rocas almacenadoras y sello (unidad 4) geologia
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4.1. Principales tipos de rocas.
Tipos de rocas
Las rocas se pueden clasificar atendiendo a sus propiedades, como la
composición química, la textura, la permeabilidad, entre otras. En cualquier caso,
el criterio más usado es el origen, es decir, el mecanismo de su formación. De
acuerdo con este criterio se clasifican en ígneas (o
magmáticas), sedimentarias y metamórficas, aunque puede considerarse aparte
una clase de rocas de alteración, que se estudian a veces entre las sedimentarias.
Rocas ígneas.
Se forman gracias a la solidificación del magma, una masa mineral fundida que
incluye volátiles y gases disueltos.1 El proceso es lento, cuando ocurre en las
profundidades de la corteza, o más rápido, si acaece en la superficie. El resultado
en el primer caso son rocas plutónicas o intrusivas, formadas por cristales gruesosy reconocibles, o rocas volcánicas o extrusivas, cuando el magma llega a la
superficie, convertido en lava por desgasificación.
Las rocas magmáticas intrusivas son las más abundantes, forman la totalidad
del manto y las partes profundas de la corteza. Son las rocas primarias, el punto
de partida para la existencia en la corteza de otras rocas.
Dependiendo de la composición del magma de partida, más o menos rico en sílice
(SiO2), se clasifican en ultramáficas (ultrabásicas), máficas (básicas), intermedias
y félsicas (ácidas), siendo estas últimas las más ricas en sílice. En general son
más ácidas las más superficiales.
Las estructuras originales de las rocas ígneas son los plutones, formas masivas
originadas a gran profundidad, los diques, constituidos en el subsuelo como
rellenos de grietas, y coladas volcánicas, mantos de lava enfriada en la superficie.
Un caso especial es el de los depósitos piroclásticos, formados por la caída
de bombas volcánicas, cenizas y otros materiales arrojados al aire
por erupciones más o menos explosivas. Los conos volcánicos se forman con
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estos materiales, a veces alternando con coladas de lava solidificada (conos
estratificados).
Rocas sedimentarias
Estratos de rocas sedimentarias.
Los procesos geológicos que operan en la superficie terrestre originan cambios en
el relieve topográfico que son imperceptibles cuando se estudian a escala
humana, pero que alcanzan magnitudes considerables cuando se consideranperíodos de decenas de miles o millones de años. Así, por ejemplo, el relieve de
una montaña desaparecerá inevitablemente como consecuencia de la
meteorización y la erosión de las rocas que afloran en superficie. En realidad, la
historia de una roca sedimentaria comienza con la alteración y la destrucción de
rocas preexistentes, dando lugar a los productos de la meteorización, que pueden
depositarse in situ, es decir, en el mismo lugar donde se originan, formando los
depósitos residuales, aunque el caso más frecuente es que estos materiales sean
transportados por el agua de los ríos, el hielo, el viento o en corrientes oceánicas
hacia zonas más o menos alejadas del área de origen. Estos materiales,
finalmente, se acumulan en las cuencas sedimentarias formando los sedimentosque, una vez consolidados, originan las rocas sedimentarias.
Se constituyen por diagénesis (compactación y cementación) de los sedimentos,
materiales procedentes de la alteración en superficie de otras rocas, que
posteriormente son transportados y depositados por el agua, el hielo y el viento,
con ayuda de la gravedad o por precipitación desde disoluciones.1 También se
clasifican como sedimentarios los depósitos de materiales organógenos, formados
por seres vivos, como los arrecifes de coral, los estratos de carbón o los depósitos
de petróleo. Las rocas sedimentarias son las que típicamente presentan fósiles,
restos de seres vivos, aunque éstos pueden observarse también en algunas rocasmetamórficas de origen sedimentario.
Las rocas sedimentarias se forman en las cuencas de sedimentación, las
concavidades del terreno a donde los materiales arrastrados por la erosión son
conducidos con ayuda de la gravedad. Las estructuras originales de las rocas
sedimentarias se llaman estratos, capas formadas por depósito, que constituyen
formaciones a veces de gran potencia (espesor).
