Geologa del Petrleo y del Gas Natural

CAPITULO II LA FAZ CAMBIANTE DEL PLANETA TIERRALas subdivisiones de la ciencia mayor intentamos sintetizarlo en el siguiente cuadro.

SU EXPLOSIVO ORIGEN.-

La relativamente moderna nueva teora de BIG BANG, que supone que en algn momento el Universo, hace aproximadamente 12 a 14 MIL Millones de aos atrs, ERA infinitesimalmente pequeo o diminuto, e infinitamente denso y extremadamente caliente, que EXPLOTO violentamente, alcanzando una temperatura de varios billones de veces mayor que la del ncleo del Sol. Esta teora comenz a tomar forma y explicacion, cuando el astrnomo Norteamericano Edwin Hubble en 1929. El interior de la tierra y su corteza.- Los 6.371 kilmetros de su radio medio.

Esta comprobado que un SISMO -sinnimo de terremoto- es trasmitido a travs de diferentes ondas acsticas que poseen distintas velocidades de propagacin. Las mas lentas -superficiales se propagan como las olas del mar siguiendo la delgada capa de la corteza. Basadas en las diferencias de velocidad de propagacin de estas ondas ssmicas, se ha llegado a determinar cambios repentinos de las mismas (discontinuidades).La ms superficial de estas recibi en nombre de su descubridor MOHOROVICIC. Una de 5 Kilmetros compuesto fundamentalmente de silicio y magnesio llamado SIMA, que esta sobrepuesta a un bloque de hasta unos 50 kilmetros de espesor y compuesta de silicio y aluminio llamada SIAL.

A partir de la discontinuidad de Mohorovicic, las ondas superficiales (S y P) van incrementando su velocidad, el limite te esta discontinuidad esta a base de Fe fundido con algo de Nquel, conocindose este lindero como la discontinuidad de GUTEMBERG. Finalmente podemos inferir en el Ncleo interno es slido compuesto de Nquel y Hierro llamado NIFE y que gira ms despacio que el Manto. Este Ncleo interno de 1.270 kilmetros esta separado del externo, por la discontinuidad de WIECHERT se encuentra a los 5.100 kilmetros de profundidad.

LA ISOSTACIA.-

Es la condicin ideal de equilibrio gravitatorio que regula la altura de los continentes y de los fondos ocenicos, de acuerdo a las densidades de las rocas subyacentes.

Esta es la definicin de ISOSTACIA -del griego isostasis, en equilibrio- que el gelogo norteamericano Dutton, propuso en 1889, para el correspondiente estado de equilibrio que existe entre extensos bloques de la corteza terrestre que se elevan a diferentes niveles y que se manifiestan en la superficie en la forma de cordilleras, vastas mesetas y llanuras.

LOS PROCESOS GEOLOGICOS.-SU CLASIFICACIN.-

1) De origen externo. a) Denudacin. meteorizacin, erosin y transporte- b) Sedimentacin. b.1) residuos transportados mecnicamente -agua, viento, hielo- b.2) materiales transportados en solucin acuosa . c) Materia orgnica -turba-.2) De origen interno.a) Movimientos terrestres -terremotos, levantamientos, depresin de regiones b) Actividad gnea intrusin del magma y extrusin de lavas-3) Metamorfismo. a) transformacin de las rocas por efecto de la presin y la temperatura.

Se puede aceptar y entender, la traslacion de las placas y masas continentales que en la actualidad todavia se estan desplazando y chocando unos con otros, tal como en su momento describio con su teoria de la deriva continental el cientifico Aleman Alfred Wegener.Geosinclinal.-

La nocin de geosinclinal es el punto de partida de todas las interpretaciones del fenmeno orognico, que le correspondi en 1875 al cientfico apellidado DANA, acuar este trmino para designar todas las zonas de sedimentacin, muy potentes de varios kilmetros de espesor, posteriormente plegadas y transformadas en cordilleras montaosas.

Todos los pliegues se componen de 2 partes, la cncava o CUENCA que corresponde al denominativo de SINCLINAL y la convexa al ANTICLINAL. Generalmente ocurren en zonas inestables de la corteza, entre 2 macizos resistentes y estables que tienden a aproximarse.

El intemperismo mecnico (procesos de denudacin o meteorizacin) provoca la erosin acelerada de las partes mas altas e intermedias de las cordilleras, haciendo que el material desprendido vaya a terminar por diversos conductos, depositndose en el mar.

CLASES DE CUENCAS CON VOCACIN PETROLERA.-

Cuenca cratonica simple.- Son cubetas o hundimientos de forma circular o elptica.Cuencas tipo Graben Rift.- Se las llama cuencas de agrietamiento y estn relacionadas primordialmente a las mrgenes continentales. Cuencas compresionales de lado.- Son cubetas asimtricas muy amplias, formadas entre los cordones deformados y afloramientos distantes de rocas del basamento. Cuencas compresionales de 2 lados.- Son cuencas inter - montanas ubicadas entre cordones deformados, son angostos y tienen una existencia precaria. Cuencas debidas a flexiones verticales.- Tienen formas asimtricas y se abren a cuencas marinas. Su base a menudo es de lava acida y de domos salinos. Las trampas son del tipo estructural con anticlinales bien desarrollados asociados a fallas de crecimiento y estructuras diapiricas.Cuencas construccionales.- Son cuencas deformadas por procesos diastrficos posteriores y/o mediante procesos deposicinales.Cuencas lacustres.- Son cerradas y de tamao restringido. Las regiones mas prolficas en hidrocarburos a nivel mundial, se ubican en CUATRO reas geogrficas que son: Cuenca rabe en el Golfo Prsico; Cuenca del Golfo de Mxico; Cuenca Siberiana en los Montes Urales y las mrgenes de las montaas OUCHITA en la America del Norte.Casi todas las reservas de Gas Natural se encuentran en cuencas intracratonicas y por lo general los deltas jvenes contienen campos productores tambin de gas naturalAcuerdos bsicos.-

1) Los hidrocarburos en general -petrleo y gas natural- son eminentemente de origen orgnico y deben ser buscados en rocas de origen sedimentario.2) Los campos productores de Gas natural y/o Petrleo, estn mayoritariamente ubicados en Trampas Estructurales, generalmente del tipo Anticlinal.3) Los poros de las rocas han tenido que estar saturadas de agua y a travs de estos, tanto el gas como el petrleo, tienden a subir y acomodarse, hacia los lugares estructuralmente ms altos de la Trampa, debido a su menor peso especifico.4) Es imprescindible la presencia de una roca impermeable y con un buen ndice de plasticidad, suprayaciendo los reservorios o yacimientos.5) Los reservorios ms comunes estn constituidos por Areniscas y no es necesariamente obligatoria la presencia de fisuras post-dagenticas.6) El gas natural y el petrleo, generalmente se presentan acompaados, aunque en volmenes no preferenciales.

CAPITULO III

EL TIEMPO ANTIGUO Y LA HISTORIA DEL PETROLEO.

SUS PRIMITIVOS USOS.-

La historia del primigeniamente hidrocarburo conocido como BREA y/o ASFALTO (estado pastoso y/o slido) o aceite de piedra y luego petrleo -que tcnicamente es la presencia del estado liquido de los hidrocarburos- se remonta a una remota poca de la historia de la humanidad que incluso corresponde a los relatos del antiguo testamento, donde es varias veces citado.

LOS INSIGNES FUNDADORES DE Y.P.F.B De izquierda a derecha.- Ing. Jorge Muoz Reyes, Primer Geologo Boliviano y Abogado. Fundador del Instituto Regional de Geologia de la U.M.S.A y durante varias gestiones Rector de esta Universidad; Dn. Dionisio Foianini Banzer Primer Presidente de Y.P.F.B;Sr. Mariaca , Don Humberto Vasquez Machicado Escritor e historiador CAPITULO IV

HISTORIA DE LA EXPLORACION DE PETROLEO.

