METODOLOGÍA PARA LA GENERACIÓN DEL INVENTARIO DE...
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Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
METODOLOGÍA PARA LA GENERACIÓN DEL INVENTARIO
DE FRACTURAS DE POZO, USANDO LAS REFERENCIAS LINEARES Y
LOS SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA (SIG).
Trabajo de grado
para optar por el título de
Especialista en Sistemas de Información Geográfica
Realizado Por
Aída Juliana Gómez Ramírez
Ana Milena Salazar Franco
Dirigido por:
Ingeniero Carlos Franco
ESPECIALIZACIÓN EN SISTEMAS DE INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
CENTRO DE INVESTIGACIONES Y DESARROLLO EN INFORMACIÓN
GEOGRÁFICA (CIAF)
INSTITUTO GEOGRÁFICO AGUSTÍN CODAZZI EN CONVENIO CON LA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
BOGOTÁ
NOVIEMBRE 2018
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
RESUMEN
La metodología para la generación de un inventario y almacenamiento de la
caracterización de discontinuidades de yacimientos naturalmente fracturados del
Valle Medio del Magdalena (VMM) por medio de referencias lineares utilizando
ArcGIS 10.5, pretende sistematizar la captura de información en núcleos de roca
para la generación de una base de datos espacial integrada, que contenga la
información recolectada en laboratorio, así como los obtenidos por medio de esta
metodología. La Fase I del proceso consistió en la escogencia de la metodología
para la captura y caracterización de fracturas, así como el software a trabajar y la
determinación de los valores geométricos. En la Fase II, se llevó a cabo la
vectorización de los datos recolectados en el núcleo como lo son las fracturas,
zonas de fracturas y laminación, al igual que el procesamiento de los datos
obtenidos en su descripción, donde se crearon entidades alfanuméricas con el fin
de almacenar toda la información; de igual forma, se realizó el control de calidad de
los datos vectorizados para continuar con la integración y cálculo de los atributos
geométricos. La Fase III se basa en el análisis de la metodología utilizando
referencias lineares para la integración de litofacies y la generación de resultados y
conclusiones sobre los datos obtenidos. Como resultado, se determinó que los dos
pozos muestran fracturas principalmente en los rangos 60 a 90° y 270° a 300°,
generalmente asociadas a estilolitos mostrando un patrón regional en la disposición
de las fracturas las cuales, en su mayoría, se encuentran localizadas en rocas
siliciclásticas finas; concluyendo así que esta propuesta metodológica es un avance
para la consulta, análisis y precisión de los datos obtenido.
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TABLA DE CONTENIDO.
INTRODUCCIÓN. ................................................................................................................................. 6
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN ........................................................................ 8
OBJETIVOS........................................................................................................................................... 9
General ............................................................................................................................................ 9
Específicos. ...................................................................................................................................... 9
MARCO TEORICO .............................................................................................................................. 10
Fractura ......................................................................................................................................... 10
Fracturas tectónicas ...................................................................................................................... 10
Morfología de las fracturas naturales .......................................................................................... 10
Fracturas abiertas .......................................................................................................................... 11
Fracturas mineralizadas ................................................................................................................ 11
Fracturas inducidas durante la perforación .................................................................................. 12
Muestreo de fracturas. ................................................................................................................. 12
Referencias lineares. ..................................................................................................................... 14
AREA DE ESTUDIO ............................................................................................................................. 16
METODO ........................................................................................................................................... 18
RESULTADOS ..................................................................................................................................... 20
1. DISEÑO DE BASE DE DATOS. ................................................................................................. 20
2. CAPTURA DE INFORMACIÓN EN LABORATORIO. .................................................................. 22
3. PROCESAMIENTO .................................................................................................................. 27
4. GENERACIÓN DE RESULTADOS Y DETERMINACIÓN DE FAMILIAS DE FRACTURAS. .............. 38
RESULTADOS OBTENIDOS EN DOS POZOS PERTENECIENTES A LA CUENCA DEL VALLE MEDIO DEL
MAGDALENA. .................................................................................................................................... 42
POZO 1. .......................................................................................................................................... 42
POZO 2. .......................................................................................................................................... 45
ANALISIS DE LA METODOLOGÍA Y RESULTADO. .............................................................................. 48
CONCLUSIONES. ................................................................................................................................ 50
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................... 51
ANEXOS ............................................................................................................................................. 52
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TABLA DE FIGURAS
Figura 1. Muestra de fracturas en un pozo tomado de Pozo 1 en la cuenca del Valle
Medio del Magdalena. Se observan fracturas tipo diaclasa (Fracturas parcial abierta)
y fracturas mineralizadas (fractura rellena) ........................................................... 13
Figura 2. Metodología de caracterización de fracturas sobre núcleo (Cabrejo et al.,
2010). .................................................................................................................... 14
Figura 3. Características o propiedades que puede asumir una referencia linear y
permite la caracterización de un evento en una vía (Tomado de ArcGIS
Acknowledgments 10.3. Copyright © 1995–2018 Esri.) ........................................ 15
Figura 4. Localización de la cuenca Valle Medio del Magdalena (Información
tomada del Geoportal de la ANH). ........................................................................ 16
Figura 5. Modelo estructural de la cuenca del Valle Medio del Magdalena (Otálora
& Fonseca, 2015) .................................................................................................. 17
Figura 6. Diagrama del metodo empleado para la captura del inventario de fracturas
en pozo. ................................................................................................................ 18
Figura 7. Diagrama lógico de base de datos para el inventario de fracturas en pozo.
.............................................................................................................................. 21
Figura 8. Diagrama metodológico para la captura de fracturas en laboratorio. .... 23
Figura 9. Imagen representativa de la forma de captura en laboratorio sobre la
muestra de núcleo de pozo. .................................................................................. 24
Figura 10. Imagen ilustrativa de la imagen del acetato con los resultados de
descripción del núcleo. A) Imagen de descripción de fractura. B) Imagen de la caja
del núcleo a describir. ........................................................................................... 26
Figura 11. Metodología de captura y procesamiento de la información recolectada
en laboratorio a partir de sistemas de información geográfica y referencias lineares.
.............................................................................................................................. 27
Figura 12. Representación gráfica de la referencia espacial del calco. ................ 28
Figura 13. Imagen de referencia de la parte de georreferenciación del calco
obtenido por la descripción de laboratorio. ............................................................ 29
Figura 14. Imagen de referencia de la finalización de vectorización del calco. .... 30
Figura 15. Modelo para modificación de captura inicial y final de las trazas. Para
mejor visualización consultar Anexo 3. ................................................................. 31
Figura 16. Relaciones de corte de fracturas. La relación de tipo Y se diferencia por
tener 3 relaciones de fracturas. ............................................................................. 32
Figura 17. Modelo para integración de datos de laboratorio y base de datos
espacial. Para mejor visualización consultar Anexo 4. .......................................... 34
Figura 18. Modelo para la generación de la entidad Relación de Corte donde se
evalúa que fracturas se interceptan entre sí. Para mejor visualización consultar
Anexo 5. ................................................................................................................ 35
Figura 19. Esquema de uso de referencias lineares para la integración de entidades
alfanuméricas con entidades espaciales. A) Generación de entidad linear con
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atributo de RID. B) Creación de la ruta. C) Generación de evento
linear. D) Generación de evento puntual. .............................................................. 37
Figura 20. Esquema de relaciones para la integración de la información de litofacies
con fracturas. ......................................................................................................... 38
Figura 21. Metodología de generación de resultados y determinación de familias de
fracturas. ............................................................................................................... 38
Figura 22. Esquema de la metodología para la generación del inventario de
fracturas de pozo, usando las referencias lineares y los Sistemas de Información
Geográfica (SIG). .................................................................................................. 41
Figura 23. Imagen de tipo de relleno con respecto a la profundidad y facies
asociadas por cada tipo de fractura para el Pozo 1. La densidad se refiere a la
cantidad de fracturas por cada intervalo de profundidad. Estas gráficas fueron
construidas desde ArcGIS 10.5 usando referencias lineares y luego editadas en el
software Adobe Illustrator. ..................................................................................... 44
Figura 24. Imagen de tipo de relleno con respecto a la profundidad y facies
asociadas por cada tipo de fractura para el Pozo 2. La densidad se refiere a la
cantidad de fracturas por cada intervalo de profundidad. Estas gráficas fueron
construidas desde ArcGIS 10.5 usando referencias lineares y luego editadas en el
software Adobe Illustrator. ..................................................................................... 47
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INTRODUCCIÓN.
