SISTEMAS SISTEMAS PETROLEROS SILÚRICOS SILÚRICOS Y DEVÓNIC DEVÓNICOS OS EN LAS AREAS DEL BOOMERANG Y DE ROBORÉ, SANTA CRUZ – BOLIVIA. B OLIVIA. Genaro Montemurro* * Geólogo independiente, Santa Cruz, Bolivia. E-Mail:
[email protected] RESUMEN La región de estudio comprende las áreas del Boomerang y de Roboré, ubicadas al Norte y Este de la ciudad de Santa Cruz, la primera conformando parte del Codo de Santa Cruz y la segunda a la plataforma Chaqueña al sur de la Serranía de Chiquitos, ambas abarcan un área de más de 6.000 Km2. Es una provincia geológica favorable para de hidrocarburos líquidos y gaseosos. La carga litostática que han soportado las diferentes rocas madres silúricas y devónicas en ambas áreas del Boomerang y de Roboré es muy variable principalmente por el fuerte efecto erosivo pre depositacional de la Formación Ichoa, en la parte norte de ambas áreas, de cuyo efecto se produce un biselamiento drástico de la cuña paleozoica en esta dirección, fenómeno que afecto a los elementos y procesos del Sistema Petrolero. En este estudio se han utilizado cerca de 200 datos de análisis de Carbón Orgánico Total (COT), 50 de pirolisis Rock Eval, se evaluaron los fingerprints de biomarcadores de 7 muestras de petróleo/condensado junto a 4 muestras de extracto de roca madre de diferentes pozos y análisis de isotopos de gas. Con este estudio se pretende entender la ocurrencia de los diferentes tipos de hidrocarburos, procesos que comprende desde el inicio de la generación hasta el entrampamiento del mismo, por el cambio en los parámetros cinéticos a través del tiempo geológico y la determinación de la “ventana de madurez del petróleo ”. ABSTRACT AB STRACT The study region comprises the Boomerang and Robore areas, located partly in the Santa Cruz bend and partly in the Chiquitos range. The total extension exceeds 6000 km2, sheltering both gas and liquids. The overburden acted in different ways over the Silurian and Devonian source rocks in the Boomerang and Robore areas. Pre-cretaceous erosion deeply affected the northern part of the area, originating a complex geological history. In order to characterize the source rock, almost 200 samples for TOC, 50 for Rock Eval and 8 for biomarkers and isotope analysis were collected in the Boomerang (foothills) and Robore (foreland) areas. This analysis will help in the regional knowledge of the different source rocks, type of hydrocarbons, kinetic parameters, oil and gas windows in order to reduce the geological risk in wildcat wells. Palabras claves: Biomarcadores, crácking secundario, área sin trampas estructurales. ESTRATIGRAFIA Los espesores de la serie sedimentaria implicada implicad a en el Área del Boomerang varían de Sur a Norte, con disminuciones importantes en este mismo sentido como efecto principalmente por acuñamientos (onlaps) hacia el borde del escudo y por efecto de las discordancias pre-Carbonífera y pre-Tacurú. En la parte sur y central el material implicado es Silúrico, Devónico, Carbonífero, Jurásico, Cretácico y Terciario, con un espesor total de más o menos 8.500 m. En cambio en el borde septentrional del área del Boomerang, al igual que en el sector de Roboré, la serie paleozoica está fuertemente reducida, como efecto de los fenómenos antes mencionados, y prácticamente sobre el Cratón de Guaporé el Paleozoico desaparece casi completamente, configurando lo que se denomina la Cuña Paleozoica, la cual sobreyace en discordancia angular a rocas de edad Precámbrica a Cámbrica inferior considerada en este ámbito como el basamento económico. GEOLOGÍA ESTRUCTURAL ESTRUCTURAL Toda la información que se tiene de las áreas del Boomerang y de Roboré, es a partir de una malla sísmica relativamente apretada y de numerosos pozos tanto exploratorios como de desarrollo. Las secuencias paleozoicas del Silúrico, Devónico y Carbonífero en ambas áreas, estuvieron influenciadas
por la Orogenia Subandina II (Hercínica) que desarrolló pequeños pliegues a la finalización del PérmicoTriásico Medio, posteriormente a fines del Triásico se produce un ascenso del Cratón de Guaporé, causando zonas de debilidad de dirección noroeste sureste a través de la Línea de Chiquitos, dicho ascenso origina un fuerte efecto erosivo de edad pre depositacional de la Formación Ichoa, en la parte septentrional de las cuencas Silúrica, Devónica y Carbonífera para conformar lo que se conoce como la cuña Paleozoica y que definitivamente parece corresponder al borde norte de la Cuenca Paleozoica de Tarija. En la Fig. 1, se muestra el Mapa de ubicación y la columna estratigráfica generalizada.
