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Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado

METODOLOGÍA PARA LA GENERACIÓN DEL INVENTARIO

DE FRACTURAS DE POZO, USANDO LAS REFERENCIAS LINEARES Y

LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG).

Trabajo de grado

para optar por el título de

Especialista en Sistemas de Información Geográfica

Realizado Por

Aída Juliana Gómez Ramírez

Ana Milena Salazar Franco

Dirigido por:

Ingeniero Carlos Franco

ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA

CENTRO DE INVESTIGACIONES Y DESARROLLO EN INFORMACIÓN

GEOGRÁFICA (CIAF)

INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI EN CONVENIO CON LA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS

BOGOTÁ

NOVIEMBRE 2018


RESUMEN

La metodología para la generación de un inventario y almacenamiento de la

caracterización de discontinuidades de yacimientos naturalmente fracturados del

Valle Medio del Magdalena (VMM) por medio de referencias lineares utilizando

ArcGIS 10.5, pretende sistematizar la captura de información en núcleos de roca

para la generación de una base de datos espacial integrada, que contenga la

información recolectada en laboratorio, así como los obtenidos por medio de esta

metodología. La Fase I del proceso consistió en la escogencia de la metodología

para la captura y caracterización de fracturas, así como el software a trabajar y la

determinación de los valores geométricos. En la Fase II, se llevó a cabo la

vectorización de los datos recolectados en el núcleo como lo son las fracturas,

zonas de fracturas y laminación, al igual que el procesamiento de los datos

obtenidos en su descripción, donde se crearon entidades alfanuméricas con el fin

de almacenar toda la información; de igual forma, se realizó el control de calidad de

los datos vectorizados para continuar con la integración y cálculo de los atributos

geométricos. La Fase III se basa en el análisis de la metodología utilizando

referencias lineares para la integración de litofacies y la generación de resultados y

conclusiones sobre los datos obtenidos. Como resultado, se determinó que los dos

pozos muestran fracturas principalmente en los rangos 60 a 90° y 270° a 300°,

generalmente asociadas a estilolitos mostrando un patrón regional en la disposición

de las fracturas las cuales, en su mayoría, se encuentran localizadas en rocas

siliciclásticas finas; concluyendo así que esta propuesta metodológica es un avance

para la consulta, análisis y precisión de los datos obtenido.


TABLA DE CONTENIDO.

INTRODUCCIÓN. ................................................................................................................................. 6

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN ........................................................................ 8

OBJETIVOS........................................................................................................................................... 9

General ............................................................................................................................................ 9

Específicos. ...................................................................................................................................... 9

MARCO TEORICO .............................................................................................................................. 10

Fractura ......................................................................................................................................... 10

Fracturas tectónicas ...................................................................................................................... 10

Morfología de las fracturas naturales .......................................................................................... 10

Fracturas abiertas .......................................................................................................................... 11

Fracturas mineralizadas ................................................................................................................ 11

Fracturas inducidas durante la perforación .................................................................................. 12

Muestreo de fracturas. ................................................................................................................. 12

Referencias lineares. ..................................................................................................................... 14

AREA DE ESTUDIO ............................................................................................................................. 16

METODO ........................................................................................................................................... 18

RESULTADOS ..................................................................................................................................... 20

1. DISEÑO DE BASE DE DATOS. ................................................................................................. 20

2. CAPTURA DE INFORMACIÓN EN LABORATORIO. .................................................................. 22

3. PROCESAMIENTO .................................................................................................................. 27

4. GENERACIÓN DE RESULTADOS Y DETERMINACIÓN DE FAMILIAS DE FRACTURAS. .............. 38

RESULTADOS OBTENIDOS EN DOS POZOS PERTENECIENTES A LA CUENCA DEL VALLE MEDIO DEL

MAGDALENA. .................................................................................................................................... 42

POZO 1. .......................................................................................................................................... 42

POZO 2. .......................................................................................................................................... 45

ANALISIS DE LA METODOLOGÍA Y RESULTADO. .............................................................................. 48

CONCLUSIONES. ................................................................................................................................ 50

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................... 51

ANEXOS ............................................................................................................................................. 52


TABLA DE FIGURAS

Figura 1. Muestra de fracturas en un pozo tomado de Pozo 1 en la cuenca del Valle

Medio del Magdalena. Se observan fracturas tipo diaclasa (Fracturas parcial abierta)

y fracturas mineralizadas (fractura rellena) ........................................................... 13

Figura 2. Metodología de caracterización de fracturas sobre núcleo (Cabrejo et al.,

2010). .................................................................................................................... 14

Figura 3. Características o propiedades que puede asumir una referencia linear y

permite la caracterización de un evento en una vía (Tomado de ArcGIS

Acknowledgments 10.3. Copyright © 1995–2018 Esri.) ........................................ 15

Figura 4. Localización de la cuenca Valle Medio del Magdalena (Información

tomada del Geoportal de la ANH). ........................................................................ 16

Figura 5. Modelo estructural de la cuenca del Valle Medio del Magdalena (Otálora

& Fonseca, 2015) .................................................................................................. 17

Figura 6. Diagrama del metodo empleado para la captura del inventario de fracturas

en pozo. ................................................................................................................ 18

Figura 7. Diagrama lógico de base de datos para el inventario de fracturas en pozo.

.............................................................................................................................. 21

Figura 8. Diagrama metodológico para la captura de fracturas en laboratorio. .... 23

Figura 9. Imagen representativa de la forma de captura en laboratorio sobre la

muestra de núcleo de pozo. .................................................................................. 24

Figura 10. Imagen ilustrativa de la imagen del acetato con los resultados de

descripción del núcleo. A) Imagen de descripción de fractura. B) Imagen de la caja

del núcleo a describir. ........................................................................................... 26

Figura 11. Metodología de captura y procesamiento de la información recolectada

en laboratorio a partir de sistemas de información geográfica y referencias lineares.

.............................................................................................................................. 27

Figura 12. Representación gráfica de la referencia espacial del calco. ................ 28

Figura 13. Imagen de referencia de la parte de georreferenciación del calco

obtenido por la descripción de laboratorio. ............................................................ 29

Figura 14. Imagen de referencia de la finalización de vectorización del calco. .... 30

Figura 15. Modelo para modificación de captura inicial y final de las trazas. Para

mejor visualización consultar Anexo 3. ................................................................. 31

Figura 16. Relaciones de corte de fracturas. La relación de tipo Y se diferencia por

tener 3 relaciones de fracturas. ............................................................................. 32

Figura 17. Modelo para integración de datos de laboratorio y base de datos

espacial. Para mejor visualización consultar Anexo 4. .......................................... 34

Figura 18. Modelo para la generación de la entidad Relación de Corte donde se

evalúa que fracturas se interceptan entre sí. Para mejor visualización consultar

Anexo 5. ................................................................................................................ 35

Figura 19. Esquema de uso de referencias lineares para la integración de entidades

alfanuméricas con entidades espaciales. A) Generación de entidad linear con


atributo de RID. B) Creación de la ruta. C) Generación de evento

linear. D) Generación de evento puntual. .............................................................. 37

Figura 20. Esquema de relaciones para la integración de la información de litofacies

con fracturas. ......................................................................................................... 38

Figura 21. Metodología de generación de resultados y determinación de familias de

fracturas. ............................................................................................................... 38

Figura 22. Esquema de la metodología para la generación del inventario de

fracturas de pozo, usando las referencias lineares y los Sistemas de Información

Geográfica (SIG). .................................................................................................. 41

Figura 23. Imagen de tipo de relleno con respecto a la profundidad y facies

asociadas por cada tipo de fractura para el Pozo 1. La densidad se refiere a la

cantidad de fracturas por cada intervalo de profundidad. Estas gráficas fueron

construidas desde ArcGIS 10.5 usando referencias lineares y luego editadas en el

software Adobe Illustrator. ..................................................................................... 44

Figura 24. Imagen de tipo de relleno con respecto a la profundidad y facies

asociadas por cada tipo de fractura para el Pozo 2. La densidad se refiere a la

cantidad de fracturas por cada intervalo de profundidad. Estas gráficas fueron

construidas desde ArcGIS 10.5 usando referencias lineares y luego editadas en el

software Adobe Illustrator. ..................................................................................... 47


6

INTRODUCCIÓN.

