Estudio de geologia de yacimientos ingenieria de petroleo

1. DICTADO POR:
ING. MONTILLA, NINFA (M.Sc.)

2. FREI LAS
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3. El Ciclo de las Rocas da una idea de las diferentes
interrelaciones y cambios que pueden darse entre ellas.

4. MODELO GEOLÓGICO

5. MODELO GEOLÓGICO
Todas las rocas que cubren la tierra de acuerdo con la forma como ellas han
sido formadas, se agrupan en tres clases principales: ígneas, metamórficas y
sedimentarias.
Rocas Ígneas: Se forman del enfriamiento y solidificación del material de roca
que se encuentra debajo de la corteza terrestre en estado líquido. Pueden ser
formadas debajo de la superficie por enfriamiento muy lento o formadas en la
superficie cuando el material fundido es forzado hacia la superficie de la tierra.
En esta categoría se encuentran granitos, dioritas, lavas, basaltos, etc.
Rocas Metamórficas: Originalmente pueden ser ígneas o sedimentarias, sus
características originales han sido cambiadas grandemente por las acciones
de presión, temperatura y otros factores que actuaron sobre ellas dentro de la
corteza de la tierra. Ejemplo de estas rocas son: filitas, esquistos, etc.

6. MODELO GEOLÓGICO
Rocas Sedimentarias: Estas rocas provienen de la consolidación de
sedimentos formados sobre la superficie de la tierra o ambientes marinos,
originados por descomposición mecánica de fragmentos de rocas pre-
existentes por efecto de meteorización, erosión y transporte (depositación
mecánica), también por precipitaciones químicas de soluciones o por
secreción de organismos vivientes (depositación química). Frecuentemente,
fueron depositados en capas o estratos.
En su mayoría todo el petróleo producido en el mundo proviene de rocas
sedimentarias. Para localizar los yacimientos que contienen petróleo, se
requiere del conocimiento de la naturaleza de los sedimentos.
Las rocas sedimentarias, están en su mayoría formadas por minerales que
permanecen estables sometidos a condiciones normales de esfuerzos y
temperatura derivados de procesos y pueden ser divididas en dos grandes
grupos mecánicos y químicos.

7. MODELO GEOLÓGICO
Las rocas sedimentarias se clasifican según su composición en:
Rocas Carbonáticas: Son formadas por carbonatos de calcio y de
magnesio precipitados en las aguas marinas por procesos químicos y
bioquímicos. Ejemplo: Calizas y dolomitas.
Rocas Clásticas: Están formadas de restos provenientes de la
alteración y descomposición de rocas pre-existentes que pueden ser
transportadas, frecuentemente a distancias considerables, por el viento,
agua o hielo desde el sitio de erosión hasta el sitio de depositación.
Estos sedimentos, los cuales se asientan bajo la acción de la gravedad
a distancias desde sus orígenes son denominados “Exógenos”. Las
“Exógenos”
partículas están usualmente unidas por un cemento de origen químico o
bioquímico formando posteriormente la despositación. Ejemplo: Calizas
y dolomitas.

8. Clasificación de las Rocas Sedimentarias
ROCA FUENTE
Descomposición
Descomposición
Química
Mecánica
Restos Orgánicos Minerales Pre-
Soluciones existente
Precipitaciones
Restos Biológicos
y Precipitaciones
Lutita
Areniscas
Conglomeráticas
Carbón Orgánico
Evaporitas
(algunas Calizas)
Calizas
Lutitas Diatomeas
Fosforitas
Dolomitas
Fuente: Introduction to Wireline log analysis W.A.

9. Tipos de Rocas Sedimentarias
SIMPLE
ARENAS CALIZAS DOLOMITAS
LUTITA
ARCILLOSAS
ARENA
COMPLEJA MICA
LUTITA
Fuente: Avanced Formation Evaluation. Schlumberger Surenco S.A.

