Factores Que Afectan La Porosidad. La porosidad en los sedimentos se forma y se reduce o elimina por procesos geológicos naturales. La existencia de porosidad primaria y secundaria se debe a condiciones geológicas. La porosidad primaria primaria resulta de los vacíos que quedan entre los granos y los fragmentos minerales después de que se acumulan como sedimentos. La porosidad secundaria secundaria resulta por la acción de agentes geológicos tales como lixiviación, fracturamiento o fisuramiento que ocurren después de la litificación de los sedimentos. De todos los sedimentos, las rocas más porosas y permeables son las areniscas. Aunque se asume que los carbonatos contienen la mayor parte de las reservas del mundo. Existen varios factores que afectan la porosidad de la roca, entre estos podemos mencionar mencionar los siguientes: - Tipo de empaque. - Presencia de material cementante. - Geometría y distribución del tamaño de los granos. - Presión de las capas suprayacentes. 1.- Tipos De Empaque Si se tiene un medio poroso compuesto por esferas de igual tamaño, las cuales se encuentran dispuestas formando un arreglo cúbico (figura 1.1), la porosidad obtenida es de 47.64%. Si modificamos la disposición espacial de las esferas manteniendo el tamaño de las mismas, podemos obtener diversos tipos de arreglos, cada uno de los cuales presentará una porosidad diferente. Algunos de los arreglos que se pueden obtener son el arreglo ortorrómbico (figura 1.3) y el arreglo romboédrico (figura 1.4). El arreglo ortorrómbico y el arreglo romboédrico presentan una porosidad inferior a la del arreglo cúbico, 39.54% y 25.9% respectivamente. Esta disminución en la porosidad se debe a una reducción en el volumen poroso del sistema, ya que parte de las esferas ocupan un volumen que anteriormente se encontraba vacío. A continuación vamos vamos a realizar realizar el cálculo de de la porosidad para un arreglo arreglo ortorrómbico y para un arreglo romboédrico, de forma similar a como lo hicimos para el caso de un arreglo cúbico.
Figura 1.3 Arreglo ortorrómbico
Tomando como ejemplo, la geología del yacimiento de petróleo, cuyas porosidades han sido observadas en rangos de 0.50 (Areniscas de Kansas) hacia el punto bajo 0.015 (Calizas fracturadas, el cinturón de Colinas de Canadá). Arenisca de Kansas y la caliza de Colinas de Canadá en ambas se ha encontrado una a l t a p r o d u c t i v i d a d , lo cual ilustra otra observación geológica; no se considera que la porosidad sea un criterio exclusivo para la injectividad o productividad de fluidos. Pero porque el flujo de fluido ocurre a través de una red de poros interconectados; la cantidad, tipo y la distribución de tamaño del poro que se comunican es importante. Por supuesto, las arenas no son uniformes y estos valores de porosidad representarían el límite superior de porosidades posibles en rocas reales del reservorio. Las areniscas también tienen material consolidado entre los granos que adicionalmente reduce el volumen disponible para el almacenamiento de hidrocarburos.
FIGURA. 1.1A EMPAQUETAMIENTO CUBICO
FIGURA. 1.1B EMPAQUETAMIENTO HEXAGONAL FIGURA. 1.1C EMPAQUETAMIENTO ROMBOEDRICO Considerando el arreglo cúbico de las esferas, la porosidad puede ser calculada de la siguiente forma: La celda es un cubo con lados iguales, con un ángulo de 90º, d el diámetro de N esferas que pueda contener. Entonces:
θ 90º
3
V b d
3
V V esfera , φ b V b
3
4π r 4π d πd Vesfera , , 3 3 2 6 3
d d
πd 3 3
6 ,
3
3 π d 1 6 1 π 0.476 3 6 d
φ 47.6%
2.- Diagénesis Cada etapa de transporte y posterior sedimentación da lugar a una capa de sedimentos. La repetición de dichos fenómenos trae consigo nuevos depósitos sobre los anteriores. Como consecuencia de este depósito continuado, una capa concreta de sedimentos es sometida a un aumento de presión, debido a la carga superpuesta de los materiales depositados posteriormente.