Los yacimientos naturalmente fracturados (YNF) están caracterizados por contener

fracturas creadas por la naturaleza, las cuales pueden producir un efecto positivo o

negativo en la producción de crudo en un campo determinado. Si bien la mayoría

de los yacimientos de hidrocarburos son afectados de alguna manera por ellas, los

efectos de las fracturas y su comportamiento con la litología del área se convierte

en una barrera para calcular las reservas recuperables y predecir la producción

teniendo en cuenta el tiempo de forma precisa (Bratton et al., 2006).

La correcta evaluación del rol de las fracturas naturales puede traducirse en éxitos

anticipados de desarrollo de campos, estableciendo las bases para las etapas de

desarrollo posteriores, incluyendo los proyectos de recuperación secundaria

(Bratton et al.,2006). La buena caracterización y conocimiento de los yacimientos

naturalmente fracturados permite la generación de técnicas y modelos estratégicos

que permitan la reducción en costos, control en daños y aumento en la productividad

del campo.

Se define como fractura toda separación bajo presión en dos o más piezas de un

cuerpo sólido. Estas son formadas cuando el cuerpo supera la resistencia mecánica

y se rompe. En los YNF los patrones encontrados como fracturas, fallas, uniones o

porosidad son considerados como propiedades geométricas las cuales presentan

atributos como mediciones micrométricas a supermétricas, posicionamiento,

características individuales de fracturas, entre otros.

La referencia linear también llamado LRS es un método de referencia espacial en

el que las ubicaciones de atributos específicos se describen a lo largo de un

elemento linear. Estas características se pueden ubicar ya sea por un punto o una

línea sobre la referencia linear conocida como evento. Este tipo de método es

actualmente usado para la gestión de datos relacionados con características

lineares como ríos, ferrocarriles, vías, oleoductos, líneas de transmisión, entre otros.

Una de las ventajas que tiene las LRS es que no es necesario tener un

posicionamiento global de latitud y longitud para generar un posicionamiento

espacial, ya que este método utiliza eventos a lo largo de una entidad linear con una

pequeña cantidad de información para obtener los objetivos planteados,

permitiendo así, obtener información precisa y a menor costo. Adicionalmente, el

sistema está diseñado de manera que, si hay cambios en un segmento de una ruta

determinada, sólo se deben actualizar los puntos intermedios en el segmento

modificado, permitiendo mayor productividad en la captura de información.


7

Es por esto que el proyecto se centra en la generación sistemática

de captura para yacimientos naturalmente fracturados descritos por medio de

núcleos de perforación y utilizando como herramienta la metodología de referencias

lineares en un sistema de información geográfica, con el fin de generar una base de

datos espacial que pueda ser usada para ser integrada con datos de litofacies y

calidad de roca que en conjunto permitirán realizar simulaciones del reservorio más

acertadas y predecir correctamente el flujo del hidrocarburo que los procesos

usados convencionalmente, generando menos errores en el procesamiento de la

información, optimizándolo de manera más eficaz y efectiva, y reduciendo tiempos

que se traducen en menores costos.


8

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN

El territorio colombiano comprende un dominio continental deformado situado en el

límite de tres placas tectónicas mayores (placa Suramericana, Nazca y Caribe); por

ser una zona tectónicamente activa, la mayoría de la producción de hidrocarburos

proviene de los yacimientos naturalmente fracturados. El grado en que las fracturas

inciden en el flujo de fluidos a través de un yacimiento, es lo que debería dictar el

nivel de recursos necesarios para identificar, caracterizar y modelar las fracturas.

Actualmente existe una gran incertidumbre en cuanto a su modelado, relación con

la litología y producción del campo se refiere.

A pesar de que los yacimientos naturalmente fracturados están presentes en

Colombia, pocos son los recursos que despliegan para estudiarlos teniendo como

consecuencia campos con bajas tasas de recobro o baja productividad.

La caracterización estructural por núcleo de perforación presenta una amplia gama

de propiedades estructurales cuya descripción cuantitativa y cualitativa es una tarea

fundamental para lograr una explotación sustentable y eficiente de los campos

petroleros, sin embargo, muchas veces esta información permanece de forma

análoga sin poder manejar los datos de una manera cuantitativa y comparativa con

otras propiedades como litofacies, ambientes tectónicos y sedimentarios.

Es por esto el proyecto se concentra en crear una metodología que permita generar

un inventario de fracturas por medio de la captura vectorial de ellas y su relación

con atributos cualitativos de la roca obtenidos en campo, con el fin de permitir

elaborar un sistema de información que pueda desarrollar mejoras en el

entendimiento de los fenómenos que se presentan en la exploración de las

yacimientos naturalmente fracturados y su relación con el medio, para así

potencializar la producción del yacimiento estudiado. Adicionalmente, se desea

desarrollar un sistema que permita agilizar los procesos pertinentes a esta actividad

y generar información que en un futuro puede precisar y enriquecer los modelos

para extracción de crudos.


9

OBJETIVOS

Objetivo General

• Elaborar una metodología para la generación del inventario de yacimientos

naturalmente fracturados en dos pozos localizados en el Valle Medio del

Magdalena usando referencias lineares y los sistemas de información

geográfica.

Objetivos Específicos.

• Generar una base de datos espacial que permita el almacenamiento de la

caracterización de las fracturas estudiadas.

• Disminuir los tiempos de captura de información en campo y potencializar las

propiedades SIG para la obtención de información como longitud,

orientación, abundancia, densidad de fracturas, entre otros.

• Obtención de familia de fracturas presentes en el pozo

• Determinar las relaciones existentes entre litología y familia de fracturas.


10

MARCO TEORICO

Las fracturas son las estructuras más frecuentes en la superficie de la corteza

terrestre. Son observables en cualquier afloramiento y en cualquier tipo de roca. El

estudio de éstas es de particular importancia ya que afectan la resistencia de las

rocas a los esfuerzos. Constituyen además, lugares geométricos que controlan el

transporte de fluidos como el agua e hidrocarburos por lo cual deben tomarse como

una variable importante ya que permiten asociación a yacimientos fracturados.

Fractura

Desde un punto de vista geológico las fracturas pueden clasificarse como tectónicas

(relacionadas con pliegues y/o fallas), regionales, de contracción (relacionadas con

diagénesis) y de superficie (Nelson, 2001). Históricamente la mayor parte de la

producción de hidrocarburos se ha obtenido a partir de fracturas tectónicas, seguido

de regionales y las producidas por contracción.

Fracturas tectónicas

Las fracturas tectónicas son aquellas cuyo origen puede determinarse

mediante su orientación, distribución y morfología, pudiéndose atribuir a

eventos tectónicos locales. Los planos de fallas, por ejemplo, son por

definición planos de movimiento cortante, donde la mayoría de las fracturas

desarrolladas en la vecindad de estos planos pueden ser fracturas de cizalla

paralelas a estos; pueden ser conjugadas respecto al plano de falla, o

también pueden ser de extensión cuyos planos pueden bisectar las dos

direcciones anteriores. Las fallas se producen por el mismo campo de

esfuerzos que producen las fracturas, donde el sistema es anterior al proceso

de falla (movimiento) y las fracturas actúan como una zona de

acondicionamiento. Hay casos en los que a gran escala el deslizamiento no

ocurre, dejando sólo el sistema de fracturas precursor (Nelson, 2001).

Morfología de las fracturas naturales

La calidad de la roca fracturada como reservorio, depende de su porosidad y

permeabilidad, donde la morfología de los planos de fractura controlará estos

factores en yacimientos naturalmente fracturados. La morfología de las

fracturas se puede observar en núcleo, afloramiento o puede ser observadas

en perforaciones de pozos. Se han definido 3 tipos básicos de morfología en

las fracturas naturales: fracturas abiertas, fracturas deformadas y fracturas

mineralizadas


11

Fracturas abiertas

Las fracturas abiertas no contienen materiales en su interior y son conductos

potenciales para la transmisión de fluidos. La permeabilidad de las fracturas

abiertas está en función de su apertura inicial, el esfuerzo efectivo normal al

plano de fractura, la rugosidad y el área de contacto en las paredes de la

fractura. Las fracturas naturales pueden subdividirse en los siguientes tipos

de fracturas:

Fallas.