Antecedentes de la exploracin en Norte America.-

En los inicios de la era pre-industrial del siglo XVIII, los habitantes de la floreciente Estados Unidos de Norte America, buscaban afanosamente la manera de poder conservar sus alimentos perecederos -especialmente la carne- utilizando una salmuera -agua saturada de sal- que posee la capacidad de deshidratar y macerar el alimento hasta volverlo charque, es decir llevarlo a un estado de sequedad completa.El invento de la Lmpara de Kerosene, disparo la primera gran demanda de los hidrocarburos -llego hasta los 23 mil galones anuales en menos de 10 aos.El salto cuantitativo de la industria, vino por decisin de 2 abogados neoyorquinos George Bissel y Jonathan Eveleth,, que posean un terreno con manifestaciones superficiales de petrleo, en Watson Flats, cerca de Titusville, Pennsylvania y quedaron convencidos de que deba hacerse un pozo, para lo cual contrataron para hacerlo, al autonombrado Coronel Edwin S. Drake, que en realidad era un conductor de locomotoras. El PRIMER pozo perforado con el exclusivo objetivo de encontrar volmenes considerables de petrleo, comenz con un primitivo equipo de perforacin a percusin a golpe y en Agosto de 1848 a 23 metros de profundidad encontr petrleo, desatando una eufrica demanda entre los masivos compradores. Sterry Hunt, considerado el padre de la Teora Anticlinal, y que ciment las bases del desarrollo cientfico de la exploracin del Petrleo, explico que las CUATRO condiciones primordiales para la acumulacin -comercial- de los hidrocarburos son: 1.- Una roca madre del petrleo.2.- Un posicionamiento geomtrico apropiado de los estratos. Anticlinales.3.- Presencia de rocas con fisuras que pudieran servir como reservorios.4.- Impermeabilidad de las rocas suprayacentes para garantizar el entrampamiento.

El icono paradigmtico fue sin duda un oscuro, ambicioso, corrupto e incluso odiado personaje que se llamaba John D. Rockefeller, que si bien no estaba interesado en producir petrleo si lo estaba en el mercado, al cual domino y en alguna medida monopolizo, mediante su empresa creada en 1870, denominada la Standard Oil Company -por que su idea fue la de ofrecer al publico, productos de calidad constante, estndar- con la que amaso una fortuna con el transporte, la refinacin y la comercializacin del kerosene y los lubricantes.

Si Drake en 1859 encontr la forma de sacar petrleo de la tierra, Rockefeller descubri como sacar dinero del petrleo.

Los competidores fueron comprados o arruinados. Se compro y corrompi a legisladores, autoridades y empleados pblicos para burlar las leyes. Se asocio con los ferrocarrileros para forzarlos no solamente a rebajar sus fletes en su propio producto sino tambin para tener una participacin sobre los fletes de sus competidores. En 1911, la Standard Oil representaba un riesgo para la vida econmica y poltica de Estados Unidos, motivo por lo cual la Corte Suprema, ordeno su disolucin en Mayo.

HISTORIA CONTEMPORANEA.-

Sin lugar a dudas la historia contempornea es la era de la GASOLINA, por que esta se inicia con el desarrollo del motor a explosin o de combustin interna -sinnimo de automvil- y por la lmpara incandescente, que se incorporan a los hbitos cotidianos de su utilizacin y marcan indeleblemente mejores condiciones de vida con la mayor demanda de la energa que producen los hidrocarburos.

Simultneamente los Hermanos NOBEL en la Rusia Zarista, avanzaban en la tcnica de refinacin mediante la destilacin continua y permanente, que les permita obtener en forma mas perfeccionada una variedad de derivados.

Para ese entonces -inicios del siglo XX- la Standard Oil tenia cerca del 80% del mercado europeo y todo el mercado del Japn, China y el continente americano. La Texaco y la Gulf operaban con carcter domestico. La Royal Dutch Shell operaba en Indonesia, Venezuela, Rusia y Mxico junto a los mercados de Australia y Egipto. La Anglo Persian solo operaba en Irn pero era la principal proveedora de los ingleses.

Debido a la cada del rgimen zarista y la perdida de los yacimientos petroleros en esa regin, Deterding invito el 16 de Septiembre de 1928 a una reunin en el Castillo de Achnacarry en Escocia, para hacer las paces, a la que asistieron: Standard Oil Co de New Jersey; Standard Oil Co of New York (Socony); Standard Oil Co Of California; Gulf Oil Co y Texas Oil Co (Texaco) por parte de los Estados Unidos y la Royal Dutch Shell y British Petroleum (ex Anglo Persian) por los ingleses. Este fue el famoso cartel de las SIETE hermanas. A raz de esta reunin, el mundo petrolero de entonces quedo amigablemente repartido por el tratado petrolero de las lnea roja ideado por el magnate armenio Gulbelkian (mister 5%) donde decidieron imponer un precio internacional del petrleo referido a un patrn; regular la produccin de acuerdo a la necesidades del mercado para que el precio sea estable y respetar la actual distribucin de los mercados.

El avance de la ciencia y su aporte tecnologico.-

Adems en esos aos, la ciencia y la tecnologa permiti significativos avances en la adquisicin fsica y la interpretacin de la informacin ssmica, hasta el punto de que este mtodo como la ssmica 3D -tridimensional- y la ssmica 4D que comprendera incluso la cuarta dimensin; se estn utilizando para detectar a varios kilmetros en el subsuelo, trampas con geometra muy complejas o muy sutiles.

a) nuevos estudios sobre la clasificacin de las trampas; b) sobre la calidad de las rocas carbonaticas como reservorios;c) el uso de la balanza de torsin para detectar domos salinos, luego remplazado por la gravimetra; d) el desarrollo de la geofsica especialmente la ssmica de reflexin -2D, 3D e incluso 4D- que permite mapear estructuras en el subsuelo; e) los perfiles o registros de pozos que se empezaron a desarrollarse hacia 1930 que facilito las correlaciones estratigrficas en el subsuelo y la evaluacin de las formaciones geolgicas; CAPITULO V

METODOS DE EXPLORACION PETROLERAEl conjunto de muchas disciplinas cientficas y tecnolgicas, han ido evolucionando a travs del tiempo, para permitir un trabajo de prospeccin y/o bsqueda -sinnimos de exploracin- moderna, cientfica y metodolgica, destinada a disminuir y/o minimizar las contingencias de una perforacin exploratoria que esta basada en un cmulo de conocimientos que cada vez se acrecienta y especializa, pero que hasta la fecha, el resultado -es decir el descubrimiento de un yacimiento- sigue teniendo un alto grado de incertidumbre o aleatoriedad.La zona tradicional de la Bolivia Petrolera, de profundidad aproximada entre los 4.000 a 5.000 metros, esta en el orden de los 30 a 40 Millones de dlares y necesitan trabajar un tiempo aproximado de 12 meses. Todo ello con la posibilidad de fracasar, es decir sin la absoluta certeza, de ver coronados sus esfuerzos con el descubrimiento de un yacimiento de hidrocarburos.

Hasta la fecha no existe en ninguna parte del mundo, ninguna tcnica, ninguna ciencia, ni absolutamente ninguna posibilidad mgica, de que a priori sin la perforacin de un pozo exploratorio.METODOS DE EXPLORACION.-

GEOLOGIA DE SUPERFICIE.-

Es importante destacar que con igual procedimiento pero en un rea pequea y con una especial minuciosidad, se elaboran MAPAS GEOLOGICOS DE DETALLE y como quiera que las estructuras geolgicas son tridimensionales y en tal condicin no pueden ser apropiadamente representadas en un Mapa Bidimensional, este trabajo se complementa elaborando PERFILES GEOLOGICOS que son cortes transversales de las estructuras y que en realidad muestra la configuracin del subsuelo.

La FOTOGRAMETRIA que es la interpretacin y/o restitucin topogrfica, mediante la utilizacin de fotografas areas sobrepuestas en un 60% donde la escala estar determinada por la altura del vuelo, con las cuales se construyen mosaicos que son utilizados para observar en estereoscopia (alto relieve) y permiten realizar interpretaciones geolgicas regionales. La AEROMAGNETROMETRIA, que como su nombre lo indica es la deteccin y medida de anomalas magnticas debidas a la variacin local del campo magntico terrestre, que se pueden presentar en determinadas reas. La GRAVIMETRIA, que es la deteccin y medida de anomalas referidas al valor de la fuerza de gravedad en diferentes reas o estaciones de medicin, que reflejan las condiciones reales del subsuelo.

