UNAMFACULTAD DE INGENIERÍAPETROFÍSICA Y REGISTROS DE POZO

AUX: ING. JUAN RAMÓN GRIMALDO ÁVALOS

PROF. ING. BERNARDO MARTELL ANDRADE

CONTENIDO

Introducción: el sistema petrolero

Roca generadora

Roca almacenadora

Roca sello

Migración

Trampa petrolera

Sincronía

Ejemplo de sistema petrolero: La sonda de Campeche, campo Akal.

Introducción:

el sistema petrolero

Introducción: el sistema petrolero

Desde que se inicio la explotación de petróleo, más del97 % de los yacimientos a nivel mundial se hanexplotado en rocas sedimentarias.

Esto no implica que no existan yacimientos en rocasígneas o metamórficas, que tienen una porosidadcercana a 0 % , y su producción se da principalmenteen porosidad de tipo secundaria, esto en fracturasinterconectadas, pero son los menos.

El sistema petrolero es un sistema natural que incluyetodos los elementos y procesos geológicos necesariospara que un yacimiento de aceite y/o gas exista en lanaturaleza.

“Los elementos clave que definen la existencia de unsistema petrolero son las rocas generadoras,almacenadora, sello, trampa, la migración y elsepultamiento necesario para la generación térmica delos hidrocarburos. Elementos que deben compartir lasapropiadas relaciones espacio-temporales (sincronía)para permitir que los hidrocarburos se acumulen y se

preserven”.

(Guzmán, Holguín, 2001).

Roca generadora

ROCA GENERADORA

Es todo aquel cuerpo de roca que permita laconservación temporal y posterior transformación dela materia orgánica en hidrocarburos.

La roca generadora debe ser enterrada a unaprofundidad suficiente (más de 1000 m) para que lamateria orgánica contenida pueda madurar hastaconvertirse en aceite y/o gas, además de que seencuentre en una cuenca sedimentaria que sufraprocesos de subsidencia.

CARACTERÍSTICAS DE LA ROCA GENERADORA

Las rocas generadoras deben cumplir con tres

requerimientos geoquímicos: Cantidad, Calidad yMadurez.

La roca generadora es una roca que debe tener unporcentaje mayor a 1% de carbono orgánico total(COT), que se forma de la parte blanda de losorganismos.

Debe tener un volumen importante

Es una roca de grano fino:

Lutitas Calizas

Lutitas calcáreas Limolitas

Margas Calizas arcillosas

Diagénesis

La diagénesis es el proceso mediante el cual losbiopolimeros ( compuestos orgánicos constituyentesde los seres vivos, tales como carbohidratos, proteínas,etc.) son sometidos a un ataque básicamentemicrobiano que se realiza a poca profundidad ( conpresiones litostáticas de entre 0 y 300 bares) y bajastemperaturas ( entre 0 y 50 °C), produciendobásicamente gas metano.

Composición de la materia viva

Kerógeno

Es la fracción de la materia orgánica en las rocas sedimentariasque es insoluble en ácidos, bases y en solventes orgánicos, ya queestá compuesto básicamente de grasas y ceras.

LA clasificación del kerógeno puede hacerse en base al tipo de materiaorgánica que lo conforma, teniendo así:

KERÓGENO SAPROPÉLICO. El término sapropélico se refiere alproducto obtenido de la descomposición y la polimerización dela materia algácea y herbácea principalmente, depositada encondiciones acuáticas con bajo contenido de oxígenoatmosférico.

KEROGÉNO HÚMICO. La palabra húmico se aplica al productoobtenido de la descomposición de plantas terrestres superiores,depositadas en medios terrígenos con abundante oxígenoatmosférico.

TIPOS DE KERÓGENO KERÓGENO TIPO I

Presenta poco oxigeno, mucho carbono y es derivadoprincipalmente de productos algáceos. Es generadopor fitoplancton.

Genera aceite.

