Capitulo vi

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA Y FACULTAD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA Y METALÚRGICA METALÚRGICA Ing. Georges Florencio LLERENA PEREDO Ing. Georges Florencio LLERENA PEREDO GEOLOGÍA DEL PETROLEO GEOLOGÍA DEL PETROLEO Capitulo VI Capitulo VI Las Migraciones Las Migraciones

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  • UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERA GEOLGICA Y METALRGICA

    Ing. Georges Florencio LLERENA PEREDOGEOLOGA DEL PETROLEOCapitulo VILas Migraciones

  • INTRODUCCINLas migraciones, es sin duda el ms vasto y el ms complejo de toda la Geologa petrolfera. Debe ser considerado en estrecha relacin con numerosos factores, muy diferentes entre si:El origen mismo de los hidrocarburosLas caractersticas fsico-qumicas de los petrleos La litologa de las rocas-almacn y rocas asociadas El tipo y naturaleza de la trampa, donde se rene el petrleo Finalmente, debe ser conocida toda la historia geolgica de la cuenca

  • INTRODUCCINLo cierto es que la exploracin petrolfera se facilitara grandemente, si se pudiera conocer a priori en cada cuenca sedimentaria:Dnde se ha formado petrleo, en que poca y en que medioEn qu poca y en qu condiciones, los hidrocarburos han abandonado la roca-madre y han emigrado hacia los puntos de acumulacin para formar los yacimientos. Es el problema de los mecanismos de la migracin.

  • Evidencia del desplazamiento de los hidrocarburos La realidad de la migracin de los hidrocarburos en el interior de los terrenos, est puesta en evidencia, por varios fenmenos:

    La existencia misma de los yacimientosLa existencia de los indicios superficiales activos (fuentes de petrleo y gas, lagos de asfalto) Los movimientos de los fluidos en los campos en explotacin

  • Algunas definiciones

  • Algunas definiciones

  • LOS MECANISMOS DE LA MIGRACINAlgunas de las observaciones fundamentales y de los experimentos bsicos. Conducen junto a consideraciones generales de mecnica de los fluidos, a considerar los siguientes factores:

  • LOS MECANISMOS DE LA MIGRACIN

  • LOS MECANISMOS DE LA MIGRACIN

  • Teora anticlinal y experiencia de Gillman HillDesde hace tiempo se ha visto que las acumulaciones de hidrocarburos, se sitan siempre en la parte mas altaEn un yacimiento los fluidos se disponen uno encima de otro, en funcin de sus densidades relativasEn la fig. 6.1 es un caja rectangular de 2 x 0.3 x 0.1m, llena de arena saturada de agua, se inyecta en 3 puntos distantes entre si 10cm, una pequea cantidad de petrleo, no se observa ningn desplazamiento

  • Teora anticlinal y experiencia de Gillman HillSi se inyecta una nueva cantidad de petrleo, suficiente para que las 3 manchas se unan, aparece un desplazamiento hacia arriba y al cabo de algunas horas, toda la masa petrolfera se concentra en la parte superior de la caja , a excepcin de una pequea cantidad residual que no se mueve

  • OBSERVACIONES Y EXPERIMENTOS FUNDAMENTALESTeora anticlinal y experiencia de Gillman Hill.Fig. 6.1 Esquema del experimento de GILLMAN HILL

  • Experimentos de Van TuylExperimentos efectuados por Van Tuyl ponen en evidencia el papel jugado por la compresin y compactacin de los sedimentos y las fuerzas de tensin superficial, en los primeros estadios de la migracinUno de los experimentos, se dispone de abajo hacia arriba, una capa de arena gruesa embebida de agua, una capa de arcilla impregnada de una mezcla de petrleo y agua y finalmente una capa de arena fina impregnada de agua.

