Importancia de los Modelos Sedimentológico y Estratigráfico en la Reevaluación de Campos Maduros

Por:  Rafael Falcón
 

Los modelos sedimentológicos y estratigráficos son parte fundamental del sistema de hidrocarburos en una cuenca probada en términos de exploración y producción. En la medida de que mayor cantidad de información geológica provenga de la actividad exploratoria, de avanzada y de desarrollo de yacimientos, en la misma medida los modelos deben irse ajustando para optimizar la producción de hidrocarburos y a la misma vez procurar evaluar nuevas áreas potencialmente prospectivas con la finalidad de extender la vida útil de los campos.
 
Es importante recordar que aunque las rocas clásticas se originan bajo factores más físicos que químicos, y las rocas carbonatadas lo hacen de manera contraria, el Modelo Sedimentológico y el Modelo Estratigráfico se construyen bajo los mismos principios y criterios técnicos, pero con sus respectivas consideraciones científicas de acuerdo a la clasificación sedimentaria de la roca (clásticas y no clásticas).
 
MODELO SEDIMENTOLOGICO
 
El modelaje sedimentológico se realiza para caracterizar las facies que componen el conjunto de rocas yacimientos y sellos, presentes en el campo y además establecer los o el sistema depositacional al que se asocian.
 
La descripción de facies a escala macroscópica se realiza mediante núcleos, muestras de pared y ripios,  incluyendo: el tipo litológico, color, textura, estructuras sedimentarias, espesores de capas y contenido fosilífero. A escala microscópica se describen petrográficamente en sección delgada de roca, incluyendo: textura (tamaño de grano, escogimiento, esfericidad, redondez), componentes mineralógicos y paleontológicos, contenido de matriz, efectos diagenéticos,  cementos, tipo y porcentaje de porosidad primaria y secundaria y grado de conectividad de poros (Fig.1). Una vez definidas y caracterizadas las facies individuales se debe proceder a determinar las Asociaciones de Facies, las cuales reflejan los conjuntos de facies genéticamente similares o relacionadas y su extensión espacial en área o superficie.
 
Paso siguiente es determinar la sucesión vertical de facies individuales y/o de asociaciones de facies. Teniendo entonces la extensión superficial y vertical de las facies, se puede tener una clara imagen de la geometría, extensión, variación de espesores y volumen de la facies o asociación de facies, que permite la definición de los elementos arquitectónicos de los cuerpos de roca presentes en el campo.
 
Con los elementos arquitectónicos definidos y con base en la comparación de modelos análogos modernos, se construye el Modelo de Facies que caracterizará al Sistema Depositacional al que pertenecen (Fig.1). El Sistema Depositacional se define como el ambiente sedimentario y los procesos involucrados en la distribución de los sedimentos en el área del depósito y finalmente en la depositación y la preservación de los mismos (Fig. 2).     
       
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Fig. 1. Etapas involucradas en la construcción de un Modelo Sedimentológico.

 
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Fig. 2. Distribución espacial de los sistemas depositacionales continentales, transicionales y marinos.
 
 
 
 
¿Para y por qué se debe hacer el Modelo Sedimentológico?
 
En un campo maduro, el modelaje sedimentológico es indispensable para tener un detallado conocimiento de las características sedimentarias de las rocas yacimientos y sellos, y su distribución espacial (área y espesores).
 
La caracterización sedimentológica de las facies individuales y de las asociaciones y sucesiones de facies, permiten tener un sólido conocimiento de la distribución en área y espesores de las rocas yacimiento y sellos. Esta caracterización se realiza con el apoyo de núcleos, muestras de pared y ripios, y se complementa con información de registros geofísicos de pozos (Rayos Gamma, Resistividad, Densidad, Neutrónico y Sónico).
 
El estudio de microfacies es necesario para la caracterización textural, mineralógica y diagenética de las rocas yacimiento. Los efectos diagenéticos inciden directamente en la calidad de la porosidad y el grado de interconectividad de los poros; por lo cual es muy importante realizar los correspondientes estudios petrográficos en aquellas facies de interés.
 
Finalmente, con toda la información recabada, analizada e interpretada, se tendrá una mejor idea de la tendencia y sentido de la sedimentación, distribución en área y la geometría (forma, espesores) y variaciones texturales de las mejores facies para roca yacimiento y sello. Asimismo, la caracterización sedimentológica será fundamental para la evaluación petrofísica y la ingeniería de yacimientos en la conceptualización y definición de unidades de flujo.
 
