PERFORACIN Y MANTENIMIENTO DE POZOS

SUBGERENCIA DE INGENIERA

GEOLOGAELABORADO POR: ESTHER ROMERO TERN

QU ES GEOLOGA?

Estudio de la composicin, historia y estructura de la Tierra.

La relacin que la geologa guarda con la industria petrolera es directa, debido a que los yacimientos de petrleo y gas estn contenidos en las rocas que son perforadas con las barrenas

La investigacin del interior de la Tierra, la determinacin de su estructura y probable composicin qumica, se realiza en base a la interpretacin de datos indirectos obtenidos por mtodos geofsicos.

Dependiendo de la variable obtenida para realizar el estudio se pueden emplear distintos mtodos. Los ms empleados por el tipo y valor de la informacin que suministran sobre la constitucin del interior de la Tierra, son los ssmicos, gravimtricos y magnticos.

CMO SE ESTUDI LA ESTRUCTURA DE LA TIERRA? Ssmicos Permite obtener datos de todo el interior de la Tierra, ya que las ondas ssmicas, de las que obtiene su informacin, la atraviesan en su totalidad.

Gravimtricos Mediciones del valor de la gravedad en distintas zonas de la Tierra permiten deducir las densidades de las rocas.

Magnticos.Estudia el valor del magnetismo en distintas zonas. ste indica cules son las rocas que tienen un elevado magnetismo (alto contenido en hierro), mientras que otras lo presentan muy bajo o nulo.

ESTRUCTURA DE LA TIERRAEstructura mecnica o dinmica: muestran la estructura interna de acuerdo con los cambios de estado fsico que experimentan sus constituyentes.

Estructura qumica o esttica: estructura interna de la Tierra atendiendo a los cambios de composicin qumica que experimentan sus componentes.

CortezaCapa ms superficial de la Tierra. Representa slo el 1,6 % del volumen total de la misma. Tiene una densidad media de 2,8 gr/cm3 Su espesor vara entre 6 (Corteza ocenica) y 80 km (Corteza continental).

MantoRepresenta el 82 % del volumen total de la Tierra. Desidad media de 5,6 gr/cm3 NcleoCapa ms interna de la Tierra. Representa el 16 % del volumen total de la Tierra. En su zona ms profunda la desindad alcanza un valor prximo a los 14 gr/cm3 Est formado fundamentalmente por dos metales: hierro (78%) y nquel (10 %), con un porcentaje importante de otros elementos ms ligeros (silicio, 6 %; oxgeno, 4 %; azufre, 2 %). Se divide en ncleo externo e interno. ESTRUCTURA DE LA TIERRA

Antes de la Tectnica de Placas

La teora vigente antes de la Tectnica de Placas explicaba la formacin de los ocanos y de las montaas por el efecto del enfriamiento de la capa mas externa de la Tierra y/o por efecto de una conveccin al interior de esta.

En 1885 y basndose en la distribucin de floras fsiles y de sedimentos de origen glacial, el gelogo suizo Suess propuso la existencia de un supercontinente que inclua India, frica y Madagascar, posteriormente aadiendo a Australia y a Sudamrica. A este supercontinente le denomin Gondwana.

Teora de la Tectnica de PlacasJ. Tuzo Wilson unifica en 1968 toda una serie de conceptos para llegar a esta teora: La tectnica de placas debe ser vista como una teora compuesta por una variedad de ideas que explican el movimiento observado en la litosfera terrestre, por medio de los mecanismos de subduccin y expansin del fondo ocenico, que, a su ves, generan los principales rasgos geolgicos de la Tierra, entre ellos los continentes y las cuencas ocenicas.Elementos bsicos:Litsfera: la capa mas externa y rgida de la Tierra.Astensfera: la capa fluida que subyace a la litsfera.Placa: bloque no deformable de litsfera con un permetro constituido por uno de los siguientes tipos de mrgenes:Cresta. Margen donde dos placas divergen. El magma que proviene de la astensfera va rellenando las fracturas y forma nueva litsfera de manera simtrica.Fosa. Margen donde dos placas convergen. Una placa se hunde por debajo de la otra y desciende en el manto.Falla transformante. Margen donde dos placas se mueven paralelamente una con respecto a la otra.

