Determinacin de los metales pesados Ba,

Cd, Cr, Pb, Ni, Zn, Mn, Fe, V, Ag, Co y Mo en

ripios de perforacin del rea Ayacucho de la

Faja Petrolfera del Orinoco

Gonzlez, Johanna(1), Montero, Ramn(3), Angulo, Beatriz(2) y Carrillo, Vctor(1)

(1) Gerencia Funcional de Ambiente de PDVSA Intevep. (2)Gerencia de Investigacin Estratgica de PDVSA Intevep.

(3)Instituto de Ciencias de la Tierra UCV

Septiembre, 2014

Meta

l

Mezcla para

confinamiento

Mezcla para

esparcimiento

As 40 mg/kg 25 mg/kg

Ba 40.000 mg/kg 20.000 mg/kg

Cd 10 mg/kg 8 mg/kg

Hg 10 mg/kg 1 mg/kg

Se 10 mg/kg 2 mg/kg

Ag 10 mg/kg 5 mg/kg

Cr 500 mg/kg 300 mg/kg

Zn 500 mg/kg 300 mg/kg

Pb 500 mg/kg 150 mg/kg

Etapa de perforacin

Etapa de perforacin

Metales

pesados

(ppm)

Metales

pesados

(ppm)

Disposicin

final

Disposicin

finalFaja Petrolfera del Orinoco

Faja Petrolfera del Orinoco

Ripios de perforacin

Ripios de perforacin

Litologa y sustancias qumicas presentes en

los fluidos

Litologa y sustancias qumicas presentes en

los fluidos

2011 a 2021

18 Millones m3

de ripios

Decreto 2635, Gaceta Oficial N 5245 (1998) 2

3

Jun n Norte

84

8 11

828

7 610

Jun n Norte

84

8 11

828

7 61010

N

Ubicacin del rea Ayacucho y del pozo MFF13E

MFE 13E

Modificado de PDVSA (2005)

4

Geologa local

Gonzalez de Juana et al. (1980); C.E. C. P. V. (1997). PDVSA (2005)

Intercalaciones de areniscas y limolitas, presenta intervalos de arcilita.Grupo Temblador

5

Ciclos caracterizados por transgresiones marinas,

asociadas a cadas del nivel del mar, y

progradaciones de la plataforma.

Ambiente transgresivo marino costero para la

formacin Freites; un ambiente deltico a marino

somero para la formacin Las Piedras; una

sedimentacin fluvio-deltica para la formacin

Mesa.

Ciclos caracterizados por transgresiones marinas,

asociadas a cadas del nivel del mar, y

progradaciones de la plataforma.

Ambiente transgresivo marino costero para la

formacin Freites; un ambiente deltico a marino

somero para la formacin Las Piedras; una

sedimentacin fluvio-deltica para la formacin

Mesa.

Geologa local

Gonzlez de Juana et al. (1980); C.E. C. P. V. (1997). PDVSA (2005)

7Determinacin de Ba, Cd,

Cr, Pb, Ni, Zn, Ni, Fe, Mn,

V, Ag, Co y Mo por

ICPAES

Descripcin de las muestras y el perfil del pozo

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

Profundidad

(pies)

Litologa

Arena Lutita Basamento

Mezcla de sedimentos no consolidados, donde se distinguen tres grandes grupos.

Clasificacin en funcin del tamao de grano predominante

Color: vari entre marrn claro, gris oscuro y negro

Olor asociado a la presencia de hidrocarburos.

Presencia de materia orgnica.

8

Concentracin de metales pesados en las muestras de ripio del pozo MFE 13E

9

Estado ambiental de los ripios de acuerdo al contenido de metales pesados.

Concentracin obtenida comparada con fuentes naturales.a Decrto 2635, (1998); b Neff, (2005) ; c Turekian y Wedipohl, (1961); LDm: limite de deteccin del mtodo. ---: valores no reportados.

10

Estado ambiental de los ripios de acuerdo al contenido de metales pesados.

11

ElementoConc. Obtenida

mg/Kg

Joel y

Amajuovi(2009)

fluidos y ripios

Adewole

(2010) zonas

de descarga

Ba 12965 --- ---

Cd

Diagrama de agrupamiento de los metales determinados

Fuerte agrupamiento entre

Fe, Cr, Ni junto con Pb, Zn

y Co.

Fuerte agrupamiento entre

Fe, Cr, Ni junto con Pb, Zn

y Co.