La exploracin SISMICA, que es un mtodo GEOFISICO de exploracin del subsuelo, es seguramente la combinacin perfecta entre la ciencia y la tecnologa, la simbiosis entre la Geologa y la Fsica. El principio fsico del trabajo es la adquisicin de informacin resultante de una explosin artificial o de un generador de ruido -onda snica- es recogida o captada por micrfonos o gefonos; dispuestos regularmente en un enmallado o grid, tcnicamente diseado; luego amplificada y trasmitida esta seal a grabadoras de campo, quedara registrado el momento de la explosin, el momento de la refraccin y/o reflexin de la onda snica y la llegada al sismgrafo o registrador. La GEOQUIMICA DEL PETROLEO, que como su nombre indica, es la conjuncin de la ciencia geolgica con la qumica, especialmente con los anlisis microqumicos, que han adquirido una importancia fundamental en la determinacin y evaluacin de la calidad de las rocas que pueden ser consideradas generadoras de hidrocarburos, comnmente llamadas ROCAS MADRES.

GEOLOGIA DEL SUBSUELO.-

La PERFORACION EXPLORATORIA es obviamente el mtodo por excelencia para obtener la informacin ms directa y casi ms completa que pudiramos pretender. Sin embargo es tambin la ms onerosa y representa solamente un reducido espacio de toda el rea de estudio y de toda la columna lito estratigrfica atravesada.

Los TESTIGOS son muestras de rocas que se obtienen con brocas especiales ya sea del fondo del Pozo -testigos de fondo- o de sus paredes -testigos laterales o de pared-. Los de fondo pueden llegar a tener hasta 6 metros de longitud y los laterales alcanzan a pocas decenas de centmetro.

Los RECORTES o CUTTINGS, corresponden a los fragmentos de roca de un tramo determinado de la estratigrafa atravesada que tritura el trepano y que es transportada hasta la superficie, por el fluido de perforacin -LODO- que cumple esta misin -adems de otras no menos importantes- por el adecuado peso especifico o densidad que tiene la BARITINA (2,43), mineral que forma parte del lodo.

REGISTROS DE POZOS es una serie de PRUEBAS que se realizan durante o despus de la perforacin -sea exploratoria o de produccin- que consiste en introducir en el pozo una herramientas especializada en detectar algunas de las propiedades fsicas y qumicas de las rocas; presencia y tipo de hidrocarburo almacenado.

Estos registros son de 2 clases principales, aquellos que necesitan una incentivacin externa para presentarse como es el caso de los registros elctricos- o aquellos que se presentan naturalmente, como es el caso de los registros radioactivos.

Las PRUEBAS DE FORMACION se realiza indistintamente con agujero abierto o entubado utilizando el probador de formacin -D.S.T- con la tubera -sarta- de perforacin con lodo en el pozo, para bajar la herramienta DST al nivel escogido.

Esta prueba se la realiza con el objetivo de probar un intervalo predeterminado que haya sido considerado potencialmente hidrocarburifero. CAPITULO VI

LA GENETICA DE LOS HIDROCARBUROS

TEORIAS SOBRE EL ORIGEN INORGANICO.-

En todas estas se le atribuye al petrleo un origen sin intervencin de organismos vivos de ninguna especie.COSMICAS.- Boutigny en 1858 indica que el petrleo se formo por la combinacin de CH4, NH3 y el agua de la atmosfera, penetrando posteriormente en la corteza de la tierra. EMANACIONES VOLCANICAS.-SINTESIS INORGANICA.- Cientficos como Brthelot -1860- y Mendelehev - lograron en sus laboratorios extraer petrleo de varias fuentes, generalmente bajo condiciones de altas presiones y temperaturas que los gelogos se encargaron de desechar por la simple razn de que estas condiciones no existen en la corteza de la tierra.

Chekalynk.- 1970.- Indicaba que el petrleo se haba formado a grandes profundidades con altas presiones y temperaturas, migrando a la superficie disuelto en agua.

Porfirev.- 1974.- Supone que en la parte superior del Manto, existen en equilibrio los xidos de Hierro, compuestos voltiles y compuestos orgnicos equivalentes al petrleo. OBJECIONES.-Las principales objeciones planteadas para desvirtuar la teora inorgnica del petrleo, son: a) la imposibilidad de existencia de tan altas temperaturas y presiones, para la formacin del Cac2, se requieren 1.600 C y 700 C para el Al4 C3, b) los carburos metlicos no pueden formarse en terrenos sedimentarios. c) no pueden explicar el origen de los compuestos nitrogenados del petrleo.

TEORIAS SOBRE EL ORIGEN ORGANICO.-

Las teoras orgnicas ya han sido casi universalmente aceptadas por los gelogos modernos, donde les atribuyen a los organismos vivos un papel fundamental en el proceso de generacin del petrleo y se basan fundamentalmente en analogas entre:

a) la relacin que existe entre la composicin qumica del petrleo y la qumica de los seres vivos,b) la relacin que existe entre el petrleo y las rocas sedimentaras -como su hbitat natural- que a menudo contienen fsiles de animales y plantas y, c) la posibilidad cierta de que la generacin de petrleo estuvo de alguna manera estrechamente relacionada con la vida acutica.

Ya en 1880, Mendeleiev supona que los hidrocarburos se han originado despus de un largusimo tiempo -geolgico- donde la transformacin de restos vegetales (algas) y animales (peces) junto con el plancton (conjunto de individuos microscpicos que constituyen la flora y fauna acutica marina), se han depositado en el fondo de mares y lagos. Estos restos orgnicos dieron origen a los hidrocarburos por procesos de descomposicin y fermentacin anaerbica.

Teora Animal.- Grasas saponificacin cidos grasos bituminizacion Protopetroleo destilacin Petrleo

Teora Vegetal.- Algunos de los trabajos ms importantes son:

Hatchett (1798).- Postulo la formacin de bitumen a partir de aceites, grasas y resinas de animales y vegetales.Millot (1870).- La formacin de bitumen a partir de plantas marinas y terrestres.Spielman (1874).- El Bitumen proviene de los rboles y de las hebras de los pinos.TEORIA MODERNA.- Welte (1965), indica La materia orgnica depositada con los sedimentos es convertida por procesos bacterianos y qumicos durante el soterramiento, en un polmero complejo (KEROGENO), que contiene pequeas cantidades de nitrgeno y oxigeno.

La temperatura minima requerida para la transformacin de la materia orgnica es entre 50 y 60 grados centgrados.

Cracking, es la ruptura de la cadena de carbonos de los hidrocarburos de elevado peso molecular dando lugar a la formacin de molculas mas pequeas. En la dcada de los 60 del siglo XX, la cromatografa gaseosa, permiti que muchos de los componentes del petrleo, del gas natural y del bitumen extrado de las rocas, fueran separados e identificados.

Sin embargo su papel en el estudio del proceso gentico fue mas que decisivo, puesto que una de las caractersticas mas notables de los compuestos orgnicos presentes en los hidrocarburos, es la alta proporcin de compuestos de bajo peso molecular (del C1 al C4) que representan mas del 50% de los compuestos complejos de alto peso molecular existentes en los organismos vivos.

Pruebas del origen orgnico.- Algunas de las ms destacadas son:

a) En laboratorio se puede producir petrleo a partir de materia orgnica.

b) Mas del 99% de las acumulaciones (reservorios) de hidrocarburos se encuentran en rocas sedimentarias.

c) Las parafinas con numero impar de carbonos son preferentemente sintetizadas por organismos vivientes. Son clasificados como marcadores biolgicos.

d) El hecho de que el petrleo es pticamente activo.

e) La sntesis de hidrocarburos, a partir de rocas ricas en materia orgnica, se la realiza actualmente en laboratorios.

La singularidad del Carbono es la que le permite ser el elemento y/o estructura bsica de todas las formas de vida, por su capacidad de combinarse consigo mismo, para formar largas cadenas, anillos y otros complejos de la qumica orgnica.

EL KEROGENO.- Es la fuente ms importante del carbono orgnico y es adems el constituyente orgnico mayoritario de las rocas sedimentarias que no es soluble en los solventes orgnicos.

