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De qué hablamos cuando hablamos de “Shale” La roca generadora como roca reservorio Junio 2011 Inlab S.A. Inés Labayén Shale Pelita Shale=Mudstone Acumulación de Materia Orgánica a b b a Productividad Destrucción Dilución Materia orgánica Shale Carbón Transformaciones químicas Diagénesis Roca Madre BIOPOLÍMEROS Acción bacteriana y química Descomposición y Condensación GEOPOLÍMEROS= KERÓGENO Cracking Primario Madurez Catagénesis PETRÓLEO Cracking Secundario GAS +PIROBITUMEN Cracking Metagénesis METANO + GRAFITO Kerógeno Green River oil shale Kerógeno Madurez Metagénesis Generación del petróleo Roca Madre Roca Kerógeno Bitumen CANTIDAD CALIDAD MADUREZ Petróleo COT Maduración de la Materia Orgánica M a d u r e z M a d u r e z Dead Carbon Pirólisis Rock Eval S1= Hidrocarburos libres [mg de HCs/ g de roca] CANTIDAD S2= Hidrocarburos generados por cracking primario CALIDAD S3=Contenido de Oxígeno S4=C Residual MADUREZ Tmax= Parámetro de Madurez = S2/COT*100 HI= Índice de H OI=Índice de O [mg de HCs/ g de C] = S3/COT*100 [mg de CO2/ g de C] Tipo de Kerógeno a partir de pirólisis Rock Eval 1000 Kerógeno Tipo I 900 Kerógeno Tipo II 800 Fm. Vaca Muerta Indice de Hidrógeno 700 Madurez 600 500 400 Fm. D-129 300 Kerógeno Tipo III 200 Kerógeno Tipo IV 100 0 0 100 200 Indice de Oxígeno 300 Tipos de kerógeno TIPO DE KERÓGENO MACERAL DE (Cantidad de KERÓGENO HCs; IH) TIPO I (Alto; > 600) ALGINITA ORIGEN Algas Restos sin estructura de origen algal AMORFO TIPO II (Moderado; 300- 600) POTENCIAL GENERADOR Material planctónico sin estructura y de origen marino EXINITA TIPO III (Bajo; 50- 300) VITRINITA TIPO IV (Muy bajo; < 50 INERTINITA OIL Piel de esporas y polen cutículas de hojas y plantas herbáceas Restos leñosos y fibrosos y Gas / Petróleo materia húmica coloidal sin estructura Gas Restos leñosos oxidados y reciclados No generador Parámetros de Madurez Reflectancia de la vitrinita GRADIENTE GEOTERMICO 0 500 Fm. Arenosa Sup. 1000 Prof. (m) 1500 2000 Fm. Margosa Sup. T E R C I A R I O 2500 Glauc. "A" Fm. Margosa Med. 3000 Inoce ra mus S up.+ Me d. 3500 Ma rga s V e rde s C R E T A C I C O Inoce ra mus Inf. S pringhill JURASICO 4000 T obífe ra 4500 0,1 Equi. %Ro 1 10 Indice de Alteración térmica SPI= Índice de Potencial generador Indice de potencial generador (Source Potential Index) SPI = h (S1 + S2) d Donde: 1000 h : Espesor de la Roca Madre ( m) S1 + S2 : Potencial de generación promedio (kg de hidrocarburos/ ton) d : Densidad de la roca madre (tons/ m3 ) Es la máxima cantidad de hidrocarburos que puede ser generada por una columna de roca madre por cada m2 de área (en tons de hidrocarburos /m2 ) Demaison y Hizinga 1994 TR= Relación de Transformación TRaprox = HIo - HIpd HIo HIo = Original HIpd = Presente Es una medida de madurez 1000 Kerógeno Tipo I 900 Kerógeno Tipo II 800 Fm. Vaca Muerta Indice de Hidrógeno 700 Madurez 600 500 HIo = Original 400 Fm. D-129 300 Kerógeno Tipo III 200 COTo = Original Kerógeno Tipo IV 100 0 0 100 200 Indice de Oxígeno 300 Sistema petrolero: El conjunto de elementos y procesos esenciales que relacionan genéticamente una porción de roca madre activa y acumulaciones de petróleo. Elementos Roca de sobrecarga Procesos A Formación