gaviota 1 - 2011

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Cuencas sedimentariasAplicado a la exploracin de hidrocarburos

Preguntad e interrumpid sin problemas

Llegaremos hasta donde tengamos tiempo

Yacimientos : condiciones de existenciaUn yacimiento es un selecto lugar geolgico donde se acumul hidrocarburo y en el que :a. La naturaleza de las rocas permite extraerlo a ritmo comercial. b. La tecnologa de perforacin-produccin permite alcanzarlo.

c. Los recursos que contiene son comerciales.

Al introducir criterios econmicos en la definicin de un yacimiento, estamos asumiendo que factores y procesos, no naturales, que pueden variar en el tiempo (precio del barril, tecnologa, condiciones contractuales, logstica etc) juegan un importante papel en exploracin-produccin.

Claves geolgicas que posibilitan un yacimiento de hidrocarburos

a. Generacin del hidrocarburo en la roca madre

b. Existencia de una trampa (roca almacn y roca sello) c. Expulsin y migracin del hidrocarburo desde el rea de generacin (roca madre madura o cocina) a la trampa.

Para que haya un yacimiento es necesario:1. Generacin y expulsin de petrleo y/o gas desde las rocas del entorno

( Roca madre y Cocina)2. Una roca porosa y permeable que lo almacene y permita producirlo

( Almacn )3. Una comunicacin til entre la cocina y el almacn.

( Va de Migracin )4. Una roca impermeable que lo detenga en su migracin

( Roca Sello )5. Un volumen cerrado que englobe almacn y sello

( Trampa )6. Ausencia de procesos posteriores a su creacin que lo destruyan.

( Conservacin )

Concepto de trampa til

Almacn

Trampa

Sello

Trampa til

Aquella que esta conformada antes del tiempo de la Migracin. Aquella que est comunicada con la cocina. Aquella que no ha sido destruida despus de la migracin.

Las condiciones de existencia pueden traducirse a riesgos de encontrar el yacimiento y estos a probabilidad de hallazgo

La probabilidad de existencia ser el producto de las probabilidades individuales

P roca madre x P almacn x P sello o trampa x P migracin x P conservacinSi una falla, el producto o probabilidad final ser cero

Concepto del Riesgo Exploratorio

Asignamos un valor (entre 0 y 1) a cada condicin que interviene en la existencia de un yacimiento (trampa, almacn, sello, etc.) segn nuestra confianza (probabilidad) en que esa condicin se cumpla. La base del proyecto radica en el conocimiento geolgico y no en las matemticas, pero estas dicen que la probabilidad final es el producto de las individuales.

Certidumbre Excelente Muy Buena Buena Ambiguo Mediocre Pobre Muy pobre Muy Mala

1.0 0.9 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.05

P almacn P sello P roca madre y migracin P trampa P edad de la trampa

0,6 x 0,6 x 0,6 x 0,6 x 0,6 = 0,07 = 1/15 Lo que explica el porqu de tantos pozos secos

Cuenca productiva

Cuenca no productivaCuenca Nueva

Mismo modelo Mismo modeloTrampa adyacente Trampa cercana

Modelo nuevoTrampa prxima o lejana

Productiva

Emergente

Frontera

RIESGO MUY BAJO 1/2 50%

RIESGO BAJO

RIESGO MODERADO 1/4 25% 1/8 12%

RIESGO ALTO

RIESGO MUY ALTO 1/16 6%

Se adivina que la existencia de petrleo en los alrededores es el factor ms crtico, y este es seguido de la repeticin del modelo geolgico del yacimiento prximo.

P1 es 100 % seguro que puede tener petrleo Lo que no significa que sea un descubrimiento comercial

Cuando hay muchos datos y yacimientos, la interpretacin exploratoria es fcil, y as y todo no est exenta de riesgos. Esto es lo que se llama un sistema petrolfero

Cuando seamos capaces de entender todo lo incluido en el grfico, es cuando estamos capacitados para explorar una cuenca productiva. Y esto son todas las incertidumbres de una cuenca no productiva.