Cuando se presenta un desplazamiento medible a lo largo de un plano

de fractura, esto es, si la roca a un lado de la fractura se ha desplazado

con respecto a la roca del otro lado de ella, ésta se denomina falla.

Diaclasas

Por el contrario, si no ocurre desplazamiento o si éste es demasiado

pequeño para que sea visible, se le denominará diaclasa.

Fracturas mineralizadas

Como su nombre lo indica, estas fracturas son aquellas que se han

cementado con mineralizaciones secundarias por diagénesis que

generalmente presentan material secundario como carbonatos, cuarzo o

ambos; esta mineralización puede o no puede ser completa en el espacio

fracturado. Su efecto sobre la permeabilidad depende en la integridad de

llenado y la historia diagenética de la roca. Por lo general, las fracturas

mineralizadas son barreras de permeabilidad, sin embargo, puede haber

ciertos valores de permeabilidad medibles en el yacimiento. A menudo la

mineralización es incompleta o ha sufrido algún grado de disolución,

haciendo que el reservorio mantenga permeabilidades aceptables para la

producción. Este tipo de fracturas se producen con frecuencia en arenisca,

lutitas y calizas (Nelson, 2001). Para fracturas mineralizadas se pueden

obtener dos tipos de subdivisiones:

Vetas.

Las vetas son fracturas rellenas con minerales secundarios tales como

cuarzo, calcita, etc.,

Estilolitos.

Los estilolitos corresponden a superficies limitantes e irregulares, en

forma de sutura, que se encajan por medio de una serie de entrantes

y salientes irregulares, producidas por algún tipo de solución


12

controlada por presión, seguida por una inmediata

redeposición local, los cuales se pueden observar atravesando

fósiles, en caracteres sedimentarios primarios y en cementos

diagenéticos tardíos.

Fracturas inducidas durante la perforación

Las fracturas inducidas por la perforación proporcionan información crítica

sobre el estado de esfuerzos locales y su identificación tiene directa

aplicabilidad a los problemas de producción del yacimiento, migración de

hidrocarburos, y la estabilidad del pozo.

Los registros de imágenes eléctricas y acústicas son los medios para detectar

y caracterizar fracturas inducidas en los pozos de un yacimiento. Si un pozo

vertical es sometido a esfuerzos extremos por el peso de la columna del lodo

de perforación, se formará una fractura hidráulica á en el azimut del esfuerzo

horizontal.

Muestreo de fracturas.

Para obtener un buen sistema de información es importante considerar las

características que van a ser muestreadas de las fracturas, disminuyendo así los

errores en el modelo y acercándose más a la realidad. El tipo de información que

se requiere acerca del fracturamiento corresponde principalmente a la necesidad de

conocer lo más certeramente su distribución espacial, orientación, apertura,

longitud, separación, relleno mineral, textural, entre otros.

Para obtener información confiable y representativa, es necesario apoyarse con

diferentes técnicas para la obtención de la información en campo. Es esencial un

correcto uso de los sistemas de posicionamiento espacial para determinar

certeramente la localización de estas fracturas.

En un muestreo del subsuelo se debe considerar que las fracturas están en posición

vertical y el espaciamiento entre ellas es en general mucho mayor que el diámetro

del pozo (Bratton T, 2006). Las características de las fracturas pueden cambiar entre

capas, principalmente asociado a la diferencia de espesor, composición y procesos

de deformación a los cuales fueron expuestos cada capa o estrato (Fig. 1).

Cabrejo et al., (2010) han propuesto la metodología para la caracterización

petrofísica de yacimientos naturalmente fracturados, el cual se presenta dividido en

dos etapas principales: la primera etapa consiste en la identificación de litotipos

sobre los núcleos, el cual permite determinar características como litología, calidad

de roca, procesos diagenéticos, selección, intervalos fracturados asociados a cada

litotipo y finalmente el grado de impregnación; El segundo paso, estudiado en este

proyecto, corresponde a la caracterización de las fracturas observadas sobre


13

núcleos teniendo en cuenta su apertura, relleno, impregnación,

longitud, dirección e intensidad de fracturamiento, longitud, orientación, tipo de

fractura, entre otros (Fig. 2)

Figura 1. Muestra de fracturas en un pozo tomado de Pozo 1 en la cuenca del Valle Medio del

Magdalena. Se observan fracturas tipo diaclasa (Fracturas parcial abierta) y fracturas

mineralizadas (fractura rellena)


14

Figura 2. Metodología de caracterización de fracturas sobre núcleo (Cabrejo et al., 2010).

Referencias lineares.

El término de referencia linear surgió de las aplicaciones de ingeniería en donde se

buscaba la manera de ubicar un punto a lo largo de una característica linear sin

tener en cuenta sus coordenadas geográficas, pero sí un punto de referencia bien

definido.

La determinación de las ubicaciones con referencia linear difiere en cierta medida

de los clásicos sistemas de referencia y coordenadas geográficas ya que las

mediciones de éstas últimas están relacionadas con posicionamiento de la tierra

mientras que las características lineares son basadas en mediciones a lo largo de

una línea (Curtín et al., 2007). Así como existen innumerables sistemas de

coordenadas para el mundo, existen múltiples sistemas de referencias lineares

(LRS) los cuales corresponden a un sistema de soporte de almacenamiento y

mantenimiento de información de eventos que ocurren a lo largo de una línea.

Adicionalmente, permite encontrar y establecer la ubicación de un punto

desconocido a lo largo de una red teniendo como referencia un punto conocido

(Vonderohe, Chou et al., 1997). En resumen, un sistema de referencia linear permite


15

determinar una ubicación previamente desconocida basada en una

ruta definida, una distancia a lo largo de esa ruta medida desde una ubicación de

referencia conocida y opcionalmente, un desplazamiento desde la ruta.

Figura 3. Características o propiedades que puede asumir una referencia linear y permite la

caracterización de un evento en una vía (Tomado de ArcGIS Acknowledgments 10.3. Copyright ©

1995–2018 Esri.)

Históricamente, los capturadores de información dentro de una red linear se han

visto con dificultades para generar mediciones de distancias altamente precisas

usando posicionamiento geográfico; en vista de esto y de la proliferación de SIG en

las últimas décadas, esta dificultad dejó de ser un problema, ya que los productores

de software GIS han concentrado todos sus esfuerzos a generar maneras eficaces

de captura de información. Actualmente los sistemas de información geográfica han

creado dentro de sus paquetes de herramientas el sistema de referencias lineares.

Softwares como Intergraph, ArcGIS, Grass GIS, Geomap GIS, PostGIS, entre otros

han incluido dentro de sus paquetes herramientas de LRS como mecanismo para

captura de información espacial (Curtin et al., 2007).


16

AREA DE ESTUDIO

La cuenca del Valle Medio del Magdalena está localizada geomorfológicamente a

lo largo de la porción central del valle cursado por el río Magdalena, entre las

cordilleras Oriental y Central de Los Andes colombianos, cubriendo un área de

32.000 km2 comprendida en parte por los departamentos de Boyacá, Santander,

Cundinamarca y Antioquia. Está limitada por las fallas de Salinas (de tipo inverso)

al occidente, Mulatas al oriente, Ibagué al sur y Bucaramanga al norte. El área total

de la cuenca es de 39.949 km2.

Figura 4. Localización de la cuenca Valle Medio del Magdalena (Información tomada del Geoportal

de la ANH).

Geológicamente, el Valle Medio del Magdalena es una cuenca compleja, formada

como resultado de varios eventos geológicos. El período Jurásico Tardío a Cretáceo

Temprano se caracterizó por procesos distensivos de bloques, permitiendo el

desarrollo de grabens, en respuesta al proceso de fracturamiento o agrietamiento

de la corteza terrestre que ocurrió durante la separación del margen noroeste del

continente suramericano, con respecto al norteamericano. Dicho evento generó el

crecimiento de un gran aulacógeno dispuesto en sentido noroeste – sureste, que

propició el ingreso del mar cretácico. La fase de sedimentación del sistema de

grabens fue rellenado por depósitos calcáreos de carácter netamente continentales

de origen fluvial (Córdoba F. et al., 2000. Provincia Petrolífera del Valle Medio del

Magdalena. AAPG)


17

La cuenca sufrió una alta tasa de subsidencia en el Valanginiano –

Hauteriviano. Al comienzo del Aptiano la subsidencia se detuvo generando una

cuenca de gran extensión que alcanzó su máxima profundidad en el Albiano medio.