ALGUNAS TECNICAS Y ANALISIS.-

Las tcnicas analticas para su identificacin y determinacin de sus caractersticas son entre otras 1) la va microscpica.- que es una de las tcnicas ms utilizadas debido a que el kerogeno se encuentra finamente diseminado, dividido y sin contornos definidos. 2) Anlisis fsico-qumicos.- que permiten diferenciar diferentes tipos de kerogeno e incluso dar informacin respecto a su estructura. 3) Anlisis qumicos.- aqu se utiliza el mtodo del anlisis elemental, diferenciando el C,H,O,N, S como constituyentes qumicos principales.

TIPOS DE KEROGENO.-

Tipo I Alginita.- (Sapropelica , algal-liptinitas). Corresponde a una materia orgnica acutica, rica en lpidos, con cadenas alifticas predominantes. Se origina a partir de materia algal o de materia orgnica con alto grado de biodegradacin y retrabajo de microorganismos que enriquecen al material en lpidos. Tipo II Exinita-Se caracteriza por ser material Liptinitico y corresponde a una materia orgnica principalmente de origen marino marginal, rico en fito y zooplancton y bacterias en un medio reductor. Se encuentran restos de polen, esporas y algas. Tipo III Vitrinita.- Principalmente corresponde a ambientes de sedimentacin de origen continental, y es materia orgnica derivada de vegetales superiores. Tiene un alto contenido de aromticos policiclicos, grupos oxigenados y resinas.

Tipo IV Inertita.- (Hmica, carbonosa-inertitas). La materia orgnica pude provenir de cualquier ambiente. El material carbonatico presente es inerte y deficiente en hidrogeno, no tiene posibilidad evolutiva y tampoco genera petrleo.

ESTADOS DE EVOLUCION Y MADURACION.-

El kerogeno luego de su depsito, experimentara una serie de transformaciones o procesos fsico-qumicos, debidos principalmente al soterramiento, a la profundidad, al tiempo geolgico, a la temperatura. Estos son los cambios que dan como resultado la generacin de petrleo y de gas natural.

El proceso de soterramiento de la materia orgnica conlleva automticamente un proceso de transformacin molecular del kerogeno en funcin de la presencia de temperaturas moderadamente elevadas e importantemente influenciadas por la duracin del fenmeno, medido en tiempo geolgico.

tres estados evolutivos fundamentales que son: Diagenesis, Catagenesis y Metagenesis. DIAGENESIS.-

Los 2 fenmenos clsicos de la diagenesis son la compactacin y la cementacion. El resultado es una roca dura.

Las transformaciones fsico-qumicas se producen a temperaturas inferiores -entre 50 y 60 C- por la accin cataltica de minerales arcillosos principalmente la montmorillonita.En sntesis, este nivel del cambio es bsicamente qumico y consiste en la perdida de oxigeno y la formacin de compuestos de alto peso molecular. Adems se generan importantes volmenes de gas metano especialmente si se encuentran en los sedimentos, materia orgnica de tipo I y II. CATAGENESIS.-

Es el estado principal de formacin de los hidrocarburos, especialmente petrleo y volmenes variables de gas natural. Esto ocurre a partir de temperaturas del orden de 60 y 70 C, variable segn el tipo de kerogeno, que es el que comienza su maduracin. En esta etapa se puede diferenciar 2 fases, la primera corresponde a la etapa principal de generacin de hidrocarburos lquidos llamada VENTANA DEL PETROLEO70 y 130C de MAXIMA generacin de lquidos. y la segunda caracterizada por la formacin de GAS HUMEDO.Por encima de los 110 C hasta aproximadamente los 150 C, se producen nuevas rupturas de las uniones C-C del kerogeno restante y de los hidrocarburos ya formados.

METAGENESIS.-

Este es el estado de sobre maduracin de la materia orgnica que a partir de temperaturas superiores a los 150 C y que corresponde a grandes profundidades de soterramiento, solamente podr producir GAS SECO y algn residuo estable de hidrocarburos aromticos. Este METANO Termoqumico, puede haber sido formado por el cracking del petrleo de la roca madre como tambin del petrleo ya entrampado.

GEOQUIMICA ORGANICA.-

Es una especialidad de las ciencias naturales, que sobre la base de la Geologa y la Qumica, estudia la composicin y dinmica de los elementos qumicos en la tierra, determinando su abundancia -absoluta y relativa- distribucin y la migracin de ellos y de los compuestos qumicos en las rocas, a travs del tiempo y del espacio.

a la determinacin y evaluacin de las rocas madre o generadoras de los hidrocarburos, por lo cual sus principales objetivos son: a) cuantificar y calificar la materia orgnica,b) definir su madurez trmica,c) identificar los procesos y grado de alteracin,d) ubicar zonas de generacin de hidrocarburos,e) establecer los procesos y vas de migracin de los fluidos,

De acuerdo a estos objetivos es posible entonces indicar algunos de los principales estudios geoqumicos aplicados a la exploracin de petrleo y/o gas natural:

1. Prospeccin, geoqumica de superficie y de subsuelo con la recoleccin de datos.2. Constituyentes, cantidad y tipos de materia orgnica. Soluble e insoluble.3. Transformaciones de la materia orgnica en funcin del: tiempo; temperatura; profundidad de soterramiento; biodegradacin etc.4. Proceso de generacin, estado de evolucin y tiempo de expulsin de los hidrocarburos. 5. Anlisis, evaluacion e interpretacin de datos geolgicos, geoqumicos de campo y laboratorio.

CARACTERIZACION DE LA ROCA MADRE.- Podramos entonces deducir y sintetizar algunas de las principales caractersticas del proceso transformacin de la materia orgnica contenida en la futura roca-madre: Cantidad y Calidad.- Los nicos elementos esenciales son el Hidrogeno y el Carbono. Condicionantes originales.- El ambiente catalizador.- Principales caractersticas Fsico-Qumicas.-a) Debe ser una roca sedimentaria de textura muy fina. Granulometra.b) Debe haber sido depositada en una cuenca euxinica. Ambiente reductor.c) Por su gran contenido de materia orgnica es de color negro u oscuro.d) Debe tener algn contenido de agua desde su sedimentacin.e) Debe haberse desarrollado en un medio pobre en oxigeno.Criterios mnimos que caracterizan la roca madre.-a) El contenido de carbn orgnico total COT, debe ser de 0,4 % o mayor.b) Debe tener entre 75 y 90% de carbn elemental, puesto que valores inferiores a 75 significa inmadurez y por encima de los 90 un estado metamrfico.c) La relacin Bitumen vs. COT, debe ser de 0,05 o mayor.d) El kerogeno debe ser debe ser del tipo I y II. Amorfo generador de petrleo.

CAPITULO VIILA MIGRACION DE LOS FLUIDOS

Es una practica aceptada y una idea definitivamente conclusiva, de que debido a que el petrleo y/o gas natural, no se encuentran generalmente en las rocas donde se originaron, se hace necesario postular la idea de un desplazamiento de los hidrocarburos y otros fluidos, de una roca generadora a una roca almacenadora.

Al ser fluidos, se supone que casi inmediatamente luego de su generacin, son expulsados. El actual grado de conocimiento permite aseverar con certeza, que muy rara vez se han encontrado acumulaciones comerciales de hidrocarburos en la roca madre Definicin.-Este movimiento y desplazamiento de los fluidos, es conocido con el nombre tcnico de MIGRACION y se agrupan bajo este concepto, todos los desplazamientos de los hidrocarburos en las rocas que se encuentran en el interior de la corteza terrestre.

PRINCIPALES TIPOS DE MIGRACION.- Se acepta la presencia de 2 tipos principales de migracin, la Primaria y la Secundaria, La Teora de la expulsin desde la roca madre, que es considerado como el primer desplazamiento (cualquiera sea la distancia recorrida), ahora es llamada Migracin Primaria (desde rocas de grano fino a rocas porosas y permeables). Su posterior movimiento hasta el entrampamiento de los hidrocarburos en el yacimiento o reservorio es llamado Migracin Secundaria.

As la CONMIGRACION vendra a ser todos aquellos desplazamientos de los fluidos generados, que SON petrleo, gas natural y agua, que conducen ms o menos rpida y directamente, a la formacin de un yacimiento por acumulacin y segregacin de hidrocarburos en una trampa geolgica.

Mientras la DISMIGRACION seria el desplazamiento de reducidos volmenes hacia la superficie, conducentes a la formacin de manifestaciones superficiales (oil-seepages en ingles) de petrleo y/o gas natural, y luego su destruccin o alteracin mas o menos completa por los agentes atmosfricos.

