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TEMA 4.- ESTUDIO DE ACUMULACIONES PETROLERAS
Estudio de cuencas Cuencas sedimentarias
Una cuenca sedimentaria es una acumulacin importante de
sedimentos producidos principalmente por la erosin de la superficie
de la Tierra o por la acumulacin de minerales de origen
biolgico.
Las cuencas sedimentarias son lugares donde se produce la
acumulacin de sedimentos, es una depresin en la superficie del
basamento, formada por capas o estratos dispuestos uno sobre otro,
desde el ms antiguo al ms reciente cada uno diferente del otro.
Generalmente, cuando se habla de una cuenca, se asocia la depresin
con el espesor superior a lo normal de las rocas que sirven de
relleno
Las cuencas sedimentarias tienen muchas variaciones segn su
tamao y geometra. Pueden ser simtricas, asimtricas o de perfil
regular; las que se encuentran a lo largo de los mrgenes
continentales tienden a ser asimtricas, en su mayora son
depresiones alargadas que pueden estar delimitadas por fallas o no,
y cubren reas entre 1000 y varios millones de kilmetros cuadrados.
Es importante sealar que la mayor profundidad de una cuenca no
siempre es el lugar donde existe el mayor espesor de sedimentos ya
que estos pueden migrar con el tiempo.
Se habla de cuenca sedimentaria cuando el espesor de los
sedimentos es de unos cientos de metros y tiene una extensin de
algunas decenas de kilmetros cuadrados o ms, aunque son habituales
los espesores de varios km con extensiones de decenas de miles de
km. Ejemplos: la cuenca del Ebro, la cuenca de Molasse (flanco
norte de los Alpes), la cuenca sedimentaria del Guadalquivir, la
cuenca del Ganges (flanco sur del Himalaya), la cuenca del Paran.
En el mundo existen ms de 600 cuencas sedimentarias.
La formacin de una cuenca sedimentaria requiere un aporte de
sedimentos y un lugar que favorezca la deposicin de los mismos.
El anlisis de cuencas la realiza la Estratigrafa que se ocupa
del estudio de las cuencas sedimentarias; integrando los datos
estratigrficos de los materiales de relleno junto a otros
tectnicos, petrolgicos, y geoqumicos
Una cuenca sedimentaria es una regin subsidente (subsidencia =
hundimiento progresivo de un sector de la corteza), su existencia
est estrictamente ligado al espacio subsidente y mientras haya
subsidencia, habr cuenca sedimentaria, cuando se pare esta se
colmar.
Las cuencas sedimentarias son unidades morfoestructurales que
corresponden a sectores de plataforma recubiertos de sedimentos
tras una prolongada subsidencia. Las cuencas sedimentarias estn
formadas por plataformas pero, a diferencia de los escudos y los
macizos antiguos, que son superficies de erosin puestas en resalte,
las cuencas sedimentarias se forman sobre cubetas. A menudo sobre
ellas se desarrollan gigantescos sistemas fluviales: Ejemplo el
Amazonas, Paran, Congo.
Las cuencas sedimentarias presentan formas comparables, las ms
caractersticas son las formas de las estructuras aclinales
(estratos horizontales) y monoclinales (estratos inclinados), se
desarrollan sobre un zcalo. Los zcalos son las masas de rocas gneas
o metamrficas sobre las que se encuentra, de manera discordante,
una serie sedimentaria. Son las races profundas de una cordillera.
Presenta una cubeta, que es la zona de acumulacin de los
sedimentos. En ocasiones la continuidad de la capa sedimentaria
puede estar rota, esos son los sectores en los que encontramos una
laguna estratigrfica. Esto se puede deber a la interrupcin de la
sedimentacin, a la erosin de los estratos o a las tensiones
orognicas, en sistemas plegados.
Las cuencas se pueden diferenciar entre las cuencas
sedimentarias desarrolladas sobre plataformas precmbricas y las
cuencas desarrolladas sobre plataformas caledonianas y hercinianas.
Para la ingeniera de yacimientos las cuencas sedimentarias son
importantes la naturaleza de los procesos tectnicos y el tiempo
geolgico. En este sentido, segn los mecanismos de deformacin y del
tipo de sedimento se pueden formar diferentes trampas petrolferas.
