Unidad 3. migración

Edición Fecha de Edición:
Unidad: INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR
No. 1 13/07/11
DE COATZACOALCOS.
Departamento: INGENIERÍA PETROLERA

Materia: GEOLOGIA DE EXPLOTACIÓN DEL PETROLEO

UNIDAD 3.- MIGRACIÓN

3.1.- Manifestaciones de los Hidrocarburos en la Naturaleza:

Los depósitos ricos en material orgánico, se convierten en rocas
generadoras/madre de hidrocarburos.

Los sedimentos se van enterrando, acumulando sobre ellos una mayor
carga. Lo anterior, tiene como consecuencia, un aumento de la temperatura
y la presión a la que están sometidos dichos sedimentos.

Las arenas pasan a ser areniscas, y los caparazones de animales se
convierten en calizas. Los tejidos blandos de los animales se convierten en
petróleo y gas natural.

Un claro ejemplo de la manifestación de los hidrocarburos en la naturaleza son
las chapopoteras que llegan a presentarse en ciertas zonas.

El petróleo y el gas natural no existen ordinariamente en cantidad comerciales
en las mismas rocas en las que se originaron, por lo cual es indudable la
Migración de los mismos desde la roca madre hasta la roa almacén (también
llamada roca depósito o roca contenedora). La mayoría de los geólogos considera
que se efectúa una migración posterior a través de la roca almacén hasta que los
hidrocarburos se escapan o son acogidos por alguna trampa.

Debido a la extrema movilidad del gas natural, existe poca o ninguna duda
sobre su migración. El gas bajo presión se mueve a través de todas las rocas,
excepto las más compactas, siempre en dirección a la menor presión; usualmente,
pero no necesariamente, esta dirección es ascendente.

¿Migra el Petróleo?

En el subsuelo, el petróleo tiene una movilidad que se aproxima e incluso
supera a la del agua en la superficie, debido al gran contenido de gas en solución
y a las altas temperaturas que existen en el subsuelo.
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ITESCO | Equipo 3: Espinoza Agama-Martínez Descidelia-Almazán Hdez.
Curso de Verano; Geología de Explotación del Petróleo. Ingeniería Petrolera

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Migración de los Hidrocarburos.

Una vez formados los hidrocarburos, estos tienden a migrar, es decir, a
desplazarse desde la roca madre a través de formaciones porosas y permeables,
hasta llegar a lugares de acumulación donde posteriormente quedarán atrapados
o escaparán.

Existen discusiones relativas a la migración del petróleo, pero estas se
refieren únicamente a la distancia recorrida. Es decir, los que se oponen a la teoría
de la migración del petróleo consideran que éste procede de rocas
inmediatamente adyacentes, y que por tanto no ha viajado grandes distancias.
Quienes apoyan la teoría de migración, afirman que los hidrocarburos son
capaces de migrar grandes distancias (hasta decenas de kilómetros) y que de
hecho, lo han hecho y lo siguen haciendo.

Testimonios en Contra de la Migración del Petróleo:

Su mejor argumento es:

1) La existencia de petróleo en masas lenticulares de arena completamente
rodeada por arcilla compacta. Por lo anterior, es muy improbable que éstos
provengan de una fuente muy distante. -Otros argumentos señalan que si el
petróleo se acumula por migración, entonces:

2) Toda trampa debería contener petróleo.

3) La zona acuífera de la roca almacén por debajo de la zona petrolífera
debería contener trazas del petróleo que en un tiempo pasó a través de
ella.

Testimonios a Favor de la Migración del Petróleo:

En el subsuelo, el petróleo tiene una movilidad considerable. Negar que el petróleo
puede migrar grandes distancias, es negar también la posibilidad de migración de
las aguas del subsuelo. Bajo la influencia de una diferencia de presiones
provocada por la penetración de un pozo en un yacimiento, el petróleo migra con 2
rapidez de la roca adyacente hacia el pozo. Todo pozo con empuje hidráulico en
una evidencia irrefutable de la migración.


