ESCUELA Politécnica NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA Y PETRÓLEOS

SIMULACIÓN DE YACIMIENTOS

COLUMNA ESTRATIGRÁFICA

JORGE MÉNDEZ AGUIRRE

23/10/2015

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COLUMNA ESTRATIGÁFICA

ABSTRACT

La Cuenca Oriente Ecuatoriana representa una de las cuencas subandinas más compléjas desde el punto de vista cientifico en su formación Geotectónica y su disposición Litoestratigráfica, así como su potencial económico evidenciado en sus cientos de campos petrolíferos. La Cuenca Oriente se desarrolla por esfuerzos transpresivos en el Cretacico Terminal, producto de estos, la aparición de la Cordillera Real y la formación de la cuenca ante-país de transarco. Su deformación y la estructuración de sus campos petrolíferos resulta de la inversión tectónica de antiguas fallas normales de un sistema de rift triásico/jurásico inferior. Estas fallas inversas limitan tres corredores estructurales petrolíferos como son: el Sistema Subandino (Play occidental), Sacha-Shushufindi (Play entral), y el Sistema Capirón Tiputini (Play oriental). Con la inversión tectónica comienza el desarrollo de la totalidad de estructuras petrolíferas. La columna estratigráfica resume la estratigrafía y los eventos geodinámicos que controlan el desarrollo de la Cuenca Oriente y de sus sistemas petrolíferos. El sistema petrolífero Pre-Aptense está integrado por un grupo de formaciones entre el Paleozoico y Mesozoico donde la formación Santiago del rift Sacha-Shushufindi es una buena roca generadora de hidrocarburo. La sección Cretácica de la cuenca está constituida por las formaciones Hollín, Napo y Tena Basal tienen características bien definidas dentro de un modelo de estratigrafía secuencial , variaciones relativas del nivel del mar son evidentes en la inperante sedimentación marina de baja energía. La progradación de facies sedimentarias clásticas fluviales y de playa sobre facies de plataforma marína-somera, causada por las caídas del nivel del mar. Es evidente que el período más importante de depositación para la generación y acumulación de hidrocarburos en la cuenca fue durante el Cretácico, en la cual las estructuras predominantes para el entrampamiento de los hidrocarburos con anticlinales, generalmente limitados por fallas, que dan el carácter de trampas estructurales combinadas.

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COLUMNA ESTRATIGRÁFICA

Definición.-

Es una representación de vertical de los dististos fenómenos físicos obtenidos en la naturaleza a lo largo de un tiempo geológico, ya sea en millones o miles de años, generandose en este tiempo superposiciones de difererntes capas de sedimentos y estratos que se encuentran presentes en la actualidad. La interpretación de estos fenómenos y los ambientes donde éstos se producen (continentales y/o marinos) son importantes para determinar los eventos del pasado con información estratigráfica del presente, y así distinguir los cambios que se han producido a lo largo de la formación de la  Tierra.

Ambientes sedimentarios más comúnes son:

Ambientes continentales

Fluviales, aluviales, lacustres, volcánicos, glaciares, de albúfera ó lagoon.

Ambientes transicionales

Deltaicos y estuarinos.

Ambientes marinos

Abanicos aluviales submarinos, turbidíticos.

La columna estratigráfica nos permitirá obtener información sobre

Sedimentología Análisis de facies Estratigrafía

Sedimentología

Espesor volumen Litología: composición y textura Estructuras primarias Definición de litofacies

Análisis de Facies

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Tipos y clasificación de facies Distribución y relaciones de contacto Paleocorrientes Contenido fósil Ambientes de depósito.

Estratigrafía

Determinación de los sistemas sedimentarios Geometría y orientación de los cuerpos sedimentarios Discordancias – caracterización y significado Secuencias y ciclos y Tasa de sedimentación.

Elementos de una Columna Estratigráfica

Escala Espesor: tipos y expresión gráfica Cronología Línea de durezas Naturaleza litológica Variaciones litológicas Estructuras sedimentarias

Creación de una Columna Estratigráfica

Cuando se desea realizar una columna estratigráfica existen dos procedimientos: Analizando un afloramiento en el terreno donde se puedan observar la litologia de las rocas o la estratigrafía de las capas. El segundo procedimiento sería realizando una perforación en el subsuelo y la adquisición de testigos (un testigo es un cilindro de roca de pocos centímetros de grosor que se extrae del subsuelo mediante la perforación con una broca especial.