Los yacimientos naturalmente fracturados (YNF) están caracterizados por contener
fracturas creadas por la naturaleza, las cuales pueden producir un efecto positivo o
negativo en la producción de crudo en un campo determinado. Si bien la mayoría
de los yacimientos de hidrocarburos son afectados de alguna manera por ellas, los
efectos de las fracturas y su comportamiento con la litología del área se convierte
en una barrera para calcular las reservas recuperables y predecir la producción
teniendo en cuenta el tiempo de forma precisa (Bratton et al., 2006).
La correcta evaluación del rol de las fracturas naturales puede traducirse en éxitos
anticipados de desarrollo de campos, estableciendo las bases para las etapas de
desarrollo posteriores, incluyendo los proyectos de recuperación secundaria
(Bratton et al.,2006). La buena caracterización y conocimiento de los yacimientos
naturalmente fracturados permite la generación de técnicas y modelos estratégicos
que permitan la reducción en costos, control en daños y aumento en la productividad
del campo.
Se define como fractura toda separación bajo presión en dos o más piezas de un
cuerpo sólido. Estas son formadas cuando el cuerpo supera la resistencia mecánica
y se rompe. En los YNF los patrones encontrados como fracturas, fallas, uniones o
porosidad son considerados como propiedades geométricas las cuales presentan
atributos como mediciones micrométricas a supermétricas, posicionamiento,
características individuales de fracturas, entre otros.
La referencia linear también llamado LRS es un método de referencia espacial en
el que las ubicaciones de atributos específicos se describen a lo largo de un
elemento linear. Estas características se pueden ubicar ya sea por un punto o una
línea sobre la referencia linear conocida como evento. Este tipo de método es
actualmente usado para la gestión de datos relacionados con características
lineares como ríos, ferrocarriles, vías, oleoductos, líneas de transmisión, entre otros.
Una de las ventajas que tiene las LRS es que no es necesario tener un
posicionamiento global de latitud y longitud para generar un posicionamiento
espacial, ya que este método utiliza eventos a lo largo de una entidad linear con una
pequeña cantidad de información para obtener los objetivos planteados,
permitiendo así, obtener información precisa y a menor costo. Adicionalmente, el
sistema está diseñado de manera que, si hay cambios en un segmento de una ruta
determinada, sólo se deben actualizar los puntos intermedios en el segmento
modificado, permitiendo mayor productividad en la captura de información.
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Es por esto que el proyecto se centra en la generación sistemática
de captura para yacimientos naturalmente fracturados descritos por medio de
núcleos de perforación y utilizando como herramienta la metodología de referencias
lineares en un sistema de información geográfica, con el fin de generar una base de
datos espacial que pueda ser usada para ser integrada con datos de litofacies y
calidad de roca que en conjunto permitirán realizar simulaciones del reservorio más
acertadas y predecir correctamente el flujo del hidrocarburo que los procesos
usados convencionalmente, generando menos errores en el procesamiento de la
información, optimizándolo de manera más eficaz y efectiva, y reduciendo tiempos
que se traducen en menores costos.
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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN
El territorio colombiano comprende un dominio continental deformado situado en el
límite de tres placas tectónicas mayores (placa Suramericana, Nazca y Caribe); por
ser una zona tectónicamente activa, la mayoría de la producción de hidrocarburos
proviene de los yacimientos naturalmente fracturados. El grado en que las fracturas
inciden en el flujo de fluidos a través de un yacimiento, es lo que debería dictar el
nivel de recursos necesarios para identificar, caracterizar y modelar las fracturas.
Actualmente existe una gran incertidumbre en cuanto a su modelado, relación con
la litología y producción del campo se refiere.
A pesar de que los yacimientos naturalmente fracturados están presentes en
Colombia, pocos son los recursos que despliegan para estudiarlos teniendo como
consecuencia campos con bajas tasas de recobro o baja productividad.
La caracterización estructural por núcleo de perforación presenta una amplia gama
de propiedades estructurales cuya descripción cuantitativa y cualitativa es una tarea
fundamental para lograr una explotación sustentable y eficiente de los campos
petroleros, sin embargo, muchas veces esta información permanece de forma
análoga sin poder manejar los datos de una manera cuantitativa y comparativa con
otras propiedades como litofacies, ambientes tectónicos y sedimentarios.
Es por esto el proyecto se concentra en crear una metodología que permita generar
un inventario de fracturas por medio de la captura vectorial de ellas y su relación
con atributos cualitativos de la roca obtenidos en campo, con el fin de permitir
elaborar un sistema de información que pueda desarrollar mejoras en el
entendimiento de los fenómenos que se presentan en la exploración de las
yacimientos naturalmente fracturados y su relación con el medio, para así
potencializar la producción del yacimiento estudiado. Adicionalmente, se desea
desarrollar un sistema que permita agilizar los procesos pertinentes a esta actividad
y generar información que en un futuro puede precisar y enriquecer los modelos
para extracción de crudos.
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OBJETIVOS
Objetivo General
• Elaborar una metodología para la generación del inventario de yacimientos
naturalmente fracturados en dos pozos localizados en el Valle Medio del
Magdalena usando referencias lineares y los sistemas de información
geográfica.
Objetivos Específicos.
• Generar una base de datos espacial que permita el almacenamiento de la
caracterización de las fracturas estudiadas.
• Disminuir los tiempos de captura de información en campo y potencializar las
propiedades SIG para la obtención de información como longitud,
orientación, abundancia, densidad de fracturas, entre otros.
• Obtención de familia de fracturas presentes en el pozo
• Determinar las relaciones existentes entre litología y familia de fracturas.
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MARCO TEORICO
Las fracturas son las estructuras más frecuentes en la superficie de la corteza
terrestre. Son observables en cualquier afloramiento y en cualquier tipo de roca. El
estudio de éstas es de particular importancia ya que afectan la resistencia de las
rocas a los esfuerzos. Constituyen además, lugares geométricos que controlan el
transporte de fluidos como el agua e hidrocarburos por lo cual deben tomarse como
una variable importante ya que permiten asociación a yacimientos fracturados.
Fractura
Desde un punto de vista geológico las fracturas pueden clasificarse como tectónicas
(relacionadas con pliegues y/o fallas), regionales, de contracción (relacionadas con
diagénesis) y de superficie (Nelson, 2001). Históricamente la mayor parte de la
producción de hidrocarburos se ha obtenido a partir de fracturas tectónicas, seguido
de regionales y las producidas por contracción.
Fracturas tectónicas
Las fracturas tectónicas son aquellas cuyo origen puede determinarse
mediante su orientación, distribución y morfología, pudiéndose atribuir a
eventos tectónicos locales. Los planos de fallas, por ejemplo, son por
definición planos de movimiento cortante, donde la mayoría de las fracturas
desarrolladas en la vecindad de estos planos pueden ser fracturas de cizalla
paralelas a estos; pueden ser conjugadas respecto al plano de falla, o
también pueden ser de extensión cuyos planos pueden bisectar las dos
direcciones anteriores. Las fallas se producen por el mismo campo de
esfuerzos que producen las fracturas, donde el sistema es anterior al proceso
de falla (movimiento) y las fracturas actúan como una zona de
acondicionamiento. Hay casos en los que a gran escala el deslizamiento no
ocurre, dejando sólo el sistema de fracturas precursor (Nelson, 2001).
