Resumen Est Tema III Diagenesis Tipos Rocas Sed[1]
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GEOLOGÍA DE
YACIMIENTOSTEMA III: DIAGÉNESIS DE LAS ROCAS
SEDIMENTARIAS Y SUS PROPIEDADES.
Geología de YacimientosTema III
¿ Que es una Roca Sedimentaria ?
Las rocas sedimentarias son originadas como consecuencia deacciones mecánicas o químicas sobre otras rocas ya existentes.
SON ROCAS FORMADAS A PARTIR DE LOS PROCESOS DE
METEORIZACION, EROSION, TRANSPORTE Y SEDIMENTACION QUE
ACTUAN SOBRE ROCAS PREEXISTENTES Y EXPUESTAS A LA INTERPERIE
EN LA SUPERFICIE TERRESTRE
Geología de YacimientosTema III
CAPAS O ESTRATOS
Todos los sedimentos se depositan
originalmente en capas cuyas
superficies son subhorizontales.
Cuando las capas en la superficie o
en el subsuelo, se encuentran con
inclinaciones que se alejan de la
horizontal, ello es debido a
deformaciones tectónicas, como
consecuencias de esfuerzos
compresionales o gravitacionales
que se producen en la corteza
terrestre, esencialmente por los
preocesos de formación de
montañas.
Es una capa de sedimento con
litología homogenea o gradacional
que se depósito durante un
intervalo de tiempo definido.
Geología de YacimientosTema III
DIAGÉNESIS .ES EL PROCESO MEDIANTE EL CUAL EL SISTEMA (SEDIMENTOS-
MATERIA ORGÁNICA-PRESIÓN-TEMPERATURA) TIENDE A ALCANZAR
UN EQUILIBRIO SOBRE LAS CONDICIONES TRIVIALES DE
ENTERRAMIENTO Y A TRAVÉS DEL CUAL EL SEDIMENTO SE HACE
CONSOLIDADO.
LOS CAMBIOS COMIENZAN EN LA INTERFACE SEDIMENTO-AGUA
DESPUÉS DEL ENTERRAMIENTO DE LAS PARTÍCULAS MINERALES, LA
MATERIA ORGÁNICA Y EL AGUA INTERSTICIAL, QUE OCASIONAN LA
LITIFICACIÓN DE LOS SEDIMENTOS.
Geología de YacimientosTema III
DIAGÉNESIS .LOS PROCESOS DIAGÉNETICOS INCLUYEN TODOS LOS QUE SE
REALIZAN ENTRE EL DEPÓSITO DEL SEDIMENTO Y SU CONVERSIÓN A
ROCA SEDIMENTARIA, HASTA SU TRANSFORMACIÓN EN ROCA
METAMÓRFICA.
LA DIAGÉNESIS OCURRE DONDE LA MINERALOGÍA DE LA ROCA LLEGA
A SER INESTABLE COMO RESULTADO DE LOS CAMBIOS EN LAS
CONDICIONES FISICOQUÍMICAS.
LA INESTABILIDAD POR LO GENERAL TIENE LUGAR EN EL CONTACTO
DE LOS GRANOS Y EN EL ESPACIO PORAL ENTRE LOS GRANOS.
Geología de YacimientosTema III
DIAGÉNESIS .
Entre los cambios físicos que pueden ocurrir en la
interface agua-sedimento, tenemos:
•Alteración en el tamaño de la partícula.
•Alteración de su resistencia mecánica.
•Reducción de su porosidad.
•Bioturbación
Geología de YacimientosTema III
DIAGÉNESIS .
LOS FACTORES QUE AFECTAN LA DIAGÉNESIS DE
LOS SEDIMENTOS, SON LOS SIGUIENTES:
• COMPOSICIÓN
• PRESIÓN DE SOTERRAMIENTO
• TEMPERATURA
• COMPOSICIÓN Y NATURALEZA DE LOS FLUIDOS DEL PORO
• TAMAÑO DE GRANO
• POROSIDAD y PERMEABILIDAD
• CAUDAL DEL FLUJO DE FLUIDOS
Geología de YacimientosTema III
DIAGÉNESIS .