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Rocas metamórficas.
Mármol sin pulimentar.
En sentido estricto es metamórfica cualquier roca que se ha producido por la
evolución de otra anterior al quedar está sometida a un ambiente energéticamente
muy distinto de su formación, mucho más caliente o más frío, o a una presión muydiferente. Cuando esto ocurre la roca tiende a evolucionar hasta alcanzar
características que la hagan estable bajo esas nuevas condiciones. Lo más común
es el metamorfismo progresivo, el que se da cuando la roca es sometida a calor
o presión mayores, aunque sin llegar a fundirse (porque entonces entramos en el
terreno del magmatismo); pero también existe un concepto de metamorfismo
regresivo, cuando una roca evolucionada a gran profundidad —bajo condiciones
de elevada temperatura y presión— pasa a encontrarse en la superficie, o cerca
de ella, donde es inestable y evoluciona a poco que algún factor desencadene el
proceso.
Las rocas metamórficas abundan en zonas profundas de la corteza, por encimadel zócalo magmático. Tienden a distribuirse clasificadas en zonas, distintas por el
grado de metamorfismo alcanzado, según la influencia del factor implicado. Por
ejemplo, cuando la causa es el calor liberado por una bolsa de magma, las rocas
forman una aureola con zonas concéntricas alrededor del plutón magmático.
Muchas rocas metamórficas muestran los efectos de presiones dirigidas, que
hacen evolucionar los minerales a otros laminares, y toman un aspecto laminar.
Ejemplos de rocas metamórficas, son las pizarras, los mármoles o las cuarcitas.
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4.2. Características petrofísicas.
La petrofísica estudia en la roca matriz sus propiedades físicas interpretándolas
en función de sus componentes y características petrográficas, que se encuentran
en dos aspectos muy importantes los cales son porosidad y permeabilidad.
Porosidad: Relación del volumen de poros con el volumen total de la roca. Nos
interesa la porosidad efectiva o útil, que representa el volumen de poros
conectados entre sí.
Permeabilidad: La permeabilidad o conductividad hidráulica, es la capacidad del
medio para transmitir los fluidos; Viene dada por la ecuación de Darcy:
Q=K.A (dP/dl)
Siendo Q el volumen del flujo transmitido por unidad de tiempo (tasa de flujo); A es
la superficie de la sección; dP/dl es el gradiente de presión sobre una distancia(gradiente hidráulico); K es la permeabilidad media en darcys.
La permeabilidad no sólo depende de las propiedades de la roca, sino también del
fluido que transmite. Normalmente, se distinguen dos tipos de permeabilidad:
Permeabilidad horizontal (lateral): Paralela a la estratificación.
Permeabilidad vertical (transversal): Perpendicular a la estratificación. Es inferior a
la horizontal, por lo menos en un medio sin fisuras verticales.
En general, una roca muy porosa suele ser permeable, pero esto no ocurresiempre. En la explotación de yacimientos, la permeabilidad es más importante
que la porosidad.
Cuando la rentabilidad del yacimiento lo justifica, se incrementa la permeabilidad
artificialmente por procedimientos de fracturación y acidificación, que abren fisuras
o aumentan el tamaño de las preexistentes, facilitando la circulación de los fluidos.
La porosidad y la permeabilidad y las fuerzas capilares están relacionadas con la
distribución del tamaño de poro, y esta distribución, a su vez, está relacionada
con la historia depositacional, diagenética y estructural.
Una característica petrofísica incluye aquellas características físicas y texturales
de las rocas. Algunas de las propiedades petrofísicas más importantes son las
siguientes:
De acuerdo a su origen, la porosidad puede ser clasificada en primaria o
intergranular y secundaria o inducida. La porosidad primaria o intergranular
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es aquella que se origina durante el proceso de deposición de material queda
origen a la roca.
Por otra parte la porosidad secundaria es aquella que se origina por
algunos procesos naturales o artificiales posteriores al momento en el
cual los sed imentos que dieron or igen a la roca fueron depositados.
En general las rocas con porosidad primaria presentan características más
uniformes que aquellas que presentan porosidad más densa o incluso rasposa
ante el tacto.