En el Turoniano- Coniaciano, con el emplazamiento de la cordillera Occidental se

presentan esfuerzos compresivos. En el Paleoceno tardío – Oligoceno la

sedimentación se da por el levantamiento de la Cordillera Central aportando

materiales de tipo fluvial.

Los bloques que la conforman buzan hacia el W evidenciado en las fallas que se

encuentran localizadas en superficie. Hacia la parte SE del Valle Medio del

Magdalena (VMM), el desplazamiento de las fallas decrece de E a W y que se

asocian con otras menores conformando sistemas que se relacionan con

sedimentos post paleocenos.

La secuencia sedimentaria de la cuenca alcanza un espesor de 6500 a 7000 m.

Figura 5. Modelo estructural de la cuenca del Valle Medio del Magdalena (Otálora & Fonseca,

2015)


18

METODO

El presente trabajo tuvo como objetivo principal, proponer la metodología para la

generación del inventario de fracturas de pozo, haciendo uso de sistemas de

información geográfica y referencias lineares. Para llegar a este fin, se tomó en

cuenta la metodología de caracterización petrofísica de yacimientos naturalmente

fracturados propuesta por Cabrejo et al., (2010) y dos pozos pilotos orientados

localizados en la cuenca del Valle Medio del Magdalena. En la Figura 6 se presenta

el diagrama de flujo del método empleado.

Figura 6. Diagrama del metodo empleado para la captura del inventario de fracturas en pozo.

La Fase I inicia con en el análisis bibliográfico de los métodos propuestos para la

caracterización de fracturas en pozo, la cual se definió de acuerdo con las

características que mostraba el núcleo estudiado. A partir de la definición de la

metodología a emplear, se determinó cuáles características de las descritas en el

este proceso son condiciones geométricas, cómo se puede almacenar y procesar

esta información para elaborar el inventario de fractura de manera eficaz y efectiva,

FASE I

•Análisis de datos de pozo y visualización del pozo a trabajar

•Determinación de la metodología a trabajar para la caracterización de fracturas de pozo

•Determinación de atributos geométricos

•Determinación del software a emplear

FASE II

•Vectorización

•Procesamiento

•Análisis de resultados del inventario de fracturas

FASE III

•Análisis de la metodología propuesta

•Informe Final


19

concluyendo que el software propietario que cumple estas

características corresponde a ArcGIS 10.5, gracias a su facilidad de obtener

información importante a partir de referencias lineares, combinado con tablas de

Excel para la captura de la información no geométrica por su simplicidad y fácil

compresión .

Tabla 1. Tabla de atributos para la generación del inventario de fracturas.

La Fase II consistió en el diseño de la base de datos espaciales, la vectorización,

procesamiento y análisis de datos obtenidos de la descripción de fracturas de núcleo

haciendo uso de sistemas de información geográfica.

Finalmente, la Fase III se basó en el análisis de la metodología como herramienta

para la generación del inventario de fracturas haciendo uso de dos pozos pilotos en

la cuenca del Valle Medio del Magdalena. En esta fase se determinó las ventajas y

CARACTERISTICA TIPO DE DATO NO GEOMETRICO GEOMETRICO

ID FRACTURA

Nombre único de la

fracturaX

NATURAL X

INDUCIDA X

VETA X

VENA X

VENILLA X

DIACLASA X

FALLA X

ESTILOLITO X

PETALO X

ABIERTA X

CERRADA X

MEDIDA_APERTURAMedición la apertura de la

fracturaX

CARBONATADO X

SILICICLASTICO X

OTRO X

LONGITUDMedida de longitud de la

lineaX

AZIMUT Dirección de la linea X

PROFUNDIDADProfundiad donde se

encuentra la fractura X

TERMINACIONES EN

NUCLEO

Número de fracturas que

tocan los limites del

núcleo X

ORIGEN

TIPO DE FRACTURA

APERTURA

RELLENO


20

desventajas del método, los resultados obtenidos y los posibles

casos de estudios posteriores a partir de esta propuesta.

RESULTADOS

1. DISEÑO DE BASE DE DATOS.

En la figura 7 se presenta el esquema lógico de la base de datos espacial para

el proyecto captura del inventario de fracturas en pozo, la cual se divide en siete

(7) tablas principales, permitiendo el almacenamiento tanto de la información

geométrica como no geométrica de las fracturas y sus entidades relacionales.

Las tablas Pozos y Litofacies corresponden a entidades alfanuméricas; las

demás, (calcos, zonas de fracturamiento, laminación, fracturamiento y

relaciones de corte) corresponden a entidades con componentes geométricos

de polígonos, líneas y puntos.

Posteriormente, se procede a elaborar la base de datos espacial en el software

propietario ArcGIS 10.5 (File Geodatabase), donde se crean las entidades

(feature class) que se definieron en la fase de diseño de base de datos. Es

importante resaltar que el sistema de referencia con el que se debe trabajar es

coordenadas planas (UTM), con el fin de generar los cálculos de las

características geométricas de la captura. Para disminuir los errores e

inconsistencias en la topología al momento de la digitación de la información, se

deben generar dominios que conserven atributos repetitivos como por ejemplo

ID_CALCO, COLOR, POZO, entre otros. En el Anexo 1 se encuentran el glosario

de términos.


21

Figura 7. Diagrama lógico de base de datos para el inventario de fracturas en pozo.

Programa de Especialización SIG – 2018 – Trabajo de grado

22

2. CAPTURA DE INFORMACIÓN EN LABORATORIO.

La figura 8 corresponde a la metodología de la fase de captura de fracturas en

laboratorio; para tal fin se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

- Se debe hacer un recorrido previo al pozo para visualizar su litología (tipo de

roca), la cantidad de fracturas que presenta, texturas, fragilidad, compactación,

entre otros aspectos evaluados por el descriptor.

- Determinar si las fracturas visualizadas son naturales o inducidas.

- Se debe utilizar un formato en una hoja de acetato, en escala 1:1 con el fin

de calcar las fracturas que se encuentran en el núcleo de roca.

- Las fracturas serán capturadas con colores diferentes, teniendo en cuenta su

relleno mineral o si se encuentran sin relleno. Se propone usar la siguiente gama

de colores.

o Negro: fracturas sin relleno

o Azul: fracturas o estructuras como estilolitos con rellenos de material

orgánico/ bitumen.

o Rojo: venas o estructuras que contienen un relleno de carbonato o cuarzo

o Morado: fracturas inducidas

o Rosado: zonas de fracturas.

o Verde: estratificación – laminación.

- Se debe determinar si hay más de dos minerales que se encuentran rellenando

la fractura y definir el porcentaje de abundancia de cada uno.

- Definir qué tipo de discontinuidad se describe: vena, venilla, diaclasa,

estilolito, pétalo, entre otros.


23

Figura 8. Diagrama metodológico para la captura de fracturas en laboratorio.

2.1. Preparación

Una vez desplegados los núcleos de roca, se procede a visualizar de manera

general el pozo a trabajar, posteriormente se calcula y prepara los acetatos de

acuerdo con el ancho y largo de cada caja de núcleo a describir. Se deben

conseguir todos los colores de marcadores con los que se va a trabajar y

finalmente, disponer de la carpeta de captura de pozo con los archivos de Excel

para la recolección de la información.

2.2. Identificación de características de fracturas y captura de

información.

Culminada la fase de preparación, se deben pegar con cinta de enmascarar los

formatos de los acetatos/calcos establecidos para capturar las fracturas y

posteriormente, se procede a marcar el tope y la base de estos, así como la

identificación única de cada acetato, número de núcleo y caja al que pertenece.

A continuación, se determinará qué tipo de fracturas o discontinuidades son, es

decir, si son naturales o inducidas.

Las fracturas se deben recolectar de base a tope. En el caso que ellas se

encuentren en la misma profundidad, se describirá primero la fractura que se

encuentre más a la izquierda. Cada fractura debe tener un identificador único


24

que empezará con la letra F, seguida por el número de la fractura a describir

(Ejemplo: F34).

