Clasificación basada en la configuración de las trampas geológicas

Existen diversas formas de entramparse el petróleo: por deformación local de los estratos, por variación de porosidad y reducción de permeabilidad, por combinación de plieques y fallas, por la presencia de una discordancia o de un domo salino, entre muchas otras. Las trampas mas comunes se agrupan en tres categoerias: estructurales, estratigráficas y mixtas, estas ultimas formadas por la combinación de los anteriores. En algunos casos, pueden crearse trampas por factores hidrodinámicos, pero no son las mas comunes.

Trampas estructurales

Las trampas estructurales se deben a procesos posteriores al deposito de los sedimentos como por ejemplo, la deformación de los estratos del subsuelo causada por fallas (fracturas con desplazamiento) y plegamientos. Hay tres formas básicas de una trampa estructural en la geología del petróleo: anticlinal, falla y domo salino.

Las mas comunes e importantes son las anticlinales, debido a que son los mas fáciles de detectar y , además, porque contienen mas de las ¾ partes de las reservas de petróleo descubiertas en el mundo. Las fallas son igualmente efectivas para el entrampamiento porque en virtud del desplazamiento de las capas ofrecen una barrera abrupta a la migración de los hidrocarburos. En las cuencas sedimentarias es difícil encontrar los dos casos aislados: siempre se presentan pliegues y fallas en combinación, lo cual aumenta las condiciones favorables para el entrampamiento.

Otra trampa común que sería un ejemplo de trampa muy compleja es el domo de sal, formado por una masa de cloruro de sodio, en general de forma cilíndrica y con un diámetro de unos 2 km cerca de la superficie, aunque el tamaño y la forma de la cúpula puede variar. La fuente de sal originaria se encuentra profundamente enterrada por varias capas de sal formadas por la evaporación natural del agua agua de mar. Posteriormente, estas capas de sal siguen enterrándose por suvesivas capas de sedimentos hasta que comienzan a fluir hacia la superficie de la tierra, empujando los sedimentos y cambiándolos de su posición original. Un domo de sal sobre el terreno puede producir de 10 a 20 yacimientos de petróleo por separado o incluso más, a causa de una falla y de la geometría de las capas de areniscas que lo acompañan.

En general, en las trampas estructurales, la roca yacimeinto tiene por tope una roca o capa impermeable y la geometría de su configuración permite que la acumulación de hidrocarburos ocurra en la parte más alta de la estructura. Dicha capa se denomina roca sello o simplemente sello. En el caso de los anticlinales, solo se requiere un sello vertical, pero en las fallas deben existir sellos en el fondo y a los lados, para que los fluidos queden entrampados.

Entre las rocas sellantes se encuentran: las lutitas, las evaporitas y los carbonatos. Las lutitas son as mas comunes (55% de las reservas mundiales tiene este sello) y se generan normalmente en cuencas ricas en sedimentos terrígenos, donde las areniscas son las rocas yacimiento dominantes. Las evaporitas son los sellos mas eficientes y se encuentran principalmente en cuencas ricas en carbonatos, pero solo existen aproximadamente en el 33% de las reservas de petróleo. También se desarrollan en cuencas restringidas, donde existen rocas fuente ricas en materia organica. Los carbonatos son litológicamente las terceras rocas mas abundantes como sellos impermeables auqnue solo existen en el 2% de als reservas mundiales de petróleo.

Trampas estratigráficas

son aquuelas en donde el factor principal que la origina es la perdida de permeabilidad y porosidad de la roca yacimeinto debido a un cambio litológico como por ejemplo de arena a lutita.

La presencia de este tipo de trampas esta relacionada con el ambiente en el cual se depositaron los estratos y con el sitio que ocupan en la cuenca. Pueden formarse por cambios de facies o por cambios de permeabilidad y pueden presentarse en forma de cuña alargada encajadas entre dos estratos, como es el caso de los lentes de arena, o bien, en arrecifes rodeados de sellos impermeables como las calizas porosas, entre otras. En cualquier caso, este tipo de trampa requiere de sellos impermeables a los lados y en el fondopara impedir la migración de los hidrocarburod.