La deformacin por compresin produce pliegues y fallas, mientras que
los domos salinos dependen de la naturaleza y espesor del sedimento
que rellena la cuenca
Las deformaciones que ocurren en una cuenca, en la ltima etapa
de sedimentacin pueden contribuir a la generacin de hidrocarburos
porque se alcanzan temperaturas ms altas que las normales. Sin
embargo, cuando se forma una estructura luego de la generacin y
migracin del petrleo, lo ms probable es que dicha estructura no
contenga hidrocarburos. En general, los procesos tectnicos de gran
magnitud, posteriores al desarrollo de la cuenca, pueden producir
efectos adversos, como por ejemplo si la deformacin levanta la roca
yacimiento cerca de la superficie, se puede perder petrleo y gas
debido a la erosin o la invasin de las aguas subterrneas. Por otro
lado, las altas temperaturas y grandes profundidades de
soterramiento de la roca yacimiento pueden causar metamorfismo y
sobremaduracion de los hidrocarburos.
La principal importancia social de las cuencas sedimentarias es
que en ellas ocurren las condiciones ideales para la maduracin de
hidrocarburos y la acumulacin de otros minerales.La principal
relevancia desde el punto de vista cientfico es que la estructura y
edad del relleno sedimentario de las cuencas constituyen el mejor
registro de eventos de deformacin tectnica, de la evolucin climtica
y de otros procesos geolgicos.
Cuencas y medios
La cuenca sedimentaria est ligada a un contexto tectnico de
geodinmica interna mientras que el medio sedimentario est ligado a
una porcin de la superficie terrestre caracterizada por un conjunto
de caractersticas fsicas, qumicas y biolgicas. Dentro de una cuenca
pueden existir varios medios sedimentarios y para un punto concreto
puede variar en el tiempo. Por ejemplo la cuenca marina, posee dos
medios, la playa y la plataforma. La posicin de los sedimentos va a
variar en el tiempo nada ms vare una caracterstica como el nivel
del mar, la posicin del medio ha variado dentro de la cuenca.
Clasificacin tectnica.- Tres tipos: extensionales, compresivas y
pull-apart . Cuenca extensional.- Es una cuenca cuyo origen es un
campo de esfuerzos extensionales. El esfuerzo principal corresponde
a la vertical, es una ruptura por fuerzas de cizalla a 65, una
falla normal. Los campos de esfuerzos adquieren diferentes valores
en tres posiciones, tienen un reparto espacial que correspondera a
un elipsoide de tres ejes.Formadas en zonas donde la corteza
terrestre ha sido extendida y adelgazada. Ej.: Graben del Rin.
Cuenca compresiva.- El esfuerzo se da en la horizontal, dando
origen a una falla inversa.
Cuencas pull-apart.- Son estructuras limitadas por dos fallas
transformantes cuya geometra en relevo deja una depresin intermedia
que sirve de rea de depsito. Son fallas de direccin o de desgarre.
Formadas en zonas de desgarre tectnico (strike-slip) en las que dos
placas tectnicas se desplazan sin producir extensin ni compresin,
es decir, paralelamente a la zona de falla que las separa. La
cuenca se forma entonces en la regin donde dicha falla de rumbo
cambia su direccin. Ej.: Mar Muerto.
Clasificacin geogrfica Continentales: si se producen en el
continente
Marinas: si se producen en el mar De transicin: si se producen
en la zona de transicin continental y marina como es el caso de un
deltaPosibles fuentes de sedimentos Un relieve topogrfico
importante, que unido a un mecanismo erosivo eficaz y a un proceso
de transporte hasta la cuenca permiten el relleno sedimentario de
la cuenca. Un aporte importante de carbonato clcico de origen
biolgico (p.e., arrecifes coralinos en climas clidos).El
crecimiento de la cuenca es favorecido por el hundimiento de la
corteza de la tierra, que proporciona mayor espacio de acumulacin
del sedimento.