En la columna estratigráfica también se identifican las edades para establecer un período geológico. La identificación de las capas se realiza mediante el estudio de las facies. Las facies son un conjunto de señales, estructuras, y restos fósiles (esto incluye, por ejemplo, la textura de la roca, el color, la estructura de subcapas dentro de una capa, fósiles concretos, etc).

Cuando existe un cambio de facies en la vertical, el límite superior se denomina techo y el inferior piso o base., las facies sirven para identificar las capas en la columna estratigráfica y con la presencia de fósiles se podría determinar su edad geológica.

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Por consiguiente, una columna estratigráfica presenta una forma vertical y sirve como una herramienta de estudio con intervalos de subsuelo, en la que, mediante la identificación de las facies, se establecen las capas en las que se subdivide dicho intervalo, y la edad de formación de cada una de ellas.

Las columnas estratigráficas son muy útiles e importantes en el campo de la prospección y exploración de yacimientos porque permiten saber qué procesos geológicos han ocurrido en un punto dado a lo largo de la historia geológica de la Tierra. 

Caracterización Gráfica de una Columna

Parámetros Sedimentológicos

LitologíaSe determina de acuerdo a la granulometría y se clasifica de acuerdo ha: arenas, gravas, limos o arcillas. Ver clasificación granulométrica Udden-Wenworth.

Color

De acuerdo a su litología las capas sedimentarias poseen colores característicos, aunque esto es variable, se determinan con métodos de observación y descripción de muestras de mano.

Diametro máximo de clastos

Este parámetro se aplica para las gravas o conglomerados, y sirve para indica la variación de la energía máxima con la que se transportó cierto sedimento clástico.

Textura La textura es la orientación de los clastos dentro de una capa sedimentaria, mayormente se utiliza los términos matriz-soportante o clasto-soportante par

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a describir la disposición de las gravas en sedimentos, y conglomerados en Rx Sed.

Clasificación o selecciónLa uniformidad existente es la selección de los granos entre los tamaños de las gravas y/o arenas.

Naturaleza de los clastos

Permite establecer el tipo de roca original se ha erosionado y posteriormente transportado a lo largo de ambientes sedimentarios, para el caso de las gravas se identifica qué tipo de roca se ha depositado y para el caso de las arenas, se identifica los constituyentes mineralógicos que la componen.

Estructuras sedimentarias

Son los procesos físicos que han transportado cada capa de sedimento/estrato.

FormaLa forma de las gravas y arenas esta relacionado con el tipo de transporte que los sedimentos desde las altas montañas hasta las planicies costeras.

Superficies erosivas

Generalmente son discontinuidades visibles entre una capa de material más fino y una gruesa, tienen diferentes geometrías, desde planas , hasta onduladas convexas y cóncavas.

Tipos de columnas y tablas estratigráficas

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1) Litológicas – (eje Y es espesores y van a escala)

2) Litoestratigráficas (o estratigráficas de otro tipo) - Formaciones (eje Y con o sin escala -espesor o con edad-)

3) Columnas de Facies (litológicas con subdivisiones)

4) Crono-estratigráficas (eje Y es tiempo va a escala)

5) Columnas especiales (ambientes de depósito, eventos tectónicos, etc.

Presiones y gradientes de las Formaciones de la Cuenca Oriente

6) Columnas especiales (ambientes de depósito, eventos tect

Columna tectóno-estratigráfica y eventos geodinámicos que controlaron el desarrollo de la Cuenca Oriente.