Según los procesos de su evolución, las trampas estratigráficas se subdividen en dos grandes grupos: locales y regionales. Al primer grupo pertenecen las arenas que rellenan los canales fluviales, las arenas de médanos, las barreras de arenas que se sedimentan a lo largo de una costa y los arrecifes calcáreos compuestos de algas y corales. Cuando estos cuerpos rocosos se sedimentan en forma repetida o cíclica sobre extensas regiones de la cuenca dan origen a las trampas regionales, que son intervalos porosos o paquetes, cuya extensión es determinada por el ambiente sedimentario.

Según que las trampas seano no afectadas por el medio, pueden ser primarias o secundarias. Las primarias son aquellas donde la porosidad de las rocas por ellas conformadas es la misma que la que adquirieron en el momento de su formación. Entre estas se incluyen las trampas locales y las regionales.

Las secundarias son las que ocurren como consecuencia de modificaciones posteriores a la formacion de la roca. Tales son los casos de truncamiento de los estratos contra discordancias, la generación de espacios vacios en la roca como consecuencia de la disolución de algunos minerales o la transformación de un carbonato en dolomía cristalina.

Trampas mixtas

Este tipo de yacimiento de hidrocarburos puede estar formado por la combinación de dos o mas trampas estructurales y estrratigraficass y en variadas modalidades, cuya geometría es el resultado de una combinación de procesos tectónicos y cambios en la litología. En la parte a) se observa una acumulación de petróleo entrampada por una falla inclinada, la cual esta sellada por un esquisto de barro colgante; en la parte b) se muestra una acumulación de petróleo entrampado en un anticlinal fallado y por debajo la presencia de un corrimiento contra la pared de la falla. Ahora bien, cada tipo de trampa puede constituir por si un yacimiento del cual se obtiene producción de gas y/o petróleo y también de agua.

Analizando los diferentes tipos de trampas según la producción, Leet y Judson estimaron que el 80% de la producción mundial de petróleo proviene de anticlinales, 13% de trampas estratigráficas y 1% de trampas debido a fallas. El remanente, 6% de la producción, proviene de trampas mixtas. Estos estimados se mantuvieron hasta…..

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Los recursos no convencionales son hidrocarburos (petróleo y gas) que se encuentran en unas condiciones que no permiten el movimiento del fluido, bien por estar atrapados en rocas poco permeables, o por tratarse de petróleos de muy alta viscosidad. Requieren el empleo de tecnología especial para su extracción, ya sea por las propiedades del propio hidrocarburo o por las características de la roca que lo contiene. En la actualidad representan una interesante fuente de recursos, puesto que muchos de ellos se encuentran en yacimientos que se daban por agotados y además se estima que se encuentran en grandes volúmenes.

¿Qué es el Shale Gas? El shale gas es simplemente gas natural. No obstante, su nombre lo diferencia debido a su procedencia, el esquisto (o shale, en inglés). Los esquistos son un conjunto de rocas metamórficas de bajo a medio grado de metamorfisismo, pertenecientes al grupo de silicatos. Se caracterizan por poseer estructura foliada y composición química variable, con una estructura molecular de 1 átomo de silicio y 4 de oxígeno. Dentro de los esquistos más comunes podemos encontrar: esquisto de mica, hornablenda, clorita y talco. Los esquistos provienen de arcillas o lodos, los cuales han sufrido procesos metamórficos de diversas temperaturas y presiones. Su estructura foliada permite que sean fácilmente separados en delgadas láminas, manteniendo su composición.

Los esquistos negros contienen material orgánico los que a ciertas condiciones de temperatura y presión se fragmentan, formando gas natural. Debido a la baja densidad del gas natural, éste suele deslizarse a través del esquisto formando depósitos convencionales de gas natural. Sin embargo, la alta impermeabilidad de esta roca bloquea el paso de grandes cantidades de gas natural, las cuales son absorbidas por la arcilla del esquisto, dando lugar al shale gas.