Morfología de las fracturas naturales
La calidad de la roca fracturada como reservorio, depende de su porosidad y
permeabilidad, donde la morfología de los planos de fractura controlará estos
factores en yacimientos naturalmente fracturados. La morfología de las
fracturas se puede observar en núcleo, afloramiento o puede ser observadas
en perforaciones de pozos. Se han definido 3 tipos básicos de morfología en
las fracturas naturales: fracturas abiertas, fracturas deformadas y fracturas
mineralizadas
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Fracturas abiertas
Las fracturas abiertas no contienen materiales en su interior y son conductos
potenciales para la transmisión de fluidos. La permeabilidad de las fracturas
abiertas está en función de su apertura inicial, el esfuerzo efectivo normal al
plano de fractura, la rugosidad y el área de contacto en las paredes de la
fractura. Las fracturas naturales pueden subdividirse en los siguientes tipos
de fracturas:
Fallas.
Cuando se presenta un desplazamiento medible a lo largo de un plano
de fractura, esto es, si la roca a un lado de la fractura se ha desplazado
con respecto a la roca del otro lado de ella, ésta se denomina falla.
Diaclasas
Por el contrario, si no ocurre desplazamiento o si éste es demasiado
pequeño para que sea visible, se le denominará diaclasa.
Fracturas mineralizadas
Como su nombre lo indica, estas fracturas son aquellas que se han
cementado con mineralizaciones secundarias por diagénesis que
generalmente presentan material secundario como carbonatos, cuarzo o
ambos; esta mineralización puede o no puede ser completa en el espacio
fracturado. Su efecto sobre la permeabilidad depende en la integridad de
llenado y la historia diagenética de la roca. Por lo general, las fracturas
mineralizadas son barreras de permeabilidad, sin embargo, puede haber
ciertos valores de permeabilidad medibles en el yacimiento. A menudo la
mineralización es incompleta o ha sufrido algún grado de disolución,
haciendo que el reservorio mantenga permeabilidades aceptables para la
producción. Este tipo de fracturas se producen con frecuencia en arenisca,
lutitas y calizas (Nelson, 2001). Para fracturas mineralizadas se pueden
obtener dos tipos de subdivisiones:
Vetas.
Las vetas son fracturas rellenas con minerales secundarios tales como
cuarzo, calcita, etc.,
Estilolitos.
Los estilolitos corresponden a superficies limitantes e irregulares, en
forma de sutura, que se encajan por medio de una serie de entrantes
y salientes irregulares, producidas por algún tipo de solución
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controlada por presión, seguida por una inmediata
redeposición local, los cuales se pueden observar atravesando
fósiles, en caracteres sedimentarios primarios y en cementos
diagenéticos tardíos.
Fracturas inducidas durante la perforación
Las fracturas inducidas por la perforación proporcionan información crítica
sobre el estado de esfuerzos locales y su identificación tiene directa
aplicabilidad a los problemas de producción del yacimiento, migración de
hidrocarburos, y la estabilidad del pozo.
Los registros de imágenes eléctricas y acústicas son los medios para detectar
y caracterizar fracturas inducidas en los pozos de un yacimiento. Si un pozo
vertical es sometido a esfuerzos extremos por el peso de la columna del lodo
de perforación, se formará una fractura hidráulica á en el azimut del esfuerzo
horizontal.
Muestreo de fracturas.
Para obtener un buen sistema de información es importante considerar las
características que van a ser muestreadas de las fracturas, disminuyendo así los
errores en el modelo y acercándose más a la realidad. El tipo de información que
se requiere acerca del fracturamiento corresponde principalmente a la necesidad de
conocer lo más certeramente su distribución espacial, orientación, apertura,
longitud, separación, relleno mineral, textural, entre otros.
Para obtener información confiable y representativa, es necesario apoyarse con
diferentes técnicas para la obtención de la información en campo. Es esencial un
correcto uso de los sistemas de posicionamiento espacial para determinar
certeramente la localización de estas fracturas.
En un muestreo del subsuelo se debe considerar que las fracturas están en posición
vertical y el espaciamiento entre ellas es en general mucho mayor que el diámetro
del pozo (Bratton T, 2006). Las características de las fracturas pueden cambiar entre
capas, principalmente asociado a la diferencia de espesor, composición y procesos
de deformación a los cuales fueron expuestos cada capa o estrato (Fig. 1).
Cabrejo et al., (2010) han propuesto la metodología para la caracterización
petrofísica de yacimientos naturalmente fracturados, el cual se presenta dividido en
dos etapas principales: la primera etapa consiste en la identificación de litotipos
sobre los núcleos, el cual permite determinar características como litología, calidad
de roca, procesos diagenéticos, selección, intervalos fracturados asociados a cada
litotipo y finalmente el grado de impregnación; El segundo paso, estudiado en este
proyecto, corresponde a la caracterización de las fracturas observadas sobre
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núcleos teniendo en cuenta su apertura, relleno, impregnación,
longitud, dirección e intensidad de fracturamiento, longitud, orientación, tipo de
fractura, entre otros (Fig. 2)
Figura 1. Muestra de fracturas en un pozo tomado de Pozo 1 en la cuenca del Valle Medio del
Magdalena. Se observan fracturas tipo diaclasa (Fracturas parcial abierta) y fracturas
mineralizadas (fractura rellena)
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Figura 2. Metodología de caracterización de fracturas sobre núcleo (Cabrejo et al., 2010).
Referencias lineares.
El término de referencia linear surgió de las aplicaciones de ingeniería en donde se
buscaba la manera de ubicar un punto a lo largo de una característica linear sin
tener en cuenta sus coordenadas geográficas, pero sí un punto de referencia bien
definido.
La determinación de las ubicaciones con referencia linear difiere en cierta medida
de los clásicos sistemas de referencia y coordenadas geográficas ya que las
mediciones de éstas últimas están relacionadas con posicionamiento de la tierra
mientras que las características lineares son basadas en mediciones a lo largo de
una línea (Curtín et al., 2007). Así como existen innumerables sistemas de
coordenadas para el mundo, existen múltiples sistemas de referencias lineares
(LRS) los cuales corresponden a un sistema de soporte de almacenamiento y
mantenimiento de información de eventos que ocurren a lo largo de una línea.
Adicionalmente, permite encontrar y establecer la ubicación de un punto
desconocido a lo largo de una red teniendo como referencia un punto conocido
(Vonderohe, Chou et al., 1997). En resumen, un sistema de referencia linear permite
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determinar una ubicación previamente desconocida basada en una
ruta definida, una distancia a lo largo de esa ruta medida desde una ubicación de
referencia conocida y opcionalmente, un desplazamiento desde la ruta.
Figura 3. Características o propiedades que puede asumir una referencia linear y permite la
caracterización de un evento en una vía (Tomado de ArcGIS Acknowledgments 10.3. Copyright ©
1995–2018 Esri.)
Históricamente, los capturadores de información dentro de una red linear se han
visto con dificultades para generar mediciones de distancias altamente precisas
usando posicionamiento geográfico; en vista de esto y de la proliferación de SIG en
las últimas décadas, esta dificultad dejó de ser un problema, ya que los productores
de software GIS han concentrado todos sus esfuerzos a generar maneras eficaces
de captura de información. Actualmente los sistemas de información geográfica han
creado dentro de sus paquetes de herramientas el sistema de referencias lineares.
Softwares como Intergraph, ArcGIS, Grass GIS, Geomap GIS, PostGIS, entre otros
han incluido dentro de sus paquetes herramientas de LRS como mecanismo para
captura de información espacial (Curtin et al., 2007).