Dorsal del Pacfico Este, en el lmite entre la placa de Cocos y Pacfica, que se separan rpidamente a razn de 120mm/ao. La imagen cubre 1000 km de largo.Zona de DivergenciaZona de convergencia

QU SON LAS ROCAS?Roca. Es un conjunto de minerales

Un mineral es un conjunto (natural formado) de elementos qumicos. El nombre de la roca depende de su orgen y del contenido en minerales.

SimboloNombre%

OOxigeno46.71SiSilicio27.69AlAlumino8.07FeHierro5.05CaCalcio3.65NaSodio2.75KPotasio2.58MgMagnesio2.08TiTitanio0.62HHidrgen0. 14COMPOSICIN MEDIA DE LAS ROCAS

La Tierra se formo a partir de una concentracin de material csmico, el cual con el tiempo geolgico se solidifico el material fusionado (magma) que al enfriarse dio origen a las rocas gneas que formaron la corteza terrestre. Por las condiciones de enfriamiento se liberaron masas de vapor y gases dando origen a la atmosfera, generando lluvias torrenciales erosionando las rocas ya existentes. El efecto de las lluvias, temperatura y del viento fragmentan a la roca generando partculas (sedimentos) que al ser transportadas se acumulan en las partes ms bajas (proceso de sedimentacin), que al compactarse y cementarse dan origen a las rocas sedimentarias, posteriormente al ser sepultadas; y por efectos de presin y temperatura las rocas ya sean genas o sedientarias dan origen a las rocas metamorficas.EL CICLO DE LAS ROCAS

Rocas gneas. Cuyo origen esta en la cristalizacin de un magma (material fundido). Ejemplo:Son aquellas que tienen su origen al hacer erupcin un volcn. Al salir el magma a la superficie, se le conoce con el nombre de lava, la cual al contacto con el aire comienza a enfriarse y endurecerse formando capas o montaas de roca. Ejemplo la zona sur de la ciudad de Mxico, las islas Hawai.

Rocas sedimentarias. Se forman de rocas ya existentes (rocas gneas, sedimentarias y metamorficas) que se rompen (meteorizacin) y se erosionan (transportan) por lluvia y viento principalmente, depositandose en las partes bajas.

Rocas metamorficas. Son aquellas rocas que se forman como consecuencia de un incremento de prersin (carga litosttica) y temperatura (actividad gnea) que producen un cambio en la compocisin mineralgica de las rocas (igneas, sedimentarias y metamorficas) que van quedando sepultadas por nuevos paquetes de rocas.

De acuerdo a su origen las rocas se clasifican:

ROCAS SEDIMENTARIAS

Para la industria del petrleo estas rocas son las ms importantes , ya que en ellas ocurre el origen, migracin y acumulacin de depsitos de hidrocarburos.

Estas rocas se clasifican a su vez en :

Clsticas, detrticas o terrgenas. Estn formadas por fragmentos de rocas o minerales procedentes de rocas ya existentes que han quedado expuestas a la accin de los agentes atmosfricos. Ejem. conglomerado, arenisca, etc.

Qumicas. Son rocas formadas por precipitacin de sales en disolucin. Existen dos grupos principales las rocas carbonatadas( calizas, dolomitas) y las evaporitas(halita). Orgnicas.Son rocas formadas por la acumulacin de materiales generados mediante procesos orgnicos. Por ejemplo, acumulacin de conchas, restos vegetales, etc.

Hoja1

CLSTICASQUMICASORGNICAS

conglomeradoscalizasTurba

areniscasdolomitascarbon

limolitasyeso

sal

Hoja2

Hoja3

QUE ES UN FOSIL?

