ESTUDIOS PETROGRAFICOS DE LA CUENCA FORT WORTH -TEXAS

ESTUDIOS PETROGRAFICOS DE LA CUENCA FORT WORTH -TEXASANDRE CUADROS MAMANI COD: 2011-130024PROF.: MICHAEL MIRANDA CHOQUECURSO: GEOLOGIA DEL PETROLEO Y DESARROLLO DE YACIMIENTO IICUARTO AO TACNA - PERU

ESTUDIOS PETROGRAFICOS DE LA CUENCA FORT WORTH -TEXAS

INDICEUNJBG - ESGEPgina 2

INTRODUCCION2I.OBJETIVOS3II.UBICACIN3III.MARCO GEOLGICO51.Cuenca Fort Worth.52.Estratigrafa7IV.ESTUDIOS REALIZADOS EN LA CUENCA151.Introduccion152.Estudios realizados16A)Caracterizacion de las muestras de gas17V.CONCLUSIONES21VI.ANEXOS22VII.BIBLIOGRAFIA29

INTRODUCCIONEl presente trabajo monogrfico denominado Estudios Petrogrficos de la Cuenca Fort Worth Texas, es un trabajo de investigacin realizado en gabinete con informacin de libros, artculos en lnea y pginas web.Este trabajo recopila y ordena la informacin obtenida, como sabemos para conocer mejor una cuenca petrolfera, es necesario saber su geologa, la cual nos ayudara a describirla mejor e interpretar mejor los datos de los estudios realizados en esta cuenca.

I. OBJETIVOS Conocer el tipo de kergeno y la madurez de este, por medio de los estudios petrogrficos realizados. Poder describir la cuenca petrolfera y cul es su formacin geolgica

II. UBICACIN La Cuenca de Fort Worth esta ubicada en los Estados Unidos de America, al nor-centro del estado de Texas y al sur oeste de Oklahoma. Es designado oficialmente por el Servicio Geolgico de Estados Unidos (USGS) en la provincia de 045 y se clasifica como el Sistema de Petrleo Total de Barnett-Paleozoico (TPS).

III. MARCO GEOLGICO1. Cuenca Fort Worth.La Cuenca Fort Worth es uno de varias que se form a finales del Paleozoico, genera por la convergencia de Laurussia y Gondwana (Figuras 4 y 5). Era parte de la cuenca de antepas situado en el borde de ataque sur de Laurussia. Reconstrucciones paleogeogrficas por Gutschick y Sandburg (1983), Arbenz (1989), y Blakely (2005) representan la Cuenca Fort Worth como una estrecha restringida va martima, hacia el interior.

Hoy la cuenca es una caracterstica superficial, asimtrica con un eje estructural de norte a sur que es paralela a la Ouachita frontal de empuje (Figura 2) (Lancaster y otros, 1993). Este frente marca el lmite entre el Ouachita de empuje y el cinturn plegado hacia el este, y la Cuenca Fort Worth. El eje de la cuenca se encuentra inmediatamente adyacente a este frente de empuje, y la cuenca es estructuralmente ms profundo en el noreste (Montgomery y otros, 2005). Las aguas poco profundas de la cuenca suavemente hacia aspectos positivos en el oeste (la curva del arco) y el sudoeste (Llano Uplift). El arco Bend es una caracterstica estructural superficial, mientras que el Llano Uplift es una cpula que expone Rocas del Precmbrico y Paleozoico. Ms hacia el oeste son la plataforma del Este (carbonato) y Concho Arch. A el norte son dos stano culpa delimitada eleva, el Mnster y Red River Arcos (Loucks y Ruppel, 2007).