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Los argumentos que apoyan la teoría de que el petróleo ha migrado en el pasado
geológico son:

1) La presencia de filtraciones en de petróleo.
2) Las acumulaciones en rocas inorgánicas.
3) Correlación de los petróleos de las rocas almacén y los petróleos residuales
encontrados en las rocas madre.
4) Petróleos químicamente similares en una seria de yacimientos
superpuestos.
5) Ajuste estructural de los hidrocarburos a la roca almacén.
6) Consideraciones cuantitativas.

Fig.1.- Sistema petrolero.

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3.2.- Tipos de Migración (Migración Primaria y Migración Secundaria).

La primera migración que sufre el petróleo después de su generación desde
la roca madre (de grano fino) a la roca almacén (porosa y permeable) es llamada
migración primaria. Excepto en los casos en los cuales la roca almacén es una
lente aislada, la migración primaria viene seguida por migraciones secundarias a
través de la roca almacén hasta que el petróleo escapa o queda atrapado.

Migración Primaria: Es el desplazamiento de los hidrocarburos desde la roca
almacén hasta los niveles de las rocas depósito (porosas y permeables). Es el
movimiento inicial que sufren los hidrocarburos.

Migración Secundaria: Es el desplazamiento de los hidrocarburos que se da
después de la migración primaria. Es decir, es el movimiento de los hidrocarburos
dentro de la roca almacén, hasta acumularse grandes cantidades (cantidades
comerciales) y posteriormente quedar atrapados en alguna trampa natural, o hasta
que estos se escapen.

El punto en el cual se considera que la migración de los hidrocarburos ha
cesado, es una vez que estos han quedado atrapados en alguna trampa, o cuando
logren filtrarse hasta la superficie. Si en algún momento, la trampa es eliminada, el
petróleo acumulado ahí puede migrar nuevamente hacia nuevas trampas o
filtrarse hasta la superficie.

Se debe recalcar que siempre existen pérdidas de hidrocarburos durante
estas migraciones, ya que este puede quedarse adherido en la superficie de los
granos de roca por las que atraviesa.

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3.3.- Fuerzas que causan la Migración (Causas del Movimiento del Petróleo)

La causa del movimiento del petróleo a través de las rocas depende de que
la migración sea primaria o secundaria. En la migración primaria dominan las
fuerzas hidráulicas, mientras que en la migración secundaria domina la flotabilidad
respecto al agua asociada.

Fuerzas Hidráulicas:

El agua en movimiento es capaz de arrastrar consigo al petróleo. Durante la
compactación de los sedimentos de la roca madre, tiene lugar la expulsión de
agua. Inicialmente, la roca madre es una arcilla (por lo general), con una porosidad
de hasta el 90%, y al ser comprimida puede reducir esta porosidad hasta el 35% o
menos. Los fluidos que ocupaban los espacios que desaparecen durante la
compactación son expulsados, y se mueven en dirección a la menor resistencia en
dirección de formaciones porosas no comprimibles como las areniscas y calizas
permeables. El agua es siempre el fluido más abundante, pero si existe petróleo
en los intersticios entre los granos de la roca madre, este es arrastrado por el agua
que ha sido expulsada.

Incluso las areniscas no son completamente incompresibles y la
compactación de dichas rocas puede ser una fuerza que contribuya a la migración
del petróleo a través de ellas.

En las calizas pueden existir dos formas distintas de la expulsión de
líquidos:
1) Si la caliza experimenta una compactación inicial, previa a la petrificación, con
una simultánea expulsión de líquidos.
2) Después de la petrificación, el peso de los sedimentos que gravitan sobre ella
puede ser causa de disolución por presión y una reducción de volumen de hasta el
40%. Esto se acompañaría de una expulsión de todos los fluidos que ocupaban
ese espacio.

Se considera que las fuerzas hidráulicas son la causa de mover el petróleo
desde la roca madre hasta la roca depósito, e incluso de moverlo a través de la
roca almacén. Posterior a este movimiento, la estratificación por densidades del
agua y los hidrocarburos se efectúa una vez que se ha alcanzado una trampa.
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A las profundidades a las cuales nos referimos, los líquidos son
virtualmente estacionarios. Estos se mueven únicamente en vecindad de un punto
de descarga, como un pozo. Es similar a lo que ocurre con los lagos en la

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superficie, en este aspecto: no existen corrientes apreciables excepto a las
cercanías de alguna corriente de salida o un punto de descarga. Existe evidencia
de que en donde existe una superficie inclinada, debido a que el punto de
descarga está en una cota inferior al punto de toma, los contactos gas-agua o
petróleo-agua están también inclinados.