En el esquemático se aprecia que el shale gas se halla a mayores profundidades que las otras fuentes de gas natural. También se observa que el recurso se encuentra ampliamente dispersado de forma horizontal. Sumado a lo anterior, la impermeabilidad del esquisto imposibilita la fácil extracción del gas natural. Por ende, a pesar de ser una fuente de energía conocida desde el siglo XIV (en Suiza y Austria), sólo los avances tecnológicos de la era moderna (década de los 90’), traducidos en mejoras en los métodos de extracción, han permitido la extracción masiva, comercial y lucrativa del shale gas.

Tecnologías Actuales de Extracción del Shale Gas Las tecnologías actuales de extracción son dos y funcionan de manera complementaria: horizontal drilling (“perforación horizontal dirigida”) e hydraulic fracturing (“fractura hidráulica”). La primera tiene el propósito de atravesar y llegar a los yacimientos, mientras la segunda, a través de reacciones químicas y presión de fluidos, aumenta la permeabilidad de la roca permitiendo la salida del gas natural. A continuación se presentarán detalles acerca de los dos métodos utilizados en la extracción. Horizontal Drilling Tal como se muestra en la imagen anterior, para realizar una perforación horizontal primero realizas una perforación vertical para llegar unos pocos cientos de metros arriba de la altura del yacimiento. Luego, el perforador “se gira” en un ángulo cercano a los 45° para así taladrar a través del depósito de shale gas, permitiendo una mayor extracción de éste. Se necesitaron años de experiencia y avances tecnológicos en distintas ciencias para hacer del horizontal drilling una técnica física y económicamente factible: Primero, entender que muchos pozos no son físicamente verticales, sino más bien horizontales.

Técnicas de sondeo y monitoreo, compuestas por tres mediciones: profundidad, inclinación y acimut magnético.

Diseños de BHA (ensamblaje de fondo de pozo) para una avanzada perforación.

Otros avances tecnológicos en: tuberías de perforación, caja y pin, collares de perforación, rimadores y estabilizadores, etc.

Aplicación de mud motors (“motores de barro”), los cuales utilizan el barro para producir potencia adicional de perforación.

Sin embargo, sin hydraulic fracturing esta técnica es inefectiva en pozos de esquisto.

Hydraulic Fracturing También llamado fracking o hydrofracking. El procedimiento consiste en bombear fluidos (por ejemplo: agua, gel, espuma, gases comprimidos, etc.) a presiones lo suficientemente altas para fracturar la roca, aumentado la porosidad y permeabilidad del canal para que el gas

natural escurra hacia la superficie. Esto es de vital importancia para la extracción del shale gas, ya que éste se encuentra en pequeños poros independientes de esquisto, los cuales necesitan un canal común (o “puente”) para una extracción exitosa en masa. Utilizado desde los años 40’, ha aumentado la productividad de miles de pozos de combustible fósil a lo largo y ancho del mundo. No obstante, se observó que muchas de las fracturas se cerraban al apagar las bombas, debido a las altas presiones dentro del pozo. Lo anterior se solucionó agregando un 1% de proppant (“soluto de soporte”) a la solución líquida, la que mantiene condiciones de permeabilidad obtenidas en el esquisto hasta después de apagada la bomba. Los proppants más comunes son: arena, cerámica y polvo de aluminio. Sumado a lo anterior, la solución suele contener químicos multipropósito: convertir el agua en gel, reducir la fricción del fluido, prevenir corrosión, controlar el pH, etc. Todo lo anterior hace que la perforación horizontal cueste hasta tres veces más que la perforación vertical. Pero, este costo extra es usualmente recuperado gracias a la producción adicional proveniente del método. De hecho, muchos pozos rentables hoy en día serían un fracaso sin estas dos tecnologías complementarias.

HIDRATOS DE METANO

Compuesto sólido similar al hielo que contiene metano. Éste queda atrapado en una estructura cristalina de moléculas de agua que es estable en sedimentos marinos a profundidades de agua mayores de 300 m.

 Es un recurso compuesto por acumulaciones cristalinas formadas por gas natural y agua, que al encontrarse en condiciones de altas presiones y bajas temperaturas forman sólidos similares al hielo. Es el combustible fósil más limpio con el medio ambiente por su elevada relación hidrógeno/carbono (H/C) y con una aplicabilidad creciente no sólo como fuel sino también como materia prima química, además de que el volumen potencial disponible es enorme.