10. ROCAS SEDIMENTARIAS
TERRÍGENOS

11. ROCAS SEDIMENTARIAS
Las Rocas Sedimentarias Detríticas (Conglomerados, areniscas,
limolitas y lutitas): son rocas formadas por la acumulación de
minerales y fragmentos de roca derivados de ya sea de la erosión de
rocas preexistentes o de productos meteorizados o intemperizados
de estas rocas.
Caliza: roca sedimentaria compuesta en gran parte por el mineral
Calcita (CaCO3) formada ya sea por procesos orgánicos o
inorgánicos. Constituyen el 22% de las rocas sedimentarias.
Dolomía: roca sedimentaria compuesta principalmente por el mineral
Dolomita (MgCO3).
Carbón: es una roca sedimentaria compuesta por materia
combustible derivada de la composición y alteración parciales de la
celulosa y la lignita de la materia vegetal.
Evaporitas: son rocas compuestas de minerales precipitados a partir
de soluciones concentradas por la evaporación de sus solventes. Por
ejemplo: sal de roca, teso, anhidrita.

12. TERRÍGENOS
CONGLOMERADOS
ARENISCAS
LIMOLITAS
LUTITAS
CALIZAS Y
LUTITAS FOSILÍFERAS DOLOMÍAS CRISTALINAS
Y ARCILLOSAS
CALIZAS OOLÍTICAS,
FOSILÍFERAS Y
PELETOIDALES EVAPORITAS, FTANITA,
CALIZAS Y DOLOMÍAS
CRISTALINAS
ALOQUÍMICO ORTOQUÍMICO
S S
CLASIFICACIÓN DE LOS
SEDIMENTOS Y DE LAS ROCAS (FOLK)

13. ARCILLA
ARCILITA
(ARCILLA)
ARCILITA ARCILITA
ARENOSA LIMOSA
(ARCILLA ARENOSA (ARCILLA LIMOSA)
LODOLITA
ARCILLOSA
(LODO ARCILLOSO)
ARENISCA LODOLITA LODOLITA LIMOLITA
ARCILLOSA ARENOSA LIMOSA ARCILLOSA
(ARENA ARCILLOSA) (LODO ARENOSO) (LODO LIMOSO) (LIMO ARCILLOSO)
LIMOLITA
ARENISCA ARENOSA
ARENISCA LIMOSA LIMOLITA
(LIMO ARENOSO)
(ARENA) (ARENA LIMOSA) (LIMO)
ARENA LIMO

14. ROCAS SEDIMENTARIAS
CONGLOMERADOS

15. ROCAS SEDIMENTARIAS
CONGLOMERADOS

16. ROCAS SEDIMENTARIAS
ARENISCAS

17. ROCAS SEDIMENTARIAS
BIOTURBACIÓN
Las trazas fósiles o icnofósiles son estructuras sedimentarias producidas biológicamente e incluyen
huellas, pistas, excavaciones, perforaciones y otras trazas realizadas por organismos. Son huellas fósiles
de organismos que vivieron en los sedimentos que constituyen las rocas sedimentarias. Las asociaciones
de icnofósiles se denominan icnofacies y son útiles en la interpretación ambiental.

18. ROCAS SEDIMENTARIAS
CALIZA FORMACIÓN LA LUNA
CALIZA FORMACIÓN GUASARE

19. ROCAS SEDIMENTARIAS
CALIZA FOSILÍFERA

20. ROCAS SEDIMENTARIAS
ORTOQUÍMICO
HALITA S
YESO

21. COMPOSICIÓN TÍPICA DE ALGUNAS ARCILLAS COMUNES (FOLK, 1974, P.91)
K20 disminuye de 12% - 7% - <1%
muscovita (sericite) - illita - montmorillonita Montmorillonita tiene Mg, pero la
clorita tiene mucho más
Caolinita y Clorita son deficientes en K20
Chamosita es kaolinite rica en Fe
Illita y Clorita tienen abundante hierro (Fe)
Glauconita es illite rica en Fe
Illita tiene hierro (Fe), pero la clorita tiene mucho más
La Sericita es probablemente muscovita de grano fino
ligeramente impura o deficiente en K