Área Roboré
Figura 1. Mapa de ubicación y columna estratigráfica generalizada. ROCAS MADRE La calidad de las rocas madres generadoras de hidrocarburos el COT en las áreas del Boomerang y de Roboré varia de pobre a mediana, salvo algunas excepciones como sección Lochkoviana, Devónico basal - Boomerang Shale, en la parte meridional del área Boomerang, lugar donde se registra el mayor contenido de materia orgánica, superando el 3 %, con buenos valores en los campos Puerto Ramos, Sicuri, Cascabel, Yapacani y con tendencia a disminuir hacia el NE (Estructura Palometas Nor Oeste), constituyéndose en la roca generadora activa y en etapa de expulsión (tabla 1); respecto a los estadios térmicos, los valores de madurez, Reflectancia de Vitrinita (Ro), se incrementan desde el Campo Santa Rosa hacia el Sur (Pozo San Juan-X2 y campos ColpaCaranda), donde se ubica el depocentro de la Cuenca Devónica, con espesores de más de 2500
metros. La buena calidad de esta sección generadora mantiene la tendencia, del mismo modo que el eje del depocentro (Carlos e. Cruz, Jaime Oller .et al. 2003).
Tabla 1. Variacion de contenido del COT en direccion SW- NE parte basal del Devónico, Área del Boomerang En el Área de Roboré la mayoría de las muestras analizadas para COT pertenecen a la secciones del Givetiano y Eifeliano con valores de hasta 1.6 %, los mejores valores de COT se encuentran en los tramos superiores, de la Sección Givetiana, parte media de la Formación Limoncito, equivalente a la Formación Los Monos, en condiciones desfavorables, inmadura (tabla 2); la Formación Icla, Emsiano Inferior, presenta valores bajos de COT. (Disalvo y Villar, 1999), mientras que la sección del Lochkoviano tiene buena calidad de COT. La buena calidad de esta sección generadora mantiene la tendencia del depocentro.
Tabla 2. Formación Los Monos, inmadura en el Área de Roboré La información que se tiene del Silúrico en las área del Boomerang y de Roboré en lo que respecta a de valores de TOC y sus variaciones o cambios en el porcentaje están en función al depocentro Silúrico, el cual parece ser similar al desarrollo que presentan las secuencias devónicas, la tabla (Tabla 3) corresponde a la sección del Pridoliano y Ludloviano, Formación El Carmen y Kirusillas.
. Tabla 3. Variación de los valores de TOC de la Base de la Formación El Carmen.
No se ha mostrado que las rocas madres conocidas son propensas a generación de gas, pero los hidrocarburos descubiertos indican una alta proporción gas - petróleo. Se interpreta como el resultado de un crácking secundario en la roca madre. El bajo potencial inicial de las rocas madres hace que la expulsión de los componentes pesados debe ser reducida. Baby, Moreti, et.al 1995. Los querógenos silúricos genéticamente son de tipo II/III, mientras que los devónicos en general son tipo III, ambos no estructurado y de carácter parcialmente refractario, por lo cual requiere niveles relativamente mayores de stress térmico ( > 0.7 - 1.0%, de Reflectancia de Vitrinita) para comenzar la etapa de expulsión de hidrocarburos (Fig. 2).