KERÓGENO TIPO II

Se encuentra relacionado con materia orgánicaautóctona de origen marino junto con materiaorgánica de origen continental, que fue transportada ydepositada mediante ríos. Es una mezcla defitoplancton, zooplancton y restos de plantas yanimales de origen continental. PRODUCE ACEITE YGAS.

KERÓGENO TIPO III

Esta conformado principalmente por restos deorganismos continentales, por lo que produceprincipalmente gas o carbón . También puede estarconstituido por materia orgánica de origen marino,pero sometida a una fuerte oxidación.

KERÓGENO TIPO IV

Se refiere a materia orgánica rica en inertinita, por lo que no produce aceite o gas.

Este tipo de kerógeno no es importante en la generación de hidrocarburos.

Ambientes sedimentarios

Los Ambientes Sedimentarios pueden ser divididos en: Continentales, Transicionales yMarinos, donde se depositan diferentes tipos de sedimentos con ciertas características propiasdel entorno y sus condiciones. Para distinguir un ambiente hay que describir a detalle sus FaciesPetrológicas, Litofacies, Biofacies, Palinofacies etc.

CatagénesisUna vez que se tienen los sedimentos consolidados, seentierran profundamente (profundidades mayores a 1,000 m normalmente) debido al depósito de nuevossedimentos. Estas condiciones generan un aumentode temperatura y presión por lo que el kerógeno setransforma en hidrocarburos.

El kerógeno sufre transformación térmica y genera elpetróleo (geomonómero), gas húmedo y condensado.Posteriormente, y debido a condiciones más drásticasde temperatura y profundidad, se produce lageneración de gas seco o metano catagénico.

Las temperaturas que se alcanzan en esta etapason del orden de 50 ° y hasta 225 °Caproximadamente, y la presión varía de 300 a 1500bares.

Con relación a la temperatura, se produce gas y aceite en los siguientes intervalos:

Gas: de ±50 a ±225 °C

Aceite: de ±60 a ±175 °C

Metagénesis

La metagénesis está considerada también como elinicio del metamorfismo. Ésta se desarrolla atemperaturas mayores a los 225 °C, y es la últimaetapa dentro de la transformación de la materiaorgánica, considerada importante para lageneración de gas. La generación de metano acabaa los 315 °C, con profundidades cercanas a los 8Km, es decir, presiones litostáticas mayores a 1500bares.

No generan yacimientos que tengan rendimientoeconómico.

ETAPAS DE LA FORMACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS

Roca almacenadora

ROCA ALMACENADORA Son todas aquellas rocas que debido a sus propiedades

de porosidad y permeabilidad, permiten el flujo yalmacenamiento de hidrocarburos, en conjunto conotro tipo de rocas denominada roca sello.

Las rocas almacenadoras deben cumplir con lassiguientes características:

• Ser porosas

• Ser permeables

• Tener continuidad lateral y vertical

Porosidad La porosidad se mide en porcentaje de espacios o

huecos que hay dentro de la roca. Se tienen 2 casos:

TIPOS DE POROSIDAD

POROSIDAD EN ROCAS ALMACENADORAS

POROSIDAD EN ROCAS ALMACENADORAS

Permeabilidad Es la propiedad que tiene una roca para permitir o no

el paso de fluidos a través de ella, debido a los poros interconectados.

Una roca tiene permeabilidad adecuada para permitir el paso de los hidrocarburos, cuando:

* Tiene porosidad

* Tiene poros interconectados

* Los poros son de tamaño supercapilar.

POROSIDAD INTERCONECTADA

Relación entre la porosidad y la permeabilidad.

Roca sello

Roca sello Son rocas sello aquellas que por su escasa

permeabilidad o por contener poros de tamañosubcapilar, no permiten el paso del petróleo,sirviendo como cierre a su migración odesplazamiento.

El espesor de la roca sello es muy variable, puede serde espesor muy reducido, si tiene excelente calidado de espesor mediano o grueso, si es de calidadmediana o mala. El grado de tectónismo quepresenta puede modificar su calidad, de tal formaque en regiones muy tectónizadas se requiere unespesor de roca sello mayor.

