Reciban un cordial saludo amigos de la comunidad #steemit y miembros de #stem-espanol y #steemstem. En esta ocasión les quiero hablar del uso de la difracción de rayos X (DRX) para determinar la mineralogía de bulk o roca total de un yacimiento no convencional.
¿Qué importancia representan los yacimientos no convencionales para la economía de los países productores de petróleo?
La exploración y explotación de los yacimientos no convencionales (shale gas que es un tipo de no convencional), se han convertido en una estrategia incluida en la agenda de la industria de la energía y el petróleo desde inicios de este nuevo siglo. Entonces, las empresas estatales encargadas del tema petrolero se han dado a la tarea de: 1. Evaluar la capacidad de almacenamiento de tipo de yacimientos y 2. Predecir el comportamiento de la roca cuando sea sujeta a las actividades de fracturamiento hidráulico durante la fase de estimulación. En la figura que se presenta a continuación se puede apreciar la diferencia entre un yacimiento convencional y uno no convencional
Fuente: Imagen editada por 
Uno de los países pioneros en el trabajo con yacimientos no convencionales son los EEUU quien inició su explotación en la década de los años ochenta. Debido al gran conocimiento que han adquirido en la exploración y explotación de este tipo de yacimientos, se toman en cuenta los conocimientos por ellos generados.
De acuerdo a la experticia acumulada por los años de práctica en la exploración y explotación de yacimientos no convencionales, los reportes técnicos en libros, revistas, patentes, aseguran que las rocas de estos yacimientos están constituidas por una matriz de grano muy fino, especialmente de arcillas (en un futuro post les hablare de la caracterización de minerales arcillosos), aparte se tiene la presencia de proporciones variables otros minerales como cuarzo, carbonatos, feldespatos, yeso, entre otros. Pues, en este post les quiero presentar la manera como se determina la mineralogía bulk o roca total en un yacimiento no convencional mediante la utilización de la difracción de rayos X (DRX).
En tal sentido, cuando una empresa petrolera desea conocer la mineralogía de bulk o roca total (donde se proporciona información detallada acerca de la estructura cristalográfica y mineralógica tanto de minerales generales como de minerales arcillosos) de un pozo que ha sido perforado solicita a la entidad que resguarda los cortes de perforación o los núcleos para su análisis.
Lo primero que se hace es realizar el muestreo del yacimiento que tiene un intervalo de muestreo por decir algo, el pozo tiene u intervalo que va desde 9400 pies hasta los 11.000 pies y cada 30 pies se toman muestras. En la gráfica que se muestra a continuación se puede ver como la organización que se encarga de resguardar los pozos perforados extiende todo el pozo sobre una banda transportadora para realizar el muestreo.
Las muestras seleccionadas para caracterizar el intervalo (9400 a 11.000 pies) pueden venir impregnadas de lodo de perforación, a este tipo de muestras se les conoce como cortes de perforación de zanja húmeda, para eliminar este lodo las muestras son sometidas a una limpieza con una mezcla de diclorometano-alcohol, luego se dejan secar a temperatura ambiente, y finalmente son tamizadas, para ello se emplea un set de tamices que van desde el número 8, seguido del número 25 y finalizando con la base donde queda retenido los finos. Las fracciones de muestras que quedan retenidas entre 8 y 25 son almacenadas para luego realizar la toma de datos por difracción de rayos X (DRX). En la figura que se presenta a continuación se puede ver parte de lo antes descrito.
Una vez se han procesado las muestras se someten a molturado en un mortero de ágata, se toma aproximadamente un gramo de muestra pulverizada y se deposita de manera horizontal y desorientada sobre un portamuestra de llenado horizontal, y finalmente la muestra es montada sobre el goniómetro del difractómetro para hacerle incidir la radiación X y que se produzca el fenómeno de difracción. En la imagen que se muestra a continuación se puede observar los pasos que se han mencionado en éste párrafo.
La toma de datos por difracción de rayos X (DRX) es realizada en un difractómetro marca Bruker modelo D8, como el que se muestra en la siguiente figura
Por cada una de las muestras que se mide se obtendrá un difractograma, que posteriormente se le realizará un análisis cualitativo haciendo usos de un programa de búsqueda y comparación de fases que se encuentran compiladas en una base de datos de difracción (PDF por sus sigla en inglés), para mayor información pueden consultar el post https://steemit.com/stem-espanol/@cuarzo05/analisis-cualitativo-por-difraccion-de-rayos-x-drx
En la figura que les presento en seguida pueden ver un ejemplo de la manera como se hace el análisis cualitativo usando, ya sea un programa especializado como Search-Match o el Eva Search-Match.
Los porcentajes de los minerales (cuarzo, arcilla, feldespatos sódico-potásicos, carbonatos, pirita, barita, entre otros) detectados por análisis cualitativo por DRX a cada una de las muestras son integrados uno tras otros desde el tope (9400 pies) hasta la base (11.000 pies). En la tabla que se presenta enseguida se puede ver un resumen de los porcentajes determinados para cada uno de minerales encontrados a partir del análisis cualitativo por DRX de bulk o roca total.
Finalmente las mineralogías encontradas para cada una de las profundidades es graficada obteniéndose un patrón mineralógico de Bulk o roca total, tal y como se puede ver en la imagen que les muestro a continuación.
Este perfil mineralógico es suministrado para que se pueda definir qué zonas son ricas en minerales arcillosos, o que frentes son cuarzosos, o cuales tienen carácter calcáreo.
REFERENCIAS
CRYSTALLOGRAPHICA Search-Match. Versión 2, 0, 3, 1. Copyright (1986-1999) Oxford Cryosystems.
PDF-2. International centre for diffraction data. Newton square corporate campus, 12 Campus boulevard, Newton square, Pensylvania 19073-3273, USA.
Moore D and Reynolds R. X-Ray Diffraction and the Indefication and Analysis of Clay Minerals. Oxford University Press, Inc.
DIFFRACPLUS Professional TOPAS 4.2. Copyright 2007 – 2008 Bruker AXS GmbH, Karlsruhe, Germany.
Como pueden ver amigos de la comunidad #steemit y miembros de #stem-espanol y #steemstem, la DRX es una técnica muy versátil por medio de ella es posible realizar un perfil mineralógico de un yacimiento no convencional, en un próximo post les mostraré como se realiza un perfil para minerales de arcilla.
Muchas gracias de antemano miembros de la comunidad #stem-espanol y #steemstem por la atención que puedan prestar a este post, espero que sea del agrado de todos ustedes.