Para que haya un yacimiento es necesario: 1. Generacin y expulsin de petrleo y/o gas desde las rocas del entorno ( Roca madre y Cocina) 2. Una roca porosa y permeable que lo almacene y permita producirlo ( Almacn ) 3. Una comunicacin til entre la cocina y el almacn. ( Va de Migracin ) 4. Una roca impermeable que lo detenga en su migracin ( Roca Sello ) 5. Un volumen cerrado que englobe almacn y sello ( Trampa ) 6. Ausencia de procesos posteriores a su creacin, que lo destruyan ( Conservacin )

Qu hacemos en exploracin?

Tratar de encontrar el lugar donde esto se produzca

Como lo hacemos ?

Utilizando todas las posibilidades que nos brindan Geologa-Geofsica

Geologa como base conceptual de los procesos naturales y Geofsica como herramienta para penetrar en el subsuelo profundo

Geologa y Geofsica se auto-alimentan y son inseparables

DHI (Indicadores Directos de Hidrocarburos)

DHI (Indicadores Directos de Hidrocarburos)

DHI (Indicadores Directos de Hidrocarburos) Banderas de hidrocarburos

Geologa y Geofsica auto-alimentandose

Geologa y Geofsica auto-alimentandose

Modelados geoqumicos

Roca madre 2

Roca madre-1

Geologa y Geofsica se auto-alimentan y son inseparables

y el que no las aprenda y cultive

no ser un gelogo o geofsico de exploracin

CUENCAS SEDIMENTARIASQue es una Cuenca ? Que vamos a analizar? Como lo hacemos?

De que tenemos que saber?

Que es una Cuenca?Un considerable o gran volumen de sedimentos- Con bordes definidos. - Con sedimentos que representan un largo o corto tiempo geolgico.

- Que fueron depositados en ambientes sedimentarios diversos: marino, lacustre, fluvial, aluvial, glacial, desrtico, deltaico, etc.,- Que fueron sedimentados en una vasija creada por subsidencia trmica y/o tectnica. - Que han sido mucho o poco deformados por tectnica distensva, compresiva o ambas. - Que pueden contener sal o arcillas capaces de diapirizar.

Lluvia y erosin

Transporte del sedimento arrancado

CordilleraSedimentacin

Cuenca sedimentaria

Que queremos analizar ?

Lito y Cronoestratigrafa

Almacenes y sellos Rocas madres Medios y ambientes sedimentarios Geometra de los almacenes

Sedimentologa

Distribucin de almacenes y sellos Roca madre Trampas estratigrficas y mixtas Caminos de migracin Edad o tiempo de la migracin Trampas estructurales y mixtas Fases tectnicas

Geologa estructural

Vias de migracin Discordancias eustticas y tectnicas

Edad de las trampas

LITO Y CRONOESTRATIGRAFA- Columna sedimentariaUnidades tiempo y unidades litolgicas (almacen, sello, roca madre) - Edad geolgica (correlaciones, geoqumica) - Concepto de Formacin. (cambios laterales de facies)

- Secuencias de Depsito

(prediccin de litologas y modelo sedimentarioa escala regional y/o local)

GEOLOGA ESTRUCTURAL- TIPO O MODELO DE CUENCARift, forearc, etc...

- FASES DE DEFORMACINEtapas de subsidencia y de inversin Periodos de erosin

- GEOMETRA DE LA CUENCA

Escala global Escala localBandas de deformacin Tipos de estructuracin Evolucin estructural en el tiempo

Como lo hacemos ?Para conocer : Litocronoestratigrafa, sedimentologa y geologa estructural

Nos ayudamos de :

- Geologa de superficie. Elaboracin y/o interpretacin de mapas geolgicos. - Geologa de subsuelo. Datos e interpretacin de pozo. Correlaciones. - Geofsica aplicada. Traduccin de imgenes ssmicas a Geologa. - Geoqumica orgnica.