  • Experimentos de Van TuylTodo este conjunto se comprime progresivamente por un pistn, alcanzando la presion de 85 kg/cm2 al cabo de dos horas y media. Se observa primero que una gran cantidad de agua se escapa del cilindro. Al final que las arcillas las que se han comprimido perdiendo la mayor parte de su contenido de fluidos. Las arenas de la base y techo estn casi completamente saturadas de petrleo

  • OBSERVACIONES Y EXPERIMENTOS FUNDAMENTALESExperimentos de Van Tuyl y BeckstromFig. 6.2 Cilindro de VAN TUYL

  • OBSERVACIONES Y EXPERIMENTOS FUNDAMENTALESExperimentos de Van Tuyl y Beckstrom

  • OBSERVACIONES Y EXPERIMENTOS FUNDAMENTALESExperimentos de Van Tuyl y Beckstrom

  • Experimentos de IllingEn un tubo de cristal de 30cm de largo por 5cm de dimetro se colocan lechos alternantes de arena gruesa y fina, impregnado de agua, se inyecta en un lado del tuvo 90% de agua y 10% de petrleo. El petrleo desplaza al agua impregnando totalmente la primera arena gruesa, antes de invadir solo parcialmente la arena fina, luego invade totalmente el segundo lecho grueso hasta que todos los niveles gruesos estn impregnados

  • OBSERVACIONES Y EXPERIMENTOS FUNDAMENTALESExperimentos de Illing (en Tiratsoo, 1951)Petrleo atrapado en una arena gruesa (lquido utilizado: 10% de petrleo, 90% de agua).Agua atrapada en una arena gruesa (liquido utilizado: 10% de agua, 90% de petrleo).

  • Experimentos de IllingEn la fig. 6.3, b .El experimento de una disposicin similar de arena, pero impregnada de 90% de petrleo y 10% de aguaPonen en evidencia, el fenmeno de la segregacin, de la filtracin de los fluidos que se estn desplazando a travs de capas de porosidad elevada

  • Bsquedas de Kidwell y Hunt en PedernalesEn los flancos del anticlinal de Pedernales, se obtuvieron 150 muestras de 15 sondeos que atravesaban la Fm. de Paria con unos 60m de profundidadEn la serie estratigrfica: en la base un nivel detrtico grueso. Por encima un conjunto arcilloso potente, que contiene niveles arenosos lenticulares; uno de ellos ha sido atravesado por el sondeo PCH-12. hacia el techo, las arcillas se hacen poco a poco arenosas fig.6.4

  • Bsquedas de Kidwell y Hunt en PedernalesLas medidas y observaciones muestran esencialmente lo siguiente:La densidad de las arcillas aumenta con la profundidad, pasando de 1,5 a 6 m a 1,8 a 45 m. inversamente el volumen de agua aprisionado por las arcillas disminuye de 65% a 6 m, a 32% 48mLas presiones medidas en las arcillas, son siempre superiores a presiones hidrosttica que se podra esperar a la profundidad

  • OBSERVACIONES Y EXPERIMENTOS FUNDAMENTALESBsquedas de Kidwell y Hunt en Pedernales (Trinidad, 1958)Fig. 6.4 Cortes de la estructura de PEDERNALES, Venezuela.

  • OBSERVACIONES Y EXPERIMENTOS FUNDAMENTALESBsquedas de Kidwell y Hunt en Pedernales (Trinidad, 1958)Fig. 6.5 Corte del Sondeo PCH 12 que muestra los excesos de la presin hidrosttica.

  • Bsquedas de Kidwell y Hunt en PedernalesEn la fig. 6.5 muestra que los fluidos soportan por lo menos una parte del peso de los sedimentosEl nivel arenoso atravesado por el sondeo PCH-12 presenta un fuerte exceso de presion, mostrando que se trata de un horizonte lenticular, que constituye trampa estratigrficaLa presion mas elevada se registran en niveles arcillosos mas alejados de los horizontes arenosos

