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 el cálculo de parámetros cristalográficos (FWHM-ancho a la mitad de la altura del pico de difracción y tamaño cristalino) del pico basal del mineral arcilloso caolinita como método alternativo para determinar madurez termal de un pozo no convencional perteneciente a una cuenca sedimentaria.
Antes de entrar en materia sobre el tema de este post los debo colocar en contexto. En un anterior post (https://steemit.com/stem-espanol/@cuarzo05/analisis-cualitativo-por-difraccion-de-rayos-x-drx), les había hablado la información que se puede extraer de un patrón de difracción, entre ellos está el FWHM que no es más que ancho a la mitad de la altura del pico de difracción, un valor alto del FWHM indica que los picos de difracción son poco cristalinos y por tanto su forma será ancha, mientras que a valores bajos de FWHM denotan que los picos de difracción son bien cristalinos y por tanto la forma del pico será bien cerrada.
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
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Como en los yacimientos no convencionales el petróleo no ha migrado a un reservorio como ocurre en los convencionales, y para poder extraer el crudo se hace necesario aplicar fracturamiento hidráulico, se requiere por tanto identificar las zonas en el yacimiento donde la materia orgánica ha alcanzado la suficiente madurez térmica para generar gas y petróleo.
Desde 1960 autores como Weaver y Kübler (1964) han propuesto que los parámetros cristalográficos (FWHM y tamaño cristalino) de minerales de arcilla se pueden usar para establecer metamorfismo (cambio que sufren las rocas por acción de la temperatura y presión).
En tal sentido, en este post se hablará de la manera como fueron usados los parámetros cristalográficos de tamaño cristalino (en adelante TC) y el FWHM calculados con el programa TOPAS (TOtal Pattern Analysis Solutions, paquete Diffacplus de Bruker) para la reflexión basal de la caolinita (7.1 Å) como método alternativo para determinar madurez termal de un yacimiento no convencional en una formación sedimentaria. En la tabla que se presenta a continuación se pueden observar las características cristalográficas de la caolinita.
El yacimiento no convencional al que se le va a determinar la madurez térmica ha sido perforado desde los 9675 pies a 10275 pies, de este rango de perforación cada 50 pies se tomaron muestras de rocas que luego fueron procesadas para extraer el mineral arcilloso (en un futuro post les contare como se hace la caracterización mineralógica de arcillas), el cual fue medido en un difractómetro de rayos X marca Bruker modelo D8 Focus, como el que se observa en la figura.
En la tabla que le sigue se presentan las veintiuna profundidades a las que se les determinó los parámetros cristalográficos de TC y FWHM para el pico basal de la caolinita.
En las dos imágenes que se presenta a continuación se puede observar la tendencia del TC y FWHM por cada una de las veintiuna profundidades analizadas
Una vez obtenidos los parámetros cristalográfico de TC y FWHM del pico basal de la caolinita para la veintiuna profundidades, se analizaron mediante análisis lineal multivariado donde se utilizo inicialmente una variable dependiente que corresponde a los valores de Ro y tres variables independientes, dos de las cuales son responsables de la afectación de la microestructura: TC y FWHM, y una tercera variable que fue la Tmax medida por pirolisis Rock Eval, y que es usada para calcular la Ro eq mediante el uso de la ecuación de JARVIE D (2011) %RoCal = 0,018*Tmax-7,16.
Los resultados obtenidos de esta correlación se presentan en la tabla que se presenta después de éste párrafo, de los cual podemos observar que el grado de madurez entre 8485 y 13350 Ft del yacimiento no convencional corresponde a rocas maduras y sus valores de Ro_XRD estimados se mantienen en la venta de aceite,
En la figura que se presenta a continuación se pude visualizar la tendencia de los datos obtenidos de Ro mediante la correlación realizada a partir de los parámetros cristalográficos de TC y FWHM vs los datos de Ro experimentales
REFERENCIAS
ANH (2007). Colombian Sedimentary Basins: Nomenclature, boundaries and petroleum geology, a New Proposal. Bogotá D.C: Agencia Nacional de Hidrocarburos, Disponible en: http://www.anh.gov.co/Informacion-Geologica-y-Geofisica/Cuencas-sedimentarias/Documents/colombian_sedimentary_basins.pdf fecha de recuperación: 20 febrero de 2016.
Collo, Gilda, Astini, Ricardo A., Do Campo, Margarita, Caracterización mineralógica, microestructural e historia posdeposicional de la Formación La Aguadita, Sistema de Famatina, La Rioja, ArgentinaRevista Mexicana de Ciencias Geológicas [en linea] 2005, 22 (Sin mes) : [Fecha de consulta: 18 de febrero de 2016] Disponible en:http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=57222301 ISSN 1026-8774
Kübler, B (1964). Les argiles, indecateurs de métamorphisme. Inst. Franc. Petrol., Rev. 19: 1093 – 1112 citado por Cucchi. R y Askensay. T (1982). Discontinuidad metamórfica entre las formaciones Esquel y Valle Chico: Análisis de la cristalinidad de la Illita. Disponible en: https://books.google.com.co/books?id=uBGnrLqn3UYC&pg=PA362&lpg=PA362&dq=cristalinidad+de+la+illita&source=bl&ots=gjflyNSx8T&sig=XXTM17UV2h4RTwU5PW96xDF12MU&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwijptCR9ejJAhWF5iYKHbSAAd8Q6AEITTAI#v=onepage&q=cristalinidad%20de%20la%20illita&f=false fecha de recuperación: 18 febrero de 2016.
Weaver, C (1960). Possibles uses of Clay Minerals in Search for Oil. Bull Am. Assoc. Petrol Geol, 44 (9): 1505 – 1518. Disponible en: file:///E:/CUADERNO%20DE%20INVESTIGACI%C3%93N/WEAVER_1960_POSSIBLES%20USES%20OF%20CLAYS.pdf fecha de recuperación: 18 febrero de 2016.
Como pueden ver amigos de la comunidad #steemit y miembros de #stem-espanol y #steemstem, la difracción de rayos X aparte de ser usada para la identificación cualitativa y cuantitativa de fases cristalinas, o para determinar parámetros de celda de semiconductores, también puede ser usada en diversas áreas como en este caso que se usó en geología para determinar parámetros cristalográficos de TC y FWHM para el cálculo de madurez térmica de un yacimiento no convencional de una formación sedimentaria.
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.