22. ARCILLAS
CLORITA – imagen de sem
(AAPG, Memoir28, p.135)
3.5µm
ILLITA – imagen de sem
(AAPG, Memoir28, p.132) 22µm

23. MONTMORILLONITA
imagen de sem
(AAPG, Memoir28, p.130)
5µm
CAOLINITA – imagen de sem 12µm
(AAPG, Memoir28, p.144)

24. ROCAS MADRES
Es la Roca generadora de hidrocarburo, es decir, donde se formó
el hidrocarburo. Por ejemplo: Lutitas, Calizas, entre otras.
ROCAS RECIPIENTES
Es la Roca donde se almacena el
hidrocarburo. Por ejemplo: Areniscas.

25. Caracterización Geológica de
Yacimiento (Diagénesis)
Son los procesos físicos, químicos o biológicos que convierten a los
sedimentos en rocas sedimentarias mediante la modificación de la
mineralogía y/o textura antes del metamorfismo (150 – 200 ºc).
Estos cambios ocurren en la interface sedimento-agua después del
enterramiento.
La diagénesis ocurre donde la mineralogía de la roca llega a ser
inestable como resultado de los cambios en las condiciones o de la
química.
La inestabilidad por lo general tiene lugar en el contacto de los
granos y en el espacio poral entre los granos.
Los cambios en la presión y temperatura causan que se formen
nuevos minerales o que se modifiquen minerales preexistentes
como ajustes del sedimento o la roca a las nuevas condiciones de
equilibrio.

26.  UTILIDAD:
 CARACTERIZACIÓN DE YACIMIENTO
 DETERMINA LA CALIDAD FÍSICA DE LA ROCA
 ANALIZA LAS VARIACIONES EN LOS YACIMIENTOS
PRODUCIDOS POR LA COMPACTACIÓN Y
CEMENTACIÓN
 ESTABLECE LOS NIVELES DE POROSIDAD CUYO
CONTROL ESTÁ RELACIONADO CON FACIES Y
AMBIENTES SEDIMENTARIOS
 ESTIMA LA PRESENCIA O AUSENCIA DE ARCILLA

27. PROCESOS DIAGENÉTICOS EN ARENISCAS
PROCESOS QUÍMICOS Y FÍSICOS QUE AFECTAN A LOS
SEDIMENTOS DESPUES DE LA DEPOSITACIÓN.
LOS ESTUDIOS SOBRE HISTORIA DIAGENÉTICA SON
IMPORTANTES POR:
 PREDICCIÓN
 ENTENDIMIENTO DEL FLUJO DE FLUIDOS.
 EL TAMAÑO Y FORMA DE LOS POROS DETERMINA:
 LA TASA Y CANTIDAD DE FLUIDOS PRODUCIDOS.
EFICIENCIA EN EL MANEJO DE LAS INTERACCIONES: ROCA-
FLUIDO

28.  PROCESO
DIAGÉNETICO:
 CEMENTACIÓN
 RECRISTALIZACIÓN
 REEMPLAZO
 ALTERACIÓN O AUTIGÉNESIS
 METASOMATISMO
 DIFERENCIACIÓN DIAGENÉTICA
 DISOLUCIÓN INTRAESTRATAL

29. PROCESOS DIAGENÉTICOS
EL GRADO EN EL CUAL CADA UNO DE ESTOS PROCESOS CONTRIBUYE A LA
DIAGÉNESIS DE UN SEDIMENTO DADO ESTA CONTROLADO POR LOS SIGUIENTES
FACTORES:
COMPOSICIÓN
• PRESIÓN DE SOTERRAMIENTO
• TEMPERATURA
• COMPOSICIÓN Y NATURALEZA DE LOS
FLUIDOS DEL PORO
• TAMAÑO DE GRANO
• POROSIDAD, PERMEABILIDAD
• CANTIDAD DEL FLUJO DE FLUIDOS

30. GEOMETRÍA DE LOS POROS
El tamaño, la forma y la distribución de los poros es muy
importante ya que influye en el tipo, cantidad y tasa de producción
de fluidos.
Ocurren tres tipos de porosidad en las areniscas
 Poros intergranulares
 Poros intragranulares y móldicos
 Microporos

