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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