Yacimientos Naturalmente Fracturados.

Sistemas naturalmente fracturados: El sistema petrolero consiste en una serie de elementos y procesos geológicos; roca madre, roca sello, roca almacén, sobrecarga y trampa; cada uno, actuando sincronizadamente; derivan en la acumulación de volúmenes de hidrocarburos.

La trampa, en general, es la combinación geométrica de la roca almacén con unidades litológicas sellantes, y es apropiada para detener la migración y mantener volúmenes de hidrocarburos retenidos en los poros de la roca almacén.

La fracción de la trampa, que esta saturada por petróleo y/o gas, siempre en presencia de agua, se denomina yacimiento de hidrocarburos.

Una yacimiento de hidrocarburos, es un sistema que, por estar confinado, esta sometido a esfuerzos de deformación y a la presión de las cargas suprayacentes. Los hidrocarburos se presentan en forma liquida y gaseosa. La distribución de las fases obedece a diferencias de densidad, así como a las permeabilidades verticales del yacimiento. Existen yacimientos en los que hidrocarburos solo son líquidos o solo gases.

Las formaciones rocosas naturales son heterogéneas como resultado de la depositación, la tectonica y las condiciones ambientales, que tuvieron lugar durante procesos de millones de años de duración. En términos de las propiedades de flujo, estas heterogeneidades se manifiestan por medio de gran variedad de formas, con trayectorias de flujo de alta y baja permeabilidad.

Los yacimientos naturalmente fracturados se definen como aquellos yacimientos de hidrocarburos cuya producción esta influenciada por la presencia de fracturas. Para comprenderlos y hacer una descripción matemática de estos; Barenblatt introdujo principios físicos de las rocas fracturadas de la siguiente manera: “una roca porosa con un sistema de fisuras altamente desarrollados, puede ser representado como la superposición de dos medios porosos con poros de diferentes tamaños”. Esto es, la roca esta constituida por dos sistemas porosos bien diferenciados: porosidad inter granular, formada por dos espacios vacíos entre los granos de la roca, y la porosidad formada por los espacios vacíos de las fracturas. Si el sistema poroso tiene vacuolas o huecos de disolución, hay una porosidad adicional: la porosidad vacular, esto ocurre en presencia de carbonatos.

El flujo de fluidos a través de medios porosos fracturados ha recibido un fuerte impulso en los últimos años, su importancia se debe a que los yacimientos de hidrocarburos mas prolíficos del mundo son naturalmente fracturados actualmente se siguen haciendo hallazgos de alto interés comercial en este tipo de yacimientos.

Se conocen como fracturas, aquellas discontinuidades planas en el material que compone la roca, pueden ser microscópicas o microscópicas, ellas aparecen debido a que los esfuerzos de confinamiento a lo que ha estado sometida la roca, son superiores a los esfuerzos de ruptura. Las fracturas naturales influyen en el comportamiento tanto de producción como en la declinación de presión del yacimiento. Esta influencia puede resultar tanto negativa como positiva sobre todo en la parte de flujo de fluidos. Por ejemplo, las fracturas abiertas, es decir, que no han sido cementadas o parcialmente mineralizadas (con buena permeabilidad), por lo general tienen un efecto positivo en el flujo de petróleo; pero adversamente ocurre con el flujo de agua y gas, ya que por la alta permeabilidad que ellas presentan tienden a ocurrir los problemas de conificacion. Por otro lado, las fracturas totalmente cementadas o mineralizadas pueden crear barreras de permeabilidad a todos los tipos de flujo.

Literalmente, la totalidad de los yacimientos son fracturados porque presentan fracturas en cierta cantidad, que depende de los esfuerzos tectónicos o de soterramiento, a los que el sistema estuvo sometido. De tal manera, en algunos casos, se puede pensar que los yacimientos fracturados fueron inicialmente matriciales y de alguna manera sus propiedades físicas fueron cambiadas, deformadas o alteradas en el proceso de diagenesis física o durante el proceso de depositación. Desde el punto de vista geológico y de la ingeniería de yacimientos, solo se toman como yacimientos naturalmente fracturados a aquellos cuyas fracturas gobiernan a los patrones de productividad de tal yacimiento, ya sea en forma positiva o negativa. En cuanto a la geología, la petrofisica, la producción y la economía, los yacimientos matriciales difieren de los yacimientos naturalmente fracturados.

Existen diversas maneras de detectar si esta en presencia o no de un yacimiento naturalmente fracturado. Por ejemplo, sucede que un pozo produce a tasas muy altas y se registra una declinación brusca de esta, aparentemente, sin alguna explicación de este problema; este es uno de los indicadores de la presencia de fracturas en un yacimiento. Uno de los aspectos mas resaltantes de este tipo de yacimientos es su condición de doble porosidad, que esta definida como; primaria (bloques matriciales) y la secundaria (fracturas principalmente, vacuolas y fisuras). Entre la actividades mas retadoras del equipo multidisciplinario de Ingeniería de Yacimientos, es definir donde se encuentra la mayor cantidad de fluidos almacenados.

Otros indicadores de la presencia de fracturas son los problemas de perdida de circulación en un pozo al perforarse, así como también los cambios en la tasa de penetración y, la información que se obtiene de los núcleos. Dependiendo de las herramientas usadas (su resolución) y de la litología del yacimiento, una corrida de registros petrofisicos puede también alertar la presencia de fracturas localizada esta solo en las cercanías del pozo a todo lo largo del yacimiento, ni mucho menos su longitud.

Los sistemas de fracturas dentro de un medio poroso heterogéneo en el cual las aberturas y fisuras de dichas fracturas varían de tamaño. Las mas grandes forman canales intercomunicados de alta permeabilidad mientras que las mas pequeñas forman los bloques del sistema de doble porosidad, siendo estos bloques los que conforman el cuerpo principal del yacimiento. Los bloques de la matriz que conforman la parte de la matriz del yacimiento son, por lo general, quienes almacenan el mayor volumen de hidrocarburos; pero con una permeabilidad muy baja y por lo tanto, estos bloques solo se encargan de alimentar de fluidos a la red de fracturas, que por su parte tienen alta permeabilidad pero poco potencial de almacenamiento.

Para entender mejor la porosidad de los bloques matriciales, se puede decir que es la fracción del volumen de dichos bloques que puede contener fluidos. Los yacimientos naturalmente fracturados son entendidos como sistemas porosos dobles los cuales se definen mediante una porosidad primaria que es intergranular y está, básicamente controlada por el ambiente de depositación y litificación de la roca. La red de fracturas esta altamente interconectada y es fácilmente correlacionada mediante la permeabilidad ya que depende de la distribución, tamaño y geometría de los granos. Por otro lado se tiene la porosidad secundaria que es aquella consecuencia de la apertura de espacios causados por el fracturamiento y esta controlada por fuerzas tectónicas, el soterramiento y, en algunos casos, por cambios bruscos de apertura.

Referencias:Clases de ingenieria de Geologia Petrolera II.

Profesor: Francisco Barrios.