- Recogemos datos. - Los integramos e interpretamos segn los conceptos y leyes geolgicas.

De que hay que saber ?GEOLOGA - Medios y ambientes sedimentarios - Geologa estructural - Geologa del petrleo - Geologa de pozo. Interpretacin de diagrafas. GEOFISCA - Interpretacin de lneas ssmicas - Gravimetra - Magnetismo. GEOQUMICA ORGNICA O DEL PETRLEO- Caracterizacin de roca madre

- Modelados de maduracin

Cuencas sedimentarias

Llamamos Cuencas sedimentarias a aquellas reas del planeta en las que los procesos de acumulacin de sedimentos han sido mucho ms continuos y eficaces que los procesos de erosin o no depsito.Alta probabilidad de existencia de almacn y sello

La acumulacin de sedimento genera

Modesta probabilidad de existencia de roca madreAlta probabilidad de condiciones de maduracin

- No conocemos ni una sola cuenca, que se precie, que no incluya deformacin = trampas - Conocemos muy pocas que no contienen almacenes eficaces. - Conocemos muchas que no contienen roca madre madura.

TIPOS DE CUENCASPORQU HABLAR DE TIPOS DE CUENCAS?Rift

1. Cuencas tipo Fosa o Rift- Intracratnicas - Pullapart - No intracratnicas o pericratnicas.Forearc

2. Cuencas de tipo Pasivo o Atlnticas3. Cuencas en Margen Activo- Forearc - Backarc (foreland )

Margen pasivo

Backarc o foreland

.

PORQU HABLAR DE TIPOS DE CUENCAS?PORQUE CADA TIPO DE CUENCA SE APROXIMA A UN MODELO GEOLGICO YA ESTABLECIDO

Cada modelo contiene:- Pautas litoestratigrficas - Pautas estructurales

.YA DEFINDAS EN LIBROS Y REVISTASEn interpretacin geolgica hay que estar continuamente leyendo y aprendiendo

USUAL HISTORIA DE UNA CUENCA1ETAPA DE ACUMULACIN DE SEDIMENTOS

Subsidencia trmica y/o tectnica . Regimen compresivo . Regimen distensivo. 2

. ETAPA DE INVERSIN O DEFORMACIN. Compresin tectnica

Rift

CUENCAS DISTENSIVASOrgeno antiguo, etc.

PRE- RIFT ----------------------------------------------

Rift intracontinental(fluvio - lacustre)

Invasin marina(facies transgresivas-sal)

RIFT

-------------------------------------------------. POST- RIFT

Fase ocenica(facies marinas, delticas o turbidticas)

Hace 15 M. aos

Las reas en colisin (Compresin) o en expansin (Distensin) definen dos tipos de actividad tectnica que van a originar la base conceptual de toda la interpretacin de la Geologa Estructural. Distensin ....... deformacin a favor de la gravedad (fosas) Compresin..... ,, ,, contra la gravedad (montaas)Tectnicas Distensiva y Compresiva se suceden y alternan en el tiempo, y ello provoca la complejidad geolgica del Planeta y de algunas de sus Cuencas prospectivas.Distensin y Compresin producen la deformacin de los sedimentos que originan la mayora de las trampas que albergan los yacimientos de hidrocarburos: Distensin Trampas contra falla normal Antiformas por falla Bloques elevados (Horst) Compresin Trampas contra falla inversa Anticlinales Anticlinales cabalgantes

Rift

CUENCAS DISTENSIVASMargen pasivo Margen pasivo

Rift intracontinental(fluvio - lacustre)

Invasin marina(facies transgresivas-sal)

RIFT

-------------------------------------------------. DRIFT

Fase ocenica(facies marinas, delticas o turbidticas)

Cuenca

Talud

Plataforma

CUENCAS POR COMPRESIN TECTNICAArco volcnico y magmtico

ForearcDorsal ocenica

Forearc Backarc o foreland

Backarc

Molasa marina

Subduccin

Molasa continental

Tipos de Cuencas Sedimentarias1. Cuencas tipo Fosa, Rift o Graben (hundimiento que no lleg a ser tan continuo como para producir la separacin de Placas)- Trampas simples por tectnica distensiva: Mar del Norte, Mediterrneo, etc.

