INTRODUCCION A LA GEOLOGIA Ingenieria & Geociencias, S.A. de C.V.
Geología Básica
Geología – – – – –
La Tierra Geología estructural Geología sedimentaria Geología del petroleo Características del reservorio
Geologia 2
Geología
Definición:: Definición – Es la ciencia ciencia que estudia la historia de de la Tierra y su su vida, especialmente aquella grabada en las rocas.
– GEO - “Tierra” en griego – LOGIS - “Estudio” en griego
Porque la Geología es tan importante para el Ingeniero Petrolero?
Geologia 3
Modelo de la Tierra Corazón interno de hierro sólido (5150 - 6370 km)
Corazón externo de Hierro líquido (2891 - 5150 km) Manto (40 - 2891 km)
Corteza (0 - 40 km)
• Homogéneo • Estructura estratificada
Geologia 4
Conceptos Básicos
La Tierra se formó hace unos 4 a 5000 millones de años.
A medida que la Tierra se enfriaba, se formaban las Rocas Igneas.
El Ciclo de las Rocas tuvo su origen en la erosion.
Se formaron las Cuencas Sedimentarias.
En la Roca Madre se producía la acumulacion de algas, animales marinos y plantas.
Tectonismo + Temperatura + Tiempo = Hidrocarburos Geologia 5
Placas Tectónicas y Convección del Manto La Litósfera se originó en el manto ígneo emergente La Litósfera se enfriaba a medida que se esparcía
Astenósfera
La litósfera enfriada se hundía.
Geologia 6
Placas Tectonicas Elementos Básicos BORDE CONVERGENTE Hundimiento de la Placa
BORDE DIVERGENTE Cordillera Oceánica
Fondo marino esparciéndose
Litosfera
Volcanism
Mountain building
Fosa oceánica
Corteza Oceánica
Corteza Continental
Magma levantándose
Astenósfera Magma en formación
• Centros Sísmicos Geologia 7
Placas Continentales
• •
Bordes de las Placas Velocidades relativas [cm/yr]
• •
Placas Continentales Placas Oceánicas
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Ciclo de las Rocas
Geologia 9
Clasificación de las Rocas
Geologia 10
Rocas Intrusivas y Extrusivas: Modelo EXTRUSIVAS: Enfriamiento rápido Cristales pequeños
Lava y Ceniza
Intrusion Ignea
INTRUSIVAS: Enfriamiento lento Cristales grandes Deposito de magma
Geologia 11
Rocas Igneas Basalto
Gabbro
Ejemplos
Riolita
Granito Geologia 12
Rocas Metamórficas Formadas a partir de la acción de la temperatura y/o la presión aplicada sobre rocas sedimentarias o ígneas. Ejemplos: •
• •
Mármol -
Originado por las calizas
Hornfels Gneiss -
Originada por los esquistos Similar al granito, pero formado por metamorfosis Geologia 13
Clasificacion de los plegamientos
Geologia 14
Rocas Metamórficas Ejemplos
Gneiss
Mica
Mármol
Pizarra
Cuarzita
Geologia 15
Rocas Sedimentarias
Son las más importantes en la industria petrolera debido a que componen la mayoría de las rocas madres, las rocas sellantes y virtualmente todos los reservorios.
Las rocas sedimentarias tienen su origen en sedimentos y restos de rocas más antiguas y se dividen en dos categorías:
Clásticas
No-Clásticas.
– Clásticas: Formadas por material de rocas más antiguas debido a la accion de la erosión, transporte y deposición. – No-Clásticas: Originadas en reacciones químicas o biológicas y depositadas a posteriori. Geologia 16
Rocas Clásticas Las rocas clásticas son arenas, sedimentos y esquistos. Se diferencian por el tamaño de grano.
Geologia 17
Carbonatos Los carbonatos son una porción apreciable de las rocas sedimentarias
Consisten de: Calizas Dolomitas
Los carbonatos usualmente tienen una estructura irregular.