Figura 2. Tipos de Kerogenos en base a parámetros cinéticos RESERVORIOS Y TRAMPAS En el Área del Boomerang el reservorio Silúrico, Arenisca Sara, generalmente es portador de gas y petróleo, constituido por areniscas de ambiente marino, con una porosidad total de 9% mientras que los reservorios devónicos formaciones Roboré e Iquiri, portadoras de condensado y gas, las facies son de plataforma marina somera, con porosidad promedio del 11%. Los reservorios del Carbonífero son secuencias de facies glaciales y periglaciales, están presente en la parte sur Área del Boomerang (campos Colpa – Caranda) y en el Área de Roboré (Campo Tita), portadoras de condensado y gas en las Formación Tupambi y Taiguati, con porosidad promedio de 14%. Los reservorios Jurásico – Cretácico (Formación Yantata), presente en ambas áreas del Boomerang y de Roboré, con porosidad de 17%, en el Área del Boomerang dicho reservorio es portador de condensado. En el Terciario los principales reservorio lo constituye la Formación Petaca, campos Patujusal - Los Cusis portadores de Petróleo y gas con porosidades por encima del 25%. Las Trampas en el Área del Boomerang son estructurales de edad Terciaria (Deformación Andina). En el Área de Roboré la ausencia de trampas estructurales es notoria, ante la nula manifestación de la Deformación Andina, las posibilidades de poder encontrar Hidrocarburos en esta área, es en las trampas estratigráficas, principalmente en reservorios del carbonífero. SELLOS En el Área del Boomerang el principal sello efectivo para el reservorio Silúrico, Arenisca Sara, está conformado por lutita gris obscuras del Boomerang Shale, mientras que los sellos para los reservorios Formacion Roboré estan constituidos por diversos niveles de pelitas de color gris, que intercalas con los diferentes reservorio de manera independiente. Los principales sellos del Mesozoico y Terciario estan constituidos por las lutitas calcareas de la base de la Formación Cajones, para el reservorio Yantata y la base de la Formación Yecua para el reservorio de la Formación Petaca.
VIAS DE MIGRACION Las principales vías de migración en el Área del Boomerang se ha realizado a través de los corrimientos y las fallas principales, estos corrimientos tienen su despegue basal que cortan con muy bajo ángulo a las rocas madres silúricas-devónicas, por lo que pueden drenar hidrocarburos de manera eficiente. A medida que aumenta el área de contacto entre la roca madre y la falla, mayor es el volumen de hidrocarburos migrados (Moretti, 1998). En el Área de Roboré las principales vías de migración hacia las trampas estratigráficas es atreves de micro fallas que se han desarrollado por las diversas deformaciones, dichas estas vías de migración siguen siendo algo dificultosas para que el hidrocarburo llegue a dichas trampas, por la poca presencia de estas vías conducente hacia ese tipo de trampas. GENERACIÓN Y EXPULSIÓN En las áreas del Boomerang y de Roboré el modelado de generación de Hidrocarburos de rocas madres silúricas y devónicas está vinculado a los procesos de maduración, saturación, expulsión y carga, siempre relacionado a la tectónica Andina. La generación de hidrocarburos en el Área del Boomerang parte meridional, corresponden a rocas madres de edad Ludloviana y Pridoliana (Silúrico); donde se encuentran en etapa de ventana de generación y expulsión de petróleo y gas (Ro > 1.3%), como se observa en muestras de los pozos de Puerto Ramos y Kanata. La sección del Lochkoviano (Devónico) denominado Cuello Pelitico, alcanzó la madurez térmica necesaria para la expulsión efectiva de hidrocarburos con valores de reflectancia de vitrinita en el rango de 0.8-1.0% Fig. 4. Mientras que La sección del Eifeliano-Emsiamo, correspondiente a la Formación Limoncito (Pozo San Juan X-2) hacia el norte, no alcanzo la madurez térmica por causa del bajo flujo térmico de las secuencias terciarias. En la parte meridional del Boomerang la madurez de la Roca Madre varía con respecto a la parte septentrional, los campos Colpa - Caranda, presentan un incremento del flujo térmico por la carga terciaria, por consiguiente, la sección Eifeliano se constituye en roca generadora efectiva. La buena calidad de esta sección generadora correspondiente a la Formación Los Monos, mantiene la tendencia hacia el este, del mismo modo que el eje del depocentro (Fig. 4).
Figura 4. Modelo de incremento de madurez Base Devonico. (Moretti et al., 1996) muestra que los principales episodios de expulsión y carga se produjeron unidos a la Tectónica Andina. En el Área de Roboré las rocas madres Devónicas en la zona del depocentro, se encuentran en etapa de ventana de generación y expulsión de petróleo y gas como lo indica la seccion Emsiana en la Estructura Montecristo que se encuentra medianamente madura, mientras que la fuente pridoliana esta mucho mas madura, la no acumulacion de hidrocarburo en el área se debe a la ausencia trampas estructurales por la no manifestación la Deformación Andina. Los diferentes mapas de estrés térmico para ambas áreas referido a las diferentes secciones de las rocas madres silúricas y devónicas, muestran variaciones en la madurez, con una mayor tendencia en dirección al depocentro de las secuencias devónicas (Fig. 5).