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FORMACIÓN Profundidad (ft) Grad.Fractura (ppg) Presión de fractura (psi) Presión de Poro (psi) Grad. Overburden(psi/ft)

MERA 656 14 477.57 427.57 1.15MESA 1476 16 1228.03 1201.06 1.15

CHAMBIRA 1804 16 1500.93 1473.69 1.15ARAJUNO 3444 16 2865.41 2833.61 1.15

CHALCANA 5412 16 4502.78 4471.74 1.15ORTEGUAZA 5679 16 4724.93 4697.53 1.15TIYUYACU 6107 16 5081.02 5054.02 1.15

Superior 7538 15 5879.64 5855.64 1.23Basal Tena 8864 15 6913.92 6885.62 0.91

Arenisca M1 8888 15 6932.64 6905.44 1.05Lutita M1 9154 15 7140.12 7107.38 1.23Caliza M2 9357 15 7298.46 7265.76 1.15

Arenisca M2 9397 15 7329.66 7302.43 1.05Caliza A 9418 15 7346.04 7313.07 1.15

Arenisca U Sup. 9556 15 7453.68 7421.88 1.05Arenisca U Inf. 9608 15 7494.24 7466.54 0.98

LUTITA U 9637 15 7516.86 7481.36 1.23Caliza B 9760 15 7612.80 7579.80 1.15

Aresnica T Sup. 9783 15 7630.74 7602.94 0.91Arenisca T Inf. 9855 15 7686.90 7653.96 0.98

Caliza T 9891 15 7714.98 7683.65 1.15Lutita T 9921 15 7738.38 7706.43 1.23

Hollín Sup. 9978 15 7782.84 7754.64 0.91Caliza C 10008 15 7806.24 7774.24 1.15

Hollín Inf. 10037 15 7828.86 7796.66 0.98

Napo Inferior

Napo Basal

TENA

Napo Superior

Napo Medio

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FORMACIÓN EDAD LITOLOGÍA AMBIENTE

Areniscas tobaceas Factor de esponjamiento de 1.5%, resistencia de compresión de 160-225[Mpa], porosidad

de 5 a 25%, porosidad efectiva de 0.5-8%, absorción del agua del 14.5%

Conglomerados Factor de esponjamiento de 1.5%, resistencia de compresión de 140[Mpa], porosidad de

0.01 a 1%, porosidad efectiva de 0.0005%

MESA Plio-Pieistoceno 250-1100m Terrazas compuestas por arcillas y areniscas tobaceasContinental, erosión cordillera

ArcillasTiene una densidad de 1.25 [gr/cm3], % de expansión de 22, resistencia de compresión de

160-225[Mpa], porosidad de 30 a 50%, porosidad efectiva de 0-5%, permeabilidad de 1 a 10 miliDarcys

Cuarzo Lechosodensidad de 2.65 [gr/cm3], dureza 7, porosidad de 5 a 25%, porosidad efectiva de 0.5-8%,

absorción del agua del 14.5%

Metamórficas Factor de esponjamiento de 1.5 a 1.6%, resistencia de compresión de 140-400[Mpa],

porosidad de 1 a 10%, porosidad efectiva de 0.00005-0.01%, permeabilidad de 1 a 10 mD.

ARAJUNO Mioceno tardío 500-1000m Arenisca con lentes de conglomerado y arcilla con carbón y yesoContinental

Arcilla con carbon y yeso

Tiene una densidad de 1.25 [gr/cm3], % de expansión de 22, resistencia de compresión de 160-225[Mpa], porosidad de 30 a 50%, porosidad efectiva de 0-5%, permeabilidad de 1 a 10

miliDarcys

CHALCANAOligoceno S-Mioceno M 600-

1100mArcillas rojas con lentes calcáreos y areniscas Continental fluvial Arcillas rojas Porosidad total de 40 a 60 %, porosidad efectiva de 0 a 5 %. Baja permeabilidad

Eoceno Med- Oligoceno 40-250mORTEGUAZA

Eoceno Inf a MedioTIYUYACU

Lutita GrisPororsidad total de 1 a 10, porosidad efectiva de 0,5 a 5. Densidad de 2,62 g/cm3,Densidad

de 1,6 a 2,7 g/cm3, potenciales rocas madres de petróleo.Plataforma Marina

Continental con incursiones marinas Arenisca Limosa Porosidad total de 30 a 60%, porosidad efectiva de 10 a 40%, grado de saturación de 95,5 %, absorción de agua de 15%, densidad de 1,76 g/cm3, permeabilidad bajo los 300 md,