Geologia 18
Tipos de Carbonatos
Caliza:
CaCO3
Dolomita:
CaMg(CO3)2 . Se forma por el reemplazo de una
parte del tetracalcio presente en la caliza por un volumen menor de magnesio. El magnesio tiene un volumen menor que el calcio, asi la matriz se encoge y se crea una mayor porosidad.
La Tiza (Chalk): es una forma especial de caliza que se forma a partir de los esqueletos de pequeñas criaturas (Cocolitos).
Las Evaporitas: Como la sal (NaCl) y la Anhidrita (CaSO4) también se pueden formar en este ambiente . Geologia 19
Rocas Sedimentarias Clásticas Conglomerate
Breccia
Ejemplos
Arenisca
Esquisto
Sedimentación y registro de rocas Sedimentación En Lagos o mares Rocas Sedimentarias
Incremento de la edad de la roca
• Edades relativas de las rocas Geologia 21
Sección Estratigráfica
Geologia 22
Escala de Tiempo Geológico Edad 0 0.01 1.6 5.3 24 37 57 66
Periodo
Reciente Pleistoceno Plioceno Mioceno Oligoceno Eoceno Paleoceno
Era
Eon
Cuaternario
Terciario
Cenozoico
Phanerozoico 144 208 245 286 360 408 438 505 570
Cretaceo Jurasico Triasico Permiano Carbonífero Devoniano Ordoviciano Silurico Cambrico
Mesozoico
Paleozoico
Proterozoico Geologia 23
• Los sedimentos se van decantando al fondo de una cuenca sedimentaria • A medida que los sedimentos se acumulan, la presión y temperatura expulsan el agua de los sedimentos. Ingenieria & Geociencias, S.A. de C.V.
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• Los barros sedimentarios se transforman en rocas sedimentarias. • Los barros calcáreos se transforman en roca caliza. • Las arenas se transforman en areniscas. – Otros efectos involucran a los granos de la matriz y los fluidos, los cuales reaccionan generando nuevos minerales y cambiando la matriz y la porosidad de la misma. Los fluidos pueden cambiar creando nuevos minerales. – Este proceso es llamado
“DIAGENESIS”.
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Sedimento Basto
Tamaño de Partícula (mm) Grava
Roca
CantoRodado 256 Conglomerado
Guijarro 64 Piedra 2
Arenisca
Arena 0.062
Siltstone
Lodo Sedimento 0.0039 Arcilla Fino
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Mudstone Esquisto
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• Los ambientes deposicionales pueden ser: • Aguas someras o profundas. • Marino, lacustre o continental
• Estos ambientes determinan varias de las características de los reservorios.
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• •
•
Los depósitos continentales consisten comunmente de dunas. Un ambiente marino somero tiene una gran turbulencia y, por lo tanto, un tamaño de grano variado. Puede tener también depósitos de carbonatos y evaporitas. Un ambiente marino profundo tiene sedimentos finos.
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•
Las características deposicionales de las rocas fijan algunas de sus propiedades y las características del reservorio.
•
La roca del reservorio puede ser Clástica o No-clástica.
•
El tipo de porosidad, especialmente en los carbonatos, es determinada por los ambientes más los eventos subsecuentes que hayan tenido lugar.
•
La estructura de un reservorio puede ser determinada también por la deposicion, por ejemplo, un río, un delta, un borde, etc.
•
Esto determina su permeabilidad y productividad, propiedades que son a menudo variadas por eventos posteriores.
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•
El ambiente no es estático
•
Los plegamientos y fallas cambian la estructura.
•
La disolución y las fracturas pueden cambiar la permeabilidad..
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Areniscas y conglomerados 11%
Calizas y dolomitas 14%
• Abundancia relativa Sedimentos, barros y arcillas 75%
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Los carbonatos se formaron en mares someros que poseían las siguientes condiciones: • Arrecifes • Lagunas • Playas. Ingenieria & Geociencias, S.A. de C.V.