Identificadas las fracturas naturales, éstas se copiarán y se plasmarán en el

formato exactamente como se observan en la roca, teniendo en cuenta si

contienen algún mineral en su interior o si por el contrario están abiertas (Fig. 9).

De acuerdo con esto, la fractura debe copiarse con el color determinado para

cada caso, es decir, si el relleno es de calcita, por ejemplo, la fractura debe

trazarse de color rojo, si por el contrario la fractura está vacía y no presenta

relleno se debe trazar de color negro (para cada relleno se establece un color de

acuerdo a la propuesta anterior).

Figura 9. Imagen representativa de la forma de captura en laboratorio sobre la muestra de núcleo

de pozo.

Una vez capturada la traza de la fractura, el geólogo recolecta la información de

las fracturas teniendo en cuenta su código dentro del formulario de Excel (Anexo

2). Dentro de la información que se debe recolectar, se debe tener en cuenta el

origen de la fractura (natural o inducida), tipo de fractura, apertura, rellenos,

porcentaje de relleno, sellamientos, deformaciones, entre otros. Adicionalmente,

si es posible observar planos, la información del ángulo de inclinación debe

quedar registrada en el formulario de captura.


25

En algunos casos, la densidad de fracturamiento es tan alta que se

considera capturar una zona que cubra el área con alta densidad; a esta zona

se le denominará zona de fracturamiento, en la cual, se debe registrar cada

polígono con un identificador (ejemplo Z10) y recolectar la información de

densidad de fracturamiento en la zona, orientación preferente de fracturas y tipos

de rellenos. Toda esta información debe quedar registrada en el formulario de

captura.

2.3 Control de calidad.

Una vez finalizado la captura, se debe efectuar un control de calidad de la

información, verificando que no existan fracturas o identificadores sin su

información correspondiente en ambas bases de datos (calco/formulario).

Finalizadas las correcciones respectivas, se escanean los acetatos sobre un

papel blanco; se identifica cada imagen con el nombre del calco trabajado y se

envía a fase de vectorización y procesamiento de la información (Fig. 10).


26

Figura 10. Imagen ilustrativa de la imagen del acetato con los resultados de descripción del

núcleo. A) Imagen de descripción de fractura. B) Imagen de la caja del núcleo a describir.


27

3. PROCESAMIENTO

La Figura 11 corresponde al esquema de captura y procesamiento de la información de laboratorio. Para esta fase

se hace uso del software ArcGIS 10.5.

Figura 11. Metodología de captura y procesamiento de la información recolectada en laboratorio a partir de sistemas de información geográfica y

referencias lineares.


28

3.1 Vectorización.

A partir de las imágenes obtenidas por los calcos en la fase de captura de

laboratorio, se generará la información de cada fractura. Para ello se debe

referenciar espacialmente las imágenes de calcos teniendo en cuenta un sistema

de referencia Universal Transverse Mercator (UTM) por ser un sistema de

coordenadas planas como insumo para referencia relativa de los calcos.

Se usará los límites de borde de los núcleos que anteriormente fueron dibujadas

como indicador para la referenciación espacial de los acetatos, los cuales forman

un polígono de cuatro vértices que deben quedar almacenados en la entidad Calco

de la base de datos. Cada polígono se deberá ajustar a las medidas de acuerdo a

la profundidad del calco y el ancho del mismo, es decir, para un calco 4X4 las

coordenadas de los cuatro puntos pueden quedar de la siguiente manera (ver Figura

12):

• X=0, Y= 0,

• X=0, Y= 0.35 (ancho),

• X=0, Y= -16700 (valor profundidad, se escribe en negativo para que se

despliegue hacia el sur, simulando la orientación en profundidad del pozo) ,

• X=0.35; Y= -16700 (valor profundidad).

Figura 12. Representación gráfica de la referencia espacial del calco.


29

A partir de la creación de los polígonos en el shape de CALCOS, los cuales

deben estar identificados desde la fase de laboratorio, se debe georeferenciar cada

una de las imágenes de calcos de laboratorio para la vectorización de la información

verificando que el identificador del acetato corresponda con el polígono del shape.

Posteriormente, se procederá a capturar de forma vector la información

representada en los calcos. Entre la información a capturar se debe vectorizar y

almacenar los datos de zonas de fracturas, capas litológicas (entidad laminación en

la base de datos) y fracturas, las cuales corresponden a propiedades geométricas

de tipo polígono y línea (Fig. 13). Las entidades Fracturas y Capas deben

generalizarse en líneas con dos vértices únicos para facilitar la recolección de datos

geométricos; su descripción detallada quedará soportada en los calcos escaneados.

Finalmente, la vectorización quedará como registros en la base de datos (Fig. 14).

Figura 13. Imagen de referencia de la parte de georreferenciación del calco obtenido por la

descripción de laboratorio.


30

Figura 14. Imagen de referencia de la finalización de vectorización del calco.

3.2 Control de calidad.

Para obtener resultados confiables y verídicos es necesario tener controles de

calidad entre los datos vectorizados y los datos reportados por el equipo de

laboratorio. En la mayoría de ocasiones y por ser trabajos sistemáticos es

posible presentar errores en captura por omisión o por comisión, por lo cual es

necesario una evaluación de la exactitud para verificar que en ambas bases de

datos se presenten la misma información.

Una vez reportados los errores, se realiza el proceso de corrección, se evalúa

de nuevo y si no se encuentran errores se continúa con la fase de integración y

cálculo de atributos geométricos.


31

3.3 Integración con datos de laboratorio y cálculo de atributos

geométricos.

Una vez verificada la información vectorizada se procede a integrarla con la

información de laboratorio. Para simplificar y automatizar los procesos

repetitivos en los pozos se crearon tres modelos que permiten la optimización

del tiempo, cumpliendo las condiciones de integración y cálculo de atributos:

3.3.1 Modelo de verificación de orientación de las líneas.

Para tener un buen cálculo de atributos geométricos, una de las condiciones

que se debe tener en cuenta es que todas las líneas estén capturadas de la

misma manera, con disposiciones Sur – Norte. Para cumplir esta condición,

se creó un modelo en ArcGIS que genere la orientación de captura de la línea

con ese sentido. La Tabla 2 y la Figura 15 muestran las herramientas a usar

y el modelo respectivamente.

Tabla 2. Descripción de herramientas para el modelo de verificación de orientación de

líneas.

Figura 15. Modelo para modificación de captura inicial y final de las trazas. Para mejor

visualización consultar Anexo 3.


32

3.3.2 Modelo de integración y cálculo de atributos geométricos.

Una vez obtenido la vectorización de los datos, control de calidad y corrección

de orientación de captura de la información, ésta se debe sumar con la

generada en las tablas de captura obtenidas. A partir de esta integración, se

calcula la información de características geométricas como azimut de la línea

(rumbo/bearing), su longitud, y las profundidades iniciales, medias y

centrales, las cuales se usarán más adelante para hacer las relaciones a

partir de referencias lineares, así como información de número de

terminaciones en el borde del núcleo las cuales ayudarán a observar las

fracturas que continúan fuera del pozo. La Tabla 3 y la Figura 17 muestran

las herramientas y el modelo de integración y captura respectivamente.

3.4 Cálculo de relaciones de corte.

Las relaciones de corte se entienden como todas aquellas fracturas que se

observan involucradas o relacionadas con otras dos o más, es decir, una

fractura puede estar interceptada con una o más y esta interconectividad,

permite la circulación de los fluidos. Para poder determinar las relaciones de

corte, se hizo uso de las herramientas de intersección, las cuales permiten

observar la interconexión de fracturas. A partir de la construcción de un

modelo en ArcGIS, es posible la automatización de este proceso generando

una nueva entidad que se llamará relaciones de corte; luego de su

generación, es necesario identificar qué tipo de relación se presenta en las

fracturas (Fig. 16) y adicionar manualmente el atributo, con la intención de

observar si es posible generar tipos de familia que ayuden al entendimiento

del yacimiento. La Tabla 4 y la Figura 18 muestran las herramientas utilizadas

y el modelo de obtención de relacione de corte.

Figura 16. Relaciones de corte de fracturas. La relación de tipo Y se diferencia por tener 3

relaciones de fracturas.


33

Tabla 3. Principales herramientas usadas en el modelo para la integración de la

información de laboratorio y el cálculo de atributos geométricos.


