INSTITUTO POLIETECNICO NACIONAL

Fracturas en Carbonatos

Fracturas en Carbonatos

La mayor parte de la producción de hidrocarburos de México proviene de yacimientos carbonatados naturalmente fracturados.

En estos sistemas los sistemas de fracturas se originan debido a procesos de disolución y diagenéticos o bien son asociadas a fallamiento y/o plegamiento de las capas.

Crean desde micro fracturas hasta canales de alta conductividad .

Cambios en las propiedades

petrofísicas que afectan el flujo de

HC’s.

Pueden ser en la vecindad del

pozo o lejos de ellos

Variaciones en capacidades y eficiencias de

flujo

Condiciones de producción favorables o bien producciones tempranas de agua.

En estos yacimientos, la alta transmisibilidad es la principal causa de la invasión de los pozos por agua de formación, la cual

viajará preferentemente por las fracturas y fallas

Es importante identificar las fracturas y su relación espacial ya que de esta forma es posible definir:

•Sistemas de fracturas.

•Esfuerzos principales.

•Asociaciones con fallas y pliegues.

Los 3 parámetros anteriores permitirán explicar las variaciones observadas tanto en permeabilidades como en el comportamiento de producción existentes en los yacimientos naturalmente fracturados ya que se ha observado que los altos gastos de producción y volúmenes acumulados estarán asociados a pozos localizados en zonas intensamente fracturadas y/o cercanos a zonas de falla.

Comúnmente el rumbo y echado de las fracturas exhiben la misma dirección, su productividad está relacionada con su densidad, apertura y conectividad, varían de tamaño tanto horizontal como vertical.

Para conocer la distribución y características de las fracturas se debe llevar a cabo levantamientos geológico-estructurales. Estos levantamientos son convencionales y consisten en documentar información básica sobre las fracturas: su orientación e inclinación, desplazamiento relativo, longitud, ancho de la zona de afectación, tipo de material geológico presente y colección de muestras cuando es posible.

Los tipos de fracturas se dividen en dos grupos relacionados con su modo de formación: las fracturas por esfuerzo de corte que se forman en la cizalladura paralela a la fractura creada y la fractura por esfuerzos de tracción (fractura de extensión) que se forman con una tracción perpendicular a la fractura creada.

Las fracturas por esfuerzo de corte y las fracturas de tracción descritas a partir de experimentos de laboratorio poseen contrapartes netas que existen naturalmente; las fracturas por esfuerzo de corte corresponden a fallas, mientras que las fracturas de tracción corresponden a grietas.

Los procesos de plegamiento y fallamiento, normalmente son acompañados por una alta intensidad de fracturamiento, originados principalmente por fallas laterales con desplazamiento.

Las fracturas y su relación espacial deben ser identificadas con el propósito de definir los sistemas de fracturas, esfuerzos principales y su asociación con fallas y pliegues, lo cual permitirá justificar las variaciones observadas tanto en permeabilidades como en el comportamiento de producción.

Los sistemas de fracturas en planos verticales son originados por fallamiento lateral, y son la principal causa del incremento en la porosidad y permeabilidad. Las fracturas en planos inclinados generadas por fallas normales con desplazamiento lateral, contribuyen al fracturamiento en menor escala; y los sistemas en planos sub horizontales relacionados a fallamiento inverso, no contribuyen a la permeabilidad y representan barreras al flujo.

Zonas de fallamiento lateral presentarán un mayor número de fracturas en planos verticales de alta conductividad, aumentando tanto porosidad como permeabilidad, lo cual tendrá un gran impacto en la producción de hidrocarburos.

Fracturas en estratos clásticos

Estratos clásticos

Son formados por fragmentos de rocas preexistentes y minerales que son depositados principalmente por acciones mecánicas desde su agente de transporte con poca o ninguna acción química.

Ejemplos

Areniscas Las areniscas son rocas

sedimentarias detríticas, con textura clástica y de grano normalmente fino, de un diámetro inferior a los 2 milímetros, formados por fragmentos de roca o minerales, básicamente cuarzo, calcita, micas o feldespatos, que pueden estar acompañados por otros, como la magnetita.

Lutitas La lutita es una roca

sedimentaria compuesta por partículas del tamaño de la arcilla y del limo. Las partículas de estas rocas son tan pequeñas que no pueden identificarse con facilidad sin grandes aumentos.

Debido a que los YNF se dan en rocas frágiles con baja porosidad intergranular:

Los YNF en estratos clásticos son prácticamente solo en areniscas sucias. En lutitas no hay YNF porque son formaciones plásticas (resistentes a

esfuerzos).

Areniscas sucias

Son areniscas con alto contenido de minerales en su estructura (ocupan los espacios porosos entre sus granos) ocasionando así que su porosidad intergranular sea baja.

Tienen tendencia a fracturarse y asi originar YNF.

Como YNF la producción inicial es muy alta, pero esta declina rápidamente debido a las altas permeabilidades de las fracturas.

Espaciamiento de las fracturas

Es la distancia promedio entre las fracturas regularmente espaciadas medidas perpendicularmente a los juegos de fracturas que tienen una orientación predominante.

Este parámetro es importante para medir la porosidad y permeabilidad de la fractura en el yacimiento.

promedio de las distancias medidas perpendicularmente a las fracturas

número promedio de fracturas encontradas en una distancia dada (normal a la fractura)

Cuando el espaciamiento es dividido por el grosor del estrato se obtiene un ratio, este ratio es llamado Relación de Espaciamiento de Fracturas y Grosor del Estrato (ratio EF/GE).

frecuencia de fractura

es usada para determinar el espaciamiento entre fracturas dentro de un macizo rocoso

a menor espaciamiento de fractura, mayor dificultad en mantener estables las excavaciones

Longitud de la fractura (L)

Es la distancia medida entre los extremos visibles de la fractura. En afloramiento la medida de la longitud es complicada debido a los cambios en la exposición de las capas fracturadas. El mejor criterio para medir es identificar la terminación de la fractura

Apertura

Es la distancia entre las paredes de la fractura, medida perpendicularmente a la dirección de la fractura en un plano, incluye mineral de relleno y porosidad preservada

Metodología.1. Tomar datos en afloramientos de calidad (perpendiculares a la traza

de falla, libres de vegetación, con un mínimo de intemperismo).2. Fotografiar el área de interés en el afloramiento, con campos

visuales que permitan cubrir en la horizontal, una longitud de cada. 10, 1, 0.1 m. Las fotografías de escalas menores siempre deben estar incluidas en el campo visual de la fotografía de escala mayor.

3. Tomar muestra orientada, para posteriormente elaborar lamina delgada

4. Obtener fotomicrografías de escalas 0.01, 0.001 m, siguiendo los mismos criterios que en las escalas mayores.5. En un papel transparente colocado sobre las fotos se traza manualmente las fracturas que se pudieron observar con claridad y se procede a medir la longitud de cada una de ellas; con los datos de longitudes en las diferentes escalas se procede a calcular los parámetros.