2. EstratigrafaLa seccin estratigrfica de Mississippi en la Cuenca Fort Worth se compone de caliza y lutitas orgnicamente ricas (Figura 6). El Barnett Shale, en particular, consiste en lutitas densas, ricos en materia orgnica, suaves y delgados estratos petrolferos, fosilferas y calizas duras, negras , finamente cristalina, petrolfera, (Lancaster y otros, 1993). Es sobre todo el Mississippi ms tardo, que van desde Osagean hasta el Chesterian (Hayden y Pursell, 2005; Montgomery y otros, 2005).En la parte nororiental de la cuenca, el Barnett se divide en los miembros superiores e inferiores de lutitas por la presencia (intrusin) del miembro Forestburg compuesto de calizas (Hayden y Pursell, 2005; Loucks y Ruppel, 2007). Adems, los propios miembros de lutitas contienen un volumen significativo de intercalaciones calizas y dolomitas de menor importancia en el norte. El miembro inferior se puede subdividir en cinco unidades distintas de lutitas separados por capas de caliza 10-30 pies de espesor (Figura 7) (Johnston, 2004a), pero estas subdivisiones son slo locales en extensin (Kuuskraa y otros, 1998). En el Arco Doble el Barnett menor pasa lateralmente en la caliza de Chappel (Figura 6), una caliza crinoidal con acumulaciones locales de hasta 300 pies (Montgomery y otros, 2005).La lutita superior es generalmente ms delgada que el miembro inferior y no est divida. Dos registros de pozos tpicos del Campo de East Newark (Figura 8) ilustran la estratigrafa general. Los rangos del miembro medio Forestburg para arribaSon 300 pies (Loucks y Ruppel, 2007), pero se adelgaza al margen horizontal en el extremo sur entre Wise y Denton (Figura 9) (Montgomery y otros, 2005; Barnett Shale Mapas, 2007). Cuando el Forestburg est ausente, el Barnett se trata como una sola formacin, indiferenciado.Un mapa ispaco del Barnett (Figura 10) muestra que es menos de 50 pies de espesor hacia el suroeste a lo largo del Llano Uplift (Barnett Shale Mapas, 2007). Debido a que las lneas de grosor de contorno paralelo a la tendencia de la elevacin, el borde del Barnett no parece ser su lmite deposicional. La formacin se engrosa hacia el noreste a travs de la cuenca hasta un mximo de 800 pies cerca del Arco Mnster; sin embargo, varios autores citan un mximo de 1.000 pies (Johnston, 2004a; Montgomery y otros, 2005; Loucks y Ruppel, 2007). El truncamiento de lneas de grosor - contorno al norte y al oeste por una lnea que marca el punto mximo de la Barnett sugiere que estos bordes deben ser de erosin en la naturaleza (Lancaster y otros, 1993). Por otra parte, el adelgazamiento local de la formacin a lo largo del eje de Bend y los arcos Lampasas (a causa de la erosin, no depositacin o facies laterales cambiantes) insina que estas estructuras estaban activos durante el tiempo de la depositacin de Barnett. El Barnett tambin puede extenderse por debajo del cinturn Ouachita Thrust hacia el este, donde se desconoce su carcter (Loucks y Ruppel, 2007). Una lnea noreste-suroeste a travs del rea de la ms gruesa Barnett (Del Llano Uplift al Arco Mnster) marca el eje aproximado de deposicin (Pollastro y otros, 2003). Rocas del Silrico y Devnico de edad estn ausentes en la Cuenca Fort Worth, y el Barnett cubre discordantemente rocas carbonatadas del Ordovcico. El Medio a Superior Ordovcico Viola-Simpson estas formaciones consiste en densas, cristalinas y gruesas calizas micrticas, y caliza dolomtica. La Viola tambin contiene arenisca, anhidrita y halita (Cheney, 1929). Estos estratos se limitan a la parte noreste de la cuenca (Figura 9), desapareciendo a lo largo de una pizca de salida de erosin que las tendencias al noroeste-sureste a travs de Wise, Tarrant, Johnson y Condados (Figura 11) (Montgomery y otros, 2005). El Ordovcico Inferior grupo Ellenburger comprende la dolomita y caliza porosa con abundante chert. En todas partes de su superficie superior es una discordancia erosional caracterizado por karst, solucin de colapso y estructuras brechadas (Loucks, 2003). El Ellenburger se produce por debajo de las calizas Viola-Simpson en la zona del campo de East Newark, o directamente debajo del Barnett Shale al suroeste de la Viola-Simpson se extingue, o por debajo de la caliza Chappel al oeste a lo largo del arco de la curva (Figura 6). Concordantemente que recubre el Barnett es la Formacin Marble Falls, en su mayora dela edad Pennsylvanian, aunque los estratos ms bajos puede ser del tardo Mississippian(Montgomery y otros, 2005). El Marble Falls consiste en un miembro inferior de calizas oscuras intercaladas y lutitas gris-negro (tambin llamada la Formacin Comyn) y un miembro superior de blanco a gris, caliza cristalina. La lutita inferior es menos radiactivo y contiene menos materia orgnica que el de la Barnett subyacente (Montgomery y otros, 2005). La Formacin Marble Falls se adelgaza hacia el este y es (Figuras 9 y 11) (Montgomery y otros, 2005) localmente ausente en todo el condado de Johnson. All, el ms joven es la formacin Pensilvaniense Bend, que consiste en arenisca porosa y el conglomerado, se superpone al Barnett (Hentz y otros, 2006).