 
Ventajas del Modelo Sedimentológico
 

  1. La determinación de facies, asociación de facies y elementos arquitectónicos es necesaria para precisar la tendencia sedimentaria y la ubicación espacial de las rocas yacimientos y sellos.
  1. El estudio de microfacies permite la caracterización textural, mineralógica y diagenética de las rocas yacimiento; siendo los efectos diagenéticos destructores de la calidad de la porosidad primaria y del grado de interconectividad de los poros en las rocas siliciclásticas, pero también constructores de porosidad secundaria y del incremento de la conectividad de poros en las rocas carbonatadas.
  1. El Modelo de Facies permite caracterizar el Sistema Depositacional: a) fluvial, deltáico, intermareal, plataforma clástica y aguas profundas, para rocas siliciclásticas. b) intermareal, marino somero, lagunar, arrecifal, plataformas y taludes carbonatados (brechas carbonatadas), en caso de rocas carbonatadas.
  1. El Sistema Depositacional se relaciona directamente con el ambiente sedimentario y los eventos marinos de transgresión y regresión, los cuales son la base del entendimiento del relleno de una cuenca y en consecuencia de la distribución espacial y vertical de las rocas yacimiento y sellos.
  1. La caracterización sedimentológica es un producto de gran apoyo en las evaluaciones petrofísicas y en la ingeniería de yacimientos para la conceptualización y definición de unidades de flujo.
  1. El Modelo Sedimentológico constituye la base para la construcción del Modelo Estratigráfico, el cual consolida el conocimiento acerca de la distribución en tiempo y espacio de las rocas yacimientos y sellos verticales y laterales (Fig.4).

MODELO ESTRATIGRAFICO

Para comprender mejor la evolución de los eventos depositacionales y la distribución de las rocas en área (espacio) y en sentido vertical (tiempo), es necesario complementar el Modelo Sedimentológico con un Modelo Estratigráfico.
El Modelo Estratigráfico permitirá determinar la distribución de los sistemas depositacionales contemporáneos para un tiempo específico, en función de los parámetros que controlan el aporte de sedimentos y el espacio de acomodo o almacenamiento de los mismos. De esa manera se puede determinar e interpretar la evolución de los eventos sedimentarios y depositacionales en tiempo y espacio que ocurrieron a escala de cuenca, de campo petrolero y de yacimiento. El modelo estratigráfico se convierte así, en una herramienta de predicción para la ubicación de las mejores facies de rocas yacimiento y de sellos en la escala adecuada (Fig.3).
La estratigrafía de secuencias convencional y de alta resolución serán las mejores herramientas para construir el Modelo Estratigráfico. La escala de trabajo será función de los requerimientos u objetivos del estudio y de la disponibilidad de recursos de apoyo: Información sedimentológica, paleontológica y geoquímica (núcleos, muestras de pared y ripios), registros de pozo e información sísmica (2D, 3D).
Las superficies estratigráficas claves para la estructuración del Modelo Estratigráfico Secuencial dependerán de los cambios abruptos de facies (litológicas y paleontológicas) y de los cambios verticales de los Sistemas Depositacionales. Por lo tanto un Modelo Sedimentológico bien elaborado y de calidad, apoyará la realización de un buen Modelo Estratigráfico (Fig.4).



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Fig. 3. Modelo estratigráfico secuencial mostrando los sistemas depositacionales encadenados (system tracts), sus límites y las facies constituyentes, desde el borde (izquierda) hacia el centro de la cuenca (derecha). Tomado de Posamentier y Allen (1999).


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Fig. 4. Integración de las etapas de elaboración y las relaciones entre los modelos Sedimentológico y Estratigráfico.


Ventajas del Modelo Estratigráfico Secuencial

Para el modelaje estratigráfico en campos maduros y dependiendo de las dimensiones del campo y sus yacimientos, la estratigrafía de secuencias de alta resolución es la herramienta que mejor alcance tiene, porque ofrecerá la posibilidad de:

  1. Comprender y determinar con mayor precisión la distribución en tiempo y espacio de los yacimientos y sellos conocidos o por conocer, a nivel de campo.
  1. Utilizar la información sísmica 3D de buena calidad como una herramienta de apoyo muy eficaz al integrarse en la caracterización estratigráfica y sedimentaria de las rocas presentes.
  1. Cartografiar los cuerpos de rocas generadoras, yacimientos y sellos, en espacios y tiempos particulares.
  1. Determinar si hay conectividad lateral o vertical entre yacimientos contiguos y si hay sellos litológicos que los separen.
  1. Determinar si hay potenciales rocas yacimientos sin explotar y pronosticar sus características sedimentológicas y capacidad sellante del entorno.
  1. Planificar y diseñar nuevas estrategias de explotación en yacimientos conocidos y en potenciales nuevas áreas en el campo.

Finalmente espero que este breve artículo técnico haya sido de su agrado y contribuya a orientarlo en las etapas y actividades que comprende cada modelo. Recuerde que mientras más información se genere del modelo sedimentológico, mayor será su contribución en la elaboración y comprensión del modelo estratigráfico secuencial y sus ventajas en el mejoramiento del conocimiento de yacimientos en producción y la predicción de nuevas áreas prospectivas en campos maduros.

Si usted está interesado en profundizar en estos temas de Sedimentología y de Estratigrafía, es recomendable que organice adecuadamente su capacitación técnica en el orden de cursos que a continuación se indican:

  • Ambientes Sedimentarios Avanzado
  • Estratigrafía de Secuencias (convencional)
  • Sedimentología y estratigrafía de sistemas clásticos de aguas profundas
  • Estratigrafía Secuencial de Alta Resolución
  • Caracterización geológica de yacimientos fluviales, transicionales y marinos someros
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