Esta ocurrencia que es mas comnmente conocida como INDICIOS, fue en los inicios de la exploracin o bsqueda artesanal, el mtodo y la forma como se decida la bsqueda de acumulaciones de hidrocarburos en el subsuelo. Principales caractersticas fsico y qumicas de la migracin.- En los procesos de Migracin es importante recordar el dimetro molecular de los hidrocarburos y el tamao de los poros de las rocas por donde se desplazan. Los fluidos que estn migrando, corresponden al agua de 3,2 Angstrom (A), al metano de 4 A hasta compuestos mas pesados que van incluso hasta los 100 A, como es el caso de los asfltenos. Es decir, que la movilidad de los hidrocarburos, estn controlados por su dimetro molecular, adems de sus diferencias de viscosidad, densidad etc.

Resumen de los factores fsico y qumicos de la migracin.-

1.- Diferencias entre las caractersticas fsicas de los fluidos -agua y petrleo- contenidos en las rocas e INTERACCION entre estos y las propiedades fsicas de las rocas que generan movimientos diferenciales agua petrleo. a) diferencias de densidad entre el agua y el petrleo que originan la aparicin de fuerzas de gravedad, que tienden a separar los 2 fluidos, tanto en medio esttico como dinmico.b) Fuerzas de Tensin Superficial e interfacial que generan dentro de la roca porosa presiones diferenciales que producen movimientos y segregacin de los fluidos.

2.- Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos y que crean desplazamientos en masa entre zonas de alta y baja presin (hidrodinamismo).

a) Compactacin de los sedimentos genera de forma casi inmediata la expulsin de volmenes importantes de los fluidos.b) Infiltraciones de agua que generan movimientos posteriores en el manto acufero.

3.- Mecanismos Aejos cuya importancia esta definida por la presencia de:a) el gas disuelto en el reservorio.b) la cementacion de las rocas reservorias.

Factores que influyen en la Migracin.-

Resumiendo, habra entonces que tomar en cuenta, que no solamente son los factores individuales los responsables de las caractersticas de la migracin, tambin lo es la inter accin constante entre ellas, contndose entre los ms importantes a:

- La litologa.- Las caractersticas fsicas de las rocas reservorias y otras asociadas juegan un importante papel en la facilidad o dificultad del desplazamiento de los fluidos a travs de ellos, puesto que es diferente el comportamiento en una roca permeable que en una serie arcillosa o en una serie calcrea.

El tipo y la naturaleza de la Trampa.- La historia de la migracin de los hidrocarburos no es la misma para yacimientos tan diferentes como: en cuerpos arenosos embalados totalmente en el seno de una masa arcillosa (LENTE, trampa estratigrfica); La Historia Geolgica.- El conocimiento lo mas completo posible de la historia geolgica de la CUENCA, es imprescindible para explicar convenientemente el comportamiento de los hidrocarburos, desde su origen hasta la poca actual.

Otras Hiptesis.- a) Como soluciones coloidales o Miscelas.- Por la poca solubilidad en agua de los hidrocarburos, se podra pensar en su dispersin como soluciones coloidales o miscelas, con la grave observacin, de que las dimensiones de esta solucin serian del mismo tamao o mayores a los poros de la roca reservorio, aumentada por la oposicin de cargas elctricas entre miscelas y superficie de los minerales arcillosos.b) Fase petrleo y gas individualizados.c) Cantidad de Carbono Orgnico Totald) Otros. RESUMEN.-

Los mecanismos que activan la migracin primaria siempre actan interrelacionados y la influencia de cada uno de ellos esta en relacin directa al tipo de hidrocarburos generado y la geohistoria de soterramiento.

a) A poca profundidad (menos de 1.500 metros) el metano puede migrar en solucin dentro del agua.b) A profundidades mayores, los hidrocarburos lquidos migran en fase continua, primero los mas pesados y luego los mas livianos.c) Es de importancia bsica, la necesaria subsidencia fuerte de la cuenca (algunos metros de profundidad) para obtener las condiciones de maduracin de la materia orgnica, su transformacin en hidrocarburos y la posterior expulsin de estos. d) Es posible describir la expulsin del petrleo fuera de la roca madre, mediante un mecanismo di-fasico utilizando el concepto de permeabilidad relativa que es utilizado en los estudios de reservorios.e) La permeabilidad relativa del petrleo, depende de su saturacin en la roca reservoria. No habr permeabilidad debajo de un punto dado, encima del cual la permeabilidad crece ms rpidamente que la saturacin del petrleo.

Migracin Secundaria.- Solo se consideran los 3 parmetros mas importantes de control en este tipo de migracin y la subsiguiente conformacin de la acumulacin comercial de los hidrocarburos, teniendo en cuenta que este desplazamiento se realiza a travs de rocas mas porosas y permeables, en diferencia a las condiciones por las que se desplazan en la fase primaria.

a) La flotacin del petrleo y del gas natural en las rocas porosas saturadas de agua.b) Las presiones capilares que determinan flujos multifases.c) El flujo hidrodinmico de los fluidos, con su influencia modificadora.

En resumen.- La continuidad o finalizacin de la Migracin secundaria estar determinada por la relacin entre la fuerza que origina el movimiento de las gotas de petrleo y las presiones capilares que resisten ese movimiento. Las acumulaciones generalmente aparecen en estructuras altas que son trampas eficaces, donde el movimiento es retardado por una disminucin de las capas permeables, en las cuales se reduce el tamao de los poros capilares impidiendo la continuidad de 2 o ms fases.

Otras facilidades fsicas.- La disponibilidad de vastos espacios porosos y permeables, con estratos saturados con agua, permiten: a) un flujo de fase continua por la produccin adecuada y sostenida de hidrocarburos a partir de la roca madre, donde cobran vital importancia b) la presencia de rocas o caminos permeables que faciliten su migracin y c) gradientes de presin adecuadas que no se lo impidan.

EVIDENCIAS DE LA MIGRACION SECUNDARIA.-

Las evidencias mas notorias serian las siguientes:

a) La existencia misma de los reservorios, donde la acumulacin siempre muy localizada de los hidrocarburos, es necesariamente el resultado del drenaje de un volumen de sedimentos superior al volumen actualmente impregnado.b) La existencia de las manifestaciones superficiales de hidrocarburos que estn alimentados y renovados constantemente por una circulacin subterrnea. Como son las fuentes de petrleo y/o gas, ubicadas en el Ro Kerosene en el Subandino Norte del Departamento de La Paz (en esa misma regin existen cerca de 18 afloramientos de petrleo).c) Los movimientos de los fluidos del yacimiento en los campos de explotacin, que son ciertamente una migracin provocada artificialmente.

EXPERIMENTOS FUNDAMENTALES.-

TEORIA ANTICLINAL Y EXPERIENCIA DE GILLMAN HILL.-

Tradicionalmente en la Geologa petrolera, existen dos observaciones bsicas, respecto a que: a) las acumulaciones de hidrocarburos normalmente se encuentran siempre en la parte -estructuralmente hablando- mas alta de los horizontes almacn, (que es la Teora Anticlinal resumida de I. White); y b) en funcin de sus densidades, los fluidos se disponen dentro el reservorio uno encima del otro.

Estas observaciones han conducido a pensar que las densidades individuales del petrleo, el gas natural y el agua, deben jugar un papel importante en la migracin de los mismos, lo cual en un tubo de ensayo parece cumplirse a cabalidad, puesto que la fuerza de la gravedad, casi inmediatamente, separa totalmente, el agua del petrleo. Segn Levorsen en su libro Geology of Petroleum (1956), describiendo el experimento de Gillman Hill.- En una caja rectangular de 2 por 0,30 por 0,10 metros llena de arena saturada de agua, se inyecta en 3 puntos distantes entre si 10 centmetros, una pequea cantidad de petrleo donde no se observa ningn desplazamiento sea cual sea la duracin del experimento. Si por el contrario, se inyecta una nueva cantidad de petrleo -suficiente para que las 3 manchas se unan- aparece un desplazamiento hacia arriba, donde al cabo de algunas horas, toda la masa de petrleo se concentra en la parte superior de la caja, con la excepcin de una pequea cantidad residual que no se mueve.