Entre los cambios químicos que pueden ocurrir en
la interface agua-sedimento, tenemos:
•pH (Acidez – Basicidad)
•Eh ( Potencial óxido-reducción)
•Adsorción (Física y química)
•Temperatura
•Presión
•Tiempo geológico
Geología de YacimientosTema III
PROCESOS DIAGENÉTICOS .
•COMPACTACIÓN
Es la disminución de volumen del sedimento, provocada por el
efecto de la carga, originando como consecuencia el
enterramiento y con esto la disminución de la porosidad
•CEMENTACIÓN
Consiste en la depositación por precipitación química de
minerales en los poros o intersticios de un sedimento.
Produciendo con esto la rigidez del mismo, al unirse los granos
entre si.
Geología de YacimientosTema III
PROCESOS DIAGENÉTICOS .
Prof. Ing. José A. Zabala, MSc., © 2009.
Geología de YacimientosTema III
PROCESOS DIAGENÉTICOS .
•NEOFORMACIÓN DE MINERALES
Es la formación de nuevos minerales, generalmente es función
de la ubicación de la superficie Eh = 0 en el cuerpo de masa de
agua.
Geología de YacimientosTema III
PROCESOS DIAGENÉTICOS .
•AUTIGENESIS o ALTERACIÓN
Reacciones químicas que conllevan a la transformación de un
mineral a otro, de hábito cristalino muy diferente.
Geología de YacimientosTema III
PROCESOS DIAGENÉTICOS .
La diagénesis temprana ocurre mientras el sedimento
se halla en contacto con agua marina intersticial,
ocurriendo reacciones de degradación de materia
orgánica y formación de minerales de hierro (óxidos,
sulfuros).
La diagénesis intermedia se produce compactación y
deshidratación,
La diagénesis tardía ocurren fenómenos de
sobrepresión (cuando la presión de agua en la roca
supera la litostática adquiriendo la roca plasticidad),
generación de hidrocarburos y concentración de
elementos trazas (U, Mo, V, Ni, etc.).
Geología de YacimientosTema III
DIAGÉNESIS DE LAS ARENISCAS .
Esta clase de rocas se caracteriza por presentar un
patrón bastante uniforme de diagénesis.
Diagénesis de Arenas y
Gravas.
Aquí los procesos
diagenéticos afectan
principalmente a los granos.
Ocurren los siguientes
procesos: compactación,
cementación, alteración de
granos inestables y
disolución de granos.
Geología de YacimientosTema III
DIAGÉNESIS DE LAS ARENISCAS .
El principal proceso diagénetico es la cementación,
generalmente por cuarzo, dolomita y calcita,
químicamente precipitados de los fluidos presentes en
los poros.
Geología de YacimientosTema III
DIAGÉNESIS DE LAS LUTITAS .
Estas rocas están sujetas a varias modificaciones
postdepositacionales, tanto físicas como químicas.
Las primeras incluyen el efecto de la compactación,
originándose reducción en la porosidad y
mejoramiento en la orientación de los minerales.
Las segundas comprenden la
transformación de los
minerales, tempranamente
por reacción con el medio
circundante, o tardíamente
por recristalización.
Geología de YacimientosTema III
DIAGÉNESIS DE LAS LUTITAS .
Diagénesis de Limos y Arcillas: Al ser estos sedimentos de
tamaño muy fino, requieren de muy poca velocidad de corriente
para asentarse. Sin embargo la mayoría de estos sedimentos se
hayan en ambientes costeros y marinos con velocidades
relativamente altas. Esto se debe a que existen dos procesos que
permiten su asentamiento: una inorgánico (floculación) y otro
orgánico (pelletización).
Cabe destacar que en estos
sedimentos además de minerales
de arcilla y granos finos de cuarzo y
feldespato, la materia orgánica es
uno de los constituyentes más
importantes, siendo por excelencia
las rocas madres del petróleo.
Geología de YacimientosTema III
DIAGÉNESIS DE LAS CALIZAS .
Esta diagénesis es mas isoquímica que la de las
areniscas.
Donde los principales procesos comprenden el
neomorfismo, la cementación y la estiolotización.
Geología de YacimientosTema III
¿ Que resultado se obtiene de los sedimentos aportados
por un ambiente sedimentario y el proceso de diagénesis
de estos en rocas ?