Los esqueletos conservados de organismos que alguna vez estuvieron vivos o aquella evidencia indirecta, tambin llamada "fsil traza", son los elementos que relatan la variedad de vida y las actividades realizadas por estos organismos del pasado.Ejemplos: huesos, dientes , conchas, impresiones de hojas, etc.

Con el nombre de fsiles caractersticos (fsiles ndice o fsiles gua) se denominan a los fsiles que pueden ser utilizados para delimitar intervalos de tiempo geolgico relativamente cortos y que, por tanto, pueden usarse como criterio de correlacin estratigrfica precisa.

Fosiles.- material esqueltico en general.

CLASIFICACIN DE CALIZASEn el campo las rocas carbonatadas, tanto en muestras de canal como en secciones delgadas se usa la clasificacin de R. Dunham que esta basada en la textura de los sedimentos, para lo que se consideran util tres caractersticas de textura:

Textura.Consiste en la dimensin, forma y la disposicin de los elementos de una roca sedimentaria.

mudstone.- roca carbonatada lodosa que contiene menos del 10 % de granos, mudstone es sinnimo de calcilutita y micrita.wackestone.- roca carbonatada con soporte de lodo, que contiene mas del 10 % de granos, mezcla de lodo con granos, wackestone es sinnimo de caliza calcarenitica.packstone.- roca carbonatada lodosa con soporte de granos en contacto, granos empaquetados con lodo calcreo, packstone son sinnimo de calcarenitas, calcirrudita.grainstone.- roca carbonatada libre de lodo, con soporte de granos y ocupando los espacios libres entre los granos una calcita espatica, grainstone es sinnimo de calcarenita espatica, calcirrudita espatica.bounstone.- roca carbonatada con seales de haber sido ligada durante su deposito, bounstone es sinnimo de carbonato arrecifal, biolitita, coquina.

PROPIEDADES IMPORTANTES DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS SON:

Porosidad: es el porcentaje o la fraccin del volumen total ocupado por poros o espacios vacos en una roca; es una propiedad importante de la roca almacenadora, la porosidad puede ser primaria secundaria.

Porosidad Primaria: (original), es aquella que se desarrolla durante el proceso de deposito de los sedimentos.

Porosidad secundaria: Es aquella que resulta de cualquier tipo de actividad geolgica despus de que los sedimentos han sido convertidos en roca (disolucin, fracturamiento, etc.,).

Permeabilidad: es la capacidad que tiene la roca de permitir el paso de los fluidos, a travs de ella, es decir es la facilidad de una roca para dejar pasar fluidos a travs de ella.

El objetivo de la perforacion de un pozo, es comunicar el yacimiento a la superficie para obtener los hidrocarburos contenidos en la roca porosa y permeable.

Del barril muestrero, se recupera el ncleo en funda de aluminio o de pvc, se limpia, se orienta con una raya roja a la derecha y otra negra a la izquierda ( sirve para diferenciar la parte superior y la parte inferior ), se corta en tramos de un metro cada uno, se enumera en orden ascendente cada fragmento a partir de la parte inferior del ncleo hasta el ultimo fragmento de la parte superior del mismo, se seleccionan fragmentos de la parte inferior, parte media y parte superior respectivamente, se analizan al microscopio estereoscpico y se hace una descripcin litolgica de campo o una descripcin petrografica de campo si es que se cuenta con todo el equipo para hacer el procesado de secciones delgadas.una vez hecho el anlisis y la descripcin litolgica de campo del ncleo, se guarda en cajas de madera o de plstico previamente rotuladas con el nombre del pozo, intervalo nucleado, y parte a la que corresponde cada caja (p.i, p.m. y p.s. del ncleo), se embarca y se manda al departamento de paleontologia cd. del carmen, camp.;para que se le haga su anlisis, se le determina el contenido de gas corte, cromatografia, fluorescencia, solubilidad, salinidad, ph,etc. RECUPERACIN DE UN NCLEO