densidad de 2 g/cm3

TENAArcillas abiragadas

Areniscas

MERA

CHAMBIRA

Cuaternario <250m

Mioceno Sup-Plioceno 100-400m

Areniscas y limolitasMaestrichiano Inferior Paleoceno

Terrazas jóvenes;conglomerados, arenisca tobaceas y arcillas

Conglomerados con chertz,cuarzo lechoso y algo de metamorficas

Continental

Abanico Aluvial Continental

Arcillas abirragadas y areniscas de grano gruesoSuperior

Basal Tena

Lutita Gris verdosa, areniscas grises verdosas y algo de limolitas

Conglomerados guijarrosos y cantos de Qz, Chertz angulosos, y mal seleccionados y en la parte superior son areniscas limosas con intercalaciones de lutitas rojas y

verdes

Porosidad total de 40 a 60 %, porosidad efectiva de 0 a 5 %. Baja permeabilidad

Porosidad total de 5 a 35 %, porosidad efectiva de 0,5 a 10 %, k de 600 md.Continental a marino somero

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Arenisca U Superior: (Cenomaniano Med-Sup) Areniscas glauconíticas de grano fino intercaladas con lutitas.Arenisca

Glauconìtica

Porosidad total de 20 a 50%, porosidad efectiva de 10 a 28%, grado de saturación de 95,5 %, absorción de agua de 14,5%, densidad de 1,76 g/cm3, permeabilidad bajo los 300 md,

densidad de 2 g/cm3,.

Arenisca U Inferior: (Cenomaniano Med-Sup) Areniscas cuarzosas con estratificación cruzada. Arenisca Cuarzosa Resistencia a la compresión de 248 kg/cm2, densidad de 2,6 a 2,7 g/cm3.

Lutita U: (Cenomaniano Med) Lutitas negras algo calcáreas, también se conoce como caliza U. LutitaDensidad de 1,6 a 2,7 g/cm3, porosidad total de 1 a 10%, porosidad efectiva de 0,5 a 5%,

presencia de materia orgánica, potenciales rocas madres de petróleo.

Caliza B: (Albiano Sup Tardío) Luittas y limolitas negras no bioturbadas, calizas margosas con pirita. LimolitasResistivida de 20 a 500 Ω-m, índice de dureza de 3,7, porosidad de 35 a 50%, porosidad

efectiva de 3 a 19%, densidad de 2,76 g/cm3, tamaño de grano de 1/16 a 1/256 mm.

Arenisca T Superior: Albiano Sup) Areniscas glauconíticas y calcáreas intercaldas con lutitas. Arenisca Cálcarea Porosidad total de 21a 50%, porosidad efectiva de 22 a 35%, permeabilidad bajo los 350 md.

Arenisca T Inferior: (Albiano Superior) Arenisca de grano grueso a conglomeráticas. Caliza

Resistencia al aplastamiento entre 98.4 a 583.5 kg/cm2, resistencia a la tracción 26 a 63 kg/cm2, la caliza rica en calcio tiene una densidad de 2.65 a 2.75 g/cm3; y las calizas

dolomíticas de 2.8 a 2.9 g/cm3. Porosidad efectiva de 5 a 20%, índice de dureza de 3,3, resistividad de 200 a 100000 Ω-m.

Caliza T: (Alpiano Sup Temp) Margas y calizas, varía lateralmente a lutita T, al este es más

arenosa.Lutita T: (Albiano Medio Tar) Lutitas laminadas, algo arenosas.

Hollín Superior (Albiano Inferior) Areniscas con estratificación cruzada, en el tope hay glauconita,

calizas y margas.

Hollín InferiorAreniscas cuarzosas blancas de grano medio a grueso con estratificación cruzada y

ondulitas, lutitas, mayor ámbar, trazas de carbón y salobre.

Arenisca M2

Napo Superior (Ciniaciano Inf-

Campaniano Sup)

Napo Medio (Cenomaniano Sup-

Turomano)

Depositación Fluvial, ambiente estuarino

Marga

Napo Inferior (Albiano Sup-Cenomaniano SuP)

Napo Basal Albiano Sup-Inf)

Caliza A

Calizas

Arenas

Calizas

Arenicas glauconiticas

Lutitas

(Campaniano Inf-Med) Areniscas glauconiticas con inercalaciones de lutitas, subyacidas por capas de carbón

(Coniaciano Sup-Santoniano Inf) lutitas negras y grises oscuras con intercalaciones calcareas

Marino Anóxico de baja energía

Aptiano Superior-Albano Inferior (30-150m)

Arenisca M1

Lutitas M1

Caliza M2

Compuesta principalmente por calcita y arcilla, propiedades semejantes a la arcilla.