34

Figura 17. Modelo para integración de datos de laboratorio y base de datos espacial. Para mejor visualización consultar Anexo 4.


35

Tabla 4. Principales herramientas usadas en el modelo para el cálculo de interacciones

entre fracturas.

Figura 18. Modelo para la generación de la entidad Relación de Corte donde se evalúa que

fracturas se interceptan entre sí. Para mejor visualización consultar Anexo 5.

3.5 Integración de información de litofacies usando referencias lineares.

La referencia linear es el método que consiste en almacenar las ubicaciones

geográficas utilizando posiciones relativas a lo largo de una entidad linear. Para esta

propuesta, se define como línea un segmento de pozo el cual presenta mediciones

lineares a lo largo de la misma. Por otra parte, las litofacies corresponden a las

características litológicas de una roca, las cuales se ubican por intervalos medibles

dentro de una línea.


36

Para poder generar la integración de la información de litofacies (previamente

descrita) usando referencias lineares se deben seguir los pasos que se describen a

continuación:

1. Generación de una entidad linear y ubicación de la línea dentro de los

núcleos a trabajar la cual debe contener toda la longitud del pozo descrito

(Fig. 19A) y adicionar un atributo que se llamará RID (Rute_ID).

2. Generación de la ruta a partir de la herramienta ubicada en ArcToolbox/

Linear Referencing tool/ Create rute, donde el archivo de entrada debe ser la

línea creada anteriormente con su RID (Fig. 19B).

3. Cargar la ruta al proyecto de trabajo, abrir la tabla de atributos y verificar que

el shape contenga Polyline M junto con su RID. Así mismo, se debe modificar

el measure (M) para que coincida con los datos reportados. Esta modificación

se puede realizar mediante una edición de la ruta, editar los vértices y abrir

la herramienta Sketch propierties, donde se observarán las coordenadas X y

Y de la línea y adicionalmente un atributo/campo que se llama M, es allí

donde se debe ingresar las mediciones del pozo a trabajar.

4. Una vez definido las mediciones de la ruta, se debe ingresar los eventos tanto

lineares como puntuales. Los eventos lineares corresponden a situaciones o

características que ocurren a lo largo de una línea desde un punto de partida

a un punto final (From-Measure, To-Measure). Por el contrario, los eventos

puntuales corresponden a una situación localizada en un punto especifico a

lo largo de la línea (Measure).

En el caso de litofacies y fracturas, se asume que litofacies es un atributo que

se comporta de manera linear desde un punto de inicio hasta un punto final;

a su vez, las fracturas se comportan como características individuales en un

punto especifico de la línea.


37

Para generar los eventos se debe contar con las tablas que tengan características de medición dentro de

la línea a trabajar junto con el RID que permita hacer la relación con la ruta (el sistema no lee entidades geométricas).

En el caso de las litofacies, es necesario reportar un From-Measure y To-Measure y el RID. Para las fracturas se

asume el punto medio de la traza el cual se usará como el campo Measure y el RID (Fig. 19C y 19D).

Figura 19. Esquema de uso de referencias lineares para la integración de entidades alfanuméricas con entidades espaciales. A) Generación de

entidad linear con atributo de RID. B) Creación de la ruta. C) Generación de evento linear. D) Generación de evento puntual.


38

5. La respuesta a la generación de los eventos trae como resultado dos

entidades geométricas de líneas y puntos, las cuales se pueden emplear con

herramientas de ArcToolbox como lo es Spatial join, la cual se usará para

obtener la unión de las litofacies con las fracturas. Esta integración genera

una tercera tabla donde quedará registrada la litofacies a la cual cada fractura

pertenece (Fig. 20), terminando así la unificación de entidades alfanuméricas

con entidades espaciales.

Figura 20. Esquema de relaciones para la integración de la información de litofacies con fracturas.

4. GENERACIÓN DE RESULTADOS Y DETERMINACIÓN DE FAMILIAS

DE FRACTURAS.

La Figura 21 corresponde al esquema de generación y determinación de

familias de fracturas.

Figura 21. Metodología de generación de resultados y determinación de familias de fracturas.


39

4.1 Generación de resultados.

4.1.1 Generación de resultados a partir de la captura,

vectorización y procesamiento de datos.

Posterior al procesamiento de los datos, en donde se realiza la integración de

toda la información recolectados tanto en el proceso de captura, como en el

proceso de vectorización, se inicia con el proceso de obtención de resultados.

Para los objetivos que conciernen el inventario de fracturas, en el cual se deben

determinar las relaciones entre las rocas y las fracturas encontradas, así como

las familias de fracturas, se debe usar la herramienta de ArcGIS Summary

Statistics, la cual por medio de datos estadísticos generados con base en los

datos recolectados y obtenidos, es posible realizar relaciones entre las

características de las roca ( facies, tipo de roca) y las características de las

fracturas ( tipo de relleno, dirección de inclinación y apertura). Estas relaciones

permitirán mostrar si hay o no alguna afinidad entre las particularidades de la

roca donde se encuentran las fracturas y el tipo de fractura registrado.

De igual manera, por medio de los resultados globales, se determinarán la

cantidad total de las fracturas teniendo en cuenta su ubicación espacial, el tipo

de roca y/o las facies.

4.1.2 Análisis de resultados

Los resultados obtenidos con base en las relaciones mencionadas

anteriormente, se determinarán qué rasgos son distintivos de las fracturas a lo

largo de los núcleos analizados, cuáles se repiten en mayor número y si hay

alguna relación entre el tipo de roca, el tipo de facies y las características de las

fracturas. Se determinarán las zonas con mayor fracturamiento dentro de la

perforación y su vulnerabilidad a ser fracturada de acuerdo a la cantidad de

fracturas que tenga. De igual manera se podrán determinar zonas donde pueda

existir mayor conectividad entre rocas de diferente clasificación por medio de las

fracturas y que puedan permitir el paso de fluidos que sean importantes para la

exploración de hidrocarburos.


40

4.2 Determinación de familia de fracturas

Una vez generadas estas relaciones con base en los resultados obtenidos y su

posterior análisis, se podrán definir las familias de fracturas. Estas se fijarán

teniendo en cuenta el tipo de relleno y la dirección de la orientación. Es

importante recalcar, que estas no serán discriminadas por el tipo de fractura, es

decir, si son diaclasas, venas, fallas o estilolitos y se sumarán a las familias ya

estipuladas. Para mejorar la exactitud dentro de la caracterización de familias,

se usa un script en el atributo familia por medio de la herramienta Field

Calculator, el cual ayudará a generar cada tipo de familia según las

características analizadas y discutidas. Cabe decir que las condiciones

geológicas son variables para cada pozo, es por esto que a la hora de realizar

estos estudios se debe tener cuidado con la particularidad de cada yacimiento.

Una vez fijadas las familias de fractura, se determinará cuáles se encuentran

registradas en mayor número dentro de los tipos de roca y las facies, si tienen

alguna relación con el tipo de roca que las contiene y si son importantes en

cuanto exploración se refiere.


41

Figura 22. Esquema de la metodología para la generación del inventario de fracturas de pozo,

usando las referencias lineares y los Sistemas de Información Geográfica (SIG).


42

RESULTADOS OBTENIDOS EN DOS POZOS PERTENECIENTES A LA

CUENCA DEL VALLE MEDIO DEL MAGDALENA.

A partir de la aplicación de la metodología de captura de inventario de fracturas para

yacimientos naturalmente fracturados en dos pozos pilotos en la cuenca del Valle

Medio del Magdalena se pudo generar la siguiente información:

POZO 1.

El Pozo 1 presentó 195 fracturas de las cuales 193 son naturales y 2 son inducidas.

El tipo de fractura que dominó corresponde a diaclasas (127) seguido por estilolitos

(52) y en menor proporción fallas (13). En general se presentan fracturas abiertas

con interacciones en T en mayor proporción. Las fracturas parciales y selladas están

asociadas a rellenos carbonatados y de materia orgánica (Fig. 23). Las

orientaciones que se destacan están alrededor de los 270 a 300 grados con

respecto a la vertical seguido por las fracturas verticales hasta los 30° (Tabla 5).