IV. ESTUDIOS REALIZADOS EN LA CUENCA1. IntroduccionEl Barnett Shale es una formacin que fue depositada durante el Misisipiense medio-tardo en la cuenca de antepas Fort Worth en Texas (Estados Unidos; Pollastro et al., 2007). La unidad fue depositada durante una fase de subsidencia temprana asociada a los procesos tectnicos que resultaron de la convergencia entre la placa Norteamericana y la placa de Gondwana (Henry, 1982).Litolgicamente, el Barnett Shale se caracteriza por contener una secuencia de lutitas silceas y calcreas y calizas con intervalos ocasionales de dolomita y glauconita. En registros de pozo la unidad se caracteriza por presentar valores inusualmente altos de radioactividad de rayos gamma (rango promedio de 150 a 400 unidades API(1); Henry, 1982).El Barnett Shale fue depositado como resultado de flujos turbidticos distales en una cuenca en donde la tasa de subsidencia exceda la tasa de sedimentacin, por debajo del nivel de oleaje de tormenta y en condiciones anxicas a dis-xicas (Ruppel and Loucks, 2006). Actualmente, el Barnett Shale se encuentra confinado a los lmites de la provincia Bend Archcuenca Fort Worth (Figura 1) debido a procesos erosionales que tuvieron lugar luego de su depositacin (Henry, 1982).El contenido orgnico vara conjuntamente con los cambios litolgicos; valores ms altos de carbono orgnico total (COT(2)) se observan en intervalos ricos en slica y arcilla. Los intervalos con COT elevado, aunque generalmente ms abundantes en el Barnett inferior, tambin se encuentran presentes en el Barnett superior. Intervalos ricos en slica en la parte norte de la cuenca exhiben valores de COT entre 3.3 y 4.5% COT (Montgomery et al, 2005), mientras que valores de hasta 13% COT han sido reportados en muestras de afloramiento hacia la zona sur de la cuenca (Jarvie et al., 2001).El Barnett Shale ha sido reconocido como la principal roca madre del petrleo extrado de yacimientos convencionales paleozoicos en la cuenca Fort Worth (Pollastro et al., 2004; Montgomery et al., 2005; Hill et al., 2007; Pollastro et al.,2007). El Barnett Shale es tambin una lutita gasfera, actuando simultneamente como la roca madre, yacimiento y sello de acumulaciones de gas con una produccin acumulada en el ao 2003 de cerca de 0.8 trillones de pies cbicos de gas (TCF) (Montgomery et al., 2005; Hill et al., 2007) y reservas probadas de ms de 2.5 TCF (Pollastro et al, 2004).