31. GEOMETRÍA DE LOS POROS
LA PERMEABILIDAD Y LA APERTURA DE POROS SON MAYORES CON LA
POROSIDAD INTERGRANULAR.
ROCAS CON GRANDES GARGANTAS DE POROS RAPIDAMENTE LIBERAN
SUS FLUIDOS Y TIENEN ALTAS TASAS DE FLUJO.
ROCAS CON POROSIDAD INTRAGRANULAR, MÓLDICA Y
MICROPOROSIDAD FRECUENTEMENTE NECESITAN FRACTURAS
NATURALES O INDUCIDAS PARA HACER AL YACIMIENTO ECONOMICO.
LAS PRUEBAS DE MERCURIO PUEDEN SER UTILIZADAS PARA CALCULAR
EL TAMAÑO Y ESCOGIMIENTO DE LA GARGANTA DE PORO.

32. TIPOS DE CEMENTACIÓN POR SÍLICE

33. PROCESOS DIAGENÉTICOS EN ARENISCAS
ESTADO AVANZADO DE CEMENTACIÓN POR SOBRECRECIMIENTO EN EL CUAL CASI
TODO EL ESPACIO PORAL HA SIDO RELLENADO POR CEMENTO SILICEO. LOS BORDES
ENTRE LOS GRANO DETRÍTICOS Y EL CEMENTO POR SOBRECRECIMIENTO SON
DEBILMENTE VISIBLES. LOS CONTACTOS ENTRE SOBRECRECIMIENTOS ADYACENTES
SON BORDES IRREGULARES PRODUCIDOS POR LA INTERFERENCIA MUTUA DURANTE EL
CRECIMIENTO DE LOS CRISTALES. NX , 0,15 mm

34. COMPACTACIÓN
 Los espacios entre los granos de sedimentos están usualmente
rellenos de agua.
 La porosidad es el espacio vacio / el volumen total de la roca.
 La permeabilidad es la habilidad de la roca en transmitir un
fluido (gas, petróleo, agua), requiere porosidad conectada.

35. COMPACTACIÓN DE ARENA
Las arenas son difíciles de compactar ya que ellas estan
soportadas por contactos entre granos.
El cuarzo y feldespato no son dúctiles a condiciones diagenéticas
de p y t.
Las arenas modernas poseen entre 40 y 48 % de porosidad.
Las areniscas cuarzosas compactadas poseen alrededor de 30 %
de porosidad.
Los fragmentos líticos dúctiles pueden ser forzados entre los
poros, asi que las arenas líticas pueden ser mayormente
compactadas

36. ¿PUEDE LA COMPACTACIÓN POR SI SOLA
FORMAR ARENISCAS A PARTIR DE ARENAS?
A VECES
 CUARZO ± FELDESPATO ± AGUA COMPRIMIDOS HASTA EL LÍMITE
DE LAS CONDICIONES SEDIMENTARIAS, TODAVIA CON GRANOS
SUELTOS.
 80 % DE CUARZO + 20 % DE FRAGMENTOS DE LUTITAS O
ESQUISTOS GENERA AGREGADOS MULTIGRANULARES.
 100 % DE LODO GENERA LODOLITAS Y LUTITAS.
 LA COMPACTACIÓN POR SI SOLA PUEDE PRODUCIR UNA ROCA A
PARTIR DE SEDIMENTOS CON ALTO CONTENIDO DE FRAGMENTOS
LÍTICOS DÚCTILES O DE LODO.