Tabla 5. Rango de ángulos en el pozo 1. (tomado a partir de la herramienta summary stadistics)

Al conjugar los atributos de rango de ángulo con respecto a el tipo de relleno se

pudo observar que en el Pozo 1 la mayoría de fracturas abiertas (sin relleno) y con

relleno de calcita presentan un azimut entre 0° a 90° y 330° a 360° grados. El

relleno de materia orgánica está presente con mayor proporción en ángulos de 270

a 300° y 60 a 90° (Tabla 6), generalmente asociadas a estilolitos.


43

Tabla 6. Resultados del conteo de fracturas de acuerdo a tipo de relleno y rango de

orientación de la fractura.

Con respecto a la integración entre las fracturas y el tipo de litofacies se pudo

establecer una relación entre la abundancia de fracturas y el tipo de roca,

observando que en las rocas siliciclásticas finas se encuentran la mayor cantidad

de fracturas (Fig. 23)


44

Figura 23.

Imagen de tipo

de relleno con

respecto a la

profundidad y

facies

asociadas por

cada tipo de

fractura para el

Pozo 1. La

densidad se

refiere a la

cantidad de

fracturas por

cada intervalo

de profundidad.

Estas gráficas

fueron

construidas

desde ArcGIS

10.5 usando

referencias

lineares y luego

editadas en el

software Adobe

Illustrator.

Familias Pozo 1 por dirección de orientación.

Como propuesta se determinó dos grandes grupos donde la familia dominante

corresponden a fracturas orientadas en los rangos 270-300 grados (55 fracturas)

las cuales están asociadas a relleno de material orgánico, fracturas abierta y en su

mayoría en rocas de tipo arcilloso. El rango entre mayor a 0 hasta 30 grados (43

fracturas) se caracterizan por presentar fracturas sin rellenos, en rocas de tipo

limolita. La relación entre las fracturas y las facies no presentó ninguna preferencia,

salvo que la gran mayoría se presentan en la facies Mm (masiva), que a nivel

general no involucra a ningún tipo de fractura de acuerdo a su azimut.


45

Familias Pozo 1 por rellenos.

De acuerdo con las observaciones y datos reportados, las fracturas rellenas de

calcita corresponden a la familia dominante en el Pozo 1. Generalmente están

relacionada con ángulos de inclinación de –60°y entre 60° y 90°; en relación con las

litofacies se observan generalmente en facies tipo limolitas masiva (Mm) asociadas

a la base del núcleo. Las fracturas sin relleno se presentan en general en todo el

núcleo sin presentar ninguna preferencia en cuanto al azimut se refiere. Cabe

resaltar que algunas fracturas inducidas pueden haberse clasificado como

naturales, ya que, en algunos casos, las características de las mismas pueden

confundir al geólogo que las captura.

POZO 2.

El Pozo 2 presentó 421 fracturas de las cuales 414 son naturales y 7 son inducidas.

El tipo de fractura que domina corresponde a diaclasas (317) seguido por estilolitos

(59) y en menor proporción fallas (22), y venas (16). En general se presentan

fracturas abiertas con interacciones en T en mayor proporción. Las fracturas

parciales y selladas están asociadas a rellenos carbonatados y de materia orgánica.

Se observa únicamente una fractura que presenta relleno de sílice (Fig. 24). Las

orientaciones que se destacan están alrededor de los 330 a 360 grados con

respecto a la vertical seguido por las fracturas verticales hasta los 30°, en menor

abundancia se registran rangos de 30° a 60° (Tabla 7).

Tabla 7. Conteo de rangos de orientación para el Pozo 2. (Tomado a partir de la herramienta

Summary Stadistics, ArcGIS 10.5)


46

Al conjugar los atributos de rango de ángulo con respecto al tipo de relleno

se pudo observar que en el Pozo 2 la mayoría de fracturas abiertas (sin relleno) y

con relleno de calcita presentan un azimut entre 0° a 30° y 330° a 360° grados. El

relleno de materia orgánica está presente con mayor proporción en ángulos de 60

a 90° y 270° a 300° (Tabla 8), generalmente asociadas a estilolitos, las cuales

también se encuentran reportadas en el Pozo 1, pudiendo interpretar que existe un

patrón regional en la disposición de estas fracturas.

Tabla 8. Resultados del conteo de fracturas de acuerdo a tipo de relleno y rango de orientación de

la fractura.

Con respecto a la integración entre las fracturas y el tipo de litofacies se pudo

establecer que dentro de las facies no hay predilección de las fracturas con respecto

a su dirección de inclinación. Sin embargo, la mayoría de fracturas se presentan en

rocas siliciclásticas finas y en menor medida en areniscas (Fig. 24).


47

Figura 24. Imagen de tipo de relleno con respecto a la profundidad y facies asociadas por cada

tipo de fractura para el Pozo 2. La densidad se refiere a la cantidad de fracturas por cada intervalo

de profundidad. Estas gráficas fueron construidas desde ArcGIS 10.5 usando referencias lineares y

luego editadas en el software Adobe Illustrator.

Familias Pozo 2 por dirección de orientación.

Como propuesta se determinó dos grandes grupos donde la familia dominante

corresponden a fracturas orientadas en los rangos de 300° a 360° (112 fracturas),

las cuales están asociadas a relleno de carbonatos, principalmente en rocas

clasificadas como areniscas y asociadas a facies Sh (laminación heterolítica) y Mm

(masiva). La familia entre 0° y 30° grados presenta un alto porcentaje de fracturas

abiertas, mientras que las fracturas en el rango 60° a 90° grados muestran mayor

relleno en materia orgánica, principalmente en rocas clasificadas como limolita y

areniscas. Se observa cierta afinidad con la facies Mm (masiva) que no es clara, ya

que estas fracturas son las de mayor abundancia en el pozo y por lo tanto en todas

las facies las fracturas son numerosas.


48

Familias Pozo 2 por rellenos.

De acuerdo con las observaciones y datos reportados, las fracturas rellenas de

calcita corresponden a la familia dominante en el Pozo 2. Generalmente están

relacionadas con ángulos de inclinación de - 60° y el rango de –30° a verticales (0°);

en relación con las litofacies se observan generalmente en facies tipo areniscas con

laminación hetereolítica y arcillolitas masivas (Mm). El material orgánico se observa

en rangos de inclinación entre 60° a 90°, generalmente en rocas arenosas y limosas.

ANALISIS DE LA METODOLOGÍA Y RESULTADO.

A partir de la propuesta metodológica y su desarrollo en el presente trabajo se pudo

determinar que esta herramienta constituye un avance importante para obtener

datos de fracturas en pozo ya que su exactitud y las ventajas de contar con los datos

de manera digital para su posterior consulta y análisis, corresponde a un

acercamiento más tangible al entendimiento de los yacimientos no fracturados. Sin

embargo, existen desventajas en cuanto a la manera de captura y trabajo mecánico

que significa la vectorización de las fracturas, ya que éste está supeditado al

capturador quien puede cometer errores humanos de digitación para lo cual, es

necesario que se efectúe un riguroso control de calidad en cada una de las fases,

para garantizar la disminución de errores y mejor obtención de datos para su

análisis. Adicionalmente, es necesario que todo el equipo de trabajo tenga

conocimiento de la ubicación del pozo a capturar, en cuanto a sus características

geológicas y geo-estructurales, ya que esto puede garantizar una captura

consciente de los datos, permitiendo obtener buena calidad y confiabilidad en los

resultados.

La Tabla 9 resume las ventajas de la captura por medio de la metodología descrita

en el presente proyecto, en comparación con la captura con métodos tradicionales.

Se deja en conocimiento que un buen trabajo parte de la calidad con que se

almacenan y capturan los datos, y que cada pozo se presenta con características

individuales que deben tomarse en consideración a la hora de utilizar esta

metodología como herramienta.


49

Tabla 9. Cuadro comparativo entre la metodología tradicional y la propuesta

metodológica usando sistemas de información geográficas y referencias lineares.

