1- Generalidades y Origen Del HC
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8/16/2019 1- Generalidades y Origen Del HC
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GENERALIDADES Y ORIGEN DEL
HIDROCARBUROJulio Armando Villamizar Cardona
Ingeniero de Producción
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GENERALIDADES DE LOS
HIDROCARBUROS
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HIDROCARBURO
Los hidrocarburos son compuestos orgánicos
naturales o sintéticos, constituidos exclusivamente
por átomos de Carbono e Hidrógeno. La
proporción de Carbono e Hidrógeno varía de un
hidrocarburo a otro, pero en general está dentro delsiguiente orden: Carbono de un 75 a 95%, e
Hidrógeno de 5% a 25%; a mayor proporción de
hidrógeno en la molécula hidrocarbonada, la
sustancia es más saturada.
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HIDROCARBUROS
ACICLICOS O LINEALESCICLICOS O EN ANILLOS
SATURADOS NO SATURADOS
ALCANOS
O
PARAFINICOS
ALQUENOS
Y
POLIALQUENOS
ALQUINOS
Y
POLIALQUINOS
SATURADOS NO SATURADOS
CICLO ALCANOS
O
CICLOPARAFINICOS
CICLO ALQUENOS
OCICLOPOLIALQUENOS
AROMATICOS
O
BENCENICOS
CICLO ALQUINOS
O
CICLOPOLIALQUINOS
HIDROCARBUROS
ACICLICOS O LINEALESCICLICOS O EN ANILLOS
SATURADOS NO SATURADOS
ALCANOS
O
PARAFINICOS
ALQUENOS
Y
POLIALQUENOS
ALQUINOS
Y
POLIALQUINOS
SATURADOS NO SATURADOS
CICLO ALCANOS
O
CICLOPARAFINICOS
CICLO ALQUENOS
OCICLOPOLIALQUENOS
AROMATICOS
O
BENCENICOS
CICLO ALQUINOS
O
CICLOPOLIALQUINOS
Los hidrocarburos para su estudio se dividen en varios grupos o familias concaracterísticas químicas semejantes, denominadas series homólogas.
CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBURO 0
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CLASIFICACIÓN DE LOS HIDROCARBURO
Las series de hidrocarburos se dividen en dos
grandes grupos:
Los aciclicos o lineales: Son los que están
formados por cadenas abiertas.
Los ciclicos o en anillos: Se caracterizan por que
sus átomos de carbono forman cadenas cerradas , es
decir anillo
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PETRÓLEO
El petróleo es un "líquidonatural oleaginoso einflamable, constituido por unamezcla de hidrocarburos que se
extraen de lechos geológicoscontinentales o marítimos.Mediante diversas operacionesde destilación y refinado; de élse obtienen distintos productos
utilizables con finesenergéticos o industriales:Gasolina, Queroseno, Nafta,Gasoleo, etc.”
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Del latín Petra y Oleo:
Una solución aceitosalíquida de hidrocarburos,cuyo color va del
amarillento-verde alnegro, que se formanaturalmente en losestratos de roca de ciertasformaciones geológicas yque cuando es destiladose fracciona generandogases, nafta, gasolina,kerosen, lubricantes…
Petróleo
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°API
La gravedad API, de sus siglas en inglés American Petroleum Institute, es unamedida de densidad que describe cuán pesado o liviano es el petróleocomparándolo con el agua. Si los grados API son mayores a 10, es más liviano queel agua, y por lo tanto flotaría en ésta. La gravedad API es también usada paracomparar densidades de fracciones extraídas del petróleo. Por ejemplo, si unafracción de petróleo flota en otra, significa que es más liviana, y por lo tanto sugravedad API es mayor. Matemáticamente la gravedad API no tiene unidades. Sinembargo siempre al número se le coloca la denominación grado API. La gravedad
API es medida con un instrumento denominado densimetro. Existen una granvariedad de estos instrumentos.