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINA. Diferencias entre las caractersticas fsicas de los fluidosDiferencias de densidad - Fuerzas de gravedad En un primer anlisis, las fuerzas gravitacionales resultantes del empuje producido por el principio de Arqumedes, parece que deben jugar un papel primordial en los fenmenos de la migracin. Sin embargo la sencilla experiencia de Gillman Hill, muestra que estas fuerzas no intervienen eficazmente, ms que en una fase tarda, despus que el petrleo ha sido concentrado en una masa suficientemente importante, para vencer las resistencias capilares, que se oponen al franqueamiento de los estrangulamientos entre los poros de la roca. Se ha podido demostrar, que la fuerza de gravedad, es incapaz por s sola, de hacer pasar un glbulo aislado de petrleo, de un poro a otro.Es necesario que se sumen otras fuerzas, para que se produzca el movimiento.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINA. Diferencias entre las caractersticas fsicas de los fluidosDiferencias de densidad - Fuerzas de gravedad La gravedad, no parece, pues, poder intervenir antes de un estadio avanzado de la migracin, cuando una fase petrleo, suficientemente voluminosa, se encuentra reunida. La agrupacin puede realizarse, bajo el efecto de mecanismos diferentes, tales como el hidrodinamismo o la precipitacin local de los hidrocarburos disueltos en el agua, e incluso de las fuerzas de gravedad, siempre que no se apliquen sobre partculas elementales demasiado pequeas, del tamao de la molcula, y as sea posible el franqueamiento de los poros ms finos.Se puede pensar, que la fuerza de gravedad, es el motor esencial de la migracin secundaria y de la acumulacin de los hidrocarburos en las trampas. Aparecera, despus que masas o glbulos de petrleo, se hubieran reunido en la roca-almacn, llevados all por otros mecanismos.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINA. Diferencias entre las caractersticas fsicas de los fluidosTeora del atrapamiento diferencial (Gussow, 1954). Sobre la base de las condiciones anteriores, que apoyan la teora anticlinal, se podra esperar encontrar los yacimientos, slo en las estructuras ms elevadas de las cuencas sedimentarias. En la realidad, aparecen anomalas de reparticin, que se explican por la teora del atrapamiento diferencial de Gussow.Se ha observado a veces, que las trampas ms prximas al borde de una cuenca, aunque regionalmente sean las ms altas, no contienen ms que agua. Las trampas situadas ms bajas, segn la pendiente regional, estn impregnadas de petrleo y las ms prximas al centro de la cuenca, las ms bajas estructuralmente, son solamente productoras de gas.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINA. Diferencias entre las caractersticas fsicas de los fluidosTeora del atrapamiento diferencial (Gussow, 1954).Gussow, admite que, en el curso de su migracin, desde los puntos ms bajos de la cuenca hacia las mrgenes ms elevadas, 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 est llena y la 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 hacia arriba y va a acumularse en una segunda trampa.Pero el gas situado encima del petrleo, en el contacto del techo del almacn, contina acumulndose en la primera estructura, con lo que se desarrolla la "gas-cap", y expulsa poco a poco al petrleo, basta que est completamente llena 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 prosigue la llegada de hidrocarburos.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINA. Diferencias entre las caractersticas fsicas de los fluidosTeora del atrapamiento diferencial (Gussow, 1954).Fig. 6.6 Esquemas tericos de GUSSOW: Atropamiento diferencial

  • Aplicacin de la teora de GussowComo aplicacin de esta teora se ve:Que una trampa que contenga petrleo, es aun posible trampa de gas pero que una trampa llena de gas, no es ya trampa potencial de petrleoQue en una regin donde existen varias estructuras sucesivas, desde el centro de la cuenca hacia los mrgenes, la mas alta regionalmente, no es necesariamente la mas interesante fig. 6.7

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINA. Diferencias entre las caractersticas fsicas de los fluidosFig. 6.7 Mapa estructural que muestra el camino de la migracin en el caso de un atrapamiento diferencial

  • Aplicacin de la teora de GussowEn apoyo de la teora de Gussow, se puede citar la regin de Lost Soldier de Wyoming (fig.6.8) donde se observa que las estructuras bajas de Ferris Mahoney y Wertz, son nicamente gasiferas, en tanto que estructura de Lost Soldier es productora de petrleo

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINA. Diferencias entre las caractersticas fsicas de los fluidosFig. 6.8 Atrapamiento diferencial: Ejemplo de LOST SOLDIER, WYOMING

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINA. Diferencias entre las caractersticas fsicas de los fluidosFig. 6.9 Atrapamiento diferencial: Kansas

  • Otro ej. Es los yacimientos contenidos en las dolomas de Arbuckle en el ordovcico del centro de Kansas fig. 6.9 donde las trampas mas prximas al centro de la cuenca son gasiferas, las mas alejadas productoras de petrleo, y las mas altas regionalmente en las proximidades del borde de la cuenca nicamente acuferas