2. Estudios realizadosLas muestras de ncleo del Barnett Shale presentan valores de COT que varan entre 2.16 and 7.1 %, mientras que los valores de COT en las muestras de afloramiento varan entre 4.1 and 8.8%. Los valores de ndice de hidrgeno derivados de las mediciones de Rock-Eval en muestras de ncleo varan entre 17-122 mg HC/gr roca (miligramos de hidrocarburos contenidos en un gramo de roca), mientras que las muestras de afloramiento presentan valores de ndice de hidrgeno (HI por sus siglas en ingls) entre 198-386 mg HC/ gr roca (Tabla 1).

Estas diferencias en contenido de carbono orgnico y el ndice de hidrgeno son un resultado de las diferencias entre en el grado de madurez termal (3) que han sufrido las muestras de ncleo comparado con las muestras de afloramiento.Estas diferencias en el nivel de madurez termal se evidencian en los valores de temperatura mxima (Tmax) obtenidas de los anlisis de Rock-Eval. Las muestras de ncleo presentan valores de Tmax que varan entre 461-485 C mientras que las muestras de afloramiento presentan valores de Tmax entre 421-431 C.Tradicionalmente, un valor de Tmax de 460 C se considera como el tope de la ventana de generacin de hidrocarburos a partir de kergeno tipo II, mientras que valores de Tmax por debajo de 440 C se consideran caractersticos de rocas madres inmaduras (Heroux et al., 1968).

A) Caracterizacion de las muestras de gasLos anlisis de las muestras de ncleo y afloramiento indican que el Barnett Shale posee un alto contenido de materia orgnica y que sus niveles de madurez varan considerablemente en direccin noreste-suroeste. La disponibilidad de muestras de roca en un nmero restringido de localidades limita la posibilidad de hacer interpretaciones regionales en cuanto al nivel de madurez de esta roca madre. La composicin isotpica de carbono e hidrgeno en muestras de gas y condensado representa una alternativa para estudiar origen y niveles de madurez durante la generacin de hidrocarburos.En 1991, Clayton describi la variacin en la composicin isotpica de gases con el aumento de la madurez durante la generacin de gas termognico. Asimismo, varios autores (Schoell, 1983; Lorant et al., 1998) han descrito empricamentelas variaciones en la composicin molecular e isotpica de gases dependiendo de su origen (biognico vs. termognico; craqueo primario vs. secundario) y de su madurez.Una comparacin de la composicin isotpica de carbono en metano (13C) con el parmetro wetness (C2-C5*100/ C1-C5; Figura 3) indica que los gases del Barnett Shale condensados termognicos no presentan ninguna contribucin de gas biognico (bacterial gas).Prinzhofer et al. (2000) plante un modelo para explicar la generacin de hidrocarburos de una roca madre. En l se plantea que los hidrocarburos pueden ser generados directamente del kergeno por craqueo primario o a partir de procesos secundarios durante el craqueo termal de hidrocarburos generados previamente que no fueron expulsados, lo cual ocurre a niveles ms altos de madurez.

El grfico de Lorant et al. (1998) permite determinar el origen de gases termognicos y diferenciar entre gases generados por craqueo primario versus gases generados por craqueo secundario. Las composiciones moleculares e isotpicas de los gases en este estudio indican que los gases fueron generados durante un proceso secundario de craqueo de hidrocarburos previamente generados por el Barnett Shale (Figura 4).Esta interpretacin indica que una parte de los hidrocarburos generados por el Barnett Shale, probablemente durante la ventana de generacin de hidrocarburos, fueron retenidos y posteriormente craqueados a gas. Los datos respaldan la ideade altos niveles de madurez para el Barnett Shale y revelan el proceso de generacin que les dio origen, sin embargo no proporcionan valores especficos que permitan una interpretacin regional en la cuenca.Chen et al. (1996) utiliz relaciones de adamantanos para establecer valores de madurez en muestras de roca y crudos de varias cuencas en China. Estas mismas relaciones fueron utilizadas en este estudio para determinar valores definitivosde madurez para los condensados derivados del Barnett Shale.Los resultados se incluyen en la Tabla 2 y muestran que el Barnett Shale presenta valores de madurez equivalentes a un rango de 1.3 a 1.9 % Ro, el cual corresponde con la ventana de generacin de condensado. Estos valores concuerdan con los valores de reflectancia de vitrinita previamente obtenidos de las muestras de ncleo lo que corrobora la aplicabilidad de las relaciones de adamantanos para el Barnett Shale.