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Gravedad API = (141,5/GE a 60 °F) - 131,5
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Crudos: Hidrocarburo líquidos no refinado, congravedad API hasta los 40.1 grados API
Su color varia desde amarillo hasta negros
Clasificación de crudos
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Tipo de crudo Grados API
Crudos Livianos 30° a 40.1°
Crudos medianos 22.0° a 29.9°
Crudos pesados 10.0°
a 21.9°
Crudos extapesados < 9.9° o viscosidad mayor a 10000cp bajo condiciones de yacimiento
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PETRÓLEO
El petróleo es un "líquidonatural oleaginoso einflamable, constituido por unamezcla de hidrocarburos que se
extraen de lechos geológicoscontinentales o marítimos.Mediante diversas operacionesde destilación y refinado; de élse obtienen distintos productos
utilizables con finesenergéticos o industriales:Gasolina, Queroseno, Nafta,Gasoleo, etc.”
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Del latín Petra y Oleo:
Una solución aceitosa líquidade hidrocarburos, cuyo colorva del amarillento-verde al
negro, que se formanaturalmente en los estratosde roca de ciertasformaciones geológicas y quecuando es destilado se
fracciona generando gases,nafta, gasolina, kerosene,lubricantes…
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ORIGEN DEL
HIDROCARBURO
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ORIGEN DEL HIDROCARBURO
Han existido varias teorías sobre el origen delpetróleo, pero hasta la fecha no se ha logrado daruna explicación completamente satisfactoria.Estas teorías se pueden clasificar en dos grupos:
A) Las teorías orgánicas
B) Las teorías inorgánicas
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TEORÍAS ORGÁNICA
Estas teorías suponen que el petróleo es productode la descomposición de los organismos vegetalesy animales que existieron en ciertos periodos deltiempo geológico .
a) La teoría de origen animal de Englerb) La teoría de origen vegetal de Hofferc) Teoría de la hidrogenación del carbón y otros
materiales carbonáceos
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TEORÍA DEL ORIGEN ANIMAL DE ENGLER
El petróleo se formapor procesos deputrefacción de restosanimales
http://images.google.es/imgres?imgurl=http://www.engleronline.com/Art%20Photos/brlptile%20Folder/CHE%20Young.jpg&imgrefurl=http://www.engleronline.com/&usg=__488mZTgywnD-14tlA08afGiUA5s=&h=360&w=306&sz=41&hl=es&start=15&itbs=1&tbnid=3H8YzsijuH21bM:&tbnh=121&tbnw=103&prev=/images?q=engler&gbv=2&hl=eshttp://images.google.es/imgres?imgurl=http://www.engleronline.com/Art%20Photos/brlptile%20Folder/CHE%20Young.jpg&imgrefurl=http://www.engleronline.com/&usg=__488mZTgywnD-14tlA08afGiUA5s=&h=360&w=306&sz=41&hl=es&start=15&itbs=1&tbnid=3H8YzsijuH21bM:&tbnh=121&tbnw=103&prev=/images?q=engler&gbv=2&hl=es
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TEORÍA DEL ORIGEN VEGETAL DE HOFFER
El petróleo se formapor la descomposiciónde vegetal
http://images.google.es/imgres?imgurl=http://www.whale.to/a/hoffer.jpg&imgrefurl=http://www.whale.to/a/abram_hoffer1.html&usg=__wJNvQ0Ev-yvDUyO4lvFg7x4EzEA=&h=354&w=284&sz=33&hl=es&start=17&itbs=1&tbnid=5iPqoanosV8VNM:&tbnh=121&tbnw=97&prev=/images?q=hoffer&gbv=2&hl=eshttp://images.google.es/imgres?imgurl=http://www.whale.to/a/hoffer.jpg&imgrefurl=http://www.whale.to/a/abram_hoffer1.html&usg=__wJNvQ0Ev-yvDUyO4lvFg7x4EzEA=&h=354&w=284&sz=33&hl=es&start=17&itbs=1&tbnid=5iPqoanosV8VNM:&tbnh=121&tbnw=97&prev=/images?q=hoffer&gbv=2&hl=es
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TEORÍA INORGÁNICA
Esta pretende explicar la formación del petróleocomo le resultado de reacciones geoquímicas entreel agua y el bióxido de carbono además de variassubstancias inorgánicas como carburos y
carbonatos de metales
A) Teoría de los carburos inorgánicos de BerthelotB) Teoría del carburo de MendeleievC) Teoría volcánica de MoissanD) Teoría cósmica de Sokolow
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El petróleo se formapor depósitospetrolíferos de metalesalcalinos en estado
natural reaccionan conCO2 a altastemperaturas formandocarburos alcalinos.