Toma del ángulo de

inclinación de la fractura

Se hace a partir de la vertical usando

transportador y regla, anotando fractura

por fractura el ángulo leído

El rumbo de las fracturas se

miden a partir de la vertical

usando la herramienta de

cálculo de geometría desde

ArcGIS 10.5

Reducción en costo,

tiempo y mejoramiento en

la exactitud

Toma de longitud de

fractura

Se toma usando regla o metro de acuerdo

a la proporciones del trazo

La longitud de las fracturas se

realizan usando la herramienta

de cálculo de geometría desde

ArcGIS 10.5

Reducción en tiempo y

mejoramiento en la

exactitud

Profundidad individual

de fractura

Se generaliza el conteo de fracturas a lo

largo de un intervalo definido por el

descriptor, o se toma usando regla o

metro tomando la profundidad

individualmente

Se calcula la profundidad

exacta a partir de la posición

espacial de las fracturas

vectorizadas


mejoramiento en la

exactitud

Integración con datos

externos (litofacies,

petrofisica, entre otros)

Determinación de intervalos

empalmando Visualización fractura por

fractura con base a un intervalo si existe o

no dentro de estos datos

A partir del uso de referencias

lineales se puede comparar

automáticamente las

relaciones existentes entre los

datos externos con intervalos y

las fracturas generadas.


mejoramiento en la

exactitud y análisis

Cálculo de interacciones

Se toman manualmente de acuerdo al

trazado. Se debe identificar cada

intersección a mano

Se genera automáticamente a

partir de la herramienta de

intersección de ArcGIS


mejoramiento en la

exactitud

Propuesta de familia

Se realizan cálculos estadísticos por

medio de tablas dinámicas, teniendo en

cuenta las descripciones que se realizaron

en laboratorio fractura por fractura y las

características propias de cada una.

A partir del inventario ya

generado, se evalúa los

diferentes atributos

capturados y se procede a

definir las familias de fracturas

usando estadistíca. Una vez

definidas las familias, se

adiciona ese atributo

individualmente a cada

fractura por medio de un script

usando Field Calculator lo que

permite tener un filtro por

familia para mirar la relación

en profundidad o con cualquier

característica inherente a la

roca (ejemplo: listofacies, tpo

de roca).

Reducción de tiempo,

mejoramiento en la

exactitud y

almacenamiento

individual en la base de

datos para consulta

Control de Calidad

Se deben revisar los formatos fractura

por fractura, así como las bases de datos

determinando los errores que se

pudieron presentar tanto de escritura

como de datos

A partir de la utilización de

filtros y consultas, así como la

selección individual de

fracturas y comparación con

los calcos, se permite la

corrección de los errores de

forma sistematizada

Reducción de tiempo,

mejoramiento en la

exactitud y menor

cantidad de errorres

Análisis de fracturas por

medio de otros software

Se deben digitalizar las fracturas ya

analizadas en forma digital para poder

hacer interpretación de yacimientos con

base en su fracturamiento

Puesto que la digitalización de

fracturas ya se ha llevado a

cabo, los archivos vectorizados

pueden llevarse a otro formato

para su posterior análisis e

interpretación

Reducción de tiempo, de

costos y practicidad

DESCRIPCIÓN FRACTURA METODOLOGÍA TRADICIONAL PROPUESTA METODOLOGICA BENEFICIO


50

CONCLUSIONES.

La metodología aquí propuesta permitió visualizar con mayor facilidad el análisis de

datos usando referencias lineares y los SIG. El almacenamiento de fracturas en una

base de datos permitió realizar consultas particulares de las fracturas, obteniendo

tablas estadísticas individuales para la determinación de patrones, en pozos

diferentes, pertenecientes a una zona específica, las cuales mejoran de manera

significativa y efectiva el proceso de caracterización de las familias de fracturas.

Las referencias lineares permitieron definir zonas influenciadas por características

estructurales y litológicas asociadas a medidas lineares, logrando observar y

conjugar de manera precisa datos que permiten obtener una idea del

comportamiento de una zona específica, utilizando esta información con objetivos

de exploración y explotación de recursos como son los datos de litofacies.

El uso de Sistemas de Información Geográfica y la facilidad de crear herramientas

a partir de Model Builder, permitieron reducir en alrededor de un 50% el tiempo de

obtención de resultados. Fortaleciendo así, la etapa de análisis con la reducción de

tiempos en el procesamiento de la información.

El procedimiento permite disminuir los errores que puedan presentarse al momento

de la captura mecánica de los datos en laboratorio, así como los errores que se

puedan presentar al momento de la digitalización gracias al procesamiento de los

datos y la visualización de los mismos por medio de consultas dentro del software

ArcGIS.

A partir de obtener un inventario de fracturas y determinar las relaciones entre ellas

las cuales formarían una red de fracturas, se pueden explorar herramientas como

las de análisis de redes, entre otras, para observar el comportamiento de un fluido

a través de ellas determinando cuáles de las fracturas permitirán la reducción de

costos de desplazamiento de los fluidos para la mejora de producción de un pozo.


51

BIBLIOGRAFÍA

Agencia Nacional de Hidrocarburos, (2012). Cuenca Valle Medio Del Magdalena.

Integración Geológica de la Digitalización y Análisis de Núcleos. Pozo: Infantas-

1613, Evaluación Petrofísica ShaleXpert Pozos: Catalina-1 y Cocuyo-1.

Bratton, T., Canh, D. V., Van Que, N., Duc, N. V., Gillespie, P., Hunt, D., ... & Nelson,

R. (2006). The nature of naturally fractured reservoirs. Oilfield Review, 18(2), 4-23

Brennan, P., & Harlow, M. (2004). ArcGIS 9: Linear Referencing in ArcGIS. ESRI.

Cabrejo, I. T., Pineda, E. P., Gómez, R., & Castellanos, D. (2010). Metodología para

la caracterización petrofísica de yacimientos naturalmente fracturados. Revista

Fuentes, 8(1).

Curtin, K. M., Nicoara, G., & Arifin, R. R. (2007). A comprehensive process for linear

referencing. URISA Journal, 19(2), 41-50.

ESRI ARCGIS FOR DESKTOP. Qué es la referencia lineal. (En línea). (Revisado el

15 de Octubre de 2018). Disponible en internet

http://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.3/guide-books/linear-referencing/what-is-

linear-referencing.htm

Gale, J. F., Reed, R. M., & Holder, J. (2007). Natural fractures in the Barnett Shale

and their importance for hydraulic fracture treatments. AAPG bulletin, 91(4), 603-

622.

Genter A., Castaing C., Dezayes C., Tnezer H., Traineau H., y Villemin T. 1997.

Comparative analysis of direct (core) and indirect (borehole imaging tools) collection

of fracture data in the Hot Dry Rock Soultz reservoir (France). Journal of Geophysical

Research, Vol 102, No B7, p 15419-15431.

Li, Yongyi and Douglas R Schmitt, 1998. Drilling-induced core fractures and in situ

stress. Journal of Geophysical research, Vol 13, No B3. p 5225-5239.

Maulden, M. y Dershowitz W. 2000. A multi-Dimensional System of Fracture

Abundance Measures. Geological Society of America Annual Meeting. Reno,

Nevada, November 2000

O'Neill, W., & Harper, E. A. (2000). Implementation of linear referencing systems in

GIS.

Otálora & Fonseca, M. Dispositivas del Valle Medio del Magdalena (en línea).

(Revisado el 18 de octubre de 2018). Disponible en Internet:

https://es.slideshare.net/MaoFonsek/valle-medio-magdalena-diapo

http://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.3/guide-books/linear-referencing/what-is-linear-referencing.htm

http://desktop.arcgis.com/es/arcmap/10.3/guide-books/linear-referencing/what-is-linear-referencing.htm

https://es.slideshare.net/MaoFonsek/valle-medio-magdalena-diapo


52

Rebolledo, S. Geología Estructural. Apuntes de Cátedra. Universidad de Chile.

Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas. Departamento de Geología (en línea).

(revisado 18 de Octubre de 2018). Disponible en Internet:

https://www.cec.uchile.cl/~srebolle/estruct.html

Paulsen, T., Jarrard, R.D. and Wilson, T.J. 2002. A simple method for orienting drill

core by correlating features in whole-core scans and oriented borehole-wall imagery.

Taherdangkoo, R. and Abdideh, M. (2016) ‘Fracture density estimation from well

logs data using regression analysis: validation based on image logs (Case study:

South West Iran)’, Int. J. Petroleum Engineering, Vol. 2, No. 4, pp.289–301".

ANEXOS

metodologÍa para la generaciÓn del inventario de...

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