Fecha: 05 de julio de 1996Pozo: manix-1Nmero de ncleo: 1Intervalo nucleado: 3511-3519 mRecuperacin: 2.40 m, (2.60 %)Edo. de la muestra: buenoPorosidad: 4-6 % secundaria intercristalina, en fracturas, intergranular y en cavidades de disolucinImpregnacin: regular de aceite Fluorescencia: trazas amarillo verdosoFauna: en la matriz de la roca, frag. de rudistas, de moluscos, placas de equinodermo, globotruncanas sp.Estructuras: fracturas, lineas estiloliticasEchado: no se observaEdad: cretcico superior (maestrichtiano-campaniano)Diagenisis: compactacin, dolomitizacin, silicificacinAmbiente: taludDescripcin de campo de un ncleo:

LA ADQUISICIN SSMICA MARINA 1.- BARCO ESPECIAL CON SISTEMA DE NAVEGACION VIA SATELITE.

2.- PISTON DE AIRE

3.- RECEPTOR DE MULTICANAL

4.- SISTEMA BATIMETRICO

5.- PERFILADOR SOMERO Para obtener estos datos se enva energa sonora a la tierra y se recoge el sonido con receptores especiales. Es decir, la energa sonora se produce mediante caones de aire colocados en el agua junto con los cables (streamers) que contienen receptores denominados hidrfonos. En tierra firme, el receptor recibe el nombre de gefono y el sonido se produce utilizando explosivos y vibradores. Tambin es necesario saber dnde colocar los equipos, para lo cual nos valemos del Sistema de Posicionamiento Global (GPS, por sus siglas en ingls).

Los datos son procesados para determinar el tipo de estructura de la roca que se encuentra en el subsuelo. Analizando los coeficientes de reflectividad determinados por la velocidad del sonido a travs de la roca, podemos determinar dnde conviene perforar para encontrar petrleo.

CMO SE FORMA UNA MONTAA?Las montaas son, a menudo, estructuras que se elevan por encima del terreno circundante. Algunas aparecen como masas aisladas individuales, mientras otros picos forman parte de extensos cinturones montaosos. Los principales cinturones montaosos muestran signos de enormes fuerzas horizontales que han deformado, plegando y afallado, grandes segmentos de la corteza continental.

La geologa estructural estudia la deformacin de las rocas cuando estas han sido sometidas a esfuerzos.

Los yacimientos de hidrocarburos se encuentran en rocas sedimentarias a cientos de metros debajo del suelo (continental o marino), las cuales forman estructuras muy complejas como son: pliegues, domos (salinos o gneos), fallas, anticlinales, sinclinales, cabalgaduras debido a los esfuerzos a los cuales han sido sometidos la corteza terrestre.

Los principales cinturones montaosos muestran signos de enormes fuerzas horizontales que han deformado, plegando y afallado, grandes segmentos de la corteza continental

Clasificacin de las estructuras geolgicas en trminos de su forma, es decir, su morfologa. En primer lugar analizaremos las fallas y la fracturas, para finalizar con el plegamiento.

GEOLOGIA ESTRUCTURAL

Un pliegue es una estructura producida cuando una superficie originalmente plana, cono un capa sedimentaria, es inclinada o curveada como resultado de la deformacin.En la Naturaleza, los pliegues aparecen en una gran variedad de tamaos y configuraciones.Ms all de las diferencias en tamao, la mayora de los pliegues se producen como consecuencia de esfuerzos compresivos que provocan el acortamiento y engrosamiento de la corteza.UN PLIEGUE

PLIEGUES ANTICLINALES Y SINCLINALESEn los anticlinales el ncleo tiene roca ms antiguas, mientras que los sinclinales tienen ncleo ms jvenes.anticlinalsiniclinalRoca ms viejaRoca ms jovenRoca ms joven

Depresin oval o circular , de fondo plano o cncavo, y de gran anchura, con flancos de reducida pendiente y dimensiones muy variables (desde un kilmetro a varios miles de kilmetros, que es o ha sido un medio de sedimentacin.Ejemplo: Cuenca de TolucaCUENCA