4.3.- Fluidos de las rocas.
La presencia de los correspondientes fluidos en la roca obedece a distintos
procesos: el agua puede ser de infiltración de agua de lluvia, o transportada por un
río bajo su cauce visible, o almacenada durante el depósito de la roca en forma de
fase intergranular.
Los hidrocarburos naturales, por su parte, proceden de la liberación de la roca
madre en la que se forman, y consecuente migración, hasta acumularse en estas
rocas (rocas almacén). Hasta las rocas pueden ser fluidos si están suficientemente
calientes, eso es justamente lo que sucede en el profundo interior de la Tierra.
La transformación sin cambio de estado de la estructura o la composición química
o mineral de una roca cuando queda sometida a condiciones de temperatura o
presión distintas de las que la originaron o cuando recibe una inyección de fluidos.
Los fluidos circulantes derivan de la diferenciación de magmas ascendentes, o son
disoluciones acuosas alimentadas desde la superficie pero calentadas en regiones
profundas. Aunque la composición se basa en el agua, sustancias disueltas en ella
pueden desempeñar un papel fundamental en la transformación química de las
rocas.
Los agentes del metamorfismo son tres: presión, temperaturay fluidos
químicamente activos los fluidos químicamente activos pueden estar asociados a
procesos magnéticos.
La presión real a la que está sometida una roca depende también de la presión ala que se encuentran los fluidos contenidos en sus poros (presión de fluidos).
El flujo plástico supone un movimiento intergranular con formación de planos de
deslizamiento de la roca, pérdida de fluidos, reorientación de los granos minerales,
aumento o crecimiento cristalino y cambios en la textura de las rocas.
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4.4.- Definición y clasificación de trampas
Una trampa es una estructura geológica que hace posible la acumulación y
concentración del petróleo, manteniéndolo atrapado y sin posibilidad de escapar
de los poros de una roca permeable subterránea. El petróleo así acumulado
constituye un yacimiento petrolífero secundario y la roca cuyos poros lo contienense denomina roca almacén.
El petróleo se compone de un conjunto de numerosas sustancias líquidas
distintas, los hidrocarburos, que
son menos densos que el agua, por
lo que tienden a flotar en ella en
donde se encuentran debajo de la
superficie.
Esto produce un movimiento de
migración del petróleo desde el
momento que se forma, a partir de
restos de plancton, hacia la
superficie del suelo, viajando a
través de los poros de rocas
permeables.
Una vez que aflora a la superficie, formando la llamada fuente o manantial de
petróleo, va desapareciendo con los años, pues los volátiles escapan a la
atmósfera y el resto de hidrocarburos van siendo degradados por
microorganismos que se alimentan de ellos, pasando de ahí al resto de la cadena
trófica de los ecosistemas.
Los detalles estructurales y génesis de los yacimientos petrolíferos ha sido una de
las ramas de la geología más estudiada y de la que se tienen más datos, debido a
la enorme importancia que ha tenido para la humanidad la búsqueda y extracción
de este recurso natural.
Son acumulaciones de petróleo o gas en las cuales elelemento que define la
trampa son las condiciones físicaso químicas del fluido que se encuentra en el
reservorio.
Se reconocen tres tipos principales, las trampas definidas por diferenciales de
presión, las trampas definidas pordiferenciales de temperatura y las trampas
definidas por lacomposición de fluidos.
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Las trampas estratigráficas e hidráulicas se combinan en un solo sistema.
Incorpora las trampas de fractura (diaclasas) en las que no existe un origen
estructural evidente.
Trampas definidas por diferenciales de temperatura: muy bajas T y alta P pueden
tornar sólidos los gases de hidrocarburo en diferentes estados y características delsuelo.
Trampas definidas por la composición de fluidos: p. e. petróleo atrapado por
barreras de petróleo muy viscoso (asfalto) o hidrocarburos sólidos (albertita,
gilsonita, o grahamita).