Las fuerzas hidráulicas son las responsables del movimiento del petróleo a
través de la roca almacén durante la explotación de un pozo con empuje
hidráulico.

Flotación:

Es la causa principal del movimiento del petróleo a través de la roca
almacén (migración secundaria). Son necesarias dos condiciones básicas: 1)
fluidos inmiscibles y 2) fluidos de densidades distintas.

El agua y el petróleo crudo son inmiscibles y el petróleo es siempre más
ligero que el agua del yacimiento. El gas natural es más ligero que los dos
anteriores, y también es inmiscible con ellos después de alcanzar la saturación
correspondiente a las presiones y temperaturas en vigor. Por tanto, dondequiera
que se encuentre agua y petróleo, agua y gas o agua, petróleo y gas en una roca
de permeabilidad adecuada, estos adoptarán una estratificación por densidades.
Como estas rocas están casi siempre llenas de agua, el petróleo y el gas se
acumulan bajo un techo relativamente impermeable (roca cierre/sello) en una
trampa de hidrocarburos. En los raros casos en que la roca no esté llena de agua,
el petróleo yace sobre ella, y si no existe agua, en la base de la roca.

Para haber podido adoptar esta estratificación, han debido emigrar a través
de los poros de la roca. La roca madre usual es de grano tan fino, que resulta
imposible la estratificación por densidades dentro de tal roca. Las rocas almacén
son rocas con permeabilidad y porosidad, dentro de ellas es posible el ajuste por
densidades. Por tanto, el proceso de flotación entra en vigor cuando el petróleo
llega a la roca almacén.

Todo yacimiento petrolífero es una prueba de la migración debida al
proceso de flotación, porque casi invariablemente:

1. El petróleo está colocado sobre el agua, y 6
2. El petróleo ocupa el punto más alto por debajo de un techo impermeable o
por debajo del gas natural aún más ligero.


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Otras Fuerzas Posibles:

La dilatación puede ser responsable del movimiento del petróleo de las
rocas almacén hacia las rocas fracturadas del basamento.la dilatación es el
aumento de volumen debido a la fracturación. El resultado es que el petróleo
contenido en las rocas es arrastrado hacia las fracturas recientemente formadas.

Otra causa es la capilaridad. Tiene un papel importante en la expulsión del
petróleo de la roca madre, pero en la roca almacén puede servir más para impedir
que para provocar el movimiento del petróleo.

Una última causa posible es la expansión del agua asociada, por los
escapes de gas contenido en ella.

Fase 1: La estratificación del gas, petróleo
y agua está por encima del punto de fuga
de la trampa.

Fase 2: Los hidrocarburos llenan ahora la
trampa hasta el punto de fuga; el petróleo
empieza a escaparse y emigrar
buzamiento arriba.

Fase 3: La trampa está ahora llena de
gas; el gas que asciende entra en la
trampa, pero al mismo tiempo expulsa un
volumen igual; el petróleo no llega a
penetrar en la trampa.

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Cuatro trampas en tándem; la más profunda está llena de gas; la siguiente, más arriba, está llena de gas,
pero queda algo de petróleo; la tercera trampa, buzamiento arriba, está llena de petróleo que está
empezando a escaparse por el punto de fuga y a entrar en la trampa más alta llena de agua.

3.4.- Factores que Gobiernan a la Migración

*Porosidad: Es la medida de los espacios vacíos en una roca. Según su origen,
esta puede ser:
Primaria/Intergranular: Es la porosidad original de la roca. Es el resultado
de la acumulación y acomodo del material detrítico u orgánico, de tal
manera que queden huecos entre los granos o entre las conchas.
Secundaria/Inducida: Es resultado de cambios posteriores en la roca. Un
ejemplo es la disolución de las rocas calizas.

