Estudio de geometria de una trampa y cálculo de volumen de roca para método volumetrico
1.- Estudio estructural de la geometría de la trampa
Conociendo ya las ecuaciones que manejan el cálculo volumetrico de hidrocarburos, se debe hacer un esfuerzo en la comprensión del sistema geológico que contiene el hidrocarburo, ya que el volumen de roca será nuestra principal variable para la aplicación del método y se encuentra sujeta a gran incertidumbre si la data no posee la veracidad correcta.
Es indispensable conocer la disposición geometrica de la trampa ya que en ella estará la roca yacimiento capaz de contener los hidrocarburos en sus poros, es necesario conocer en pocas palabras la forma que adopta la arena contenedora para así tener idea del volumen bruto en estudio.
Las trampas son sitios del subsuelo donde existen condiciones adecuadas para que se acumulen los hidrocarburos, éstas se caracterizan por la presencia de rocas porosas y permeables conocidas como rocas reservorios o yacimiento, donde se acumulan o almacenan los hidrocarburos bordeados de capas de rocas impermeables o rocas sello que impiden su migración. Existen distintos tipos de trampas, y el tipo de éstas principalmente se dividen es estratigráficas y estructurales. El suceso geológico que generó la trampa marcará el indicio de la geometria de la misma.
La geometría de la trampa, se puede determinar en primera instancia a través de la sísmica, y luego a través de la perforación de pozos, se podrá dar indicios de la forma del tope y de la base de la arena, y por medio de correlaciones estratigráficas afianzar la data obtenida en primera instancia. Generalmente las trampas se deben a pliegues ( anticlinales, sinclinales, etc) , fallas, acuñamientos, etc; siendo éste parámetro de vital importancia para el estudio del volumen de roca contenedora.
Es indispensable conocer la disposición geometrica de la trampa ya que en ella estará la roca yacimiento capaz de contener los hidrocarburos en sus poros, es necesario conocer en pocas palabras la forma que adopta la arena contenedora para así tener idea del volumen bruto en estudio.
Las trampas son sitios del subsuelo donde existen condiciones adecuadas para que se acumulen los hidrocarburos, éstas se caracterizan por la presencia de rocas porosas y permeables conocidas como rocas reservorios o yacimiento, donde se acumulan o almacenan los hidrocarburos bordeados de capas de rocas impermeables o rocas sello que impiden su migración. Existen distintos tipos de trampas, y el tipo de éstas principalmente se dividen es estratigráficas y estructurales. El suceso geológico que generó la trampa marcará el indicio de la geometria de la misma.
La geometría de la trampa, se puede determinar en primera instancia a través de la sísmica, y luego a través de la perforación de pozos, se podrá dar indicios de la forma del tope y de la base de la arena, y por medio de correlaciones estratigráficas afianzar la data obtenida en primera instancia. Generalmente las trampas se deben a pliegues ( anticlinales, sinclinales, etc) , fallas, acuñamientos, etc; siendo éste parámetro de vital importancia para el estudio del volumen de roca contenedora.
Sísmica 3D.Conocido la geometría de la trampa, se podrá proceder al estudio de los límites del yacimiento y las áreas que encierran dicho yacimiento , las áreas estarán marcadas por el área que encierra cada traza o plano horizontal que se marcará a distintas profundidades del yacimiento y la data será suministrada por pozos perforados en la región y posterior desarrollo de mapas estructurales e isópacos del yacimiento.
2.- Extensión areal, mapas isopacos y estructurales :
Una vez perforado un conjunto de pozos exploratorios y haber obtenido y analizado la data, se procede a evaluar la extension areal del yacimiento en estudio, con el fin de poder indagar acerca del contenido de hidrocarburos. La extensión areal está definida como la superficie que alcanza o abarca una acumulación de hidrocarburos, ésta extensión se representa de manera horizontal ó por planos horizontales, ya que si tomamos en cuenta algún tipo de pliegue la superficie que abarca sería un poco mayor hecho que nos arrojaría errores significativos al momento de efectuar cálculos de volumenes.
La tecnica adecuada para el cálculo del área, consiste principalmente en plasmar la información obtenida por medio de pozos en mapas, con la información se construirá un mapa isopaco, que consiste en una serie de curvas trazadas por puntos de igual espesor de la arena en estudio. Éstos pueden ser de espesor total, de arena bruta y de arena neta de hidrocarburo, y poseen como finalidad dar un indicio del espesor de las capas. Los mapas isopacos son de gran ayuda para el cálculo de volumen de roca a través del método gráfico, el cual sera tratado en temas posteriores. Una vez plasmada las curvas del mapa isópaco, se podrá calcular por medio de técnicas matemáticas o por medio de un instrumento llamado: planimetro, el área encerrada por cada curva o extensión de la arena contenedora.