Dbil agrupamiento entre

V, Cd, Mn y Mo

Dbil agrupamiento entre

V, Cd, Mn y Mo

Euclidean distances

2 4 6 8 10 12 14

Linkage Distance

CuCo

Zn

Pb

Fe

Ni

CrMo

Mn

V

Cd

Ba

Agrupamiento dbil del Ba

y Cu

Agrupamiento dbil del Ba

y Cu

Agrupamiento Zn y PbAgrupamiento Zn y Pb

13

Anlisis de componentes principales (ACP)

63,47% de la varianza total del sistema en funcin de los componentes principales 1 y 2

La concentracin no

depende de la profundidad

La concentracin no

depende de la profundidad

Menor influencia en la

concentracin

Menor influencia en la

concentracin

Exhiben mayores

concentraciones

Exhiben mayores

concentraciones

Asociaciones

comunes en los

sulfuros

Asociaciones

comunes en los

sulfuros

Asociacin comn

en sulfuros, xidos y

minerales pesados

Asociacin comn

en sulfuros, xidos y

minerales pesados

14

Comportamiento vertical de los metales

A

B

D

C

E

Pb, Zn y Fe cambios en xido

reduccin

Pb, Zn y Fe cambios en xido

reduccinAltas concentraciones de Fe

Mn, Mo Condiciones xicas /Lmite Cretcico - Terciario

Altas concentraciones de Fe

Mn, Mo Condiciones xicas /Lmite Cretcico - Terciario

Bajas concentraciones de Ba, Cd, Cr, Zn, Mn, Fe, V, Co y

Mo > arena

Bajas concentraciones de Ba, Cd, Cr, Zn, Mn, Fe, V, Co y

Mo > arena

15

Comportamiento vertical de los metales

Pueden presentarse en

diferentes fases minerales

Pueden presentarse en

diferentes fases minerales

A

B

D

C

E

Mo, V, Mn y menor Zn, Ni y

Cd aumenta proporcin de

lutitas

Mo, V, Mn y menor Zn, Ni y

Cd aumenta proporcin de

lutitasAumentos de Ba, Cd y MnAumentos de Ba, Cd y Mn

F

16

Interpretacin general de los resultados

La secuencia sedimentaria se deposit en periodos alternos entre condiciones

xicas y ocasionalmente anxicas que propiciaron la formacin de fases de sulfuros

y acumulacin de materia orgnica, as como cambios en la energa del medio

definida por los diferentes tamaos de grano descritos.

La mayora de los elementos estudiados presentan concentraciones que

estn dentro de los valores considerados naturales, salvo en el caso del Ba

que es ms sensible a la composicin del fluido de perforacin.

Los ripios originados de la perforacin del pozo MFE13-E consisten en

una mezcla de sedimentos tipo arenas y lutitas con algunas

impregnaciones de hidrocarburos.

17

La concentracin de los metales en los ripios de perforacin del pozo MFE13-E, no superan los valores mximos permitidos por la norma nacional (Decreto 2.635) para la disposicin final de desechos slidos en suelos, por lo que su uso representa un bajo riesgo ambiental de acuerdo al contenido de los metales evaluados.

La abundancia de metales pesados en los ripios de perforacin, de acuerdo sus concentraciones, es la siguiente: Fe > Mn > Ba > Zn > V > Cr > Cu > Pb Ni > Mo > Cd, Co, Ag.

Los elementos potencialmente txicos V, Ni, Mn, Fe Mo, Cu y Co que no estn regulados por el Decreto 2635, estn presenten en los ripios de perforacin del pozo estudiado, en concentraciones dentro de los intervalos considerados naturales.

18

Las correlaciones significativas encontradas entre los elementos, sugiere que su introduccin a los ripios tiene un origen comn, aunque el aporte litolgico es el principal, debe prestarse especial atencin en los elementos como el Ba que suelen estar presente en las formulaciones de los fluidos de perforacin. As como el Fe y Ni, cuya correlacin esta indicando por los menos dos grupos de datos con origen diferente.

El contenido metlico en los ripios, no presenta variaciones verticales significativas. Solo el Ba exhibe un comportamiento anmalo a los largo del perfil, atribuible a su presencia en los fluidos de perforacin, en forma de barita.

19

Estudiar los elementos As, Se y Hg en estas muestras, ya que estos se encuentran regulados tambin por el Decreto 2635.

Complementar este estudio con el anlisis de otros componentes naturales de la zona de estudio, ya sea muestras de agua, rocas o suelos que contribuyan a la elaboracin de la lnea base ambiental. As como analizar el fluido de perforacin utilizado para conocer en que medida afecta la concentracin natural del Ba.

Los resultados aqu reportados pueden servir de referencia para sugerir una revisin de los valores de metales pesados en los desechos slidos permitidos por el Decreto 2635, en funcin de establecer lmites ms acorde con las caractersticas y situacin real de las zonas de inters, as como ampliar la lista de elementos regulados.

Ampliar este estudio a otros elementos que pueden resultar potencialmente txicos, as como elementos radioactivos que pueden contribuir a la generacin de Materiales Radioactivos de Ocurrencia Natural (NORM).

20

AB

C

Tomada con electrones retrodispersados

A, B, C: racimos caractersticos de pirita.

Tomada con electrones secundarios

Micrografa sobre racimo de pirita de la muestra 3263

correspondiente a 3957 pies de profundidad

22