Tipos de cuencas sedimentarias Cuencas marginales.- Formadas en
los mrgenes de los continentes, generalmente frente a las
desembocaduras de ros de importancia. Ej.: Delta del Nilo.
Cuencas sedimentarias de antepas.- Formadas junto a orgenos
compresivos debido a la flexin de la litosfera terrestre bajo el
peso de las rocas apiladas durante la colisin tectnica. Ej.: Cuenca
del Ganges, junto al Himalaya.
Una cuenca de antepas es una depresin flexural ubicada " detrs"
de un orgeno en donde se acumulan sedimentos provenientes
principalmente del mismo. Estas cuencas sedimentarias se forman en
escalas de tiempo de entre millones y cientos de millones de aos.
Debido al peso del orgeno sobre la litosfera terrestre, la regin
del antepas se hunde isostticamente y genera el espacio necesario
(cuenca) para atrapar los sedimentos aportados principalmente por
ros desde el orgeno. Este hundimiento es debido a que el sistema
orgeno-cuenca descansa sobre la astenosfera, que se comporta como
un fluido a escalas de tiempo geolgicas, mientras que la litosfera
se flexiona como una placa delgada (flexin litosfrica).Ejemplos de
cuencas de antepas y los orgenos asociados:
Cuencas extensivas Cuencas de pull-apart Cuencas carbonatadas.-
Formadas por acumulacin de carbonato clcico bitico. Ej.: Cuenca del
Mar Caribe.
Cuencas de intraplaca.- Formadas en el interior de los
continentes en ausencia de deformacin tectnica por fallas,
generalmente a consecuencia de la subsidencia o hundimiento del
terreno por fenmenos como la topografa dinmica (relacionada al
flujo en el manto terrestre). Un ejemplo es la cuenca del lago
Chad.
Mtodos Aplicados en la Exploracin PetrolferaExploracin es el
usado en la industria petrolera para designar la bsqueda de petrleo
o gas. Es la fase anterior al descubrimiento. Para comprobar la
existencia de hidrocarburos se debe recurrir a la perforacin de
pozos exploratorios.Las herramientas ms utilizadas por los
exploradores son: Mapas (mapas de afloramientos de rocas en
superficie, mapas topogrficos, mapas del subsuelo mediante la
ssmica de reflexin, emisin de ondas de sonido en la superficie del
terreno), aeromagnetometra y la gravimetra (permiten determinar el
espesor de la capa sedimentaria), geoqumica de superficie (deteccin
de hidrocarburos en el subsuelo a travs de la medicin de los gases
concentrados en muestras del subsuelo).
TECNICAS DE EXPLORACIN Por imgenes: Fotografas areas, imgenes de
satlite, SLAR Geologa: Directa, indirecta Geofsica y geoqumica:
Gravimetra, magnetometra, ssmica Profunda: Rayos Gamma, perfilaje
elctrico, perfilaje geoqumico, perfilaje trmico, velocidad de
perforacin, perfilaje snico, bioestratificacin, otros.
Mtodo por Exploracin por Imgenes.- Fotografas areas y imgenes de
satlite: se determina las caractersticas de una zona determinada
como la vegetacin, toponimia, corrientes de agua, tipos de roca,
fallas geolgicas, anomalas trmicas. Imgenes SLAR se realiza
exploracin de zonas normalmente cubiertas por nubes.
Mtodos de Exploracin Geolgica: De superficie: observacin
directa, anlisis qumicos, estudios microbiolgicos, reconocimiento
de campo, fotogeologa. Los trabajos geolgicos de campo completan
las informaciones obtenidas con las fotografas areas Indirecta: Se
recogen muestras de rocas del suelo y fsiles. Directa: Apertura de
zanjas o perforaciones poco profundas para la extraccin de testigos
de terrenos.La exploracin petrolera, y en particular la Geologa,
tiende, con las tcnicas que dispone a: Localizar un emplazamiento
favorable para la acumulacin de petrleo o gas, donde implantar un
sondeo. La geologa de superficie, busca: a) Reconocer la presencia
y determinar la naturaleza de las facies favorables para la gnesis
y acumulacin de hidrocarburos y fijar su presencia en la serie
sedimentaria. Se lo puede agrupar bajo el apartado de bsquedas
estratigrficas (potencia de los sedimentos y sus caractersticas
litoestratigrfica), y estudios estructurales con el objetico de la
bsqueda de trampas estructurales que son las nicas accesibles a la
geologa de superficie. b) Desvelar y localizar las trampas, y
determinar con la mayor precisin posible, su geometra. Son
principalmente los estudios estructurales.