EXPERIMENTOS DE VAN TUYL Y BECKSTROM.-

Una serie de experimentos efectuados y descritos por Van Tuyl y Beckstrom (1945), ponen en evidencia el papel de la compresin y compactacin de las rocas y las fuerzas de Tensin Superficial en los primeros momentos geolgicos de la migracin. Uno de los experimentos de la serie -presentado seguidamente- nos permite resumir los fenmenos principales.

En un cilindro de acero, se disponen sucesivamente de abajo hacia arriba, una capa de arena gruesa (radio de aproximadamente 0,01 centmetros) embebida en agua; una capa de arcilla impregnada de una mezcla de petrleo y agua; una segunda capa de arena idntica a la primera; una segunda capa de arcilla conteniendo petrleo y agua y finalmente una capa de arena fina (radio de aproximadamente 0,002 centmetros) impregnada de agua. Todo este conjunto se comprime progresivamente con un pistn, hasta una presin de 85 kgs/cmts2.

Se observa, luego de 2 horas y media, que una gran cantidad del agua se escapa del cilindro pasando por los intersticios existentes entre las paredes y el pistn, y por la base del cilindro que no se ha cerrado hermticamente.

Al final del experimento se observa que el conjunto ha PERDIDO una parte importante de su ESPESOR, que son principalmente las arcillas las que se han comprimido perdiendo la mayor parte de los fluidos que contena. Mientras las arenas de la base y el tope, estn casi completamente saturadas de petrleo, habiendo sido expulsada el agua que originalmente contena sus poros. Las arenas del centro que contienen todava bastante agua, contienen todava un poco de petrleo.

Experimentos similares realizados haciendo variar el tamao de grano de las arenas, la densidad del petrleo y las condiciones de temperatura, muestran de una forma general que: a) El petrleo se acumula preferentemente en las arenas ms gruesas y que presentan las permeabilidades mas elevadas.b) El volumen de petrleo retenido por la arena, es tanto ms importante, cuanto mayor sea su densidad. c) Bajo presiones moderadamente elevadas (140 Kgs/cmts2) actuando sobre una nica capa arenosa, un petrleo liviano es parcialmente evacuado con el agua, mientras que un petrleo pesado, se queda en la arena.

d) Colocando gas carbnico en la base del cilindro o elevando la temperatura del conjunto, existe una aceleracin notable en la circulacin y en la segregacin de los fluidos.

En resumen se pone en evidencia que:

a) la compactacin expulsa los fluidos y genera desplazamientos. b) las propiedades de superficie de los diferentes fluidos, producen una segregacin del petrleo hacia los medios ms porosos. c) la circulacin del agua -fluido humectante- es ms fcil y necesita para moverse presiones menores que el petrleo. d) Para una misma presin, el agua pasa por los finos capilares de las arcillas, mientras que el petrleo que ha sido expulsado, no puede volver a penetrar y se queda en la arena. e) La presencia de gas y una temperatura elevada, facilita la circulacin de los fluidos, disminuyendo probablemente su viscosidad.

TEORIA DEL ATRAPAMIENTO DIFERENCIAL, GUSSOW.-

Sobre la base de las condiciones que apoyan la Teora Anticlinal, se esperara solamente encontrar yacimientos en las estructuras mas elevadas de las cuencas sedimentarias. Sin embargo en la realidad es posible encontrar ANOMALIAS DE REPARTICION que se pueden explicar por esta teora postulada por GUSSOW, W.C en su trabajo Differential entrapment of oil and gas. A fundamental principle 1954.

Gussow admite que, en el curso de la migracin, desde los puntos mas bajos de la cuenca hacia sus mrgenes mas elevadas -buzamiento hacia arriba, buzamiento regional- los hidrocarburos se acumulan en la primera trampa encontrada, donde el gas, petrleo y agua, se separan en funcin de sus densidades relativas.

Cuando la trampa esta llena y al superficie de contacto agua-petrleo sobrepasa la lnea de cierre (columna de petrleo y gas, igual o ligeramente superior al cierre estructural) el petrleo prosigue su camino buzamiento hacia arriba y va a acumularse en una segunda trampa.

Sin embargo, el gas situado encima del petrleo, en el contacto del techo o tope del yacimiento, continua acumulndose en la primera trampa, con lo que se desarrolla el GAS CAP y expulsa poco a poco al petrleo, hasta que este nivel este completamente lleno y la superficie inferior del gas, alcance a su vez el punto de escape. El gas sobrante prosigue su ruta hacia la segunda trampa, donde el fenmeno se repite, si continua la llegada de mas hidrocarburos.

De acuerdo y en aplicacin de esta Teora, se puede determinar que:a) Una trampa que contenga petrleo, es aun posible trampa de gas natural. Pero una trampa saturada completamente de gas, ya NO ES una potencial trampa de petrleo.b) En una regin donde existen varias estructuras geolgicas sucesivas del tipo Anticlinal, regionalmente la estructuralmente mas alta, desde el centro de la cuenca sedimentaria hacia sus mrgenes, NO ES necesariamente la mas interesante desde el punto de vista de la acumulacin de petrleo.c) Si esta trampa mas alta es acufera, seria imprudente condenar la regin en su conjunto.

La teora es seductora pero se imponen algunas observaciones: En un medio esttico donde los desplazamientos de los hidrocarburos, bajo los efectos de la gravedad solamente, NO estn contrariados por desplazamientos de agua que inhibe el conjunto del reservorio. Esto ocurre en el Yacimiento Lost Soldier de Wyoming, donde el barrido de los crudos se realizo por efecto de la invasin al reservorio de aguas metericas que se infiltran.

El hecho de que las trampas estructuralmente mas bajas y por tanto las mas profundas, SEAN a menudo gasferas, esta de acuerdo con las variaciones de calidad de los hidrocarburos en funcin de la profundidad de soterramiento. A mayor profundidad aparece el cracking que no dejara subsistir ms que al GAS.

El fenmeno completo, supone una circulacin posible a travs de toda una vasta porcin de la CUENCA. En la realidad, la presencia casi constante de barreras de impermeabilidad, introduce necesariamente lmites.

Esta ultima observacin permite tal vez entender mejor la complejidad de los fenmenos de la migracin, donde se aaden y superponen diversas acciones sin jerarqua claramente definida.

CAPITULO VIII

LOS RESERVORIOS DE HIDROCARBUROS

Estas acumulaciones o los yacimientos que tambin se denominan tcnicamente reservorios, son generalmente una potente serie de estratos que pueden alcanzar espesores de varias decenas de metros, caracterizadas por una cierta homogeneidad de un tipo de roca sedimentaria que tienen como su cualidad mas determinante, la presencia de microscpicos espacios o poros interconectados entre si la mayora de ellos, llenos de fluidos -que usualmente es agua- que se encuentra all desde la gnesis de la roca.

Estos yacimientos o reservorios, que el pragmatismo petrolero norteamericano, incluso llaman el Pay zone (zona de pago) o Pay sand (arena que paga), son rocas slidas y compactas de origen sedimentario, generalmente areniscas, cuyas cualidades de: porosidad y de permeabilidad, permiten el espacio por donde los fluidos del yacimiento llegan y se puedan guardar o saturar.

En efecto: a) de la presencia y desarrollo de un paquete lito-estratigrfico de origen sedimentario, depender bsicamente la extensin de las zonas favorables para los descubrimientos de acumulaciones comerciales de los hidrocarburos, y b) son las caractersticas fsicas de las rocas reservorio las que condicionan y determinan la existencia de un yacimiento o reservorio y sus facilidades de explotabilidad del mismo.

CICLO GEOLOGICO DE LA FORMACION DE LAS ROCAS.-

Las nicas clases de rocas que generan inters para encontrar un reservorio, son las roca sedimentarias, por el hecho fundamental de que el Petrleo desde su gnesis hasta su entrampamiento, siempre esta asociado a esta clase de rocas. La explicacin de esta preferencia radica en la gentica de formacin, de cada una de las 3 clases de rocas que se encuentran en la corteza terrestre.

Ambos tipos de rocas en el transcurso del tiempo geolgico, han podido sufrir cambios mineralgicos y texturales conocido como metamorfismo- debido a la accin del calor -zonas adyacentes a cuerpos plutnicos preferentemente cidos- junto a presiones deformantes y ciertos fluidos qumicamente activos. El metamorfismo puede ser del tipo de contacto y si se produce en extensas reas cada vez ms lejos del contacto, se producir un metamorfismo de tipo regional.