2. Cuencas de tipo Pasivo (mrgenes de popa de una Placa)- Trampas simples de tipo distensivo: Brasil, Angola, Nigeria, etc.

3. Cuencas tipo Compresivo (bandas que absorben la colisin entre dos Placas: Cordilleras y Frentes de Montaa) - Trampas tipo anticlinal, desde muy simples a muy complejas: Neuquen, Oriente,Pirineos, Cantbrico, etc.

TECTNICA Y SEDIMENTACINComo la Tectnica del Planeta es la nica fuerza capaz de crear reas deprimidas o subsidentes y los sedimentos son transportados por el agua, se entiende que el ciclo geolgico se establezca en :Tectnica Sedimentacin Tectnica = Creacin de vasijas o Cuencas. = Relleno de las vasijas = Cuenca Sedimentaria. = Deformacin de los sedimentos de la Cuenca

Por eso, todas las Cuencas Productivas necesitan dos fases: 1. Tiempo sedimentario (hundimiento y aporte de sedimento) 2. Tiempo de deformacin estructural (elevacin y erosin)

Cuanto mas largo sea el primero, ms sedimentos acumular la Cuenca y ms posibilidades de roca madre, almacn y sello tendr su columna sedimentaria.

Cuanto ms suave sea el segundo, ms fcil ser la exploracin.

Cuanto mas largo sea el primero, ms sedimentos acumular la Cuenca y ms posibilidades de roca madre, almacn y sello tendr la columna sedimentaria (simple cuestin de probabilidad) Cuanto ms suave sea el segundo, ms fcil ser la exploracin (menor complejidad geolgica)

Estos son dos motivos que identifican y caracterizan a las grandes Cuencas Productivas del Planeta : - Espesores sedimentarios del orden de 5.000 a 8.000 m - Estructuracin desde suave a notable, y todo ello en una gran superficie (cientos de miles de Km2)

Espaa...... Cuencas pequeas y muy deformadas

EspaaCuencas pequeas y suavemente deformadasGuadalquivir-Golfo de Cdiz y Mediterrneo (gas y petrleo en cantidades modestas)

Cuencas de tamao medio y muy deformadasCordilleras Cantbrica, Pirenaica, Ibrica y Btica (hidrocarburos en dos: Ayoluengo-Xana, Serrablo y Gaviota, e indicios en las otras)

Cuencas con atractiva superficie y escaso espesor sedimentarioDuero, Tajo y Ebro ( nada de nada por ausencia de roca madre madura)

ConclusinTectnica y sedimentacin estn ntimamente relacionadas y ambas controlan el potencial exploratorio de una Cuenca.Cuantas Cuencas con atractivas premisas quedan en el Mundo sin investigar?

Pues slo aquellas donde la tecnologa an no lo permite, o las viejas y malas ideas no han sido renovadas, o hay ancestrales problemas polticos:- Casquetes polares. - Aguas ultra-profundas. - Noroeste de frica: Ex-Sahara espaol etc.

En Espaa tenemos dos ejemplos: Bticas (tecnologa ssmica) y Canarias (donde nos ilusionamos renovando las viejas ideas y nos hemos topado con no se qu

Secuencias de DepsitoPorque en adelante habr muchas referencias a ellas

Cuatro palabras y conceptos

Relacin entre el nivel del mar, el espacio sedimentario y la cantidad de sedimento.

Progradacin y RetrogradacinLas columnas sedimentarias estn organizadas en intervalos mas o menos espesos y alternantes segn dos patrones bsicos:

1. Progradacin, energtico creciente, somerizacin, regresiva, colmatacin, coarsennig upward etc.

El sedimento se desplaza hacia cuenca2. Retrogradacin, energtico decreciente, inundacin, transgresiva, finning upward etc..