Exploracin Geofsica
Mtodo Gravimtrico: Mide las variaciones de la fuerza
gravitacional en funcin de las densidades de las rocas.
Mtodo Magntico: Registra las variaciones locales del campo
magntico
Mtodo Ssmico de Reflexin: Mide las propiedades de las rocas para
transmitir las ondas acsticas provenientes de un detonante, las
cuales viajan ms rpido en rocas duras y compactas que en rocas
blandas.
Profunda: Rayos Gamma, perfilaje elctrico, perfilaje geoqumico,
perfilaje trmico, velocidad de perforacin, perfilaje snico,
bioestratificacin, otros.
Geologa del Petrleo
La geologa del petrleo es la utilizacin de la geologa en la
bsqueda y explotacin de depsitos de petrleo y gas natural.La
geologa del petrleo tambin fue definida por Levorsen como la
geologa de los fluidos.La palabra petrleo viene de petra=piedra y
oleo=aceite. La palabra petrleo se presenta ampliamente distribuida
en la tierra, ya sea como gas, lquido, semislido o slido en ms de
un estado en un solo lugar. Hidrocarburos es otro trmino general a
menudo usado como sinnimo de petrleo en cualquiera de sus
formas.Estudia la formacin, migracin y acumulacin de los
hidrocarburos naturales como petrleo, gas y ceras bituminosas.La
geologa del petrleo es una aplicacin especializada de la Geologa
que estudia todos los aspectos relacionados con la formacin de
yacimientos petrolferos y su prospeccin. Entre sus objetivos estn
la localizacin de posibles yacimientos, caracterizar su geometra
espacial y la estimacin de sus reservas potenciales.En la geologa
del petrleo se combinan diversos mtodos o tcnicas exploratorias
para seleccionar las mejores oportunidades o plays para encontrar
hidrocarburos (petrleo y gas natural).El desarrollo de la geologa
del petrleo tuvo lugar principalmente entre las dcadas de los aos
1970 y 1980, cuando las empresas del petrleo crearon grandes
departamentos de geologa y destinaron importantes recursos a la
exploracin. Los gelogos de esta industria aportaron a su vez nuevos
avances a la Geologa, desarrollando, por ejemplo, nuevos tipos de
anlisisestratigrfico(estratigrafa secuencial,microfacies,
quimioestratigrafa, etc.) ygeofsicos.
Presentacin del PetrleoEl petrleo se halla ampliamente
distribuido en la superficie de la tierra, pero no en forma
uniforme. En algunas rocas se presenta solo en cantidades
infinitesimales medidas em p.p.m y otras p.p.m en miles de
millones, mientras que rocas de otras reas, contienen cantidades
fabulosas de acumulaciones en miles de millones de barriles.
Algunas manifestaciones de petrleo se las observa en afloramientos
en la superficie, aunque los ms importantes es su presencia en e l
subsuelo, cuya explotacin resulta solo con la perforacin. Los
depsitos de petrleo del mundo pueden ser:
a).- Manifestaciones superficiales.-
(En superficie: Representan, exudaciones, manantiales ,
generalmente salen a travs de fallas, fracturas tensinales sobre
anticlinales o domos diapricos, discordancias etc. Se llaman tambin
oil seeps Pueden ser tambin manifestaciones de gases, emanaciones
de gases en aguas sulfurosas)
El petrleo se presenta de varias formas. Manifestaciones
activas.