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carburos de hierro en latierra en contacto conagua, formaban
acetileno, el cual seescapa a través de lasgrietas hacia rocasporosas y allí se
condensa y polimeriza enpetróleo.
http://images.google.es/imgres?imgurl=http://www.encyclopedie-gratuite.fr/Definition/illustration/mendeleiev-portrait.gif&imgrefurl=http://www.encyclopedie-gratuite.fr/Definition/chimie/mendeleiev.php&usg=__HW2SBhklWqHD6GHSnW_ORxoF7CM=&h=549&w=400&sz=173&hl=es&start=2&itbs=1&tbnid=Wu7IqlacRtSDDM:&tbnh=133&tbnw=97&prev=/images?q=mendeleiev&gbv=2&hl=eshttp://images.google.es/imgres?imgurl=http://www.encyclopedie-gratuite.fr/Definition/illustration/mendeleiev-portrait.gif&imgrefurl=http://www.encyclopedie-gratuite.fr/Definition/chimie/mendeleiev.php&usg=__HW2SBhklWqHD6GHSnW_ORxoF7CM=&h=549&w=400&sz=173&hl=es&start=2&itbs=1&tbnid=Wu7IqlacRtSDDM:&tbnh=133&tbnw=97&prev=/images?q=mendeleiev&gbv=2&hl=es
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sugiere que lasexplosiones volcánicaspueden ser causadas
por la acción del aguasobre loshidrocarburos
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el petróleo se consideraproducto original de lacombinación de carbóne hidrógeno en la masa
cósmica, durante laconsolidación de latierra.
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En la actualidad la teoría mas aceptada acerca de
la formación del petróleo es la orgánica , pues yaque Esta materia orgánica se cubriópaulatinamente con capas cada vez más gruesas desedimentos, al abrigo de las cuales, en
determinadas condiciones de presión, temperaturay tiempo, se transformó lentamente enhidrocarburos (compuestos formados de carbón ehidrógeno), con pequeñas cantidades de azufre,oxígeno, nitrógeno, y trazas de metales como fierro,cromo, níquel y vanadio, cuya mezcla constituye elpetróleo crudo.
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Fracción del totalde petróleo y gasformados
Años atras
Silurian
Era de los corales
Mississippian& Devonian
Era de los pecesPermian &Pennsylvanian
Era del carbónJurassic Era de los dinosaurios
Cretaceous
Extinción de losdinosauriosMiocene &
Oligocene
Dominio de los mamíferos
ORIGEN DEL PETROLEO
http://images.google.co.ve/imgres?imgurl=http://www.juliantrubin.com/imagesdino/extinction.gif&imgrefurl=http://www.juliantrubin.com/dinosaurjokes.html&h=249&w=425&sz=36&hl=es&start=2&um=1&tbnid=VuwV29kMXnfHTM:&tbnh=74&tbnw=126&prev=/images?q=dinosaurs+extinction&svnum=10&um=1&hl=es&sa=Nhttp://images.google.co.ve/imgres?imgurl=http://www.juliantrubin.com/imagesdino/extinction.gif&imgrefurl=http://www.juliantrubin.com/dinosaurjokes.html&h=249&w=425&sz=36&hl=es&start=2&um=1&tbnid=VuwV29kMXnfHTM:&tbnh=74&tbnw=126&prev=/images?q=dinosaurs+extinction&svnum=10&um=1&hl=es&sa=N
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Plankton
KerógenoMezcla de compuestos químicosorgánicos presentes en rocassedimentarias y otros organismos.Cuando son calentados atemperaturas de la corteza de latierra, expulsan petróleo y/o gas.
Dinosaurios
ORIGEN DEL PETROLEO
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ROCA MADRE
• CALIDAD• ESPESOR• MADUREZ•
ÁREA DE DRENAJE
VIAS DE MIGRACIÓN
• DISTANCIA • LITOLOGÍA • FALLAS
TRAMPA
•
GEOMETRÍA • PETROFÍSICA • SINCRONIZACIÓN
SELLO• ESPESOR• LITOLOGÍA • PROFUNDIDAD
GENERACIÓN
MIGRACIÓN
ACUMULACIÓN
RETENCIÓN
PROCESOSBÁSICOS
PARÁMETROSMEDIBLES
MODELO GEOLÓGICO
SISTEMA PETROLIFERO
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ACUMULACIÓN DE
HIDROCARBURO
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ACUMULACIÓN DE HIDROCARBURO
Para que en un área se den las condiciones necesariaspara que exista acumulación de hidrocarburos se tienen quedar una serie de elementos que vamos a ir explicando:
Un sistema de carga que comprende la generación de una
roca madre y la expulsión de los fluidos (migración primaria),y una migración secundaria.