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINA. Diferencias entre las caractersticas fsicas de los fluidosTensiones interfaciales y segregacin de los fluidos Se ha visto, que las fuerzas de gravedad, slo pueden aplicarse con cierta eficacia, sobre volmenes ya relativamente importantes de petrleo separado del medio acuoso normal de los terrenos sedimentarios. Las presiones diferenciales que son el resultado de las tensiones interfaciales, pueden ser responsables de la segregacin de los fluidos, y como consecuencia, de la acumulacin de un volumen suficiente de la fase petrleo, para poder ser tan sensible a las fuerzas de gravedad, como a las procedentes del hidrodinamismo.Los experimentos de Van Tuyl y de Illing, as como las observaciones realizadas en Pedernales, muestran que una mezcla de agua y petrleo o de agua y materia orgnica (protopetrleo mal diferenciado), puede separarse, quedando el petrleo en el medio ms poroso, cuando la mezcla de los dos fluidos circula a travs de formaciones, que presentan caracteres de porosidad y permeabilidad diferentes.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINA. Diferencias entre las caractersticas fsicas de los fluidosTensiones interfaciales y segregacin de los fluidos En tales condiciones, realizadas experimentalmente por Illing y observadas parcialmente en el lentejn arenoso cortado por el sondeo PCH-12 en Pedernales, el petrleo o la materia orgnica asimilable a un protopetrleo, se separa fsicamente del agua, y entonces quizs se constituya una fase petrolfera suficientemente continua, para ser sensible tanto a las fuerzas de gravedad, como a los gradientes hidrodinmicos.Esta observacin, permite tocar la complejidad de los fenmenos de la migracin del petrleo donde se aaden y superponen diversas acciones, sin jerarqua claramente establecida. Una variacin nfima de permeabilidad, puede ser suficiente para permitir la acumulacin de una fase petrolfera suficientemente continua, para vencer la presin capilar que se opona al franqueamiento del frente de permeabilidad, e inducir as al petrleo, a migrar en masa hacia los lugares preferentes de acumulacin.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Hidrodinamismo y trampas estratigrficas Parece que en algunos casos, el hidrodinamismo es capaz de jugar un papel importante en las capacidades de acumulacin del petrleo en las trampas estratigrficas del tipo de los acuamientos o de las barreras de permeabilidad.En condiciones hidrostticas, el petrleo se acumula normalmente en una trampa de este tipo, bajo la influencia de la gravedad. La capacidad de la trampa, est limitada por el valor crtico de presin capilar, que es la presin de desplazamiento, por encima de la cual, la estanqueidad de la barrera de permeabilidad no est asegurada.En la mayor parte de los casos, la impermeabilidad de la barrera es pequea, y la baja presin de desplazamiento, no permite ms que una altura de petrleo, poco importante. En condiciones hidrodinmicas favorables, con flujo segn la pendiente, la presin capilar en la interfase agua-petrleo, se mantiene para una misma altura de petrleo, por debajo de la presin de desplazamiento, permitiendo as una acumulacin ms importante, sin que se alcance el valor crtico.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Hidrodinamismo y trampas estratigrficas Tales condiciones, parecen haberse reunido en el campo de Bisti, donde la acumulacin est favorecida por un gradiente hidrodinmico, dirigido desde el Sur hacia el Norte, que impide el paso del petrleo de las facies de barra, hacia las facies de playa (Fig. 6.17). Se han encontrado trazas de petrleo, pero en cantidad no comercial, situadas en las facies "back bar", pendiente arriba del almacn productor (Mc Neal, 1961).Fig. 6.17 Diagrama de la presin en funcin de la profundidad en las facies deltaicas del campo GALLEGOS, Nuevo Mxico

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Importancia del hidrodinamismo Igual que la fuerza de gravedad no tiene ms que una accin limitada sobre el desplazamiento de un glbulo de petrleo aislado, parece que las fuerzas desarrolladas por el hidrodinamismo son tambin insuficientes.Una pendiente hidrulica de 20 m/Km., que es considerable, en una arena de grano grueso desarrolla una fuera del orden de 1 dina por cm2 sobre un glbulo de petrleo, insuficiente para vencer las resistencias capilares (del orden de 3.000 dinas/cm2). Por el contrario, actuando sobre una fase hidrocarburo suficientemente desarrollada y que ocupa un gran nmero de poros, produce fcilmente un desplazamiento (un gradiente hidrodinmico de 2 m/km., actuando sobre un volumen de petrleo continuo, con un espesor de 5 metros, desarrolla una fuerza del orden de 10.000 dinas/cm2).Se llega as a pensar que slo la adicin de estos diferentes factores, gravedad e hidrodinamismo, es capaz, despus de una cierta segregacin, de producir un movimiento que obligara al petrleo a desplazarse