PRINCIPALES ROCAS SELLO

Calcáreo-arcillosas

Pelíticas

Evaporitas

Calizas

Hidratos de metanoMicrobrechas o milonita

lutitasMargaCalizas arcillosas

lutitas

Sal

Yeso

Anhidritas

Mudstone (sin fracturas

Wackestone

Migración

Migración primaria:

Comprende el movimiento de los hidrocarburos apartir de su desprendimiento del kerógeno, asícomo su transporte dentro y a través de loscapilares y poros estrechos de las rocas de granofino.

Migración secundaria:

Es el movimiento del petróleo, después de suexpulsión de la roca generadora a través de porosmás amplios de las rocas portadoras yalmacenadoras, mas permeables y porosas.

MIGRACIÓN PRIMARIA Y SECUNDARIA

Fuerzas debidas a la acción de la gravedad

Fuerzas moleculares

Fuerzas debidas a la acción química

Fuerzas debidas a movimientos tectónicos y a la profundidad de

sepultamiento

Fuerzas debidas a la acción bacterial

Fuerzas que causan la migración

Distancia de migración

La distancia a través de la cual puede migrar el petróleo, o ha

emigrado en el pasado geológico, es función del tiempo si se supone

una continuidad en la permeabilidad y en el gradiente.

Continuidad en la permeabilidad y en el gradiente. Rocas sepultadas a

profundidad altamente porosas y permeables son el conducto por el cual

el petróleo puede migrar; estas capas se llaman capas conductoras

ascendiendo y descendiendo los hidrocarburos a través de estas rocas

por los poros y discontinuidades (porosidad primaria y secundaria).

FACTORES QUE GOBIERNAN LAMIGRACIÓN DEL PETRÓLEO 1.-Porosidad efectiva de las rocas.

2.-Grado de saturación de las rocas.

3.-Peso específico, viscosidad y cantidad de gas.

4.-La migración es favorecida por fuertespendientes en los estratos, por las discordanciasangulares y por el fracturamiento.

5.-La composición y cantidad de las aguasasociadas con el petróleo afectan su migración.

6.-Tamaño de la garganta del poro.

Trampa petrolera

Trampas petroleras

Es toda aquella estructura geológica que permite que elaceite y/o gas se acumule y conserve de manera naturaldurante un cierto periodo de tiempo.

Es decir, son receptáculos cerrados que existen en lacorteza terrestre y que cuentan con rocasalmacenadoras y rocas sello en posición tal quepermiten se acumulen los hidrocarburos. Las trampaspetroleras tienen una determinada forma, tamaño,geometría, cierre y área de drenaje.

CIERRE: es la longitudvertical máxima en laque lo hidrocarburospueden acumularse enla trampa.

AREA DE DRENAJE: es lamáxima abertura (área)de la trampa, echadoabajo, se mide en laparte inferior de latrampa

Clasificación de las trampas petroleras

TRAMPA ESTRUCTURAL

TRAMPA ESTRUCTURAL

Trampa estructural por falla normal

Trampa por variación de permeabilidad

Existen estructuras generadas por fallamientos a consecuencias del desplazamiento de rocas evaporiticas (principalmente domos salinos).

Sincronía

SINCRONÍA Es la relación precisa en espacio y tiempo de todos los

elementos que conforman el sistema petrolero, para que este pueda existir.

Sincronía en la Sonda de Campeche.

Cuencas petroleras de México

Ejemplo de sistema petrolero:

La sonda de Campeche, campo

Akal

SONDA DE CAMPECHE

UBICACIÓN

hLa sonda de Campeche esta emplazada en laplataforma continental, en aguas territoriales delGolfo de México, frente a los estados de Tabasco yCampeche .

De acuerdo con PEMEX pertenece a la provincia Geológico-marina de Coatzacoalcos.