La porosidad se divide en tres tipos, de acuerdo a la conexión que existe
entre los poros de la roca:
1. Porosidad Conectada o Absoluta
2. Porosidad Interconectada o Efectiva
3. Porosidad Aislada, No Interconectada o No Efectiva

*Permeabilidad: Es la capacidad de una roca para permitir el paso de fluidos a
través de sus poros interconectados.

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Factores que Influyen en la Migración:

*Gradiente de Presión
*Compactación
*Flotación
*Gravedad
*Capilaridad
*Corrientes
*Atracción Molecular

Dirección de la Migración:

Se consideran las direcciones de la migración, respecto a los planos de
estratificación; el petróleo migra palalela o transversalmente a la estratificación. A
la migración paralela se le denomina ordinariamente “lateral” y a la transversal
“vertical”.

La migración paralela toma lugar generalmente a través de la roca almacén,
mientras que la migración transversal exige la presencia de zonas permeables que
crucen los planos de estratificación. Como regla general, pero no invariable, la
migración primaria es transversal, mientras que la migración secundaria es
paralela.

Migración Transversal (Vertical):

Puede ser descendente o ascendente. Si el movimiento está originado por
la diferencia de densidades entre el petróleo y el agua, la dirección de migración
es evidentemente ascendente. Pero si el petróleo está siendo expulsado por una
roca bajo compresión, se moverá en dirección a la menor resistencia. Incluso, el
petróleo puede moverse simultáneamente en distintas direcciones.

Los canales usados por los fluidos expulsados son los poros
interconectados existentes entre los granos de la roca, que quedan cerrados a
toda migración posterior cuando la compactación es completa. La migración
transversal subsecuente puede hacerse a través de canales secundarios que
corten la estratificación.

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Migración Paralela (Lateral):

Es posible cuando existe un estrato poroso y permeable en la sección
sedimentaria. El petróleo viaja y se acumula paralelamente a la estratificación con
bastante más frecuencia que perpendicularmente a ella. Un ejemplo de lo anterior
es el hecho de que se encuentren petróleos similares en una sola formación de
varios kilómetros cuadrados, mientras que en otras formaciones, separadas
verticalmente solo por pocos metros, poseen petróleos poco similares entre sí. Es
también muy probable que el movimiento desde la roca madre a una roca almacén
en los campos de arenas lenticulares, haya sido una migración paralela.

Distancia de la Migración:

La distancia a través de la cual puede migrar un petróleo, o ha migrado en el
pasado geológico, es función del tiempo si se supone una continuidad de
permeabilidad y gradiente. Si el petróleo puede migrar un centímetro, puede
hacerlo un kilómetro, es solo cuestión de tiempo.

Las oportunidades para una migración a largas distancias son mucho mayores
para la migración paralela que para la transversal. En esta última clase de
movimiento, la distancia está limitada al espesor de la sección sedimentaria.

Capas Conductoras: Este término es para las rocas profundas y altamente
porosas y permeables a través de las cuales el petróleo puede migrar. Las
posibles capas conductoras incluyen principalmente a las areniscas y calizas
cavernosas. El petróleo asciende o desciende desde las capas conductoras a las
rocas almacén a través de poros o fisuras. Una vez alcanzada la capa almacén, el
petróleo puede quedar inmediatamente atrapado, o puede migrar paralelamente a
la estratificación hasta encontrar una trampa.

Época de la Migración:

La acumulación de los hidrocarburos en un depósito comercial es posible
únicamente por medio de una combinación de acontecimientos físicos en una
secuencia definida.
La época de la migración puede dividirse en tres categorías:
1. Época de la migración primaria desde la roca madre a la roca almacén
2. Época de la primera de las migraciones secundarias hasta una trampa, y 10
3. Época de las migraciones posteriores hasta trampas más elevadas como
consecuencias de fugas de la primera trampa.


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Cambios en el Petróleo Durante su Migración:

La migración no tiene porque impedir la evolución natural del petróleo. De
hecho, podría incluso ser acelerada a cause del mayor contacto.

Dato Relevante: La probabilidad de que es necesario cierto tiempo, incluso quizá
tiempo geológico, para que el petróleo adquiera la fluidez necesaria para su
migración secundaria, puede ser la razón de la ausencia virtual de depósitos
comerciales de petróleo en las formaciones más jóvenes.

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