Gradientes hidrodinámicos pueden causar la inclinación de la superficie
agua‐petróleo o petróleo‐gas.Existen diferentes tipos de trampas entre los cuales
podemos encontrar, la clasificación más adecuada para el estudio de éstas, se
dividen en 3, las cuales son:
Estratigráficas: controladas por las relaciones estratigráficas de los cuerpos
sedimentarios, sean éstas depositacionales o postdepositacionales.
4.5.- Trampas estratigráficasSe forman cuando, en una sucesión estratigráfica, las capas suprayacentes a una
capa porosa son impermeables, sellándola e impidiendo el flujo del petróleo. En
todos los casos los hidrocarburos fluyen hacia la parte superior de la roca
almacén.
Por cambios laterales de facies: por acuñamiento y desaparición lateral de capasporosas o por cambios en la porosidad de una misma capa; de este tipo son el 7%
de las trampas.En esta categoría pueden entrar las facies arrecifales, debidas a
corales, arqueociatos, rudistas, etc., que suelen mostrar una alta porosidad y
bruscos cambios de facies; representan el 3% de las trampas conocidas.
Las discordancias pueden asimismo formar trampas al petróleo, cuando disectan
una capa porosa y son cubiertas por materiales impermeables. Suponen el 3% de
las trampas.
Una trampa estratigráfica es aquella en la que el principal elemento conformador
de la trampa es alguna variación en la estratigrafía, en la litología o en ambas de
la roca reservorio, como ser cambio de facies, variaciones locales en la porosidad
y en la permeabilidad.
Es probable que el flujo del agua buzamiento abajo a través de la permeabilidad
restringida que forma la barrera estratigráfica al movimiento buzamiento arriba del
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petróleo sea un elemento importante en el entrampamiento del petróleo en
muchas trampas estratigráficas.
También se puede decir que son aquellas que no son formadas por estructuras
geológicas. Eventualmente pueden combinarse con estructuras originando
trampas combinadas. Son mucho más difíciles de detectar en imágenes sísmicasque las trampas estructurales.
Históricamente han sido mucho menos reconocidas que las estructurales y de
hecho en muchos casos su detección ha sido accidental durante el desarrollo de
yacimientos en producción.
Las trampas estratigráficas Se generan por diferentes procesos en los cuales se
pueden clasificar:
1. Depositacionales,
2. Erosión y Depositación,3. Intrusión,
4. Diagénesis o
5. En variación a las características del fluido poral.
4.6.- Trampas estructuralesSon aquellas constituidas por la deformación de los estratos del subsuelo,
causada por fallas (fracturas con desplazamiento) y plegamientos, controladas por
estructuras geológicas (fallas, pliegues, etc.).
Entre las principales trampas estructurales tenemos con pliegues compresionales,
compactacionales y de fallas, se pueden dividir en pliegues que es simétricos
cuando tienen plano axial vertical y el buzamiento de ambos flancos es
idéntico.Pliegues asimétricos cuando el plano axial no es vertical y en uno de los
flancos el buzamiento es mayor que en otro.
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4.7.-Trampas mixta
Se superponen causas estratigráficas y estructurales (como serían las intrusiones
diapíricas). Están formadas por la combinación de trampas estratigráficas y
trampas estructurales.
Suponen el 6% de las trampas petrolíferas. Controladas tanto por factoresestructurales como estratigráficos (p. e. diapiros).
Son aquellas originadas por una combinación de pliegues y/o fallas con cambios
de porosidad de las rocas. En éstos el petróleo es el producto dominante y el gas
está como producto secundario disuelto en cantidades que dependen de la
presión y la temperatura del yacimiento.
En éstos el petróleo es el producto dominante y el gas está como producto
secundario disuelto en cantidades que dependen de la presión y la temperatura
del yacimiento.
La trampa de hidrocarburos es una condición geológica de las rocas del subsuelo
que permite la acumulación del petróleo o del gas natural. Las trampas pueden ser
de origen estructural (pliegues y fallas) o estratigráfico (lentes, acuñamiento de
rocas porosas contra rocas no porosas denominadas rocas sellos).
Toda trampa presenta como característica principal una roca de yacimiento,
limitada en su tope y base por una roca sello, que impide que los hidrocarburos
acumulados puedan escapar.