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Origen del movimiento del agua en los terrenos Los valores indicados anteriormente para los gradientes hidrodinmicos, se refieren a medidas efectuadas en cuencas actuales. No se excluye, que en anteriores etapas de la historia geolgica de las cuencas, se hayan alcanzado valores ms elevados. Los gradientes hidrodinmicos medidos actualmente y los potenciales que resultan de ellos, como se ver ms adelante, tienen su origen en las diferencias de altitud entre las zonas de alimentacin y las zonas de emersin de los mantos subterrneos. Normalmente, estn limitados siempre a valores pequeos.Sin embargo, en Pedernales, se han registrado incluso a pequea profundidad, notables excesos de presin, que pueden producir gradientes hidrodinmicos considerables, que juegan en la migracin, un papel tanto ms importante, cuanto que aparecen muy pronto en el curso de la sedimentacin, y que se dirigen del centro hacia los mrgenes de las cuencas.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Origen del movimiento del agua en los terrenos Se sabe adems, que el agua puede contener una cantidad, pequea pero notable de hidrocarburos en estado de solucin o suspensin fina.Entre los hidrocarburos propiamente dichos, slo se han podido ver en solucin los productos ms ligeros (S. E. Buckley, 1958), pero no se excluye que los productos intermedios entre la materia orgnica original y el petrleo, presenten una cierta solubilidad en el agua.De una forma general, el poder de disolucin del agua, aumenta con la presin y la temperatura. No es absurdo pensar, que el agua arrastra con ella hidrocarburos, que solubles en las capas profundas, se separan por precipitacin en las regiones ms elevadas, de presin y temperatura inferiores, que constituyen las trampas, realizando as una parte del agrupamiento necesario para que el petrleo se haga sensible a las diferentes fuerzas de desplazamiento presentes.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Compactacin de los sedimentos La materia orgnica original, desde su transformacin, se encuentra mezclada a un volumen de agua muy superior al suyo, en los cienos que se convertirn en rocas-madre.Una arcilla recientemente depositada, contiene en peso, hasta un 85%, de agua. Bajo la presin de los sedimentos que se van acumulando poco a poco, las arcillas se comprimen y expulsan los fluidos que se encontraban all, desde su deposicin.La curva de la Fig. 6.18, muestra segn Athy (1934) cul es la amplitud de la compactacin en funcin de la profundidad de enterramiento. La arcilla, pierde progresivamente una parte de su espesor original, 20 o bajo 200 metros de sedimentos, 35%, bajo 600 metros y 47 % bajo 2.000 metros.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Compactacin de los sedimentos Fig. 6.18 Relacin entre la compactacin y la profundidad de enterramiento, Norte de Oklahoma