Geología de YacimientosTema III
¿ Qué es una Cuenca Sedimentaria?
Son áreas Geosinclinales en que la mayorías de ellas estuvieron
sumergidas durante considerables períodos de tiempo geológico y
sujetas a hundimientos intermitentes.
Geología de YacimientosTema III
¿ Que son los Geosinclinales?
ESTRUCTURALES Y
SEDIMENTARIAS DE
GRANDES ESPESORES
QUE SE RELLENAN A
TRAVÉS DEL TIEMPO
GEOLÓGICO
SON ÁREAS DEPRESIVAS
DE NUESTRA LISTOSFERA
CONFORMADAS POR
UNIDADES
Geología de YacimientosTema III
Una cuenca sedimentaria es una región subsidente.
Subsidencia: Hundimiento progresivo de un sector de la corteza.
La existencia de una cuenca sedimentaria está estrictamente ligado a unespacio subsidente. Mientras haya subsidencia, habrá cuenca sedimentaria,cuando se pare se colmará.
Geología de YacimientosTema III
La subsidencia simplemente hace posible la deposición de
las capas sedimentadas al dejar espacio por debajo de la
superficie del agua, por acción del hundimiento del fondo
Oceánico o marino, para la acumulación de sedimentos.
Geología de YacimientosTema III
CAUSAS DE LA SUBSIDENCIA
1. Dilatación y contracción térmica: Existen puntos calientes en lacorteza que pueden producir dilataciones en zonas de la corteza,cuando esa zona se enfría y empieza la contracción, se produceuna depresión mientras dure la contracción, la cuenca.
3. Cambio de fase: Cuando al haber un cambio de fase de los mineraleséstos aumentan su masa y el equilibrio isostático produce unadepresión.
2. Intrusión densa: isostasia. Si tenemos una zona a la que se leañade una masa de magma más densa, eso implica más masa con loque el reajuste isostático produce una depresión.
Geología de YacimientosTema III
CAUSAS DE LA SUBSIDENCIA
4. Reajuste isostático de un grabe. Es una zona distensiva que da lugara la formación de fallas normales y un consiguiente reajustehidrostático.
5. Estiramiento de la corteza y ascenso pasivo de la astenosfera. Sonlas típicas cuencas oceánicas. Se produce un estiramiento de cortezapor una fuerza de contracción que da lugar a un rifting (conjuntoescalonado de fallas normales) que produce el ascenso pasivo deastenosfera. La astenosfera aflora en la línea de rifting.
6. Fenómenos de estiramiento sin llegar a fractura. Se produce unadeformación elástica por carga en zonas de orógeno. Las fallasinversas llegan a acumular fallas sucesivas de escamas de rocas queno están en equilibrio isostático.
Geología de YacimientosTema III
¿ Cual es la importancia de una
• POSEN UN ADECUADO ESPESOR DE ROCA SEDIMENTARIA PARA LA EXISTENCIAY RETENCIÓN DE GRANDES YACIMIENTOS DE PETRÓLEO Y GAS.
•POSEE POTENTES SECCIONES ESTRATIGRÁFICAS DE SEDIMENTOS RICOS ENMATERIAL ORGÁNICO Y ROCAS CON POROSIDAD Y PERMEABILIDADADECUADAS.
•SON DESDE EL PUNTO DE VISTA DIASTRÓFICO RELATIVAMENTE TRANQUILOS,CON LO QUE EL PETRÓLEO GENERADO Y ATRAPADO NO HA SIDO DESTRUIDO.
Geología de YacimientosTema III
Propiedades de las Rocas Sedimentarias
Estas propiedades se basan el concepto de Textura
Término que tiene que ver con el tamaño, forma, disposición,
orientación y relaciones entre los granos o partículas
constituyentes de la roca.
GRANO
MATRIZ
CEMENTO
POROSIDAD
Textura Clástica:
formada por la acumulación de
minerales y fragmentos de
rocas.
Geología de YacimientosTema III
El Cemento en rocas clásticasEs el precipitado químico posterior al depósito que llena los
intersticio o poros entre granos y matriz.