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AREA DE ESTUDIO
La cuenca del Valle Medio del Magdalena está localizada geomorfológicamente a
lo largo de la porción central del valle cursado por el río Magdalena, entre las
cordilleras Oriental y Central de Los Andes colombianos, cubriendo un área de
32.000 km2 comprendida en parte por los departamentos de Boyacá, Santander,
Cundinamarca y Antioquia. Está limitada por las fallas de Salinas (de tipo inverso)
al occidente, Mulatas al oriente, Ibagué al sur y Bucaramanga al norte. El área total
de la cuenca es de 39.949 km2.
Figura 4. Localización de la cuenca Valle Medio del Magdalena (Información tomada del Geoportal
de la ANH).
Geológicamente, el Valle Medio del Magdalena es una cuenca compleja, formada
como resultado de varios eventos geológicos. El período Jurásico Tardío a Cretáceo
Temprano se caracterizó por procesos distensivos de bloques, permitiendo el
desarrollo de grabens, en respuesta al proceso de fracturamiento o agrietamiento
de la corteza terrestre que ocurrió durante la separación del margen noroeste del
continente suramericano, con respecto al norteamericano. Dicho evento generó el
crecimiento de un gran aulacógeno dispuesto en sentido noroeste – sureste, que
propició el ingreso del mar cretácico. La fase de sedimentación del sistema de
grabens fue rellenado por depósitos calcáreos de carácter netamente continentales
de origen fluvial (Córdoba F. et al., 2000. Provincia Petrolífera del Valle Medio del
Magdalena. AAPG)
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La cuenca sufrió una alta tasa de subsidencia en el Valanginiano –
Hauteriviano. Al comienzo del Aptiano la subsidencia se detuvo generando una
cuenca de gran extensión que alcanzó su máxima profundidad en el Albiano medio.
En el Turoniano- Coniaciano, con el emplazamiento de la cordillera Occidental se
presentan esfuerzos compresivos. En el Paleoceno tardío – Oligoceno la
sedimentación se da por el levantamiento de la Cordillera Central aportando
materiales de tipo fluvial.
Los bloques que la conforman buzan hacia el W evidenciado en las fallas que se
encuentran localizadas en superficie. Hacia la parte SE del Valle Medio del
Magdalena (VMM), el desplazamiento de las fallas decrece de E a W y que se
asocian con otras menores conformando sistemas que se relacionan con
sedimentos post paleocenos.
La secuencia sedimentaria de la cuenca alcanza un espesor de 6500 a 7000 m.
Figura 5. Modelo estructural de la cuenca del Valle Medio del Magdalena (Otálora & Fonseca,
2015)
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METODO
El presente trabajo tuvo como objetivo principal, proponer la metodología para la
generación del inventario de fracturas de pozo, haciendo uso de sistemas de
información geográfica y referencias lineares. Para llegar a este fin, se tomó en
cuenta la metodología de caracterización petrofísica de yacimientos naturalmente
fracturados propuesta por Cabrejo et al., (2010) y dos pozos pilotos orientados
localizados en la cuenca del Valle Medio del Magdalena. En la Figura 6 se presenta
el diagrama de flujo del método empleado.
Figura 6. Diagrama del metodo empleado para la captura del inventario de fracturas en pozo.
La Fase I inicia con en el análisis bibliográfico de los métodos propuestos para la
caracterización de fracturas en pozo, la cual se definió de acuerdo con las
características que mostraba el núcleo estudiado. A partir de la definición de la
metodología a emplear, se determinó cuáles características de las descritas en el
este proceso son condiciones geométricas, cómo se puede almacenar y procesar
esta información para elaborar el inventario de fractura de manera eficaz y efectiva,
FASE I
•Análisis de datos de pozo y visualización del pozo a trabajar
•Determinación de la metodología a trabajar para la caracterización de fracturas de pozo
•Determinación de atributos geométricos
•Determinación del software a emplear
FASE II
•Vectorización
•Procesamiento
•Análisis de resultados del inventario de fracturas
FASE III
•Análisis de la metodología propuesta
•Informe Final
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concluyendo que el software propietario que cumple estas
características corresponde a ArcGIS 10.5, gracias a su facilidad de obtener
información importante a partir de referencias lineares, combinado con tablas de
Excel para la captura de la información no geométrica por su simplicidad y fácil
compresión .
Tabla 1. Tabla de atributos para la generación del inventario de fracturas.
La Fase II consistió en el diseño de la base de datos espaciales, la vectorización,
procesamiento y análisis de datos obtenidos de la descripción de fracturas de núcleo
haciendo uso de sistemas de información geográfica.
Finalmente, la Fase III se basó en el análisis de la metodología como herramienta
para la generación del inventario de fracturas haciendo uso de dos pozos pilotos en
la cuenca del Valle Medio del Magdalena. En esta fase se determinó las ventajas y
CARACTERISTICA TIPO DE DATO NO GEOMETRICO GEOMETRICO
ID FRACTURA
Nombre único de la
fracturaX
NATURAL X
INDUCIDA X
VETA X
VENA X
VENILLA X
DIACLASA X
FALLA X
ESTILOLITO X
PETALO X
ABIERTA X
CERRADA X
MEDIDA_APERTURAMedición la apertura de la
fracturaX
CARBONATADO X
SILICICLASTICO X
OTRO X
LONGITUDMedida de longitud de la
lineaX
AZIMUT Dirección de la linea X
PROFUNDIDADProfundiad donde se
encuentra la fractura X
TERMINACIONES EN
NUCLEO
Número de fracturas que
tocan los limites del
núcleo X
ORIGEN
TIPO DE FRACTURA
APERTURA
RELLENO
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desventajas del método, los resultados obtenidos y los posibles
casos de estudios posteriores a partir de esta propuesta.
RESULTADOS
1. DISEÑO DE BASE DE DATOS.
En la figura 7 se presenta el esquema lógico de la base de datos espacial para
el proyecto captura del inventario de fracturas en pozo, la cual se divide en siete
(7) tablas principales, permitiendo el almacenamiento tanto de la información
geométrica como no geométrica de las fracturas y sus entidades relacionales.
Las tablas Pozos y Litofacies corresponden a entidades alfanuméricas; las
demás, (calcos, zonas de fracturamiento, laminación, fracturamiento y
relaciones de corte) corresponden a entidades con componentes geométricos
de polígonos, líneas y puntos.
Posteriormente, se procede a elaborar la base de datos espacial en el software
propietario ArcGIS 10.5 (File Geodatabase), donde se crean las entidades
(feature class) que se definieron en la fase de diseño de base de datos. Es
importante resaltar que el sistema de referencia con el que se debe trabajar es
coordenadas planas (UTM), con el fin de generar los cálculos de las
características geométricas de la captura. Para disminuir los errores e
inconsistencias en la topología al momento de la digitación de la información, se
deben generar dominios que conserven atributos repetitivos como por ejemplo
ID_CALCO, COLOR, POZO, entre otros. En el Anexo 1 se encuentran el glosario
de términos.
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Figura 7. Diagrama lógico de base de datos para el inventario de fracturas en pozo.
Programa de Especialización SIG – 2018 – Trabajo de grado
22
2. CAPTURA DE INFORMACIÓN EN LABORATORIO.
La figura 8 corresponde a la metodología de la fase de captura de fracturas en
laboratorio; para tal fin se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:
- Se debe hacer un recorrido previo al pozo para visualizar su litología (tipo de
roca), la cantidad de fracturas que presenta, texturas, fragilidad, compactación,
entre otros aspectos evaluados por el descriptor.
- Determinar si las fracturas visualizadas son naturales o inducidas.
- Se debe utilizar un formato en una hoja de acetato, en escala 1:1 con el fin
de calcar las fracturas que se encuentran en el núcleo de roca.
- Las fracturas serán capturadas con colores diferentes, teniendo en cuenta su
relleno mineral o si se encuentran sin relleno. Se propone usar la siguiente gama
de colores.
o Negro: fracturas sin relleno
o Azul: fracturas o estructuras como estilolitos con rellenos de material
orgánico/ bitumen.
o Rojo: venas o estructuras que contienen un relleno de carbonato o cuarzo
o Morado: fracturas inducidas
o Rosado: zonas de fracturas.
o Verde: estratificación – laminación.