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Compactacin de los sedimentos La compactacin produce un aumento de densidad (Fig. 4.39, domos de sal), y una disminucin de la porosidad, debida fundamentalmente a la salida de fluidos.La curva de la Fig. 6.19, muestra segn Hobson (1954), cul es el volumen de los fluidos expulsados de una arcilla, segn la profundidad de enterramiento: una capa de arcilla de 200 metros de potencia, por ejemplo, puede liberar 8 litros de agua por cm2 de superficie, bajo 1.500 metros de sedimentos, lo que representa 80 millones de toneladas de agua, por km2.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Compactacin de los sedimentos Fig. 6.19 Volumen de agua expulsado por una arcilla, bajo el efecto de la compactacin.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Compactacin de los sedimentos Las arenas, por el contrario, almacn ms frecuentemente asociado a las arcillas en las series petrolferas, se comprimen ms rpidamente, pero conservan siempre una porosidad ms elevada. Uno de los experimentos de Van Tuyl, trabajando nicamente con una masa arenosa, ha demostrado que una arena con una porosidad original de 42,6 %, no sufra ya la menor compactacin a partir de una presin del orden 230 Kg. por cm2 (correspondiente a algo ms de 1.000 metros de profundidad) y conservaba sin embargo an, una porosidad de 27,5 %.Es necesario alcanzar presiones de varias toneladas por cm2, para que se produzca una nueva reduccin de porosidad por aplastamiento de los granos de arena. En las series carbonatadas, los arrecifes que representan el tipo de almacn ms corriente, son tambin ms resistentes a la compactacin, que los sedimentos finos que los envuelven y los rodean. Conservan incluso a gran profundidad, una porosidad importante. Esto, desde luego, sin tener en cuenta los fenmenos de cementacin secundaria que acompaan a la diagnesis.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Compactacin de los sedimentos Los fluidos expulsados de las arcillas por la compactacin, se desplazan hacia las capas no compresibles, que presentan una porosidad suficiente. Si los horizontes-almacn estn completamente embalados en terrenos impermeables (caso de los lentejones arenosos o de los arrecifes), se produce la segregacin del petrleo y la formacin de un yacimiento, como consecuencia de las fuerzas de tensin interfaciales. Es lo que se observa en el lentejn arenoso atravesado en Pedernales por el sondeo PCH-12, que se puede considerar como un yacimiento en vas de acumulacin de una trampa estratigrfica, y es lo que pasa en los lechos arenosos del experimento de Van Tuyl. Si por el contrario, los niveles porosos y permeables, estn muy extendidos y en relacin ms o menos directa con la superficie como por ejemplo los niveles de base de la serie de Paria en Pedernales, los fluidos expulsados por la compactacin de los sedimentos, se desplazan hacia las zonas altas, donde reinan presiones menos elevadas.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Efecto de la subsidencia A las fuerzas motivadas por la compactacin de los sedimentos, parecen aadirse otras fuerzas orientadas diferentemente, que seran debidas a la subsidencia. El resultado de su accin, es el mismo que el de la compactacin: expulsan los fluidos de los terrenos compresibles, hacia las zonas de baja presin, creando una corriente hidrodinmica dirigida hacia los bordes de la cuenca. Esta hiptesis, debida a K. E. DalImus (1958), hace intervenir la compresin lateral provocada por el acortamiento del arco terrestre, durante la subsidencia.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Efecto de la subsidencia Es necesario sealar, que se ha tomado la costumbre de razonar sobre esquemas segn cortes de las cuencas sedimentarias, donde el nivel del mar, est representado por una lnea horizontal; el movimiento de subsidencia, se traduce entonces por un aumento de la longitud de la lnea que representa el substrato de la cuenca.En realidad, el nivel del mar es una porcin del geoide terrestre, es decir, sensiblemente un casquete esfrico. El hundimiento progresivo del fondo de la cuenca, debe, pues, traducirse en realidad, por un estrechamiento progresivo, dando al nivel de la cuerda del arco, una compresin lateral de los sedimentos (Fig. 6.20 y 6.21).Segn Dalimus, esta compresin alcanzara segn el dimetro de la cuenca, los siguientes valores:

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Efecto de la subsidencia Fig. 6.20 Cuenca de FORREST-CITY-SALINA, USA., corte E-W

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Efecto de la subsidencia Fig. 6.21 Diagrama geomtrico de una cuenca subsidente, coincidiendo los puntos de inflexin con el nivel del mar.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Efecto de la subsidencia El cuadro anterior, muestra que sera ms elevada que la presin debida a la compactacin de los sedimentos. Notemos para fijar ideas, que las dimensiones escogidas para los dimetros de las cuencas, corresponden sensiblemente, de ms pequeo a ms grande, a las tres cuencas de Po, Aquitania y Pars.Por el contrario, all donde la curvatura del sustrato de la cuenca, alcanza su mximo pasando de la convexidad normal del geoide a la zona cncava de la cuenca subsidente, se sita una zona de tensin ("dynamic rim") favorable a la formacin de las fallas normales y a la fracturacin. Bajo el efecto de las tensiones, se producir en esta zona, un aumento de la porosidad media y una disminucin de la presin. Los fluidos expulsados del centro de la cuenca por la compresin vertical y lateral, se dirigirn hacia el borde en tensin. En una cuenca subsidente, la lnea de charnela en tensin, est cerca del borde continental; se sita en la zona donde se desarrollan al mximo los horizontes-almacn favorables, arenas y arrecifes, y por tanto, las trampas estratigrficas.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Efecto de la subsidencia Adems, cuando la compresin lateral sobre el fondo de la cuenca sobrepasa el lmite de resistencia al aplastamiento de las rocas del zcalo (para el granito es de 1.500 kg/cm2), puede aparecer un abombamiento en pliegue de fondo, contemporneo con la sedimentacin, e independiente de toda tectnica tangencial. Los horizontes sedimentarios colocados por encima del pliegue, se ponen en tensin y atraen ms fcilmente los fluidos; como los horizontes-almacn estn a menudo mejor desarrollados sobre los altos fondos de este tipo, habr entonces all una zona de acumulacin preferente. Finalmente, la disolucin y dispersin de los hidrocarburos, son mximas en las zonas profundas de la cuenca, donde existen presiones y temperaturas elevadas; la llegada de los fluidos a las zonas de flexin, de presin ms baja y temperatura menor por encontrarse a profundidad menor, libera los hidrocarburos que se separan ms fcilmente del agua, y se acumulan entonces en las trampas.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Efecto de la subsidencia Estas dos hiptesis, que dan una importancia considerable al movimiento de los fluidos, desde el centro de la cuenca hacia las zonas de poca presin, bajo el efecto de la compactacin de los sedimentos y la subsidencia, estn de acuerdo con la localizacin ms general de los yacimientos en una cuenca, en las proximidades de su borde, o sobre los pliegues de fondo aparecidos muy pronto, durante la sedimentacin.La localizacin en los mrgenes, es difcil de verificar en todos los casos, por haber sufrido la mayor parte de las cuencas, deformaciones tectnicas que originan movimientos posteriores a la primera acumulacin; por el contrario, la relacin de los yacimientos con los antiguos altos fondos, sea cual sea su origen real, es ms neta, habiendo tenido los esfuerzos orognicos, lo ms a menudo, el efecto de hacer volver a jugar los mismos accidentes y de acentuar as la importancia de las trampas (eje de Tihemboka en Sahara).