Albiano Medio-Coniciano Inferior (200-700m)

Depositación de plataforma marina

Porosidad total de 20 a 50%, porosidad efectiva de 10 a 28%, grado de saturación de 95,5 %, absorción de agua de 14,5%, permeabilidad bajo los 300 md, densidad de 2 g/cm3,.

Pororsidad total de 1 a 10, porosidad efectiva de 0,5 a 5. Densidad de 2,62 g/cm3,Densidad de 1,6 a 2,7 g/cm3, potenciales rocas madres de petróleo.

Porosidad total de 5 a 50 y porosidad efectiva de 5 a 40. Caliza tiene una densidad de 2.65 a 2.75 g/cm3; índice de dureza de 3,3

Porosidad total de 20 a 50%, porosidad efectiva de 10 a 28%, alta permeabilidad

Porosidad total de 5 a 50 y porosidad efectiva de 5 a 40. Caliza tiene una densidad de 2.65 a 2.75 g/cm3; índice de dureza de 3,3

Glauconita Dureza 2, condiciones elásticas, densidad de 2,67 g/cm3.

(Turoniano Sup-Coniaciano Inf) calizas fosiliferas interestratificadas con lutitas

(Turoniano Sup)arenas muy finas intercaladas con lutitas

(Turoniano Inf-Med)calizas masivas con bancos de delgados de margas

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CONCLUSIONES

La columna estratigráfica es una herramienta de estudio de la estructura vertical de un intervalo de la corteza donde se identifican las facies pertenecientes a cada formación.

La elaboración de columnas son muy útiles porque nos brindan el conocimiento de los distintos procesos geológicos que han ocurrido en un punto dado a lo largo de la historia geológica de la Tierra.

Se puede determinar los espesores de cada estrato y correlacionarlos con otros espesor en sitios donde existen estratos semejantes.

En la realización de mapas geológicos a nivel local y regional son indispensables las columnas estratigráficas, para correlacionar los distintos depósitos litoestratigráficos y establecer eventos geológicos.

Las columnas estratigráficas sirven también para realizar dataciones, en donde se identifícan los estratos antiguos de los más recientes y clasificarlas según su tiempo geológico.

En las campañas de prospección y exploración de yacimientos, las columnas estratigráficas constituyen herramientas de estudio muy importantes para la descripción de las propiedades fisico-geológicas de las rocas en el subsuelo.

RECOMENDACIONES

Para los estudios de campo, es importante realizar la descripción petrográfica y mineralógica de los distintos afloramientos encontrados en la zona, dicha infoemación deberá ser plasmada en una columna estratigráfica para una mejor comprención de la estratificación de la zona de estudio.

En un estudio exploratorio, la correcta elavoración de una columna estratigráfica, es indispensable para correlación de formaciones en diferentes sitios donde la litología es semejante, y así presentar una información confiable.

Para el diseño de un mapa geológico que sea representativo y tenga la información adecuada de las formaciones geológicas, es importante adjuntar una columna estratigráfica que contenga todas las caracteristicas de los estratos.

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Cuando se realiza la actividad de mudloggin en los pozos, es importante tomar en cuenta la composición mineralógica de los estratos de interes para determinar los parámetros petrofísicos de la roca y fluidos.

BIBLIOGRAFÍA

BABY P., RIVADENEIRA M., CHRISTOPHOUL F. & BARRAGEN R., 1999 – Style and timing of deformation inthe Oriente Basin of Ecuador, 4nd International Symposium on Andean Geodynamics (ISAG´99), Univ. Göttingen (Germany), Extended Abstracts Volumen: 68-72

Corrales, Z. I., Rosell, S. J., Sánchez de la Torre, L., Vera, T. J. A., Vilas M. L., 1977. Estratigrafía. Editorial Rueda. Madrid, España.

file:///C:/Users/jv_me_000/Documents/14Columnas%20Estratigraficas.pdf

https://explorock.wordpress.com/2011/09/02/construccion-de-una-columna-estratigrafica-en-13-pasos/

http://es.slideshare.net/antokizbieber/columna-estratigrafica-mineraloga-y-petrografa

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