Es de importancia tener presente los límites del yacimiento y la presencia de fallas, que modificarán el área encerrada por las curvas estructurales. La extensión del yacimiento, se determinará por algunas caracteristicas tales como: cambios en la permeabilidad de la roca, desaparición de la arena, acuñamientos o adelgazamientos, fallas y contactos de fluidos.
Una vez perforado un conjunto de pozos exploratorios y haber obtenido y analizado la data, se procede a evaluar la extension areal del yacimiento en estudio, con el fin de poder indagar acerca del contenido de hidrocarburos. La extensión areal está definida como la superficie que alcanza o abarca una acumulación de hidrocarburos, ésta extensión se representa de manera horizontal ó por planos horizontales, ya que si tomamos en cuenta algún tipo de pliegue la superficie que abarca sería un poco mayor hecho que nos arrojaría errores significativos al momento de efectuar cálculos de volumenes.
La tecnica adecuada para el cálculo del área, consiste principalmente en plasmar la información obtenida por medio de pozos en mapas, con la información se construirá un mapa isopaco, que consiste en una serie de curvas trazadas por puntos de igual espesor de la arena en estudio. Éstos pueden ser de espesor total, de arena bruta y de arena neta de hidrocarburo, y poseen como finalidad dar un indicio del espesor de las capas. Los mapas isopacos son de gran ayuda para el cálculo de volumen de roca a través del método gráfico, el cual sera tratado en temas posteriores. Una vez plasmada las curvas del mapa isópaco, se podrá calcular por medio de técnicas matemáticas o por medio de un instrumento llamado: planimetro, el área encerrada por cada curva o extensión de la arena contenedora.
Es de importancia tener presente los límites del yacimiento y la presencia de fallas, que modificarán el área encerrada por las curvas estructurales. La extensión del yacimiento, se determinará por algunas caracteristicas tales como: cambios en la permeabilidad de la roca, desaparición de la arena, acuñamientos o adelgazamientos, fallas y contactos de fluidos.
Mapa isópaco.El otro tipo de mapa que se realiza es el estructural, el cual se trata de lineas unidas por puntos de igual profundidad, y nos dan indicios de la forma de la estructura del yacimiento.
Los mapas estructurales pueden ser del tope o de la base de la arena que contiene hidrocarburos, pero éste se especializa principalmente en la forma geométrica que posee la roca que en alguna parte de su amplia estructura es posible que contenga hidrocarburos.
Mapa estructural.
Otra herramienta de vital importancia para la caracterización de yacimientos, es la petrofísica, la cual por medio de registros electricos nos suministra los datos que nos explican las condiciones del yacimiento en estudio. Para el cálculo volumetrico, los perfiles electricos nos arrojan datos como los espesores de las arenas contenedoras, y por medio de correlaciones observar como varian éstos espesores a lo largo del yacimiento por los pozos perforados y donde se halla corrido un registro. El registro que nos da indicios de primera mano de cómo varian los espesores ó el espesor de una arena perforada, es el Gamma Ray, éste responde a la radioactividad natural de la formación en estudio, y por medio de una éscala graduada del pérfil ver la variación del comportamiento de la curva con la profundidad. Las unidades del gamma ray, son unidades API, y en general altos valores de Gamma Ray se asocia a alto contenido de arcilla, es decir, lutitas y bajos valores se asocia a arenisca. Una vez perforado un pozo, y se halla comprobado que una arena esta saturada con hidrocarburos por medio de otros perfiles u otras pruebas, se puede acudir a la curva de Gamma Ray y ver el espesor de la arena saturada, está es una de sus funciones en palabras generales.
Registro tipo.
3.- Cálculo del volumen de roca
Conocidos los parámetros de importancia para calcular volumenes, se procederá a calcular éstos por medio de distintos métodos, los cuales serán de alguna manera la base para la aplicación del método volumetrico.
Una vez estudiado, el área del yacimiento y la variación de los espesores de la arena contenedora, se pueden aplicar dos métodos básicos para calcular el volumenn, estos métodos son:
- Método tabular.
- Método gráfico.
3.1 Método tabular
Consiste en tomar el volumen de la roca contenedora y asociarlo al volumen de un cuerpo irregular tridimensional, al cual por medio de herramientas matemáticas, se le podría calcular el volumen que posee y dicho volumen será un aproximado al volumen de roca que se esta estudiando.
Los cuerpos geometricos con los cuales se asocian los volumenes son: el trapezoide y una piramide truncada, dependiendo de el cuerpo geometrico se desarrollara y aplicará un método, los cuales son el trapezoidal y piramidal respectivamente.
3.1.1 Método trapezoidal
Consiste en dividir el yacimiento en capas horizontales y cada capa corresponde al volumen de un trapezoide, éste volumen en pocas palabras, es un promedio de dos áreas multiplicado por una altura.
Las áreas, son las calculadas para cada curva estructural y la altura, es el espesor entre esas dos curvas estructurales a distinta profundidad o simplemente la diferencia de profundidades.
La formula matemática a usar para éste método es:
Ecuación (1).
Donde :
A1= Área de la cara inferior.