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Infiltracin del agua meterica.En las regiones donde las formaciones porosas y permeables, almacenes productivos en profundidad, afloran (principalmente borde de las cuencas), las aguas metericas se infiltran en parte y participan en la carga hidrosttica de los yacimientos (presiones hidrostticas). Los mantos acuferos as alimentados, presentan lo ms a menudo, un flujo muy lento, y son por esto, prcticamente estticos. Pero puede ocurrir, que los gradientes creados por el flujo, sean notables; se puede pensar que afectan entonces sensiblemente a las acumulaciones de hidrocarburos.Son estos gradientes, los que se intentan poner en evidencia en los estudios de hidrodinamismo aplicados a la exploracin petrolfera (Millet, 1963; Munier-Jolain, 1959), con el fin de seleccionar las trampas ms favorables para una acumulacin comercial.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Mecanismos anejos Es muy probable, que se aadan diferentes mecanismos a los precedentes para contribuir al desplazamiento de los hidrocarburos en los terrenos; su papel, es ms difcil de delimitar, actuando bien sobre las caractersticas fsicas de los fluidos, confirindoles una movilidad mayor, bien sobre el conjunto del sistema, creando localmente presiones diferenciales.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Papel del gas disueltoEl papel del gas en la migracin, ha sido reconocido muy pronto. Los gases naturales que se forman en los sedimentos al mismo tiempo que el petrleo, o independientemente, por su pequea densidad, su facilidad de desplazamiento en los medios porosos, se concentran muy fcilmente en las trampas. Se puede pensar, que juegan un papel notable en el desplazamiento de los hidrocarburos lquidos.Thiel, en 1920, mostr experimentalmente la influencia del gas, en la separacin del petrleo y del agua. Un tubo de vidrio de 25 mm. de dimetro y 1,20 m. de largo, curvado en forma anticlinal con buzamientos de unos 15, se llena con arena impregnada de una mezcla de agua ligeramente acidificada y petrleo, y se coloca en cada extremo un poco de caliza triturada, cerrndose hermticamente. El cido reacciona con la caliza y produce un desprendimiento de gas carbnico. Al cabo de 24 horas, el gas y el petrleo estn separados en el techo del arco, y despus de 48 horas, la separacin es total. En ausencia de gas, no se produce ninguna separacin, sea cual sea la duracin del experimento.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Papel del gas disueltoThiel, pens primero, que el petrleo haba sido transportado mecnicamente en forma de pelculas extremadamente delgadas, rodeando las burbujas de gas. Sin embargo, el volumen de petrleo desplazado as, no parece relacionarse con el escaso volumen desprendido de gas.El experimento se volvi a realizar entonces, colocando el tubo en posicin sinclinal: en una primera fase, el petrleo se acumul en el contacto de la parte superior del tubo, en toda su longitud, pero al cabo de 36 horas, se haba desplazado hacia cada una de las extremidades en direccin a la fuente de gas.El experimento volvi igualmente a realizarse, suprimiendo el gas carbnico y reemplazando el petrleo por una mezcla de petrleo de quemar y gasolina. Cuando el tubo se mantiene a temperatura normal, no se realiza la segregacin, pero si se calienta progresivamente, desde el momento que se alcanza la temperatura de ebullicin de la gasolina, se efecta la separacin y se hace rpidamente completa.