37. Aspectos Diagéneticos Arenas B-2-X
Sd
Qz
Microfractura Ac
abierta Autigénica
Sd
Ф1
Ф1
LL 2899 4471’ 7” Ac
(S11) Autigénica Sd
Pl
Pl
Ac
Ac (Detrítica?)
Pl
Autigénica
LL 3358 4417’
LL 3358 5053’ 1”
(S3Ce)
(S3)

38. PROPIEDADES DE LA
ROCA - YACIMIENTO
 Porosidad
 Humectabilidad
 Permeabilidad  Presión capilar
 Permeabilidades relativas  Tensión superficial e
 Saturación y distribución de fluidos interfacial
PERMITEN DEFINIR LA
CAPACIDAD DE
ALMACENAMIENTO DE LA ROCA
RESERVORIO,Y COMO SE
RELACIONAN CON EL
COMPORTAMIENTO DE LOS
FLUIDOS DURANTE LA
PRODUCCION

39. Propiedades Físicas de las Rocas
Porosidad
Porosidad es el volumen de poros por unidad de volumen de
formación; es decir, la fracción del volumen de una muestra que
está ocupada por poros o vacíos. El símbolo para la porosidad es
φ. Una sustancia densa y uniforme, semejante a un pedazo de
vidrio, tiene porosidad cero; una esponja, tiene una muy alta
porosidad.
Las Porosidades de formaciones de superficie pueden ser muy
variadas. Carbonatos densos (calizas y dolomitas) y evaporitas
(sal, anhidrita, yeso, etc.) pueden mostrar prácticamente
porosidades cero; pozo con arenas consolidadas pueden tener
porosidades del 10 al 25 %; arenas no consolidadas pueden
tener 25 % o más.

40. Propiedades Físicas de las Rocas
Arcillas o Lutitas pueden contener por encima del 40% de
porosidad llena de agua, pero los poros individuales son
usualmente tan pequeños que la roca es impermeable al flujo
de fluidos.
Las Porosidades están clasificadas de acuerdo a la
colocación física del material que rodea los poros y a la
distribución y forma de los poros. En una arena limpia, la
roca matriz está formada por granos de arena individuales,
mas o menos en forma esférica, empacados juntos de la
misma forma en que los poros están entre los granos.

41. Propiedades Físicas de las Rocas
Porosidad
MATERIAL
CEMENTANTE
GRANO DE
ARENA
POROSIDAD
EFECTIVA
25%
POROSIDAD
NO EFECTIVA
5%
POROSIDAD
TOTAL 30%

42. PERMEABILIDAD (K, Darcy)
Es la medida de la resistencia al flujo de líquidos
en el medio poroso.
Ley de Darcy matriz
de roca
v = q = − k dp
A µ dl
Fase de flujo 1 Fase de flujo 2
FACTORES QUE AFECTAN:
Depende de la interconexión de los poros y las
condiciones de Humectabilidad de la superficie Poral
Es independiente a la naturaleza del fluido.
La habilidad de dejar fluir un fluido a través de los canales
que constituyen el volumen poroso interconectado.

43. Propiedades Físicas de las Rocas
Permeabilidad
La Permeabilidad es una medida de la facilidad con la cual los
fluidos pueden fluir a través de la formación. Para una
muestra de roca dada y para cualquier fluido homogéneo, la
permeabilidad será una constante con tal y los fluidos no
tengan contacto con la misma roca.
La unidad de Permeabilidad es el darcy, la cual es muy
grande, tanto que la parte de mil es generalmente utilizada: el
milidarcy (md). El símbolo para la Permeabilidad es k.
Una roca, para ser permeable, debe tener algunos poros
interconectados, capilares o fracturas. De aquí que existe
una relación aproximada entre la Porosidad y la
Permeabilidad. Las Permeabilidades más grandes, en
general, corresponden a grandes Porosidades, pero esto esta
lejos de ser una regla absoluta.

44. CLASIFICACIÓN DE PERMEABILIDAD
Absoluta (k): Cuando existe
una sola fase la cual satura 100
% el medio poroso.
Efectiva (ke): Cuando existen
mas de una fase en el medio
ko = f (So )
poroso, las cuales fluyen
simultáneamente.
ko Sw Relativa (kr): Se refiere a la
kro Sw = relación entre la permeabilidad
k Swi efectiva y la absoluta.

