miércoles, 18 de mayo de 2011

Sísmica de Reflexión en Lutitas

Las arcillas/lutitas/pelitas constituyen gran parte del volumen de los sedimentos depositados en las cuencas e, históricamente, han sido importantes en la exploración/explotación de hidrocarburos como rocas sello y/o generadora.
Por otro lado, estas rocas, generan grandes problemas en la estabilidad de la perforación por estar, muchas veces, sobre-presionadas.
Sin embargo, en los últimos años, estas rocas han adquirido un renovado interés por su comportamiento como reservorio no convencional de hidrocarburos.
A pesar de la importancia de estas rocas, sus propiedades elásticas están pobremente definidas, de modo que la interpretación cuantitativa de los datos sísmicos de reflexión se enfrenta a límites estrechos. El avance en el conocimiento de las propiedades elásticas de las arcillas/lutitas/pelitas podría beneficiar varias ramas de la geofísica cuantitativa, en particular:
· Anisotropia
· Discriminación de Fluidos y Litología
· Análisis de Presiones Porales
· Geomecánica
Probablemente el mayor problema que presentan estas rocas para su caracterización sísmica-cuantitativa es que la propagación de ondas elásticas por este medio no es de frecuencia constante, por lo tanto la Teoría de Gassman carece de validez. Esta teoría es el sustento de todos los métodos sísmicos cuantitativos (AVO, Inversión Acústica, Inversión Simultánea, AVAZ, etc.), de modo que en arcillas/lutitas/pelitas estos métodos no se pueden aplicar directamente. Lamentablemente este no es el único problema para la interpretación sísmica cuantitativa que presentan estas rocas. Probablemente el otro gran problema es el pequeño tamaño de los poros de estas rocas, que está por debajo de la denominada porosidad crítica donde las relaciones entre porosidad y propiedades elásticas carecen de validez. Relacionado a este problema del tamaño de los poros aparece el problema del agua asociada a la estructura molecular de las arcillas/lutitas/pelitas, situación que determina que el módulo de corte ya no sea invariante (como sucede en las areniscas y es una herramienta central en la interpretación sísmica cuantitativa)
Algunos de los tópicos pendientes de análisis en “Shale Geophysics” son:
1) ANISOTROPIA DE ARCILLAS/LUTITAS/PELITAS: la correcta caracterización de la anisotropía es clave para obtener información confiable sobre: 1) densidad y orientación de fracturas, 2) presión poral, 3)variaciones en contenido de fluido y/o litología y 4) mejorar la conversión TWT/Z.( Wenk et al.) La anisotropía también se relaciona con la madurez de la materia orgánica asociada a estas rocas (Vanorio et al.)
2) PROPIEDADES ELASTICAS DE ARCILLAS/LUTITAS/PELITAS: estas propiedades son clave para entender los fenómenos de propagación de ondas elásticas en “medios arcillosos” (hoy en día se entiende la propagación en “medios porosos”). No solo es necesario avanzar en el conocimiento de las propiedades elásticas (módulos, velocidades, densidades) de los minerales de arcilla sino también en el estudio de la variación de estos con las porosidades mas allá de los valores críticos de los modelos actualmente conocidos. El avance en el conocimiento de las propiedades elásticas es clave para que la interpretación sísmica cuantitativa sea confiable, puesto que las variaciones de estas propiedades se relacionan a variaciones en: 1) contenido de fluido, 2) litología y 3) presión poral. (Mondol et al.). Asociado a las arcillas/lutitas/pelitas está el fenómeno de transición desde la compresión mecánica a química con la profundidad, esta transición se relaciona a la “ilitización” de las arcillas smectiticas, el conocimiento de la propiedades elásticas de estos minerales permite generar un criterio predictivo sísmico (por ejemplo tipo AVO) de la profundidad de esta transición (Avseth et al.).
CITAS: todas ellas han sido extraídas de: The Leading Edge (TLE), June 2009 (Special Section), por lo que solo citaremos títulos y autores:

AVSETH, P., DRÆGE, A., and WIJNGAARDEN, A., JOHANSEN, T., JØRSTAD,A. Shale rock physics and implications for AVO analysis: A North Sea demonstration

Wenk, H.R., Volotlini, M., Kern, H., Popp, T., Mazurek, M. Anisotropy in shale from Mont Terri
MONDOL, N., JAHREN, J., BJØRLYKKE, K., BREVIK, I. Elastic properties of clay minerals

VANORIO, T. MUKERJI, T., MAVKO, G. Emerging methodologies to characterize the rock physics properties of organic-rich shales