  • ENSAYO DE ANLISIS DE LOS PRINCIPALES AGENTES DE LA MIGRACIN Y DE LA ACUMULACINB. Fenmenos que actan sobre el conjunto de los fluidos, hidrodinamismo.Cementacin de los almacenesAlgunos autores, han pensado que la cementacin progresiva de los almacenes durante la diagnesis, puede jugar un papel en los fenmenos de la migracin.Su papel sin duda indirecto es prcticamente imposible de poner claramente en evidencia, debido al hecho de la lentitud de fenmenos. No excluye que las cementaciones locales favorecen a la aparicin de zonas con presiones diferenciales, que presentan potenciales variables.Los cementos formados en el manto acufero, despus del emplazamiento del petrleo, pueden quizs tambin en algunos casos, proteger los yacimientos de un barrido.

  • DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS DURANTE LA MIGRACINDISTANCIAS RECORRIDAS POR LOS HIDROCARBUROS DURANTE LA MIGRACINLas distancias que han podido recorrer los hidrocarburos desde el lugar de su nacimiento hasta la trampa en que se les encuentra acumulados, es otro problema que ha sido objeto de numerosas discusiones.Para algunos, la migracin no puede efectuarse ms que en cortas distancias, directamente de la roca-madre hacia la trampa donde el petrleo se almacena formando un yacimiento.

  • DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS DURANTE LA MIGRACINDISTANCIAS RECORRIDAS POR LOS HIDROCARBUROS DURANTE LA MIGRACIN

  • DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS DURANTE LA MIGRACINDISTANCIAS RECORRIDAS POR LOS HIDROCARBUROS DURANTE LA MIGRACINLos argumentos en apoyo de una migracin a larga distancia (migracin secundaria), ms importante que un desplazamiento a pequea distancia (migracin primaria), en el emplazamiento de los hidrocarburos, son numerosos:

  • DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS DURANTE LA MIGRACINDISTANCIAS RECORRIDAS POR LOS HIDROCARBUROS DURANTE LA MIGRACINUn ejemplo, aportado por Levorsen, es el de los yacimientos del Norte de Oklahoma (Fig. 6.22). En esta regin, al llevar la superficie de la base del Prmico discordante, a la horizontal,

  • DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS DURANTE LA MIGRACINHISTORIA DE LOS DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS Y DE SU ACUMULACINEst casi unnimemente admitido, que el petrleo se forma en un sedimento de textura fina, a partir de la materia orgnica que se encuentra all, mezclada en mayor o menor abundancia. Una incertidumbre importante, subsiste en cuanto al perodo de la historia del sedimento en el que la materia orgnica original se transforma en hidrocarburos. Sea cual sea el protopetroleo presente inicialmente en la roca-madre o mejor en el sedimento-madre, es expulsado muy pronto, despus de la sedimentacin, mezclado al agua de imbibicin.Esta expulsin, se realiza bajo el efecto de la compactacin de los sedimentos, que se suma y en proporcin quizs importante, a las compresiones laterales, resultantes de la subsidencia.El primer efecto de la compactacin de los sedimentos, es una reduccin notable de la porosidad de las rocas de textura fina; los fluidos expulsados, tendern a invadir las formaciones de porosidad elevada, donde las presiones son menores.

  • DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS DURANTE LA MIGRACINHISTORIA DE LOS DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS Y DE SU ACUMULACINLos accidentes capaces de dar un relieve sincrnico, son relativamente numerosos; se notar su coincidencia con un cierto nmero de tipos de trampas anteriormente citadas. Pueden tener un origen tectnico o sedimentario:

  • DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS DURANTE LA MIGRACINHISTORIA DE LOS DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS Y DE SU ACUMULACINEn cualquier caso, estas zonas altas, aparecieron muy pronto, y existan ya durante la deposicin de los sedimentos y antes de la diagnesis; por esto, su papel en la localizacin de los yacimientos es mltiple:

  • DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS DURANTE LA MIGRACINHISTORIA DE LOS DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS Y DE SU ACUMULACINEn cualquier caso, estas zonas altas, aparecieron muy pronto, y existan ya durante la deposicin de los sedimentos y antes de la diagnesis; por esto, su papel en la localizacin de los yacimientos es mltiple:

  • DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS DURANTE LA MIGRACINHISTORIA DE LOS DESPLAZAMIENTOS DE LOS HIDROCARBUROS Y DE SU ACUMULACIN