Formaciones almacén capaces de almacenar el petróleo ypermitir la extracción comercial.
Sello original o roca cobertera.
Trampas donde se concentra el petróleo permitiendo suextracción comercial.
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MIGRACIÓN, A LMACÉN Y SELLO
Una vez formados los hidrocarburos estos tienen que migrar, es decir desplazarsedesde la roca madre a través de formaciones porosas y permeables, hasta loslugares de acumulación (almacenes) y posteriormente hasta aquellos lugaresdonde quedan atrapados (trampas). La migración primaria es eldesplazamiento desde la roca madre a otros puntos (llamados "carrier bed"). Lamigración secundaria concentra el petróleo en lugares específicos (trampas) dedonde se extra comercialmente. La diferencia entre estas dos migraciones son lascondiciones de porosidad, permeabilidad y distribución de los tamaños de los porosde la roca en la cual se produce la migración.
Como hemos dicho el hidrocarburo se acumula en el llamado almacén. Conocerlas características de porosidad y permeabilidad permite evaluar las reservas deun yacimiento y la viabilidad económica de su puesta en producción.
Otro factor que influye en la presencia de hidrocarburos son las rocas coberterao sello. Son uno de los elementos básicos en la prospección de hidrocarburos. Lanaturaleza de las rocas cobertera determina no solo la eficacia de la trampa, sinoque también influye las vías de migración del petróleo desde la roca madre. Lacontinuidad lateral, regional de las rocas cobertera determina de modo claro, si la
migración se produce fundamentalmente en la vertical u horizontal.
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TRAMPAS DE
HIDROCARBUROS
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TRAMPAS DE HIDROCARBUROS
El gas natural al igual que el petróleo se encuentraacumulado en el subsuelo en estructuras geológicasdenominadas trampas.Dentro de éstas, los hidrocarburos (o el gas) están
contenidos en una roca porosa (o con espaciosporosos) que se llama roca yacimiento.
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TRAMPAS DE HIDROCARBUROS
Es la estructura geológica adecuada queimpide el viaje de los hidrocarburos a travésde la roca evitando su escape o migración.
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TRAMPAS DE HIDROCARBUROS
Para que la roca sedimentaria acumulepetróleo y gas deber leo deberá poseer doscaracterísticas basticas básicas:
Buena porosidad Buena permeabilidad
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TRAMPAS DE HIDROCARBUROS
Por diferencia de densidades el gas seencontrará en la parte más alta delyacimiento, el agua en el fondo y el petróleo
en el espacio intermedio entre ellos.
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TRAMPAS DE HIDROCARBUROS
La trampa de hidrocarburos es una condición geológicade las rocas del subsuelo que permite la acumulacióndel petróleo o del gas natural. Las trampas pueden serde origen estructural (pliegues y fallas) o estratigráfico(lentes, acuñamientos de rocas porosas contra rocas noporosas denominadas rocas sellos).
Toda trampa presenta como característica principal unaroca de yacimiento, limitada en su tope y base por unaroca sello, que impide que los hidrocarburos acumuladospueden escapar.
Aunque generalmente se encuentra asociado al petróleo,existen yacimientos donde el principal producto es elgas y a los cuales se les denomina yacimientos gasíferos.
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TRAMPAS DE HIDROCARBUROS 0 1
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TIPOS DE TRAMPAS:
Trampas Estructurales:
Son aquellas constituidas por la deformación de losestratos del subsuelo, causada por fallas (fracturascon desplazamiento) y plegamientos.
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TIPOS DE TRAMPAS:
TrampasEstratigráficas:
Son aquellas
originadas por cambioslaterales y verticales enla porosidad de la roca.Se formangeneralmente cuando
ha desaparecido lacontinuidad de unaroca porosa.