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Glacier Lake
Tidal flat
Desert River Delta
C o n ti n e n ta l m a rg in Organic reef Continental shelf Beach Continental slope
Deep sea
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Deposición en abanico
Ejemploi
Sedimentacion Fluvial Ingenieria & Geociencias, S.A. de C.V.
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•
Algunos tipos de deposición ocurren en ríos y playas arenosas.
•
El río forma un canal en donde las arenas son depositadas en capas. Los ríos acarrean sedimentos desde las montañas los cuales son depositados en el cauce y en ambas orillas.
•
Cambios en el ambiente pueden causar que estas arenas se superpongan y mezclen con esquistos, atrapando la roca del reservorio. Ingenieria & Geociencias, S.A. de C.V.
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•
Los sedimentos son transportados hacia la cuenca por los ríos.
•
Un ambiente deposicional típico es el delta donde el río desemboca en el mar.
•
Un buen ejemplo es el delta del Mississippi.
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Salt marsh
Major distributary channel
Shallow bay
Bar
t l i s n d a n d y s a s a l c n e i d F n a
l t s S i
n e i F
s u d m d a n s y a l c
General structure of the Mississippi Delta
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Swash zone
Surf zone
High-tide shoreline
Dune belt
Low-tide shoreline
Offshore
Foreshore
Backshore
• Estratos inclinados Ingenieria & Geociencias, S.A. de C.V.
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Plataforma continental Borde continental
Cañon submarino
Deposicion submarina
Planicie abisal
Turbidite deposits
Caidas de arena en la cabeza De un cañon subnmarino
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Cadena de montañas viejas
Planicie Costera
Planicie de Arena aluvial Playa de arena
Arenas marinas someras
Nivel del mar
Borde, depresión y corrimientos
Plataforma continental
Asentamiento submarino
Borde continental
Pendiente continental
Turbidez abisal Planicie abisal
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Sediments draped over edge of slope
Land
Sea level
Effective depth of wave action Slumps on slope, triggered by earthquake, generate turbidity currents that flow down slope to abyssal plain where they come to rest
Shelf
Clear still water
Turbidity current
Slope
Rise Abyssal plain
• Sedimentary sorting • lateral & vertical Ingenieria & Geociencias, S.A. de C.V.
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Wind Slip face (a) Saltating and rolling grains land on slip face
(b) Unstable accumulationbuild up
Compression of streamlines over dune increases velocity
l in e s m a e r t W i n d s
(c) Accumulation cascades down to base, advancing the dune Ingenieria & Geociencias, S.A. de C.V.
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• Sedimentos ordenados • Fuerza del viento constante • Dirección del viento constante
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• El movimiento de las placas tectónicas causan dos tipos de deformaciones: – Plegamiento – Falla
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COMPRESION
Plegamiento
Falla Inversa
TENSION
Estiramiento y estrechamiento
Falla Normal
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CORTE
Desvio por corte
Falla Lateral
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Falla y Plegamientos
900 m
Ejemplo
Chulitna - Terranes / N’ Wrangellia / Alaska Ingenieria & Geociencias, S.A. de C.V.
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Ejemplo
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Anticlinal
Roca Reciente Sinclinal Roca Antigua
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Plegamiento Simétrico
Plegamiento Asimétrico
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Plegamiento Superpuesto
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Anza-Borrego, California
Ejemplo
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Ejemplo
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FAULTING
SALT FOLDING
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Ejemplo
Kabab Canyon, Utah
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BEFORE FAULTING
Normal fault
E x t e n s i o n
Fault plane
Reverse fault
S h o r t e n i n g
DIP-SLIP FAULTS Left-lateral fault
STRIKE-SLIP FAULT
OBLIQUE-SLIP FAULT
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T r a n s f o r m F a u l t
Trench
Fault
Locus of earthquake
• Lateral sliding of plates Ingenieria & Geociencias, S.A. de C.V.
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