- Se debe determinar si hay más de dos minerales que se encuentran rellenando
la fractura y definir el porcentaje de abundancia de cada uno.
- Definir qué tipo de discontinuidad se describe: vena, venilla, diaclasa,
estilolito, pétalo, entre otros.
Programa de Especialización SIG – 2018 – Trabajo de grado
23
Figura 8. Diagrama metodológico para la captura de fracturas en laboratorio.
2.1. Preparación
Una vez desplegados los núcleos de roca, se procede a visualizar de manera
general el pozo a trabajar, posteriormente se calcula y prepara los acetatos de
acuerdo con el ancho y largo de cada caja de núcleo a describir. Se deben
conseguir todos los colores de marcadores con los que se va a trabajar y
finalmente, disponer de la carpeta de captura de pozo con los archivos de Excel
para la recolección de la información.
2.2. Identificación de características de fracturas y captura de
información.
Culminada la fase de preparación, se deben pegar con cinta de enmascarar los
formatos de los acetatos/calcos establecidos para capturar las fracturas y
posteriormente, se procede a marcar el tope y la base de estos, así como la
identificación única de cada acetato, número de núcleo y caja al que pertenece.
A continuación, se determinará qué tipo de fracturas o discontinuidades son, es
decir, si son naturales o inducidas.
Las fracturas se deben recolectar de base a tope. En el caso que ellas se
encuentren en la misma profundidad, se describirá primero la fractura que se
encuentre más a la izquierda. Cada fractura debe tener un identificador único
Programa de Especialización SIG – 2018 – Trabajo de grado
24
que empezará con la letra F, seguida por el número de la fractura a describir
(Ejemplo: F34).
Identificadas las fracturas naturales, éstas se copiarán y se plasmarán en el
formato exactamente como se observan en la roca, teniendo en cuenta si
contienen algún mineral en su interior o si por el contrario están abiertas (Fig. 9).
De acuerdo con esto, la fractura debe copiarse con el color determinado para
cada caso, es decir, si el relleno es de calcita, por ejemplo, la fractura debe
trazarse de color rojo, si por el contrario la fractura está vacía y no presenta
relleno se debe trazar de color negro (para cada relleno se establece un color de
acuerdo a la propuesta anterior).
Figura 9. Imagen representativa de la forma de captura en laboratorio sobre la muestra de núcleo
de pozo.
Una vez capturada la traza de la fractura, el geólogo recolecta la información de
las fracturas teniendo en cuenta su código dentro del formulario de Excel (Anexo
2). Dentro de la información que se debe recolectar, se debe tener en cuenta el
origen de la fractura (natural o inducida), tipo de fractura, apertura, rellenos,
porcentaje de relleno, sellamientos, deformaciones, entre otros. Adicionalmente,
si es posible observar planos, la información del ángulo de inclinación debe
quedar registrada en el formulario de captura.
Programa de Especialización SIG – 2018 – Trabajo de grado
25
En algunos casos, la densidad de fracturamiento es tan alta que se
considera capturar una zona que cubra el área con alta densidad; a esta zona
se le denominará zona de fracturamiento, en la cual, se debe registrar cada
polígono con un identificador (ejemplo Z10) y recolectar la información de
densidad de fracturamiento en la zona, orientación preferente de fracturas y tipos
de rellenos. Toda esta información debe quedar registrada en el formulario de
captura.
2.3 Control de calidad.
Una vez finalizado la captura, se debe efectuar un control de calidad de la
información, verificando que no existan fracturas o identificadores sin su
información correspondiente en ambas bases de datos (calco/formulario).
Finalizadas las correcciones respectivas, se escanean los acetatos sobre un
papel blanco; se identifica cada imagen con el nombre del calco trabajado y se
envía a fase de vectorización y procesamiento de la información (Fig. 10).
Programa de Especialización SIG – 2018 – Trabajo de grado
26
Figura 10. Imagen ilustrativa de la imagen del acetato con los resultados de descripción del
núcleo. A) Imagen de descripción de fractura. B) Imagen de la caja del núcleo a describir.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
27
3. PROCESAMIENTO
La Figura 11 corresponde al esquema de captura y procesamiento de la información de laboratorio. Para esta fase
se hace uso del software ArcGIS 10.5.
Figura 11. Metodología de captura y procesamiento de la información recolectada en laboratorio a partir de sistemas de información geográfica y
referencias lineares.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
28
3.1 Vectorización.
A partir de las imágenes obtenidas por los calcos en la fase de captura de
laboratorio, se generará la información de cada fractura. Para ello se debe
referenciar espacialmente las imágenes de calcos teniendo en cuenta un sistema
de referencia Universal Transverse Mercator (UTM) por ser un sistema de
coordenadas planas como insumo para referencia relativa de los calcos.
Se usará los límites de borde de los núcleos que anteriormente fueron dibujadas
como indicador para la referenciación espacial de los acetatos, los cuales forman
un polígono de cuatro vértices que deben quedar almacenados en la entidad Calco
de la base de datos. Cada polígono se deberá ajustar a las medidas de acuerdo a
la profundidad del calco y el ancho del mismo, es decir, para un calco 4X4 las
coordenadas de los cuatro puntos pueden quedar de la siguiente manera (ver Figura
12):
• X=0, Y= 0,
• X=0, Y= 0.35 (ancho),
• X=0, Y= -16700 (valor profundidad, se escribe en negativo para que se
despliegue hacia el sur, simulando la orientación en profundidad del pozo) ,
• X=0.35; Y= -16700 (valor profundidad).
Figura 12. Representación gráfica de la referencia espacial del calco.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
29
A partir de la creación de los polígonos en el shape de CALCOS, los cuales
deben estar identificados desde la fase de laboratorio, se debe georeferenciar cada
una de las imágenes de calcos de laboratorio para la vectorización de la información
verificando que el identificador del acetato corresponda con el polígono del shape.
Posteriormente, se procederá a capturar de forma vector la información
representada en los calcos. Entre la información a capturar se debe vectorizar y
almacenar los datos de zonas de fracturas, capas litológicas (entidad laminación en
la base de datos) y fracturas, las cuales corresponden a propiedades geométricas
de tipo polígono y línea (Fig. 13). Las entidades Fracturas y Capas deben
generalizarse en líneas con dos vértices únicos para facilitar la recolección de datos
geométricos; su descripción detallada quedará soportada en los calcos escaneados.
Finalmente, la vectorización quedará como registros en la base de datos (Fig. 14).
Figura 13. Imagen de referencia de la parte de georreferenciación del calco obtenido por la
descripción de laboratorio.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
30
Figura 14. Imagen de referencia de la finalización de vectorización del calco.
3.2 Control de calidad.
Para obtener resultados confiables y verídicos es necesario tener controles de
calidad entre los datos vectorizados y los datos reportados por el equipo de
laboratorio. En la mayoría de ocasiones y por ser trabajos sistemáticos es
posible presentar errores en captura por omisión o por comisión, por lo cual es
necesario una evaluación de la exactitud para verificar que en ambas bases de
datos se presenten la misma información.
Una vez reportados los errores, se realiza el proceso de corrección, se evalúa
de nuevo y si no se encuentran errores se continúa con la fase de integración y
cálculo de atributos geométricos.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
31
3.3 Integración con datos de laboratorio y cálculo de atributos
geométricos.
Una vez verificada la información vectorizada se procede a integrarla con la
información de laboratorio. Para simplificar y automatizar los procesos
repetitivos en los pozos se crearon tres modelos que permiten la optimización
del tiempo, cumpliendo las condiciones de integración y cálculo de atributos:
3.3.1 Modelo de verificación de orientación de las líneas.
Para tener un buen cálculo de atributos geométricos, una de las condiciones
que se debe tener en cuenta es que todas las líneas estén capturadas de la
misma manera, con disposiciones Sur – Norte. Para cumplir esta condición,
se creó un modelo en ArcGIS que genere la orientación de captura de la línea
con ese sentido. La Tabla 2 y la Figura 15 muestran las herramientas a usar
y el modelo respectivamente.