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TIPOS DE TRAMPAS:
Trampas Mixtas:
Son aquellasoriginadas por unacombinación depliegues y/o fallas concambios de porosidadde las rocas.
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YACIMIENTOS DEHIDROCARBUROS
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Y ACIMIENTO DE HIDROCARBUROS
Un yacimiento esta constituido por una capa deroca porosa que contiene una cantidadconsiderable y variada de aceite, gas y/o agua quehan sido atrapados en una irregularidadgeológica (trampa).
Cada yacimiento tiene sus características propiasy nunca existirán dos yacimientos iguales.
Externamente los yacimientos varían en sulocalización, profundidad, área, espesor, etc.
Internamente los yacimientos varían en el tipo deroca, la porosidad, la permeabilidad, lasaturación de agua, mecanismo de empuje,presión, temperatura, etc.
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TIPOS DE Y ACIMIENTOS
Yacimientos de Petróleo:
En éstos el petróleo es el producto dominante y el gasestá como producto secundario disuelto en cantidadesque dependen de la presión y la temperatura delyacimiento. Reciben el nombre de yacimientossaturados* cuando el petróleo no acepta más gas ensolución bajo las condiciones de temperaturas y presiónexistentes, lo que ocasiona que cualquier exceso de gas sedesplace hacia la parte superior de la estructura, lo queforma una capa de gas sobre el petróleo.
En yacimientos de petróleos no saturados* también sedesarrolla la capa de gas por los vapores que sedesprenden en el yacimiento al descendentes la presión.La mayor parte del gas natural producido en Venezuelahoy en día, proviene de yacimientos de gas en solución.
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TIPOS DE Y ACIMIENTOS
Yacimientos de Gas-Petróleo:
Son aquellas acumulaciones de petróleo quetienen una capa de gas en la parte más alta dela trampa. La presión ejercida por la capa de gas
sobre la del petróleo es uno de los mecanismosque contribuye al flujo natural del petróleo haciala superficie a través de los pozos.
Cuando baja la presión y el petróleo ya no
puede subir espontáneamente, puede inyectarsegas desde la superficie a la capa de gas delyacimiento, aumentando la presión yrecuperando volúmenes adicionales de petróleo.
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TIPOS DE Y ACIMIENTOS
Yacimientos de Condensados:
En estos yacimientos de hidrocarburos estánen estado gaseoso, por características específicasde presión, temperatura y composición. El gas estámezclado con otros hidrocarburos líquidos; se dice
que se halla en estado saturado. Este tipo de gasrecibe el nombre de gas húmedo.
Durante la producción del yacimiento, la presióndisminuye y permite que el gas se condense enpetróleo líquido, el cual al unirse en forma de
película a las paredes de los poros queda atrapadoy no puede ser extraído. Esto puede evitarseinyectando gas a fin de mantener la presión delyacimiento.
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TIPOS DE Y ACIMIENTOS
Yacimientos de Gas Seco:
En éstos el gas es el producto principal.Son yacimientos que contienen
hidrocarburos en su fase gaseosa, peroal producirlos no se forman líquidos porlos cambios de presión y temperatura.
El gas se genera gracias a un proceso deexpansión, parecido al que ocurre en lasbombonas, donde la cantidad de gas estárelaciona da con la presión del embace.
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ORIGEN DE LOS YACIMIENTOS
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ORIGEN DE LOS YACIMIENTOS
CALIZAS
ARENISCAS
LUTITAS
LIMOLITAS
ARENAS NO CONSOLIDADAS
BASAMENTO (ROCA IGNEA)
PRESION
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Discontinuidad en una masa de la roca; debido al efecto
de esfuerzos en la corteza de tierra, que al sobrepasar elpunto elástico causan el movimiento de dos cuerpos deroca.
Por efectos de tensión,en una falla normal elbloque superior semueve hacia abajo conrespecto al inferior.
FALLAS GEOLOGICAS
Por efectos decompresión, en unafalla inversa el bloqueinferior se muevehacia abajo conrespecto al superior.