DOMOSEsta masa salina de baja densidad y alta plasticidad que al ascender perfora los estratos suprayacentes y se extiende sobre ellos produciendo una estructura en forma de cpula o domo.

domo

FALLAS Y FRACTURAS

Rompimientos a lo largo de una roca cuyos elementos estn soldados entre s y se registra como planos o superficies de discontinuidad.Donde se aprecia un desplazamiento a lo largo del plano de fractura, esto es, donde la roca a tenido un movimiento relativo a lo largo del plano de la fractura, es llamada falla.Esta distincin es un tanto artificial y depende de la escala de observacin; en la prctica la mayora de la fracturas no muestran, o es insignificante, desplazamiento y son clasificadas como juntas o diaclasas.LAS ROCAS FRACTURAS SON:

Falla: Es una estructura planar a travs de la cual existe un desplazamiento en un direccin que es generalmente paralela al plano de fractura.UNA FALLA

CLASIFICACIN DE LAS FALLASTipos de fallas: (a) Normal y (b) Inversa, ambas de desplazamiento en la direccin del echado, (c) lateral izquierda, de desplazamiento en la direccin del rumbo y (d) de desplazamiento oblicuo.

Son estructuras que se encuentra limitadas por fallas normales, que pueden tener o no una expresin geomorfolgica.PILARFOSA

Una cabalgadura bsicamente es una falla inversa con un plano de falla de bajo ngulo. CABALGADURA

ESCALA DE TIEMPO GEOLGICOEl tiempo que abarca desde la formacin de la Tierra hasta la actualidad se denomina tiempo geolgico. Es una escala ordenada de eventos y materiales. Considerando que la Tierra se form hace ms o menos 4,600 millones de aos. La historia geolgica de la corteza se ha dividido en distintas unidades (las rocas se apilan unas sobre otras formando la corteza terrestre), que de mayor a menor orden, son: Eras (perodos en que hubo formacin de montaas)Periodos o sistema (definidos principalmente contenido faunstico, etc) Epocas o series (definidos principalmente por contenido faunstico y cambios litolgicos significativos) Las rocas ms antiguas de la tierra (4,030 millones de aos) se encontraron en Acasta Gneisses (noroeste del Canada).

Vamos a comparar el tiempo transcurrido desde la formacin de la Tierra hasta la actualidad, con la duracin de un da.

Hace 4,500 mill. de aos se estima que termin la formacin de la Tierra por acumulacin de impactos de meteoritos. Son las 0 horas.

Hace 4,000 mill. de aos aparecen las formas ms elementales de vida. A las 2:40 horas.

Hace 2,100 mill. de aos aparecen los primeros organismos pluricelulares conocidos. Son las 12:48 horas del medioda.

Hace 600 mill. de aos aparecieron los primeros invertebrados seguidos de una explosin de formas de vida. Son las 20:48 horas.

Hace 500 mill. de aos aparecieron los primeros vertebrados, en forma de peces. Son ya las 21:20 horas.

Hace 230 mill. de aos aparecen los dinosaurios y los mamferos ms primitivos. Y estamos ya a las 22:45 horas. Hace 65 mill. de aos se extinguen los dinosaurios y comienza la expansin de los mamferos. Son las 23:40 horas.

Hace 5 mill. de aos aparecen los primeros homnidos. Todava son simios pero ya tienen alguna caracterstica humana. Y esto sucede un minuto y medio antes de la medianoche.

Hace 200,000 aos que aparecio el Homo sapiens, escasamente 3 segundos antes de concluir el da.

PETRLEO (del latn petra:roca,oleum:aceite),

CMO SE FORM EL PETRLEO?