Sílice
Calcita
Dolomita
Siderita
Los materiales
cementantes
mas comunes en
las rocas
sedimentarias
son:
Por ejemplo: el cemento
sílice en las areniscas se
deposita como cuarzo, en
continuidad óptica con las
partículas de cuarzo de la
matriz de la roca.
Geología de YacimientosTema III
El Cemento en rocas carbonatadasConstituye un componente textural de las rocas calizas, que en
general esta formado por Calcita Cristalina, denominada
ESPARITA.
Esta constituido por calcita o dolomita, hasta también
bajo la forma de aragonito.
El cemento calcáreo se origina generalmente a partir de la
disolución de conchas calcáreas, disueltas por la acción de
bióxido de carbono (CO2) liberado por la descomposición del
organismo al morir
La esparita es un lodo de calcita microcristalina de tamaño
superior a 10 micras.
Geología de YacimientosTema III
El Cemento en rocas carbonatadas
Tanto la cementación, como el neomorfismo, son dos de los
factores mas importantes de la diagénesis de Carbonatos y
cuyos efectos se presentan en el cuadro siguiente:
Geología de YacimientosTema III
POROSIDAD
PROPIEDAD QUE CONDICIONA FACTORES TALES COMO:
TEMPERATURA, PRESIÓN, SATURACIÓN Y VOLUMEN
DE PETRÓLEO Y GAS EN LA ROCA.
Propiedades de las Rocas Sedimentarias
Geología de YacimientosTema III
PERMEABILIDAD
PROPIEDAD DE LA QUE DEPENDE EL DESPLAZAMIENTO DE LOS
FLUIDOS EN EL INTERIOR DE LA ROCA, Y COMO
CONSECUENCIA, EXPLOTABILIDAD DEL YACIMIENTO
Propiedades de las Rocas Sedimentarias
Geología de YacimientosTema III
Tipo de Porosidades
POROSIDAD PRIMARIA
ES AQUELLA ADQUIRIDA DESDE LA SEDIMENTACIÓN
Geología de YacimientosTema III
Tipo de PorosidadesPOROSIDAD SECUNDARIA
ES LA RESULTANTE DE LOS FENÓMENOS
POSTERIORES A LA DIAGÉNESIS
MICROPOROSIDAD: Es aquella que existe como poros muy pequeños
(< 1 µØ), generalmente asociado a arcillas
POROSIDAD POR DISOLUCIÓN: Es la resultante cuando el grano y/o
el cemento es disuelto por el flujo de fluidos.
POROSIDAD POR FRACTURAS: Es la causada por roturas o grietas
ocasionadas por efectos tectónicos en el área o campo.
Geología de YacimientosTema III
DESPRECIABLE ENTRE 0 y 5 %
POBRE ENTRE 5 y 10 %
MEDIA ENTRE 10 y 15 %
BUENA ENTRE 15 y 20 %
MUY BUENA SUPERIOR A 25 %
FACTORES QUE AFECTAN LA POROSIDAD
•FIGURA o FORMA DE LOA GRANOS
•DISTRIBUCIÓN DE LOS GRANOS
•CEMENTACIÓN
•CONTENIDO DE ARCILLAS
•FRACTURAMIENTO
•PROFUNDIDAD DE ENTERRAMIENTO
Geología de YacimientosTema III
¿QUE ES LA
PERMEABILIDAD?
ES UNA MEDIDA DE LA HABILIDAD DE UN
MEDIO POROSO A TRANSMITIR FLUIDOS
O ES LA MEDIDA DE LA FACILIDAD CON
QUE UNA ROCA PERMITE QUE LOS
FLUIDOS SE MUEVAN DENTRO DEL
VOLUMEN POROSO INTERCONECTADO.
LA PERMEABILIDAD REGULA LA TASA A
LA CUAL LOS FLUIDOS PUEDEN SER
PRODUCIDOS O DESPLAZADOS DE ESTE
MEDIO POROSO.