Tabla 2. Descripción de herramientas para el modelo de verificación de orientación de
líneas.
Figura 15. Modelo para modificación de captura inicial y final de las trazas. Para mejor
visualización consultar Anexo 3.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
32
3.3.2 Modelo de integración y cálculo de atributos geométricos.
Una vez obtenido la vectorización de los datos, control de calidad y corrección
de orientación de captura de la información, ésta se debe sumar con la
generada en las tablas de captura obtenidas. A partir de esta integración, se
calcula la información de características geométricas como azimut de la línea
(rumbo/bearing), su longitud, y las profundidades iniciales, medias y
centrales, las cuales se usarán más adelante para hacer las relaciones a
partir de referencias lineares, así como información de número de
terminaciones en el borde del núcleo las cuales ayudarán a observar las
fracturas que continúan fuera del pozo. La Tabla 3 y la Figura 17 muestran
las herramientas y el modelo de integración y captura respectivamente.
3.4 Cálculo de relaciones de corte.
Las relaciones de corte se entienden como todas aquellas fracturas que se
observan involucradas o relacionadas con otras dos o más, es decir, una
fractura puede estar interceptada con una o más y esta interconectividad,
permite la circulación de los fluidos. Para poder determinar las relaciones de
corte, se hizo uso de las herramientas de intersección, las cuales permiten
observar la interconexión de fracturas. A partir de la construcción de un
modelo en ArcGIS, es posible la automatización de este proceso generando
una nueva entidad que se llamará relaciones de corte; luego de su
generación, es necesario identificar qué tipo de relación se presenta en las
fracturas (Fig. 16) y adicionar manualmente el atributo, con la intención de
observar si es posible generar tipos de familia que ayuden al entendimiento
del yacimiento. La Tabla 4 y la Figura 18 muestran las herramientas utilizadas
y el modelo de obtención de relacione de corte.
Figura 16. Relaciones de corte de fracturas. La relación de tipo Y se diferencia por tener 3
relaciones de fracturas.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
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Tabla 3. Principales herramientas usadas en el modelo para la integración de la
información de laboratorio y el cálculo de atributos geométricos.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
34
Figura 17. Modelo para integración de datos de laboratorio y base de datos espacial. Para mejor visualización consultar Anexo 4.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
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Tabla 4. Principales herramientas usadas en el modelo para el cálculo de interacciones
entre fracturas.
Figura 18. Modelo para la generación de la entidad Relación de Corte donde se evalúa que
fracturas se interceptan entre sí. Para mejor visualización consultar Anexo 5.
3.5 Integración de información de litofacies usando referencias lineares.
La referencia linear es el método que consiste en almacenar las ubicaciones
geográficas utilizando posiciones relativas a lo largo de una entidad linear. Para esta
propuesta, se define como línea un segmento de pozo el cual presenta mediciones
lineares a lo largo de la misma. Por otra parte, las litofacies corresponden a las
características litológicas de una roca, las cuales se ubican por intervalos medibles
dentro de una línea.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
36
Para poder generar la integración de la información de litofacies (previamente
descrita) usando referencias lineares se deben seguir los pasos que se describen a
continuación:
1. Generación de una entidad linear y ubicación de la línea dentro de los
núcleos a trabajar la cual debe contener toda la longitud del pozo descrito
(Fig. 19A) y adicionar un atributo que se llamará RID (Rute_ID).
2. Generación de la ruta a partir de la herramienta ubicada en ArcToolbox/
Linear Referencing tool/ Create rute, donde el archivo de entrada debe ser la
línea creada anteriormente con su RID (Fig. 19B).
3. Cargar la ruta al proyecto de trabajo, abrir la tabla de atributos y verificar que
el shape contenga Polyline M junto con su RID. Así mismo, se debe modificar
el measure (M) para que coincida con los datos reportados. Esta modificación
se puede realizar mediante una edición de la ruta, editar los vértices y abrir
la herramienta Sketch propierties, donde se observarán las coordenadas X y
Y de la línea y adicionalmente un atributo/campo que se llama M, es allí
donde se debe ingresar las mediciones del pozo a trabajar.
4. Una vez definido las mediciones de la ruta, se debe ingresar los eventos tanto
lineares como puntuales. Los eventos lineares corresponden a situaciones o
características que ocurren a lo largo de una línea desde un punto de partida
a un punto final (From-Measure, To-Measure). Por el contrario, los eventos
puntuales corresponden a una situación localizada en un punto especifico a
lo largo de la línea (Measure).
En el caso de litofacies y fracturas, se asume que litofacies es un atributo que
se comporta de manera linear desde un punto de inicio hasta un punto final;
a su vez, las fracturas se comportan como características individuales en un
punto especifico de la línea.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
37
Para generar los eventos se debe contar con las tablas que tengan características de medición dentro de
la línea a trabajar junto con el RID que permita hacer la relación con la ruta (el sistema no lee entidades geométricas).
En el caso de las litofacies, es necesario reportar un From-Measure y To-Measure y el RID. Para las fracturas se
asume el punto medio de la traza el cual se usará como el campo Measure y el RID (Fig. 19C y 19D).
Figura 19. Esquema de uso de referencias lineares para la integración de entidades alfanuméricas con entidades espaciales. A) Generación de
entidad linear con atributo de RID. B) Creación de la ruta. C) Generación de evento linear. D) Generación de evento puntual.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
38
5. La respuesta a la generación de los eventos trae como resultado dos
entidades geométricas de líneas y puntos, las cuales se pueden emplear con
herramientas de ArcToolbox como lo es Spatial join, la cual se usará para
obtener la unión de las litofacies con las fracturas. Esta integración genera
una tercera tabla donde quedará registrada la litofacies a la cual cada fractura
pertenece (Fig. 20), terminando así la unificación de entidades alfanuméricas
con entidades espaciales.
Figura 20. Esquema de relaciones para la integración de la información de litofacies con fracturas.
4. GENERACIÓN DE RESULTADOS Y DETERMINACIÓN DE FAMILIAS
DE FRACTURAS.
La Figura 21 corresponde al esquema de generación y determinación de
familias de fracturas.
Figura 21. Metodología de generación de resultados y determinación de familias de fracturas.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
39
4.1 Generación de resultados.
4.1.1 Generación de resultados a partir de la captura,
vectorización y procesamiento de datos.
Posterior al procesamiento de los datos, en donde se realiza la integración de
toda la información recolectados tanto en el proceso de captura, como en el
proceso de vectorización, se inicia con el proceso de obtención de resultados.
Para los objetivos que conciernen el inventario de fracturas, en el cual se deben
determinar las relaciones entre las rocas y las fracturas encontradas, así como
las familias de fracturas, se debe usar la herramienta de ArcGIS Summary
Statistics, la cual por medio de datos estadísticos generados con base en los
datos recolectados y obtenidos, es posible realizar relaciones entre las
características de las roca ( facies, tipo de roca) y las características de las
fracturas ( tipo de relleno, dirección de inclinación y apertura). Estas relaciones
permitirán mostrar si hay o no alguna afinidad entre las particularidades de la
roca donde se encuentran las fracturas y el tipo de fractura registrado.
De igual manera, por medio de los resultados globales, se determinarán la
cantidad total de las fracturas teniendo en cuenta su ubicación espacial, el tipo
de roca y/o las facies.