de trampa Roca sello Acumulación y preservación Roca reservorio Expulsión y migración Roca madre activa Generación de hidrocarburos Shale como reservorio: Sistema petrolero noconvencional donde los elementos críticos, generadora, reservorio y sello, coinciden en la misma roca Shale como reservorio Barnett shale •Pelita marina con Kerógeno T II. •Alto contenido Orgánico: COTo= 6.41%; IHo= 434 mg HCs/g COT •Roca generadora de petróleo y gas en sistemas petroleros convencionales con madurez equivalente a la ventana de petróleo •Con alta madurez (generación de gas) presenta alta relación de transformación •Baja permeabilidad y Porosidad •Alta capacidad de almacenaje de gas: a 3800 psi y 70°C con 6% de porosidad se calcula ~ 5 m3/ ton •Campo Newark East: 137m , tope 2104 a 2287 m. Sobrepresión: 0,52 psi/ft Ø= 6%, K = 0,001 a 0,01 md; Ro= 1,3 – 2,1 % Enero 2004; 2340 pozos con 800 mmcf de gas/ d. Acumulada 0,8 tcf Estimulación: depende de la mineralogía y de rocas carbonáticas por encima y debajo Barnett Porosidad Ro= 0,52% Matriz mineral Materia orgánica Flujo de Gas: Productividad •Mineralogía – “Brittle vs. Ductile” > Cuarzo: Mejor respuesta a la estimulación El entorno sedimentario y caracerísticas estructurales pueden desviar la energía de estimulación •Presencia de hidrocarburos líquidos Shales: Ejemplos Uliana et al 1999 Cuenca Neuquina Legarreta et al 2005 Relación de transformación Profundidad actual Pozo ejemplo Pozo Ejemplo: Pirólisis Rock Eval Pozo Ejemplo: Kerógeno Porcentaje de los tipos de materia orgánica 1000,0 Kerógeno Tipo I 900,0 0% 800,0 Kerógeno Tipo II 210 312 Tordillo 412 600,0 Auquilco 500,0 400,0 524 Lotena-La Manga 819 Lajas? 823 Molles 881 mbbp Indice de Hidrógeno 60% 40% 158 Quint.-V.-Muerta 700,0 20% 1026 Kerógeno Tipo III 300,0 1055 1080 200,0 Leño Exinita 1100 1196 Kerógeno Tipo IV 100,0 Amorfo 1300 1318 0,0 0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 1400 1485 Indice de Oxígeno Inerte Ro> 1,4% 80% 100% ¡¿Conclusiones?! MEC 2 T.P. Sims vertical well IOG horizontal wells Erath Jarvie et al 2007 Muchas Gracias!! Asignación de la madurez “Vitrinite reflectance is the most common approach for the determination of thermal maturity ….Numerous pitfalls exist to determining the indigenous population of vitrinite, and we commonly use additional chemical assessments to supplement visual measurements. These include Rock-Eval Tmax, organic matter transformation ratio, residual hydrocarbon fingerprints (extract fingerprints), gas composition, and carbon isotopes, when available. Jarvie et al AAPG Bulletin, v. 91, no. 4 (April 2007), pp. 475–499 GAE= eficiencia de generaciónacumulación <1: Ineficiente 1-10: Moderado >10: Muy eficiente Migración Primaria Manaderos Superficiales Migración Secundaria Acumulaciones No Comerciales PÉRDIDAS Hidrocarburos Generados Hidrocarburos Acumulados Roca Madre Activa Relleno de Cuenca Acumulaciones Comerciales Eficiencia porcentual de petróleo acumulado a petróleo generado o expulsado Origen del gas Carbonatos marinos Plancton marino Plantas terrestres Metano Biogénico -100 -90 -30 -60 -20 CO2 atmosféric -10 - HCO3 en agua de mar 0 Carbón Petróleo estándar (National Bureau of Petróleo Gas Natural Carbón primordial PDB estándard 10
