Optimización de parámetros físicos de rocas generadoras mediante modelos de física de rocas

Abstract

Las lutitas y margas ricas en materia orgánica tienen un rol principal como rocas generadoras y como reservorios no convencionales. Su composición multiminerálica y con altas fracciones de minerales de arcilla de estructura laminar, hacen que exhiban un comportamiento anisótropo. La correcta descripción física y petrofísica de las mismas es indispensable para el modelado y procesamiento sísmico, análisis geomecánico y diseño de fracturas.El modelado elástico en este tipo de rocas es un problema de complejidad debido, por un lado, a la ambigüedad en la determinación de su porosidad, parámetro de gran influencia en su comportamiento mecánico. Por otro lado, debido a los efectos de interacción roca-fluido que afectan las propiedades de la matriz [Ver11]. La variabilidad de las propiedades elásticas de los diminutos minerales de arcilla ha sido reportada en la literatura, siendo la existencia del agua adsorbida y absorbida por los mismos (conocida como bound water) una de las principales causas [Dvo07]. Las propiedades físicas de la fracción orgánica son sensibles a su tipo y estado de maduración, siendo también muy variables en la literatura. En este trabajo se describe a las rocas generadoras como medios transversalmente isótropos compuestos de minerales silicoclásticos, carbonáticos, arcillas y materia orgánica (querógeno). Para modelar las velocidades elásticas de las mismas según las distintas direcciones de propagación se utiliza la teoría de Ciz y Shapiro [Ciz07] considerando dos modelos de matriz seca. El primero es una extensión anisótropa del modelo de porosidad crítica (Nur et al., 1995) y sólo considera la anisotropía intrínseca debida a minerales arcillosos. El segundo consiste en una extensión anisótropa del modelo de Krief et al. [Kri90] y considera tanto la anisotropía intrínseca como la de fábrica de la roca. Se construye una función de costo a partir de las velocidades ultrasónicas medidas a 0°, 45° y 90° respecto a la estratificación para datos de dominio público de las shales Bazhenov, Bakken y Niobrara. La metodología incorpora las fracciones mineralógicas, fracción orgánica, porosidad y las propiedades físicas de los diversos constituyentes sin introducir hipótesis sobre la geometría de la microestructura de las rocas. Los parámetros físicos de los minerales arcillosos y del querógeno son optimizados minimizando la función de costo en un esquema de regresión no-lineal multi-paramétrica. La consistencia y estabilidad de los parámetros optimizados se verifica mediante restricciones adecuadas sobre los coeficientes elásticos y los parámetros de anisotropía. A partir de este estudio se concluye la factibilidad del uso de las teorías utilizadas para el modelado de velocidades compresionales y de corte ultrasónicas y para un esquema de inversión de parámetros dinámicos en rocas generadoras.