EXISTEN varias teoras sobre la formacin del petrleo. Sin embargo, la ms aceptada es la teora orgnica que supone que se origin por la descomposicin de los restos de animales y algas microscpicas acumuladas en el fondo de las lagunas y en el curso inferior de los ros. Esta materia orgnica se cubri paulatinamente con capas cada vez ms gruesas de sedimentos, al abrigo de las cuales, en determinadas condiciones de presin, temperatura y tiempo, se transform lentamente en hidrocarburos (compuestos formados de carbn e hidrgeno), con pequeas cantidades de azufre, oxgeno, nitrgeno, y trazas de metales como fierro, cromo, nquel y vanadio, cuya mezcla constituye el petrleo crudo. Estas conclusiones se fundamentan en la localizacin de los yacimientos petroleros, ya que todos se encuentran en terrenos sedimentarios. Adems los compuestos que forman los elementos antes mencionados son caractersticos de los organismos vivientes.

Hidrocarburo. Es una mezcla de hidrgeno y carbono(hidrocarburo), acompaados con pequeas cantiades de Oxgeno, Nitrgeno y Azufre; puede presentarse en fase slida, lquida o gaseosa.

Yacimiento. Es un receptculo poroso y permeable que se forma en la roca sedimentaria a traves del tiempo geolgico. En este receptculo se acumulan el aceite y el gas a altas presiones y temperaturas dependiendo de la profundidad a la cual se encuentre la acumulacin; a mayor profundidad, mayor sera la presin y temperatura de los fluidos en el yacimiento.ORIGEN DEL PETRLEO

El petrleo no se encuentra distribuido de manera uniforme en el subsuelo hay que tener presencia de al menos cuatro condiciones bsicas para que ste se acumule:

Roca generadora (madre) Es aquella donde existir material orgnico ( platas y animales) suficiente y necesario para convertirse en hidrocarburos por el efecto de la presin y temperatura que predomine en el yacimiento y con el tiempo geolgico se forman los hidrocarburos (aceite y gas) y que posteriormente migran. Las rocas ms comunes son: Areniscas, arenas, calizas y dolomas. Roca almacenadora. Es una roca porosa y permeable de forma tal que bajo presin el petrleo pueda moverse a travs de los poros microscpicos de la roca en donde se van acumular los hidrocarburos despes de formarse en la roca generadora. Las rocas ms comunes son: Areniscas, arenas, calizas y dolomas. Roca sello. La presencia de una roca impermeable, que evite la fuga del aceite y gas hacia la superficie o hacia otras rocas. La roca sello puede ser lutita, sal o anhidrita.

Trampa. Es un receptculo natural cerrado, con una geometra que permite la concentracin de los hidrocarburos, los mantiene en condiciones hidrodinmicas propicias e impide que estos escapen; El yacimiento debe comportarse como una trampa, ya que las rocas impermeables deben encontrarse dispuestas de tal forma que no existan movimientos laterales de fuga de hidrocarburos es una estructura geolgica que permite que el petrleo en migracin se acumule y conserve durante un cierto perodo de tiempo.CONDICIONES PARA QUE SE ACUMULE EL PETRLEO

ROCAGENERADORAROCASELLOROCAALMACENADORAMIGRACIN

Migracin. Se refiere al movimiento de lquidos y gases del rea donde se formaron y van hacia la roca almacenadora.MIGRACIN

0m- 9m-

300m- 1,300m-

4,500m-

NIVEL DEL MARROCA ALMACENADORAROCA SELLOROCA ALMACENADORAROCA SELLOFONDO MARINOFONDO MARINOEMANACIONES NATURALESROCA GENERADORAROCA GENERADORA

PRINCIPALES ESTRUCTURAS GEOLGICAS CAPACES DE CONTENER HIDROCARBUROS SE CLASIFICAN EN:

ESTRATIGRAFA REGIONAL DE LA SONDA DE CAMPECHEDOLOMIA. GRIS Y CAF OSCURO DURA,COMPACTA.CALIZA: DURA CON TRAZAS DE PEDERNAL Y FRACTURAS SELLADAS CON CALCITA.LUTITA. CAF ROJIZOARENISCA. ROJIZA, FIRME DE GRANO FINO, CONSOLIDAD Y POROSA

ESTRATIGRAFA REGIONAL DE LA SONDA DE CAMPECHE