4.1.2 Análisis de resultados
Los resultados obtenidos con base en las relaciones mencionadas
anteriormente, se determinarán qué rasgos son distintivos de las fracturas a lo
largo de los núcleos analizados, cuáles se repiten en mayor número y si hay
alguna relación entre el tipo de roca, el tipo de facies y las características de las
fracturas. Se determinarán las zonas con mayor fracturamiento dentro de la
perforación y su vulnerabilidad a ser fracturada de acuerdo a la cantidad de
fracturas que tenga. De igual manera se podrán determinar zonas donde pueda
existir mayor conectividad entre rocas de diferente clasificación por medio de las
fracturas y que puedan permitir el paso de fluidos que sean importantes para la
exploración de hidrocarburos.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
40
4.2 Determinación de familia de fracturas
Una vez generadas estas relaciones con base en los resultados obtenidos y su
posterior análisis, se podrán definir las familias de fracturas. Estas se fijarán
teniendo en cuenta el tipo de relleno y la dirección de la orientación. Es
importante recalcar, que estas no serán discriminadas por el tipo de fractura, es
decir, si son diaclasas, venas, fallas o estilolitos y se sumarán a las familias ya
estipuladas. Para mejorar la exactitud dentro de la caracterización de familias,
se usa un script en el atributo familia por medio de la herramienta Field
Calculator, el cual ayudará a generar cada tipo de familia según las
características analizadas y discutidas. Cabe decir que las condiciones
geológicas son variables para cada pozo, es por esto que a la hora de realizar
estos estudios se debe tener cuidado con la particularidad de cada yacimiento.
Una vez fijadas las familias de fractura, se determinará cuáles se encuentran
registradas en mayor número dentro de los tipos de roca y las facies, si tienen
alguna relación con el tipo de roca que las contiene y si son importantes en
cuanto exploración se refiere.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
41
Figura 22. Esquema de la metodología para la generación del inventario de fracturas de pozo,
usando las referencias lineares y los Sistemas de Información Geográfica (SIG).
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
42
RESULTADOS OBTENIDOS EN DOS POZOS PERTENECIENTES A LA
CUENCA DEL VALLE MEDIO DEL MAGDALENA.
A partir de la aplicación de la metodología de captura de inventario de fracturas para
yacimientos naturalmente fracturados en dos pozos pilotos en la cuenca del Valle
Medio del Magdalena se pudo generar la siguiente información:
POZO 1.
El Pozo 1 presentó 195 fracturas de las cuales 193 son naturales y 2 son inducidas.
El tipo de fractura que dominó corresponde a diaclasas (127) seguido por estilolitos
(52) y en menor proporción fallas (13). En general se presentan fracturas abiertas
con interacciones en T en mayor proporción. Las fracturas parciales y selladas están
asociadas a rellenos carbonatados y de materia orgánica (Fig. 23). Las
orientaciones que se destacan están alrededor de los 270 a 300 grados con
respecto a la vertical seguido por las fracturas verticales hasta los 30° (Tabla 5).
Tabla 5. Rango de ángulos en el pozo 1. (tomado a partir de la herramienta summary stadistics)
Al conjugar los atributos de rango de ángulo con respecto a el tipo de relleno se
pudo observar que en el Pozo 1 la mayoría de fracturas abiertas (sin relleno) y con
relleno de calcita presentan un azimut entre 0° a 90° y 330° a 360° grados. El
relleno de materia orgánica está presente con mayor proporción en ángulos de 270
a 300° y 60 a 90° (Tabla 6), generalmente asociadas a estilolitos.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
43
Tabla 6. Resultados del conteo de fracturas de acuerdo a tipo de relleno y rango de
orientación de la fractura.
Con respecto a la integración entre las fracturas y el tipo de litofacies se pudo
establecer una relación entre la abundancia de fracturas y el tipo de roca,
observando que en las rocas siliciclásticas finas se encuentran la mayor cantidad
de fracturas (Fig. 23)
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
44
Figura 23.
Imagen de tipo
de relleno con
respecto a la
profundidad y
facies
asociadas por
cada tipo de
fractura para el
Pozo 1. La
densidad se
refiere a la
cantidad de
fracturas por
cada intervalo
de profundidad.
Estas gráficas
fueron
construidas
desde ArcGIS
10.5 usando
referencias
lineares y luego
editadas en el
software Adobe
Illustrator.
Familias Pozo 1 por dirección de orientación.
Como propuesta se determinó dos grandes grupos donde la familia dominante
corresponden a fracturas orientadas en los rangos 270-300 grados (55 fracturas)
las cuales están asociadas a relleno de material orgánico, fracturas abierta y en su
mayoría en rocas de tipo arcilloso. El rango entre mayor a 0 hasta 30 grados (43
fracturas) se caracterizan por presentar fracturas sin rellenos, en rocas de tipo
limolita. La relación entre las fracturas y las facies no presentó ninguna preferencia,
salvo que la gran mayoría se presentan en la facies Mm (masiva), que a nivel
general no involucra a ningún tipo de fractura de acuerdo a su azimut.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
45
Familias Pozo 1 por rellenos.
De acuerdo con las observaciones y datos reportados, las fracturas rellenas de
calcita corresponden a la familia dominante en el Pozo 1. Generalmente están
relacionada con ángulos de inclinación de –60°y entre 60° y 90°; en relación con las
litofacies se observan generalmente en facies tipo limolitas masiva (Mm) asociadas
a la base del núcleo. Las fracturas sin relleno se presentan en general en todo el
núcleo sin presentar ninguna preferencia en cuanto al azimut se refiere. Cabe
resaltar que algunas fracturas inducidas pueden haberse clasificado como
naturales, ya que, en algunos casos, las características de las mismas pueden
confundir al geólogo que las captura.
POZO 2.
El Pozo 2 presentó 421 fracturas de las cuales 414 son naturales y 7 son inducidas.
El tipo de fractura que domina corresponde a diaclasas (317) seguido por estilolitos
(59) y en menor proporción fallas (22), y venas (16). En general se presentan
fracturas abiertas con interacciones en T en mayor proporción. Las fracturas
parciales y selladas están asociadas a rellenos carbonatados y de materia orgánica.
Se observa únicamente una fractura que presenta relleno de sílice (Fig. 24). Las
orientaciones que se destacan están alrededor de los 330 a 360 grados con
respecto a la vertical seguido por las fracturas verticales hasta los 30°, en menor
abundancia se registran rangos de 30° a 60° (Tabla 7).
Tabla 7. Conteo de rangos de orientación para el Pozo 2. (Tomado a partir de la herramienta
Summary Stadistics, ArcGIS 10.5)
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
46
Al conjugar los atributos de rango de ángulo con respecto al tipo de relleno
se pudo observar que en el Pozo 2 la mayoría de fracturas abiertas (sin relleno) y
con relleno de calcita presentan un azimut entre 0° a 30° y 330° a 360° grados. El
relleno de materia orgánica está presente con mayor proporción en ángulos de 60
a 90° y 270° a 300° (Tabla 8), generalmente asociadas a estilolitos, las cuales
también se encuentran reportadas en el Pozo 1, pudiendo interpretar que existe un
patrón regional en la disposición de estas fracturas.
Tabla 8. Resultados del conteo de fracturas de acuerdo a tipo de relleno y rango de orientación de
la fractura.
Con respecto a la integración entre las fracturas y el tipo de litofacies se pudo
establecer que dentro de las facies no hay predilección de las fracturas con respecto
a su dirección de inclinación. Sin embargo, la mayoría de fracturas se presentan en
rocas siliciclásticas finas y en menor medida en areniscas (Fig. 24).
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
47
Figura 24. Imagen de tipo de relleno con respecto a la profundidad y facies asociadas por cada
tipo de fractura para el Pozo 2. La densidad se refiere a la cantidad de fracturas por cada intervalo
de profundidad. Estas gráficas fueron construidas desde ArcGIS 10.5 usando referencias lineares y
luego editadas en el software Adobe Illustrator.
Familias Pozo 2 por dirección de orientación.