Geología de YacimientosTema III
TIPOS DE PERMEABILIDADES
1) PERMEABILIDAD HORIZONTAL O LATERAL
CORRESPONDE AL FLUJO DE FLUIDOS PARALELAMENTE
A LA ESTRATIFICACION
2) PERMEABILIDAD VERTICAL O TRANSVERSAL
CORRESPONDE AL FLUJO DE FLUIDOS PERPENDICULAR
A LA ESTRATIFICACION. SIENDO ESTA, NORMALMENTE,
INFERIOR A LA HORIZONTAL
Geología de YacimientosTema III
TIPOS DE PERMEABILIDADES EN EL YACIMIENTO
PERMEABILIDAD ABSOLUTA (K): Es aquella cuando existe una sola fase
que satura 100% el medio poroso.
PERMEABILIDAD EFECTIVA (Ke): Es aquella cuando mas de una fase
fluye simultáneamente. Es función de la saturación del fluidos
considerado y será siempre menor al K.
PERMEABILIDAD RELATIVA (Kri): Es la relación entre la K/Kri
Depende de la saturación del fluido considerado. Kro, Krg, Krw
PERMEABILIDAD ANISOTROPICA: La permeabilidad es considerada a
nivel de yacimientos, una cualidad direccional, por lo que hay que
considerar la dirección de movimiento Kx, Ky , Kz
Geología de YacimientosTema III
LA PERMEABILIDAD VARÍA SEGÚN LOS
SIGUIENTES RANGOS:
5 – 10 md REGULAR
10 – 100 md BUENA
100 – 1000 md MUY BUENA
FACTORES QUE AFECTAN LA PERMEABILIDAD
•ORIENTACIÓN DEL GRANO
•LAMINACIÓN
•BIOTURBACIÓN
•DIAGÉNESIS
•FRACTRAMIENTO
•LAS MISMAS QUE AFECTAN LA POROSIDAD
Geología de YacimientosTema III
LA SATURACIÓN
La saturación de un medio poroso con respecto a un fluido se define como
la fracción del volumen poroso de una roca que esta ocupada por dicho
fluido.Donde:
Sx = Saturación de la fase X.
Vx = Volumen que ocupa la fase X.
Vt = Volumen poroso total de la roca.
La sumatoria de las saturaciones de todos los fluidos que se encuentran
presentes en el espacio poroso de una roca, debe ser igual a 1.
Geología de YacimientosTema III
Tipos de
Geología de YacimientosTema III
Tipos de Rocas Sedimentarias: ARENISCA
Se forma a partir del proceso diagenético de los depósitos sedimentarios de
Arenas
Se consideran como las rocas almacén por excelencia del petróleo.
Geología de YacimientosTema III
Tipos de Rocas Sedimentarias: LUTITAS Se forma a partir del proceso diagenético de los depósitos sedimentarios de Arcillas.
Geología de YacimientosTema III
Tipos de Rocas Sedimentarias: LUTITAS La composición química de los cementos de minerales de arcillas en las
rocas almacén determinará el comportamiento en el encuentro con los
líquidos inyectados para mantener la presión del yacimiento a niveles
deseados y, consecuentemente, la cantidad de petróleo a producir.
ILITA: Forma puentes en los cuellos de los poros, afectando la
eficiencia en la recuperación.
CAOLINITA: Forma agregado y rellenos en los poros, impidiendo el
paso del flujo en ese sector de la roca.
ESMECTITA: Tienden a expandirse al contacto con el agua, trayendo
consigo un aumento del volumen del espacio ocupado por estos
minerales de arcillas, con la consiguiente reducción de la porosidad y
permeabilidad.
CLORITA: Son extremadamente sencibles a los ácidos y a las aguas
oxigenadas, por lo que se disuelven y precipitan, reduciendo la
porosidad.
Geología de YacimientosTema III
Tipos de Rocas Sedimentarias: LUTITAS
Geología de YacimientosTema III
Tipos de Rocas Sedimentarias: CALIZAS Son aquellas rocas que por esencia están formadas por Carbonato
Cálcico.
El Carbonato cálcico se encuentra en dos variedades:
La Calcita : forma el constituyente principal de las piedras calizas y es la
variedad cristalina estable, se halla en los caparazones de muchos tipos
de invertebrados.
El Aragonito : es la forma
que toma el Carbonato
cálcico cuando cristalizan
sus disoluciones. No
obstante, es inestable en
presencia de agua y poco
a poco, se transforma en
Calcita.
Geología de YacimientosTema III