En estas condiciones se producen una serie de fenómenos en el sedimento, que modifican sus características. Al conjunto de estos fenómenos lo llamaremos litificación o diagénesis y los resultados de la misma son la transformación del sedimento en una roca sedimentaria. a) El primer proceso que tiene lugar es el de compactación del sedimento, que consiste en la expulsión del agua por reducción de los poros entre minerales debido a la presión. b) El agua puede quedar todavía retenida o escapar, este agua produce nuevos fenómenos cuando comienza a circular por el sedimento, dando origen principalmente al segundo proceso de la diagénesis que es la cementación, consistente en la deposición en los poros de minerales de precipitación química que estuviesen disueltos. La acción conjunta de compactación y cementación terminan por consolidar el sedimento transformándolo en roca sedimentaria. Ejemplo: Arena (sedimento) comprimida en seco no se modifica; pero impregnada, se transforma en arenisca (roca). 3.- La Presión Litostatica Es la presión que ejerce una columna de roca situada sobre un punto. Depende de la densidad y del espesor de la columna de roca. Es un tipo de presión que actúa por igual en todas las direcciones. Si tenemos en cuenta que el espesor de la corteza continental no es igual que el de la corteza oceánica, resulta que las presiones a las que están sometidas las rocas tampoco son iguales. Así, en la corteza continental la presión que pueden llegar a soportar las rocas pueden ser de hasta 20 kilobares (en la base de los orógenos), mientras que la presión en la corteza oceánica es menor. Sólo en la zona de subducción la presión es muy alta. 4.- Acidicidad 5.- Esfericidad La forma, esfericidad y redondez de los granos es efecto de intemperismo y erosión que estos sufren por procesos de transporte y durante la sedimentación. Estas propiedades revelan la modificación de granos, angulares de variadas formas por los efectos de abrasión, solución y clasificación. La forma de los granos en arenisca varia ampliamente, desde esferas hasta discos o tubos. Se define por tres radios o ejes de una partícula largo (L), intermedio (I) y corto (S). La esfericidad (E) es un parámetro cuantitativo que mide la “lejanía” de un cuerpo a la equidimensionalidad o sea la medida de que tan iguales son las dimensiones axiales de un grano. Para obtener esta medida de manera cualitativa en una lamina delgada se cuanta con un marco de comparación ya establecido, de donde podemos determinar una esfericidad alta y baja.
6.- Permeabilidad La permeabilidad de un material es la capacidad que este tiene de transmitir un fluido, en este caso agua. Un material será más permeable cuando sea poroso y estos poros sean de gran tamaño y estén conectados. Los materiales detríticos tienen siempre una porosidad elevada adquirida en el mismo proceso de sedimentación, siendo mayor en los depósitos arcillosos que en los de mayor tamaño de grano (arenas y gravas), en los primeros puede llegar a ser del 50 % si no están compactados. Sin embargo los poros de las arcillas son de tan pequeño tamaño que el agua circula muy lentamente a través de ellos por ello su permeabilidad es muy baja. La granoselección (selección de tamaño de partículas) también incide en el valor de la porosidad y la permeabilidad, cuanto mejor sea la selección de tamaño (cuanto más homogéneo sea el depósito) más porosas y permeables serán, puesto que en caso contrario las partículas más pequeñas ocupan parte de los poros. En el proceso de litificación (formación de rocas sedimentarias) la compactación (sobre todo en sedimentos arcillosos) y la cementación hace disminuir ambos valores, por el contrario la disolución hace aumentarlos. 7.- Migración Por Descenso Y Por Ascenso
Se diferencian cuatro tipos principales de migración: migración primaria, migración secundaria, acumulación y dismigración. 1. La migración primaria se da por el desplazamiento de los hidrocarburos dentro de la roca madre a la roca almacén, comprendidas dentro de la misma formación geológica. Esta termina tan pronto se alcance un conductor permeable o medio poroso. Debido a que la roca madre es sobre-presurizada, la migración primaria se puede dar lateralmente, hacia arriba o hacia abajo. 2. La migración secundaria es el desplazamiento de los hidrocarburos de la “roca madre” a una formación adyacente, normalmente no asociada genéticamente con la “roca madre”, pero sí, hacia rocas más porosas, con menor presión de poro o reservorio natural. La migración denominada “per ascensum” se da si el tránsito es de hidrocarburos de una formación antigua a otra formación estratigráficamente más joven. La denominación de migración “per descensum” se emplea para el caso en que el paso de los hidrocarburos se realiza de una unidad estratigráfica joven a otra más antigua. 3. La desmigración es el desplazamiento de hidrocarburos de la roca generadora o de una acumulación a la superficie terrestre. Se presenta en algunos casos bajo manifestaciones superficiales. El proceso final de la migración de los hidrocarburos en forma de crudo y gas natural es el proceso de acumulación.
4. La acumulación de los hidrocarburos ocurre al final del proceso de migración cuando existen los siguentes elementos favorables para el entrampamiento y su cierre, respectivamente:
roca reservorio o almacén de alta porosidad y permeabilidad que almacene grandes cantidades de hidrocarburos roca sello de naturaleza impermeable que actúa como barrera para el escape del petróleo o del gas trampa o estructura geológica
8.- Tipo De Falla. Falla Normal Falla cuya superficie es curva, con buzamiento alto hacia superficie y bajo hacia profundidad; el bloque colgante ha descendido con relación al bloque yacente. Falla Inversa Falla cuya superficie es curva, con buzamiento alto hacia superficie y bajo hacia profundidad; el bloque colgante ha ascendido con relación al yacente; también es llamada falla antilístrica.