El sedimento invade el borde emergdo

Relacin: aporte de sedimento / espacio donde depositarlo.Sedimento > Espacio ....... Progradacin Sedimento < Espacio........ Retrogradacin

Alimentacin en sedimento depende de: poder erosivo, clima, topografa del rea emergida, cubierta vegetal etc.. Espacio sedimentario depende de: subsidencia, retraccin o extensin de la lnea de costa.Subsidencia tectnica o trmica es de ritmo continuo y de largo periodo Cambios en la lnea de costa son cambios del nivel del mar

Ciclo Eusttico Eustasia como responsable de cambios en el espacio sedimentario y en la cantidad de aporte de sedimento. ------------------------------Estable ..... Sin cambio en el espacio sedimentario -------------------------Ascenso .... Aumento del espacio sedimentario ------------------------------Descenso .... Erosin y aumento del sedimento

-------------------------------

Ciclo eusttico y sedimentos

Estable

Ascenso

Bajada

Dos ejemplos de la respuesta sedimentaria

a unciclo eusttico

Dos tipos de Secuencias de DepsitoTipo 1 LSW (Low Stand Wedge) Depositional Sequences Tipo 2 SMW (Shelf Marin Wedge)

HST HST TST TST

Tipo 1LSW

Tipo 2SMW

Bajada importante

Bajada moderada

Cuantos tipos de Secuencias habr en funcin de: la magnitud de los descensos y ascensos, la duracin del estadio y la alimentacin en sedimento en los HST?

Margen Cuenca

Estratigrafa Secuencial

Comprender arquitectura Objeto del lacurso estratigrfica de una cuenca

Desde las diagrafas de pozo y las BUENAS lneas ssmicas Sea en sistemas detrticos, carbonatados o mixtos

Secuencias genticas y parasecuencias o System TractsSecuencias genticas regresivas

arcilla-caliza arcilla-arena arcilla-caliza-arena caliza-arcilla arena-arcilla

Secuencias genticas transgresivas

Parasecuencia o System Tract regresivo

Parasecuencia o System Tract transgresivo

Y lo que es usual y conceptual: - Parasecuencias transgresivas delgadas - Parasecuencias regresivas gruesas y muy expresivas.

Interpretacin en subsueloBarremiense-Aptiense / Plataforma mixta Calizas de alta energa, arenisca y arcillaEscalas horizontal y vertical apropiadas Seleccin del intervalo de inters Master Log- Litologa, edad, etc

Atributos geolgicos- Facies, medio sedimentario, color, etc

Lo ms expresivo -TST Y HST

Los probables LSW / SMW La alta frecuencia en los HST

Lo que ve un pozo

Lo que ve una lnea ssmica

Lo que ven una lnea ssmica y dos pozos

Secuencias Genticas y Parasecuencias o System Tracts Y como todos sabemos, esto no es un artefacto El campo creado por las condiciones de pozo-lodo y elEl Gr perfil Gamma ray.A

B

Secuencias genticas y parasecuencias o System Tracts

Secuencias individuales o genticas

Parasecuencia set o System Tract

Ejemplo de la agrupacin de secuencias genticas transgresivas (arena-arcilla) que conforman un Trasgressive System Tract (TST)

Secuencias genticas y parasecuencias o System Tracts

Secuencias individuales o genticas

Parasecuencia set o System Tract

Otro ejemplo en el que las secuencias genticas son de escala decamtrica.

Secuencias genticas y parasecuencias o System Tracts

Secuencias individuales o genticas

Parasecuencia set o System Tract

Ejemplo de la agrupacin de secuencias genticas regresivas (arcilla-caliza) que conforman un Highstand System Tract (HST). Este ejemplo es en sedimentos lacustres y es usado para estudiar los ciclos astronmicos de Milankowitch (veranos e inviernos de larga duracin) de los que ms tarde hablaremos.

Secuencias genticas y parasecuencias o System Tracts

Secuencias individuales o genticas

Parasecuencia set o System Tract

Ejemplo de la agrupacin de secuencias genticas regresivas (arcilla-arena) que

conforman un HST en sedimentacin deltaica.