LEGEND No oil expulsion < 120°C Begin oil expulsion 120°C Begin dry gas expulsion 150°C
Mapa de madurez térmica Formación Limoncito Al presente
Figura 5. Mapas de madurez termica al presente en las áreas de Boomerang y Roboré (Mike Sullivan 2000) CORRELACIÓN HIDROCARBURO – ROCA MADRE La presencia de los diferentes hidrocarburos en general en el Área del Boomerang tiene el API desde 40° hasta 65°. Para su caracterización en el presente estudio se evaluaron los fingerprints de biomarcadores de 7 muestras de petróleo/condensado junto a 4 muestras de extracto de roca madre de diferentes pozos y análisis de isotopos de gas.Los fingerprints de biomarcadores (terpanos) de la Fig. 6 muestra una relación genética de un petróleo del Pozo Colpa 8, de reservorio Carbonífero, con el extracto la rocas madre Eifeliano del Pozo Bulo Bulo-X3 Tramo 3075 – 3076 mbbp. Los fingerprints de biomarcadores (terpanos) de la Fig. 7 muestra el vínculo genético de un petróleo del Campo Yapacaní, con el extracto de la rocas madre Lochkoviano del Pozo Puerto Ramos-X1 Tramo 4502 - 4505 mbbp.
Los datos de Isótopos de gas indican una fuente C1 alta madurez, esta fuente se interpreta como de origen Silúrico. Gas de alta madurez aparece en mayor cantidad en los campos del norte, sin embargo, se necesitan más datos para comprender esta distribución de gas. El Petróleo de los campos Vibora y Yapacani se lo interpreta como un Petróleo de baja a moderada madurez, asociado a una segunda carga de gas de alta madurez C1 y C2, los datos de isotopos de gas indican una fuente C1 de alta madurez, esta fuente se interpreta como perteneciente al Pridoliano.
Figuras 6 y 7. Correlación de un petróleo del Campo Colpa con un extracto de la Sección Eifeliano Pozo Bulo Bulo-X3. Tramo 3075 – 3076 mpbp y Correlación petróleo – roca madre de un petróleo del Campo Yapacaní con un extracto de la Sección Lochkoviana Pozo Puerto Ramos. Tramo 4502 –4505 mpbp (Mike Sullivan 2000). Los campos Yapacani y Víbora muestran gas mezclado con carga de petróleo (Fig. 8). En el Campo Yapacani el Petróleo es Lochkoviano y el Gas Pridoliano. En el Campo Vibora se interpreta como petróleo y gas Pridoliano.
Figura 8 Campos Yapacani Vibora y Caranda, analisis isótopo de gas, carga mezclada petróleo y gas (Sullivan, M. 2000).
Para la región meridional Área del Boomerang Campo Caranda el modelo varia, C2 y C3 muestra un Petróleo de madurez madiana y el C15+ indica un origen Eifeliano, el C1 muestra una pequeña desviacion de un menor porcentaje de gas de alta madurez, de origen Pridoliano La información que se tiene en el Área de Roboré es escasa, los datos de Montecristo indican C2 y C3 como gas en solución de una fuente Emsiana (interpretación de condensado C15+ valor de isótopos aromático). C1 mucho mas maduro y se interpreta como fuente Pridoliana (Fig. 9).
