma eperica (Tomado de
Irwin, 1965).
Plataforma aislada Se refiere a acumulaciones de carbonatos en
aguas someras rodeadas por aguas profundas. No tiene restricciones
en cuanto al tamao, por lo comn tienen extensiones entre decenas y
cientos de km y profundidades de hasta 4 km; sin embargo si son muy
amplias, pueden formar rampas o plataformas epericas. Pueden tener
mrgenes de pendiente suave (tipo rampa) o de pendiente abrupta (de
plataforma bordeada), siendo el segundo caso el ms comn. Se
interpreta que se desarrollan sobre horts en plataformas
fracturadas y rpidamente subsidentes de mrgenes continentales
extensivos (Arche, 1992).
Esquema de la plataforma carbonatada de tipo aislada (Tomado de
Nichols, 2009).
Plataforma inundada Para que se forme este tipo de ambiente, es
esencial que ocurra un rpido incremento del nivel del mar. Este
fenmeno puede darse debido a la subsidencia producida por la
tectnica, a los procesos de eustatismo y a la reduccin de la
produccin de carbonatos (Tucker, 1990). Se caracterizan por tener
facies de sedimentos de aguas profundas, por encima de los
sedimentos de aguas someras . Si el incremento en el nivel del mar
llev a la plataforma hasta la zona ftica, no hay presencia de
organismos bentnicos y particularmente de algas, los carbonatos
estarn dominados por fsiles planctnicos y nectnicos (foramniferos,
pterpodos, bivalvos, ammonoides, coccolitos). Es posible que el
ritmo de crecimiento de los arrecifes permita su desarrollo,
incluso durante el aumento del nivel del mar, generando as una
barrera.Las facies de alta energa quedan as restringidas a una
franja junto al litoral. En general, la inundacin produce una
traslacin hacia Tierra firme de las facies de plataforma somera. La
transicin vertical entre las facies de plataforma somera y las
facies de aguas ms profundas correspondientes a la etapa de
inundacin puede ser gradual o abrupta y en general suele estar
marcada por una facies transgresiva de alta energa (calcarenitas o
conglomerados calcreos). Cuando la inundacin se produce despus de
un marcado descenso del nivel del mar, la capa transgresiva
calcarentica puede yacer sobre calizas con pedognesis, caliches o
estructuras vadosas (Arche, 1992). No obstante, cuando la inundacin
se produce despus de una somerizacin hasta niveles mareales, las
calcarenitas o gravas calcreas basales descansan sobre carbonatos
de llanuras de marea con pocas evidencias de alteracin subarea.
Posterior a la inundacin, tanto la progradacin como la acrecin
vertical pueden retornar la plataforma a su situacin original.Las
plataformas inundadas modernas son comunes en el ocano pacfico e
ndico, en donde los atolones y las plataformas aisladas se
hundieron como resultado de la subsidencia trmica. Por otra parte,
para el caso de las plataformas antiguas, tenemos ejemplo las
regiones del occidente de Europa, Texas, Mxico y el Medio
Oriente.
Plataforma carbonatada inundada o de tipo sumergida (Tomado de
Tucker, 1990).
Conclusiones
Es de suma importancia conocer a los organismos que conforman
las rocas carbonatadas, ya que nos proporcionan informacin
fundamental sobre las condiciones ambientales y el lugar especfico
de depsito, y as conocer el potenciales rocas almacenadoras.Los
datos ssmicos nos ayudan a caracterizar el yacimiento, con ayuda de
los registros geofsicos y una buena interpretacin de ssmica podemos
conocer las propiedades de la roca.Dada la enorme plataforma de
produccin petrolera de Arabia Saudita, y en particular del campo
Ghawar (es el mayor de los 120 yacimientos gigantes del mundo), que
por s solo contribuye con un 5.5 % de la produccin total, y a su
vez considerando las elevadas reservas. La caracterizacin geolgica
de los depsitos de hidrocarburos, as como la definicin e
identificacin de los sistemas petroleros, contribuye en la
comprensin de su naturaleza, y a la explotacin ptima de los
recursos.
ReferenciasREYES, Jos Carlos et. Al; 2012; yacimientos
petroleros en caliza de plataformas. PP.- 53. TESISRIVERO, Dalia
Ivania; 2012; Caractersticas geolgicas de los yacimientos
petroleros en secuencias de plataforma carbonatada, con ejemplos.
PP.-34-40. TESISREYES, Jos Carlos et. Al.- Yacimientos petroleros
en calizas de plataforma 2012.- P.P. 57, 67, 112. TESIS.INTERNET.-
Patrones ssmicos.- 02 de abril.SCHLUMBERGER.- Yacimientos
Carbonatados: el futuro de la produccin de petrleo y gas.- P.P.
2Vargas-Meleza L., Valle-Molina C, Avances y aplicaciones en fsica
de rocas para exploracin de hidrocarburos,. Ing. invest. Y
tecnol.vol.13no.4Mxicooct./dic.2012
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