Una representacin ideal de los tres tipos de rocas (gnea, sedimentaria y metamrfica) muestra grficamente como sus componentes minerales se acomodan de acuerdo a sus particularidades fsicas y su tendencia a configurar un arreglo tridimensional que en ltima instancia definir la posibilidad de presentar la porosidad y permeabilidad.

Todo este proceso geolgico da lugar al denominado circuito y relaciones normales que puedan darse entre ellos, y que en definitiva son los que formaran la diversidad de rocas que se encuentran en la corteza de la tierra. Sin embargo este ciclo puede ser interrumpido y estabilizarse en cualquier etapa e incluso seguir a travs de las flechas, cruzando ntegramente el diagrama.

CARACTERISTICA FUNDAMENTAL DE LAS ROCAS RESERVORIOS.-

Las dos propiedades o atributos fundamentales que debe poseer una roca sedimentaria para que pueda constituirse en un RESERVORIO o YACIMIENTO, son la POROSIDAD que condicionara el volumen de petrleo y/o gas natural que se encontrara almacenado y la PERMEABILIDAD que ser tambin la condicionante que habra permitido el desplazamiento de los fluidos en el yacimiento y consecuentemente la explotabilidad del mismo.

Obviamente, para que tenga oportunidad de ofrecer inamovilidad o estanqueidad a los hidrocarburos que pueda contener, es preciso que se encuentre en una posicin estructural y estratigrfica adecuada. En el primer caso una trampa de cualquier clase y en la segunda, la presencia de rocas sellantes o impermeables en su tope.

LA POROSIDAD.- El volumen de las partculas mas el volumen del espacio poral, constituyen el volumen total de la roca. La porosidad se expresa en porcentaje y mediante la letra griega 0. Se la calcula generalmente en laboratorios, mediante anlisis directos de testigos de pozo e indirectamente de la interpretacin de los registros de pozos e incluso de la informacin ssmica.Por ello existirn 2 tipos de porosidad. La total o absoluta que es el volumen de todos los poros de la roca y la porosidad Efectiva que es el volumen de todos los poros interconectados. Obviamente la porosidad efectiva es la nica que nos interesa.

As mismo la porosidad, de acuerdo a su gnesis, puede ser Primaria cuando la roca reservorio ha estado condicionada a los procesos de transporte y sedimentacin, y la Secundaria que se ha producido despus de la diagenesis de la roca con la particularidad de crear nuevos espacios vacos, incluso adicionales.

Una apreciacin cualitativa de la porosidad efectiva, realizada estadsticamente por Levorsen en su libro Geology of Petroleum. 1956. expresa que rangos entre: entre 0 y 5% es despreciable; pobre entre 5 y 10%; BUENA entre 10 y 20% y muy buena, superior a este ltimo.

LA PERMEABILIDAD.-

La permeabilidad es la propiedad fsica o capacidad que poseen algunas rocas, de permitir la circulacin de los fluidos a travs de ella. Esta propiedad se la define mediante la Ley de Darcy y se expresa segn la siguiente formula:

Q = K . l / u . A. dp / dx donde:

Q.- Relacin de flujo horizontal del fluido en cmts3 / seg. A.- rea de la seccin por la que atraviesa el fluido en cmts3. u.- Viscosidad del fluido en poises (grs / cmts . seg). K.- Permeabilidad en darcys. dp /dx .- Cada de presin en atm / cmts.

El darcy en la prctica de la industria petrolera, es una unidad demasiado grande, por ese motivo se utiliza corrientemente el milidarcy. (1 / 1000 darcys).

La permeabilidad rara vez es igual en todas las direcciones dentro de la roca y generalmente es mucho menor en sentido vertical que en el horizontal. La permeabilidad vertical y la permeabilidad horizontal.

Los valores de permeabilidad mas comunes en los yacimientos esta en el orden de 5 y 500 milidarcys, y aunque se conocen algunos de varios darcys, tambin hay otros en contrapartida, con menos de 5 milidarcys, pero que poseen una macro permeabilidad de fisuras.

Sin embargo, la permeabilidad NO ES una caracterstica esttica e inmutable de las rocas. Las partculas muy finas que se forman (del orden de una micra), al desplazarse obturaran una parte de los poros mas finos, frenando el desplazamiento de los fluidos.

En el reservorio se encuentran presentes tanto el petrleo como el gas natural y el agua connata, por esta razn existe permeabilidad efectiva para cada uno de estos fluidos en presencia de los otros y debe ser calculada individualmente.

RELACION ENTRE POROSIDAD Y PERMEABILIDAD.-

Si bien se ha generalizado que para que exista permeabilidad en una roca debe tambin existir porosidad y viceversa, es decir, que un conjunto sedimentario poroso tambin tendr que ser permeable, experimentos y observaciones estadsticas estn demostrando que NO existe una relacin directa entre ambas propiedades Petro-fsicas.

La explicacin al anterior grafico, permite discriminar la elevada porosidad que tiene una arcilla (puede tener hasta 90 % de micro porosidad) que conformara rocas arcillosas casi totalmente impermeables, debido a la accin de fuerzas de tensin superficial en sus micro poros que impiden el desplazamiento de los fluidos.

As mismo la enorme dispersin de los puntos que los representan, muestra claramente la ausencia de una relacin directamente proporcional entre ambas, puesto que para un valor de permeabilidad de 1 milidarcy la porosidad vara entre el 6 y el 15 %. Sin embargo, se puede apreciar tambin, que hay una clara tendencia general hacia un incremento de la permeabilidad cuando se incrementa la porosidad.

Mtodos de medicin.-. La medicin de estos atributos, suelen ser muy precisos pero solamente con validez exacta a escala puntual y no en la extensin del reservorio en su totalidad.a) Medidas directas.- Este tipo de medidas que llegan a ser muy exactas -como se sealo anteriormente- se las obtienen mediante aparatos en laboratorios y se las realizan sobre muestras tangibles de superficie o de pozos, con los testigos o core.b) Medidas indirectas.- Para solucionar en parte estos problemas de confiabilidad, incluso se recurre al anlisis de los recortes y especialmente, con los Registros de Pozo, se ha llegado a perfeccionar una serie de aparatos que obtienen informacin del interior del pozo, mediante registros y diagramas elctricos, radioactivos, snicos, e incluso cmaras de televisin en tiempo real, etc.c) Medidas aproximadas.- En base al anlisis de algunas propiedades de la roca fragmentada durante la perforacin (recortes o cutting), como su textura, dimensin de los granos, densidad de los poros y otros, las caractersticas petro fsicas de las rocas. Tambin durante la perforacin del pozo, es posible detectar un cierto nmero de observaciones que indicaran el ingreso a una zona porosa y permeable y estaran basados en la percepcin de los siguientes indicadores:a) Un incremento rpido de la velocidad de perforacin, puede significar el ingreso a una formacin poco consolidada y por lo tanto porosa.b) La prdida de volmenes importantes del lodo de perforacin muestran la presencia de una zona permeable cuya presin del estrato es inferior a la de la columna de lodo.c) Las variaciones de volumen y salinidad del lodo, son resultado de la llegada de aguas que circulan por estratos muy permeables.d) La mala recuperacin de los recortes o cuttings, puede deberse a que la roca es poco compacta o esta fisurada, por lo tanto bastante porosa y permeable.FACTORES GEOLOGICOS INFLUYENTES.-

Desde un punto de vista geologico, la presion capilar en el reservorio AUMENTA conforme DISMINUYE el tamao de los poros.La MOJABILIDAD que es definida como la capacidad de un liquido a esparcirse o adherirse sobre una superficie solida en la presencia de otro fluido inmiscible, es afectada por varios factores (superficie solida que es la roca reservoria y tipo de fluido que es el agua y el petroleo) tales como; el tiempo de contacto entre los fluidos y la superficie de la roca; su mineralogia; heterogenidad o rugosidad de la superficie y composicion del agua y del petroleo.