Para este estudio slo se disponan de 7 muestras de condensado para calcular las relaciones de adamantanos. Sin embargo, al graficar la variacin de la composicin isotpica contra el incremento en el nmero de carbonos en muestrasde gas y condensado, se observa una continuidad entre la composicin isotpica de las muestras de gas y las muestras de condensado (Figura 5). Esta continuidad indica que el gas del Barnett Shale fue cogenerado con el condensado y por lo tanto cualquier interpretacin hecha en las muestras de condensado puede ser extrapolada a las muestras de gas.En la Figura 5 tambin se observa que los gases pueden ser diferenciados en dos grupos principales. Un primer grupo de gases ms secos, conteniendo solo metano y etano y un segundo grupo de gases hmedos que conti enen metano, etano, propano, butano, pentano. Adicionalmente se observa que los gases hmedos pueden ser sub-divididos en dos grupos adicionales.

Un grupo de gases hmedos pesados, con una composicin isotpica promedio de la fraccin C4+ de aproximadamente -24 0/00 y un grupo de gases hmedos con una composicin isotpica promedio de la fraccin C4+ que vara entre -27 y -29 0/00. Cuando se extrapolan los valores de madurez calculados a partir de las relaciones de adamantinos a las muestras de gases, y estos valores son graficados en un mapa, se puede observar una tendencia en la que la madurez del Barnett Shale incrementa progresivamente de oeste a este: los valores de madurez aumentan de inmaduros en la zona del condado de San Saba a valores por encima de 1.9% Ro en la zona ms este de la cuenca.

V. CONCLUSIONES Los anlisis de composicin molecular e isotpica de muestras de gases y condensados, as como las mediciones de reflectancia de vitrinita en muestras de ncleo, indican que los gases del Barnett Shale son predominantemente termognicos y que fueron generados como resultados del craqueo secundario de hidrocarburos. Adicionalmente, se pudieron estimar valores de madurez utilizando relaciones de adamantinos que permitieron establecer tendencias regionales de madurez en el Barnett Shale y que indican que la madurez de esta roca madre se incrementaprogresivamente de oeste a este, alcanzando valores de madurez por encima de 1.9% Ro. El kergeno de la cuenca Fort Worth es de tipo II, lo cual se deduce por el contenido de Hidrogeno y Oxigeno, como tambin por las pruebas de Rock-Eval. Con la informacin preliminar y sabiendo que el kergeno es de tipo II, se puede deducir que es una cuenca de tipo marino , de flujos turbidticos

VI. ANEXOSA) CARTA DE EVENTOS

B) PRUEBA DE RAYOS GAMMA Y DE RESISTIVIDAD

C) PRUEBA DE REFRACTANCIA DE LA VITRINITA EN LINEAS DE CONTORNO

D) REFRACTANCIA DE VITRINITA

E) RECURSOS

VII. BIBLIOGRAFIA http://energiaadebate.com/estudio-del-origen-y-madurez-de-gases-generados-por-el-barnett-shale-cuenca-fort-worth-texas/ Geologic framework of the Mississippian Barnett Shale, Barnett - Paleozic total petroleum system, Bend arch Fort Worth Basin, Texas ; Richard M. Pollastro, Daniel M. Jarvie, Ronald J. Hill and Craig W. Adam. A Comparative Study of the Mississippian Barnett Shale, Fort Worth Basin, and Devonian Marcellus Shale, Appalachian Basin; National Energy Technology Laboratory