Como propuesta se determinó dos grandes grupos donde la familia dominante
corresponden a fracturas orientadas en los rangos de 300° a 360° (112 fracturas),
las cuales están asociadas a relleno de carbonatos, principalmente en rocas
clasificadas como areniscas y asociadas a facies Sh (laminación heterolítica) y Mm
(masiva). La familia entre 0° y 30° grados presenta un alto porcentaje de fracturas
abiertas, mientras que las fracturas en el rango 60° a 90° grados muestran mayor
relleno en materia orgánica, principalmente en rocas clasificadas como limolita y
areniscas. Se observa cierta afinidad con la facies Mm (masiva) que no es clara, ya
que estas fracturas son las de mayor abundancia en el pozo y por lo tanto en todas
las facies las fracturas son numerosas.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
48
Familias Pozo 2 por rellenos.
De acuerdo con las observaciones y datos reportados, las fracturas rellenas de
calcita corresponden a la familia dominante en el Pozo 2. Generalmente están
relacionadas con ángulos de inclinación de - 60° y el rango de –30° a verticales (0°);
en relación con las litofacies se observan generalmente en facies tipo areniscas con
laminación hetereolítica y arcillolitas masivas (Mm). El material orgánico se observa
en rangos de inclinación entre 60° a 90°, generalmente en rocas arenosas y limosas.
ANALISIS DE LA METODOLOGÍA Y RESULTADO.
A partir de la propuesta metodológica y su desarrollo en el presente trabajo se pudo
determinar que esta herramienta constituye un avance importante para obtener
datos de fracturas en pozo ya que su exactitud y las ventajas de contar con los datos
de manera digital para su posterior consulta y análisis, corresponde a un
acercamiento más tangible al entendimiento de los yacimientos no fracturados. Sin
embargo, existen desventajas en cuanto a la manera de captura y trabajo mecánico
que significa la vectorización de las fracturas, ya que éste está supeditado al
capturador quien puede cometer errores humanos de digitación para lo cual, es
necesario que se efectúe un riguroso control de calidad en cada una de las fases,
para garantizar la disminución de errores y mejor obtención de datos para su
análisis. Adicionalmente, es necesario que todo el equipo de trabajo tenga
conocimiento de la ubicación del pozo a capturar, en cuanto a sus características
geológicas y geo-estructurales, ya que esto puede garantizar una captura
consciente de los datos, permitiendo obtener buena calidad y confiabilidad en los
resultados.
La Tabla 9 resume las ventajas de la captura por medio de la metodología descrita
en el presente proyecto, en comparación con la captura con métodos tradicionales.
Se deja en conocimiento que un buen trabajo parte de la calidad con que se
almacenan y capturan los datos, y que cada pozo se presenta con características
individuales que deben tomarse en consideración a la hora de utilizar esta
metodología como herramienta.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
49
Tabla 9. Cuadro comparativo entre la metodología tradicional y la propuesta
metodológica usando sistemas de información geográficas y referencias lineares.
Toma del ángulo de
inclinación de la fractura
Se hace a partir de la vertical usando
transportador y regla, anotando fractura
por fractura el ángulo leído
El rumbo de las fracturas se
miden a partir de la vertical
usando la herramienta de
cálculo de geometría desde
ArcGIS 10.5
Reducción en costo,
tiempo y mejoramiento en
la exactitud
Toma de longitud de
fractura
Se toma usando regla o metro de acuerdo
a la proporciones del trazo
La longitud de las fracturas se
realizan usando la herramienta
de cálculo de geometría desde
ArcGIS 10.5
Reducción en tiempo y
mejoramiento en la
exactitud
Profundidad individual
de fractura
Se generaliza el conteo de fracturas a lo
largo de un intervalo definido por el
descriptor, o se toma usando regla o
metro tomando la profundidad
individualmente
Se calcula la profundidad
exacta a partir de la posición
espacial de las fracturas
vectorizadas
Reducción en tiempo y
mejoramiento en la
exactitud
Integración con datos
externos (litofacies,
petrofisica, entre otros)
Determinación de intervalos
empalmando Visualización fractura por
fractura con base a un intervalo si existe o
no dentro de estos datos
A partir del uso de referencias
lineales se puede comparar
automáticamente las
relaciones existentes entre los
datos externos con intervalos y
las fracturas generadas.
Reducción en tiempo y
mejoramiento en la
exactitud y análisis
Cálculo de interacciones
Se toman manualmente de acuerdo al
trazado. Se debe identificar cada
intersección a mano
Se genera automáticamente a
partir de la herramienta de
intersección de ArcGIS
Reducción en tiempo y
mejoramiento en la
exactitud
Propuesta de familia
Se realizan cálculos estadísticos por
medio de tablas dinámicas, teniendo en
cuenta las descripciones que se realizaron
en laboratorio fractura por fractura y las
características propias de cada una.
A partir del inventario ya
generado, se evalúa los
diferentes atributos
capturados y se procede a
definir las familias de fracturas
usando estadistíca. Una vez
definidas las familias, se
adiciona ese atributo
individualmente a cada
fractura por medio de un script
usando Field Calculator lo que
permite tener un filtro por
familia para mirar la relación
en profundidad o con cualquier
característica inherente a la
roca (ejemplo: listofacies, tpo
de roca).
Reducción de tiempo,
mejoramiento en la
exactitud y
almacenamiento
individual en la base de
datos para consulta
Control de Calidad
Se deben revisar los formatos fractura
por fractura, así como las bases de datos
determinando los errores que se
pudieron presentar tanto de escritura
como de datos
A partir de la utilización de
filtros y consultas, así como la
selección individual de
fracturas y comparación con
los calcos, se permite la
corrección de los errores de
forma sistematizada
Reducción de tiempo,
mejoramiento en la
exactitud y menor
cantidad de errorres
Análisis de fracturas por
medio de otros software
Se deben digitalizar las fracturas ya
analizadas en forma digital para poder
hacer interpretación de yacimientos con
base en su fracturamiento
Puesto que la digitalización de
fracturas ya se ha llevado a
cabo, los archivos vectorizados
pueden llevarse a otro formato
para su posterior análisis e
interpretación
Reducción de tiempo, de
costos y practicidad
DESCRIPCIÓN FRACTURA METODOLOGÍA TRADICIONAL PROPUESTA METODOLOGICA BENEFICIO
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
50
CONCLUSIONES.
La metodología aquí propuesta permitió visualizar con mayor facilidad el análisis de
datos usando referencias lineares y los SIG. El almacenamiento de fracturas en una
base de datos permitió realizar consultas particulares de las fracturas, obteniendo
tablas estadísticas individuales para la determinación de patrones, en pozos
diferentes, pertenecientes a una zona específica, las cuales mejoran de manera
significativa y efectiva el proceso de caracterización de las familias de fracturas.
Las referencias lineares permitieron definir zonas influenciadas por características
estructurales y litológicas asociadas a medidas lineares, logrando observar y
conjugar de manera precisa datos que permiten obtener una idea del
comportamiento de una zona específica, utilizando esta información con objetivos
de exploración y explotación de recursos como son los datos de litofacies.
El uso de Sistemas de Información Geográfica y la facilidad de crear herramientas
a partir de Model Builder, permitieron reducir en alrededor de un 50% el tiempo de
obtención de resultados. Fortaleciendo así, la etapa de análisis con la reducción de
tiempos en el procesamiento de la información.
El procedimiento permite disminuir los errores que puedan presentarse al momento
de la captura mecánica de los datos en laboratorio, así como los errores que se
puedan presentar al momento de la digitalización gracias al procesamiento de los
datos y la visualización de los mismos por medio de consultas dentro del software
ArcGIS.
A partir de obtener un inventario de fracturas y determinar las relaciones entre ellas
las cuales formarían una red de fracturas, se pueden explorar herramientas como
las de análisis de redes, entre otras, para observar el comportamiento de un fluido
a través de ellas determinando cuáles de las fracturas permitirán la reducción de
costos de desplazamiento de los fluidos para la mejora de producción de un pozo.
Programa de Especialización SIG – 2018 - Trabajo de grado
51
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ANEXOS