Estas propiedades, deben ser estudiadas y conocidas a escala del yacimiento completo, donde adquieren toda su importancia en las operaciones de explotacin. La saturacin relativa de los fluidos y la saturacin irreductible del reservorio, son consecuencias directas de las propiedades capilares de la roca reservorio.Macroporos y Microporos.- En las rocas sedimentarias la capilaridad asegura que el agua se encuentra atrapada en los poros mas pequeos, mientras que el petroleo y el gas, ocuparan la fraccion de la roca reservoria con poros de mayor tamao.

Por esta razon, los poros mas gruesos produciran gas y/o petroleo con muy poca agua de formacion, mientras que los poros de tamao menor (entre 0,005 a 0,01 milimetros), casi siempre contienen agua debido a los efectos de la presion capilar.

Compactacion y sus efectos.- Se define la compactacion como el proceso por el cual la porosidad de una roca, se reduce por debajo del limite de Agua contenida entre el estado plastico y el estado semi-solido. (Limite de Atterberg). Este proceso esta inducido por esfuerzos donde los granos se deforman irreversiblemente. Las areniscas alcanzan un grado de compactacion de solo 2% bajo 25.000 kilopascales o sea una profundidad equivalente a 1.000 metros de profundidad. La reduccion de la porosidad en funcion de la profundidad de soterramiento es esencialmente exponencial.

LA PETROGRAFIA DE LAS ROCAS RESERVORIOS.- Los reservorios pertenecen a 2 tipos principales de rocas:a) Rocas Clsticas o Detrticas que corresponden a ARENISCAS, donde se encontraran el 59% de las reservas mundiales de petrleo y que estaran ubicadas en el 61,7% de los campos productores del mundo. b) Rocas Calcreas, qumicas o bioqumicas que corresponden a CALIZAS y DOLOMITAS, que contendran el 40,2 % de las reservas mundiales de petrleo, en el 32 % de los campos productores del mundo.c) Otras rocas reservorios (principalmente rocas evaporiticas y excepcionalmente en metamrficas, volcnicas y arcillas silicificadas) que son la excepcin a la regla.

LAS ARENISCAS COMO RESERVORIOS.- Estas rocas derivan del tipo de rocas de origen clstico o detrtico y por ello participan de todos los procesos geolgicos -ya explicados- que les conferirn caractersticas nicas y especiales. De su empaque o acomodo, conocido como textura; de la abundancia y naturaleza de su material ligante o cemento y/o matriz; del grado de compactacin entre otras caractersticas. Alguna de estas sern desarrolladas a continuacin: Su Clasificacion.-

Tamao de los Granos o Clastos.- El valor del tamao de los granos, tericamente parece no tener un efecto en la porosidad de una arenisca, ya que la porosidad de un conjunto de esferas de dimetro uniforme, sea cual sea el valor absoluto de su dimetro, ES CONSTANTE e IGUAL al 26 % del acomodo mas compacto posible.

En realidad se observa que cuanto MAS FINA sea la arenisca tanto MAS ELEVADA ser su porosidad y esto se explica por el hecho de que las fuerzas de friccin y adhesin de los granos entre si, son tanto mas elevados cuanto menor sea su tamao.La superficie especifica de los poros en metros cuadrados por metro cbico del volumen total de una roca, AUMENTA muy rpidamente cuando DISMINUYE el dimetro de los granos. Cuanto MAS FINOS sean los poros, mayor es el volumen de agua retenida con relacin al volumen de petrleo.

Desde el punto de vista de la explotacin del yacimiento, el volumen de petrleo RETENIDO en el reservorio por las fuerzas de capilaridad, ser MS ELEVADO que el volumen producido, cuanto mas finos sean los poros. Como limite por debajo del tamao de grano correspondiente a la fraccin SILT (aproximadamente 1/16 de milmetro) el reservorio NO SERA productor posible. Como la permeabilidad depende del tamao de los poros por donde circulan los fluidos, SERA MAS ELEVADA cuanto MS GRANDES sean los granos. A continuacin un cuadro con las principales escalas del tamao de los granos (en mm) y sus respectivos nombres. Forma de los granos.- Angularidad y Redondeamiento.- El mayor o menor grado de redondeamiento alcanzado por los granos de la arena debido al transporte sufrido, se puede expresar matemticamente con el valor de la relacin del rea con el radio medio inscrito o circunscrito. De una forma general y de acuerdo con las curvas del grafico siguiente, se admite que la porosidad es tanto MS ELEVADA cuanto MAS ANGULOSOS sean los granos. En cambio para la permeabilidad, parece ser que la orientacin de los granos, se suma para complicar la forma de la curva, no siendo por tanto, el ndice de redondeamiento la nica causa variable.

Empaque de los granos.- Se refiere a la forma de acomodarse los granos y esta influenciada directamente por el ndice de redondeamiento de sus componentes y en una menor proporcin por el tamao de ellos.

En resumen, cualquier roca de origen detrtico puede ser una buena roca reservorio, empero la presencia de minerales muy finos como las arcillas y un material cementante como la calcita o slice, disminuyen su capacidad de almacenamiento y permeabilidad. Las mejores rocas son en forma general las areniscas de grano fino, bien clasificadas y limpias (desprovistas de arcillas y no cementadas).

TIPOS DE RESERVORIOS.-

Asociados a las caracteristicas -principalmente secundarias- de la porosidad y de la permeabilidad de las rocas carbonaticas, tenemos los siguientes tipos: a) Reservorios producidos por fenomenos de disolucion.- No es raro encontrar verdaderas cavernas en los yacimientos.b) Reservorios formados por modificaciones mineralogicas.- Son esencialmente los reservorios de DOLOMITA, que contienen un minimo del 50% de CO3Ca Mg, y que se presentan segn su genetica de formacion en 3 tipos: 1)Dolomitas primarias, con porosidad nula, de grano fino. 2) Dolomitas diageneticas De mala a escasa porosidad, y 3) Dolomitas epigeneticas que es el una caliza ya litificada. c) Reservorios debidos al fracturamiento o fisuracion.- Este tipo de reservorios puede aplicarse a: 1) Rocas que poseen una porosidad intergranular casi despreciable, donde la fisuracion origina la permeabilidad y la porosidad, donde la produccion se debe unicamente a las fisuras. 2) Rocas con porosidad intergranular adecuada donde la fracturacion produjo solamente la permeabilidad ncesaria para la produccin.OTROS TIPOS DE RESERVORIOS.-

El Cap Rock de los Domos de Sal.- Es un complejo petrografico que se halla en la parte superior de los domos de sal, que en algunos casos puede sobrepasar los 100 metros de potencia. Puede presentar buenas condiciones petrofisicas, aunque es muy caprichosa la reparticion de las concavidades, fracturas y fisuras Petrograficamente esta compuesto por carbonatos (calizas y dolomitas) y sulfatos (anhidrita y yeso). TIPOS DE RESERVORIOS EN FASE LIQUIDOS.- Dependen directamente de la Presion Inicial pi del reservorio y se dividen en:

a) PETROLEO SUB-SATURADO si la Presion inicial del reservorio es MAYOR que la PRESION del punto de burbuja Pb de los fluidos del reservorio.b) PETROLEO SATURADO si la Pi es IGUAL al Pb de los fluidos.c) PETROLEO CON CASQUETE DE GAS si la Pi es INFERIOR al Pb.

TIPOS DE RESERVORIOS EN FASE GASEOSA.- Dependen de las relaciones de Temperatura Inicial en el reservorio y se dividen en:

a) RESERVORIO DE GAS CONDENSADO.- Donde la temperatura inicial del reservorio se encuentra cerca de la temperatura critica. b) RESERVORIO DE GAS DE CONDENSACION RETROGRADA.- La temperatura del reservorio se encuentra ENTRE la temperatura critica Tc y la temperatura Cricondentermica Tct del fluido del reservorio.

c) RESERVORIO DE GAS HUMEDO.- La temperatura del reservorio esta por ENCIMA del cricondentermico de la mezcla de hidrocarburos. Debido a que la temperatura del reservorio EXCEDE el cricondentermico del sistema de fluidos , el fluido del reservorio SIEMPRE permanecera en la region de la fase vapor, mientras el reservorio declina isotermicamente por la linea vertical AB.d) RESERVORIO DE GAS SECO.- La mezcla de hidrocarburos EXISTE como gas tanto en el reservorio como en superficie. El nico lquido asociado es el AGUA.

45Jos Jorge Tellez Sasamoto