Una parasecuencia regresiva en carbonatos (Cretcico de la cordillera Ibrica)

Secuencias genticas y parasecuencias o System Tracts

Secuencias transgresivas (TST)

Secuencias regresivas (HST)

Superficie de inundacin mxima (mfs)

Un afloramiento mostrando el cambio de polaridad sedimentaria que define la mfs. Los delgados niveles arcillosos que definen los estratos, tambin se suelen interpretar como el resultado de los ciclos de Milankowitch, de los que luego hablaremos.

La superficie de inundacin mxima (mfs) a escala panormica

Pozomfs-5

mfs-4

mfs-3

Proyeccin a una lnea ssmica de la gruesa parasecuencia regresiva de arriba

mfs-2 mfs-7

Una potente parasecuencia regresiva (flecha roja) y algunas configuraciones del G. ray de las secuencias genticas. mfs-1 mfs-6 Ntese la semejanza (flechas azules) de las secuencias genticas en distintos medios y contextos, lo que impide usar su geometra como diagnstico del medio sedimentario.

Concepto de facies = cambio de litologa en una lnea tiempo

. Concepto de Formacin = Cambio de litologa en una lnea de tiempo

Playa

Plataforma

Talud

Mar profundonivel del mar

200 m

Arenas de Castelln Arcillas de Castelln

1.500 m

Fondo del mar

Turbiditas de Castelln

Tecnologas Energticas para No EspecialistasMdulo de Exploracin y Produccin de Hidrocarburos

Concepto de Formacin = apilamiento de una misma litologa Concepto de Formacin = Cambi o de litol og a en una l nea de ti empo

1 2 3 po po po m iem iem Tie T T

niv del ma el r

F Castelln sandstone m. Fm. Castelln Sandstone FCastelln Shale astelln shale Fm.m. CFm. Turbiditas de C F Turbiditasde Castelln m. astelln

Mio-Plioceno del Golfo de Valencia

Tres Megasecuencias (Alcanar, Castelln y Ebro)

y ochoSecuencias de Depsito

Plataforma de Levante

Aguas profundas

Alto Balear

(M7) Messiniense-1 Crisis climtica (M8P1) Messiniense-2 LSW

La desecacin del Mediterrneo hace 5 M de aos

Plioceno-Pleistoceno

.......................... La inundacin definitiva

Mioceno terminal ( Messiniense) ...................... La desecacin y la catarata de Gibraltar?

Mioceno medio-superior.Mioceno inferior- medio. Mesozoico

La famosa interpretacin: desecacinDesecacin e inundacin multi-episdica Catarata de Gibraltar Plioceno- Cuaternario Messiniense-2 Messiniense-1Marino profundo

YESO y ARCILLA MARINASAL

Desecacin absoluta MiocenoMarino profundo

Una reconstruccin simpleErosin

Si toda la erosin es area, no hay submarina, el nivel marino estuvo aqu De ah a la evaporita hay +_ 1.500 m de agua . A la sal hay an ms

Una forma de medirPlataforma-cuenca TortonienseBajada del nivel del mar y erosin

Nivel -1 Nivel -2Castelln Sandstone

Castelln Shale Castelln Turbidtico

100- 120 metros medidos sin descompactar

Se sec el Mediterrneo ?Ma

Ma Mb

Mb

Sal en lo ms profundo- Se desec el fondo ocenico y no las plataformas? -Si el nivel del mar baj 1.000 m donde est el producto de la erosin de la plataforma y el talud ? - La sal y el yeso se reconocen como los testigos de la desecacin

Arquitectura de Secuencias de primer ordenMargen Meseta Plataforma externa

Plataforma interna

Arquitectura sedimentaria en Secuencias 2- 3er ordenCuenca Putumayo-Oriente

Arquitectura sedimentaria en Secuencias de 3er y 4 ordenMioceno inferior del Golfo de Valencia