45. Propiedades Físicas de las Rocas
Las Arcillas y algunas arenas tienen altas porosidades, pero
los granos son mas pequeños que el camino disponible para
el movimiento del fluido, ya que es bastante restringido y
tortuoso; así que, sus permeabilidades pueden ser muy
bajas.
Otras formaciones, tales como calizas, pueden estar
compuestas de una roca densa partida, por un poco de
fisuras pequeñas o fracturas de gran proporción. La
Porosidad de cada una de las formaciones puede ser baja,
pero la permeabilidad de una fractura puede ser enorme.
Por lo tanto, las calizas fracturadas pueden tener baja
porosidad pero una permeabilidad extremadamente alta.

46. Propiedades Físicas de las Rocas
Permeabilidad
Permeabilidad
Vertical 1000 md
Permeabilidad
Horizontal 1500
md
POROSIDAD
40%

47. SATURACIÓN (Sf)
100% Agua 100% Petróleo Es la fracción de volumen
poroso ocupado por un
determinado fluido.
Vf
Sf =
Grano de Arena Vp
Se expresa como fracción o
porcentaje del volumen
poroso.
100% Gas Agua-Petróleo-Gas
Sg + So + Sw =1.0

48. Propiedades Físicas de las Rocas
Saturación
La Saturación de una formación es la fracción del volumen de
poros ocupados por el fluido considerado. La Saturación de
Agua, es entonces, la fracción (o porcentaje) del volumen de
poros que contiene agua de la formación. Pero si nada mas
existe agua en los poros, una formación tiene una Saturación
de Agua del 100 %. El símbolo para la Saturación es S; varios
subíndices son utilizados para denotar saturación de un fluido
en particular (Sw para Saturación de Agua, So para Saturación
de Petróleo, Sh para Saturación de hidrocarburos, etc.).
La Saturación de Petróleo, o Gas es la fracción del volumen de
poros que contiene petróleo o gas. Los poros deben estar
saturados con algún líquido. Así, la sumatoria de todas las
saturaciones en una roca de formación dada debe ser un total
del 100 %.

49. Propiedades Físicas de las Rocas
Saturación
AGUA
GAS
PETROLEO
GRANOS DE MATERIAL
ARENA CEMENTANTE

50. Tensión Interfacial ( γ)
Película superficial
En la superficie que separa dos
fases.
Existe un desbalance de fuerzas
moleculares que se traduce en un
Aire fuerza neta que tiende a minimizar el
Interfase área de contacto entre las dos fases,
Aire-Petróleo a esta área de contacto se le conoce
como Interfase.
Petróleo Interfase
Petróleo-Agua
La fuerza molecular resultante en la
Agua interfase se denomina Tensión
Interfacial.
Moléculas externas en la
Interfase Petróleo-Agua
Se expresa en unidades de fuerza
Moléculas externas en la
Interfase Aire - Petróleo por longitud (p.ej: dinas/cm)

51. Humectabilidad
Es la tendencia de un fluido a
O
LE
adherirse a una superficie sólida, en
Ó
TR
PE
AGUA
presencia de otro fluido inmiscible Owo
SUPERFICIE DE LA ROCA
El término Mojabilidad es sinónimo Owo = ÁNGULO DE CONTACTO
de Humectabilidad, denominándose
Fluido Mojante o humectante al que Owo Owo
presenta mayor tensión de adhesión
HIDRÓFILO OLEOFILO
con la roca del yacimiento. ( Owo < 90°) ( Owo < 90°)
Determina:
Localización y Distribución de Fluidos
Permeabilidad Relativas
Eficiencias de Desplazamiento

52. Presión Capilar (Pc)
σwo
Es una de las fuerzas mas
Aθ importantes que controlan y
gobiernan la distribución de
B
h fluidos en el yacimiento.
Agua Petróleo
Las fuerzas capilares se origina
de la acción molecular de dos o
Agua más fluidos inmiscibles (petróleo,
agua, gas) que coexisten en el
medio poroso.
r R θ Se expresa en términos del
A diferencial de presión en la
2 σow cos θ interfase entre la Fase Mojante y
B P = P −P =
c A B
r la Fase No Mojante.