SISTEMA PETRÓLERO ROCA GENERADORA

Dado su alto contenido de materia orgánica, laprincipal roca generadora de los hidrocarburos,corresponde al Jurásico Superior Tithoniano. Tambiénse ha planteado la existencia de otras rocas conpotencial generador en los niveles del JurásicoOxfordiano y Kimmeridgiano, así como también elCretácico y Terciario. Sin embargo, la contribución deéstos parecería marginal comparado con el aceitegenerado por el Jurásico Superior Tithoniano

Tipo de Kerógeno La calidad del la materia orgánica es una respuesta

directa del tipo o tipos de kerógenos precursores de loshidrocarburos, se reporta predominantemente materiaorgánica algácea y amorfa (kerógenos Tipo I) yherbácea (kerógenos de tipo II).

ROCA ALMACENADORA En la Región de la Sonda de Campeche se consideran

cinco secuencias potencialmente almacenadoras, lasmás antiguas corresponden con las areniscas delJurásico Superior Oxfordiano, continuando con losbancos oolíticos del Jurásico Superior Kimmeridgiano,la Brecha Calcárea del Cretácico Superior-Paleoceno,los carbonatos fracturados del Cretácico Inferior, y enlas rocas Cenozoicas se tienen cuerpos arenosos y unhorizonte de calcarenitas del Eoceno.

ROCA SELLO El sello a nivel Oxfordiano esta representado por una

secuencia de anhidritas con intercalaciones de lutitas ylimonitas que se depositaron en ambientes de sabkha amarino.

La siguiente roca sello de interés corresponde con unasecuencia del Jurásico Superior Kimmeridgiano yThitoniano cuyo espesor varía 10 a 313 m. Las rocas delTithoniano funcionan como un relleno que nivela lasdepresiones dejadas por la paleogeografía existente duranteel depósito de los sedimentos del Kimmeridgiano; constabásicamente de lutitas, las cuales pese a su alta porosidadmuestran una escasa permeabilidad.

COLUMNA LITOLÓGICA

MIGRACIÓN

En la Sonda de Campeche se ha reconocido la existencia demigración en diferentes niveles estratigráficos, la cualpermitió el movimiento de gas y aceite hacia losyacimientos del Jurásico, Cretácico y Cenozoico; esta sellevo a cabo a través de unidades porosas y permeables,pero sobre todo a través de los sistemas de fallas producidascomo resultado del evento Chiapaneco. En general seconsidera que la mayor parte de la migración de loshidrocarburos se llevo a cabo en forma vertical a través dezonas de debilidad en las proximidades de las fallas yfracturas o por el contacto entre la roca generadora con losintervalos almacenadores más permeables y con menorespresiones.

Migración

TRAMPA Todos los Yacimientos hasta ahora conocidos que se encuentran

en trampas en secuencias sedimentarias del Mesozoico en laSonda de Campeche, corresponden con trampas combinadas.

Por su origen, se pueden considerar como trampasestratigráficas, tanto las de la franja oolítica del Kimmeridgiano,como las de la barra arenosa del Oxfordiano, así como lasbrechas productoras del Cretácico Superior y del Paleoceno; sinembargo, los procesos tectónicos posteriores originarondeformación, transformando estos reservorios en anticlinalesdesplazados por fallas. En el Cenozoico Tardío, posterior a estadeformación se formaron trampas estratigráficas principalmenteaunque también podemos encontrar trampas combinadas comoresultado de intrusiones salinas o arcillosas.

SINCRONÍA

CAMPOS DE LA SONDA DE CAMPECHE

CAMPO AKAL

Pertenece al Complejo Cantarell. La estructura de Akalse presenta como un anticlinal asimétrico fallado,orientado en dirección noroeste a sureste conbuzamiento suave hacia el sur, y pronunciado al nortey noreste.

Está limitado al oeste por una falla normal, y al norte ynoreste por una falla inversa.

Las trampas del campo Akal son principalmente detipo estructural, con cierre por fallamiento inverso enla porción noroeste, y normal en la porción oeste.

Sección sísmica del campo Akal

Sección geológica del campo Akal