FALLAS GEOLOGICAS
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Esfuerzo Esfuerzo
FALLAS GEOLOGICAS
Esfuerzo Esfuerzo
Lado deprimido
Lado levantado
FALLAS GEOLOGICAS
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FALLAS GEOLOGICAS
TRAMPA ESTRUCTURAL
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TRAMPA ESTRUCTURAL ANTICLINAL
TRAMPA ESTRATIGRAFICA
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TRAMPA ESTRATIGRAFICA ACUÑAMIENTOS CONTRA FALLAS
TRAMPA ESTRATIGRAFICA
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TRAMPA ESTRATIGRAFICA ACUÑAMIENTO CONTRA DISCORDANCIA
ESTRUCTURAS GEOLOGICAS
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PILAR NORTE
I
FALLA
ICOTEA C-1
B-9
C-2
C-7
C-6
C-5
C-4
C-3
C-4
C-5
C-1
ESTRUCTURAS GEOLOGICASCOMPLEJAS
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Y ACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS
Para que un yacimiento sea comercialesnecesario no solo que es la roca contengapetróleo o gas, sino que estos fluidos puedan
desplazarse dentro de ella y salir a lasuperficie.
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Y ACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS
POROSIDAD
Es la parte del volumentotal de roca compuestapor poros poros.
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PROPIEDADES DE LAS ROCAS
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Porosidad SecundariaPorosidad primaria
Granos de
Arena
Espacio Poroso
Porosidad: capacidad de una roca de almacenar fluidos enel espacio existente entre los granos de los materiales quela conforman.
POROSIDAD ( )
= (Volumen Poroso / Volumen Total) x 100
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PERMEABILIDAD
Es la capacidad de flujo de los fluidoscontenidos dentro de un medio poroso.
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SATURACION
Indica la fracción del espacio poroso ocupadopor un fluido. fracción
Es la relación entre el volumen de fluido
contenido en los poros con el volumen totalde los poros.
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CICLO DE VIDA DEL YACIMIENTO
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CICLO DE VIDA DEL YACIMIENTO
EXPLOTACIÓNDESCUBRIMIENTO DESARROLLO ABANDONOPLAN DE
NEGOCIOS
REC. MEJORADA
2-8 AÑOS 2-5 AÑOS 10-30 AÑOS P R O D U C C I Ó N
B P D
- Información sobre roca y fluidos- Modelos de yacimiento- Planes de explotación- Construcción pozos einfraestructura
- Ejecución plan de explotación- Seguimiento y controloperacional- Optimización de procesos
tiempo
ALTA INVERSION ALTOS COSTOS
YACIMIENTO
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C O
• Sistema roca - fluido, constituido por unatrampa, una roca recipiente, una roca selloy los fluidos (petróleo, gas y agua).
•
Unidad productiva comercialmenteexplotable, que contiene reservas dehidrocarburos cuyo valor debe ser mayorque los costos totales (inversiones + gastosoperativos) requeridos para suexplotación.
TIPOS DE ROCAS
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Son las rocas formadas porla solidificación del magmaenfriado, con o sincristalización, tantointrusivas (debajo decorteza terrestre) comoextrusivas (en la
superficie) resultado deerupciones volcánicas. Lamayor parte de ellas seformó debajo de lasuperficie de la corteza de
tierra.
IGNEAS
TIPOS DE ROCAS
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Por millones de años,pedazos de la corteza detierra han sido erosionados,movidos y depositados lejospor efecto del viento y elagua. Estos pedazos de rocase convierten en pequeñosgranos que son lavados ríoabajo y luego depositadosen el lagos y mares. Capatras capa de tierra
erosionada se deposita unasobre otra y por efecto depresión se consolidan cadavez más con tiempo, hastaconvertirse en roca.
TIPOS DE ROCASSEDIMENTARIAS
TIPOS DE ROCAS
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CALOR Y PRESION
METAMORFICA IGNEA
SEDIMENTARIA
DERRETIMIENTO
CICLO DELAS ROCAS
Las rocasmetamórficas seforman cuando otrasclases de rocas sontransformadas porefecto de calor ypresión dentro de la
tierra. Rocas ígneas ysedimentarias y aúnlas metamórficas sontransformadas enotras rocasmetamórficas. Por lotanto, la piedra calizase puede cambiar enmármol y las areniscaspueden cambiar en lacuarcita. Es justo unejemplo de cómo latierra está cambiando
TIPOS DE ROCASMETAMORFICAS