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C2 and C3 as solution gas from an upper Devonian source (interpretation of condensate C15+ aromatic isotope value) C1 much more mature, and is interpreted from the Silurian source
Figura 9. Pozos de Montecristo, analisis isótopo de gas, carga mezclada condensado y gas (Mike Sullivan 2000) SISTEMAS PETROLEROS El Sistema Petrolero más importante en el Área del Boomerang perece ser la sección Lochkoviano con carga a los reservorios Roboré y Yantata, además de la Sección Pridoliana con carga a los reservorios El Carmen. Roboré y Petaca. La participación de una sección Múltiples Sistema Generación en el Área del Boomerang es probable por la variación de los parámetros de madurez térmica y timing en corta distancia por causa de la discordancia Pre Ichoa y disminución de los espesores por ser borde de cuenca, dando origen a que un reservorio tenga distinto orígenes y madurez mezclados en un mismo reservorio. En la región del Campo Caranda se tiene la participacion de seccion multiple, petroleo Eifeliano de madiana madurez y gas Pridoliano de alta madurez en reservorio del Carbonifero. El Petróleo del Campo Yapacaní se lo interpreta como una seccion multiple un Petróleo de baja a moderada madurez (Lochkoviono), asociado a una segunda carga de gas de alta madurez perteneciente al Pridoliano, en reservorios de la Formación Roboré. RESERVAS Y RECURSOS POTENCIALES Los volúmenes de las Reservas Probadas Produciendo realizada por GLJ Petroleum Consultants para yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos, en el Área del Boomerang a la fecha Diciembre de 2013 es de: Gas 507.155 MMpc, Petróleo 16.415 Mbbl y Condensado 5.191 Mbbl. El Área del Boomerang es una región medianamente madura en la exploración de trampas estructurales, quedando por investigar las posibles presencias de trampas estratigráficas para poder aumentar las reservas, de igual manera los estudios de exploración en el Área de Roboré tendrían que estar orientados en trampas estratigráficas principalmente en reservorios del Carbonífero. CONCLUSIONES 1. En el Área del Boomerang predominan petróleos livianos, condensados y gases, Los datos de isótopos de gas son limitados, indican una fuente C1 de alta madurez. Esta fuente se interpreta de origen Silúrico, Pridoliano, este gas de alta madurez aparece en mayor cantidad
en los campos del norte del Boomerang (?); Sin embargo, se necesitan más datos para comprender esta distribución de gas. 2. El Sistema Petrolero en el Área del Boomerang, Sección Lochkoviano - Formación Roboré y Mesozoico es el más importante generador de condensado y gas, mientras que la sección Pridoliano (Kirusillas) – Formación El Carmen – Formación Roboré - Formación Petaca genera Petróleo y gas, principalmente en la zona más septentrional de la Cuenca de Boomerang, estas dos secciones son las que se involucran en los procesos del Sistema Petrolero. 3. En varios campos se ha encontrado evidencias de la presencia de Hidrocarburos de secciones de dos edades Pridoliana y Lochkoviana en un mismo reservorio, por lo tanto se tiene la presencia de más de un Sistema Petrolero. 4. En la parte sur del Área del Boomerang se involucra le sección Eifeliano – Carbonífero. AGRADECIMIENTOS A los Ingeniero. Jaime Oller V. y Enrique Aguilera por sus críticas y sugerencias en la elaboración de este informe. REFERENCIAS CITADAS Baby, P., I. Moretti, B. Guillier, R. Limachi, E. Mendez, J. Oller, and M. Specht, 1995, 445 Petroleum system of the northern and central Bolivian sub-Andean zone, in A. J. Tankard, R. Suárez S., and H. J. Welsink, Petroleum basins of South America: AAPG Memoir 62, p. 445 – 458. Baby, B; Oller, J; y Montemurro, G; 1992 . Zona de Transferencia Del Boomerang (Bolivia) Interpretacion y Modelaje Experimental convenio YPFB – ORSTOM, ORSTOM – IFP. IFP Division Géologie-Géochimie RB 10. Montemurr o, G; 1994. Estratigrafía genética y ambientes sedimentarios del Silúrico y Devónico en la Cuenca del Chaco Boliviano. Institut Francais de Recherche Scientifique convenio YPFB – ORSTON. 13/02/94 Informe N° 40. Moretti, I; E, Díaz Martínez; G, Montemurro; y M. Pérez; 1995 . The Bolivian Source Rocks. Subandean Zone, Madre de Dios, Chaco . Revue de l’Institut F rançais du Pétrole 50, 753-777. Moretti, I; B aby, P; E. Méndez; y D. Zubi eta; 1996 . Hydrocarbon generation in relation to thrusting in the Sub Andean Zone from 18 to 22°S, Bolivia . Petroleum Geoscience, Vol. 2, pp.17-28. Sullivan Mike, Leon Dzou; 2000. Source Rock Quality Silurian and Devonian Silurian, Lower Devonian, and Upper Devonian sourced Oils - Compare and Contrast. BP Amoco Upstream Technology Houston, Texas, U.S.A. And Chaco S.A. Empresa Petrolera, Santa Cruz, Bolivia