A2= Área de la cara superior.
h= Espesor o altura entre las dos capas.
Prisma trapezoidal.
Corte transversal de yacimiento tipo.
3.1.2 Método piramidal
Ecuación (2).
Donde:
A0= Área de la cara superior.
A1= Área de la cara inferior.
h = Espesor o diferencia de profundidades.
Disposición de capas de un anticlinal.
Gráfico espesor Vs. Área .
Los mapas estructurales pueden ser del tope o de la base de la arena que contiene hidrocarburos, pero éste se especializa principalmente en la forma geométrica que posee la roca que en alguna parte de su amplia estructura es posible que contenga hidrocarburos.
Mapa estructural.Otra herramienta de vital importancia para la caracterización de yacimientos, es la petrofísica, la cual por medio de registros electricos nos suministra los datos que nos explican las condiciones del yacimiento en estudio. Para el cálculo volumetrico, los perfiles electricos nos arrojan datos como los espesores de las arenas contenedoras, y por medio de correlaciones observar como varian éstos espesores a lo largo del yacimiento por los pozos perforados y donde se halla corrido un registro. El registro que nos da indicios de primera mano de cómo varian los espesores ó el espesor de una arena perforada, es el Gamma Ray, éste responde a la radioactividad natural de la formación en estudio, y por medio de una éscala graduada del pérfil ver la variación del comportamiento de la curva con la profundidad. Las unidades del gamma ray, son unidades API, y en general altos valores de Gamma Ray se asocia a alto contenido de arcilla, es decir, lutitas y bajos valores se asocia a arenisca. Una vez perforado un pozo, y se halla comprobado que una arena esta saturada con hidrocarburos por medio de otros perfiles u otras pruebas, se puede acudir a la curva de Gamma Ray y ver el espesor de la arena saturada, está es una de sus funciones en palabras generales.
Registro tipo.3.- Cálculo del volumen de roca
Conocidos los parámetros de importancia para calcular volumenes, se procederá a calcular éstos por medio de distintos métodos, los cuales serán de alguna manera la base para la aplicación del método volumetrico.
Una vez estudiado, el área del yacimiento y la variación de los espesores de la arena contenedora, se pueden aplicar dos métodos básicos para calcular el volumenn, estos métodos son:
- Método tabular.
- Método gráfico.
3.1 Método tabular
Consiste en tomar el volumen de la roca contenedora y asociarlo al volumen de un cuerpo irregular tridimensional, al cual por medio de herramientas matemáticas, se le podría calcular el volumen que posee y dicho volumen será un aproximado al volumen de roca que se esta estudiando.
Los cuerpos geometricos con los cuales se asocian los volumenes son: el trapezoide y una piramide truncada, dependiendo de el cuerpo geometrico se desarrollara y aplicará un método, los cuales son el trapezoidal y piramidal respectivamente.
3.1.1 Método trapezoidal
Consiste en dividir el yacimiento en capas horizontales y cada capa corresponde al volumen de un trapezoide, éste volumen en pocas palabras, es un promedio de dos áreas multiplicado por una altura.
Las áreas, son las calculadas para cada curva estructural y la altura, es el espesor entre esas dos curvas estructurales a distinta profundidad o simplemente la diferencia de profundidades.
La formula matemática a usar para éste método es:
Ecuación (1).Donde :
A1= Área de la cara inferior.
A2= Área de la cara superior.
h= Espesor o altura entre las dos capas.
Prisma trapezoidal.
Corte transversal de yacimiento tipo.3.1.2 Método piramidal
Éste método consiste en asociar el volumen de una piramide truncada con el volumen de la estructura del yacimiento.
La formula matemática a ser aplicada será:
La formula matemática a ser aplicada será:
Ecuación (2).Donde:
A0= Área de la cara superior.
A1= Área de la cara inferior.
h = Espesor o diferencia de profundidades.
Disposición de capas de un anticlinal.Se debe tener en cuenta que mientras mas divisiones posea la estructura, será menos el error que se genera por la aproximación a los cuerpos geometricos.
3.2 Método gráfico
3.2 Método gráfico
Éste método consiste en construir un gráfico de espesor versus área, y por cálculos matemáticos, determinar el área bajo la curva lo que nos arrojará el volumen de roca de la estructura en estudio. Es necesario tener un mapa isópaco trazado y uno estructural para poder hallar un perfil representativo de la estructura y construir el gráfico en cuestión con el que se determinará el volumen de roca. Se debe hallar un corte representativo del mapa isópaco y obtener el área que encierra cada curva y con ésta data construir el gráfico respectivo.
Gráfico espesor Vs. Área .Bibliografía:
- J. S Archer & C.G Wall, Petroleum Engineering: principles and practice, 1a. ed. (London: British Library Cataloguing, 1986), p. 122.
- Navarrete Edison, “ Apuntes de Geología General”, 1ª. ed. (Colombia: FICT-ESPOL, 2005), p.104.