1.- Seepages, manantiales y exudaciones de bitumen, 2.- Volcanes
de barro, es un seepages de alta presin que acarrea con el agua,
lodo, arena, fragmentos de roca y ocasionalmente petrleo. 3.-
Sedimentos impregnados de bitumen, depsitos diseminados, y venas y
diques rellenados por bitumen slido. 4.- Lutitas bituminosas
(Kerogen shales u oil shales), esta es una clase de lmite del
material hidrocarbono, consistiendo de hidrocarburos slido en
estado natural; pero ellos no se descomponen en hidrocarburos de
petrleo lquidos y gaseoso hasta que no llegan a estar sometidos a
una temperatura e 350C o ms. Se los conoce como pirobitmines
rellenos de fisuras y venas etc.
Las lutitas bituminosas o lutitas kerogen no se las puede
considerar ni dentro del rango de los petrleos ni de los carbones,
siendo ms bien un grupo intermedio constituido por sustancias que
generan hirocarburos al ser calentadas, poseyendo propiedades tanto
de carbones como de petrleos.
b).- Manifestaciones del subsuelo, incluyendo pequeos restos de
petrleo y gas, pools, campos y provincias. (En el subsuelo pueden
existir: rastros de petrleo, indicios, shows de gases en tambin en
reservorios, yacimientos, campos y provincias)
Manifestaciones de Petrleo Solido
El petrleo se lo encuentra tambin como solido, aunque hablando
con propiedad, son en realidad lquidos altamente viscosos. Ellos
incluyen brea, asfalto, parafina, etc. Los afloramientos de petrleo
solido se los encuentra generalmente en dos formas:
1. Depsitos diseminados se los encuentra en sedimentos que
contienen petrleo diseminado en forma de asfalto, bitumen, brea, o
petrleo pesado y espeso, ocupando los espacios porales de la roca o
bien como matriz. Estos depsitos son a menudo denominados arenas
bituminosas o calizas bituminosas, dependiendo de la naturaleza de
la roca caja.Se pueden distinguir dos tipos de depsitos
diseminados: a) Depsitos por desecacin b) Depsitos de mezclas
primarias de roca y bitumen. 2. Diques bituminosos: Slidos o
semislidos: los hidrocarburos slidos y semislidos pertenecen a tres
tipos generales: asfaltos, asfaltitas y pirobitmenes asflticos.
Yacimiento Se entiende por yacimiento una unidad geolgica de
volumen limitado, poroso y permeable que contiene hidrocarburos en
estado lquido y/o gaseoso. Los cinco ingredientes bsicos que deben
estar presentes para tener un yacimiento de hidrocarburos son: (1)
fuente, (2) Camino migratorio, (3) Trampa, (4)
Almacenaje/Porosidad, (5)
Transmisibilidad/Permeabilidad.Yacimiento.- Se lo define como el
cuerpo de petrleo o gas o ambos casos que se dan dentro de un
reservorio nico y bajo un mismo sistema de presin.Campo.- Es cuando
varios yacimientos estn vinculados a un mismo rasgo geolgico, ya
sea estructural o estratigrfico. Cada uno de los yacimientos
incluidos en un campo pueden estar a distintas
profundidades.Provincia.- Es una regin en el que aparecen una
cantidad de yacimientos y campos de petrleo dentro de un ambiente
geolgico similar.Clasificacin Geolgica de los Yacimientos
Geolgicamente, los yacimientos se clasifican en: 1.-
Estratigrficos (lentes de arena, cambios faciales, calizas o
dolomas porosas, cambios de permeabilidad. 2.- Estructurales
(fracturas en calizas o rocas gneas, discordancias, fallamiento en
areniscas, sinclinales, domos salinos, etc.) 3.- Combinados (hace
referencia a las posibles combinaciones que se presentan entre los
dos grupos anteriores.
Clasificacin de los Yacimientos
GeolgicaPunto de BurbujaEstado de los FluidosMecanismo de
ProduccinVariaciones del Volumen originalmente Disponible a
hidrocarburos
1.- Estratigrficos2.- Estructurales 3.- Combinados (mixtos)1.-
Subsaturados2.- Saturados1.- Petrleo negro2.- Petrleo Voltil3.- Gas
condensado (retrgrados) 4.- Gas hmedo5.- Gas seco6.-
Asfaltnicos
1.- Produccin Primaria2.- Produccin Secundaria
1- Volumtricos2.- No Volumtricos