Propiedades Fisicas de Agua de Formacion

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Materia: Ingeniera de Reservorios 1 Curso: QuintoAPropiedades Fsicas del Agua de Formacin 1. Introduccin El origen de las aguas de formacinEsta nota trata sobre elorigen de las aguas de formacin (ver definiciones en anexo), un aspectopoco difundido en la industria petrolera que ha sido estudiado desde la geoqumica.Esta nota pertenece a los apuntes del curso sobre aguas que ofrece GP. Un poco de historia!osproductorestempranosdepetrleonoprestaronmuchaatencinalasaguassalinasqueloacompa"aban.En #$%&, elprimer laboratorio comercialde an'lisis de coronas, extra(o sales de un testigo lo quellevo a sospechar la existencia de agua indgena a la arena productora de petrleo.)ett*e (#$+&), fue elprimero en reportar la presencia de agua en una arenisca petrolfera, aunquepenso que la misma haba sido introducida por la perforacin.En#$%,, -unnreconociqueaguasmigratoriassubterr'neaspodanser laprincipal causadeacumulacin . transporte de petrleo . gas (teora poco demostrable en la actualidad). !a palabraconnata fue utili/ada por !ane . Gordon para significar agua intersticial depositada con lossedimentos.El reconocimiento . an'lisis de las aguas de formacin 0 .). (subsurface oilfield 1aters) es estudiadopor una rama de la geoqumica que es la del estudio de las aguas subterr'neas . est' ligado a laqumica analtica, la geoqumica . la geologa.2. AntecedentesEl volumen total de agua en la hidrosfera es cercano a #++& x #,#& m+ el cual23 El ,,4 5 es agua subterr'nea . menos del 6, 5 de la misma est' alo(ada deba(o de los #,,, mt. El#6 5 de las aguas subterr'neas est' presente en las rocas sedimentarias (#,+ x #,#& l).3 El $7,# 5 es agua de mar.3 El %,+ 5 es agua dulce superficial.!as trampas de los hidrocarburos son las rocas sedimentarias que constitu.en el 6 5 de la litosferadistribuida27, 0 &, 5 como lutitas.3 & 0 #, 5 como areniscas.Carrera: Ingeniera Petrolera AEscuela Militar de IngenieraMateria: Ingeniera de Reservorios 1 Curso: QuintoA3 6 0 #8 5 como calcitas.!as ) pueden ser23 guas que quedaron entrampadas durante la sedimentacin.3 guas metericas infiltradas.3 9na combinacin de ambas.:ichodeotraforma, unaguasingen;ticapuedeser expulsadadurantelacompactacindelossedimentos . luego me/clarse con aguas metericas.unque las ) difieren mucho en su composicin de las aguas de mar actuales< se presume que lasroca reservorio se han depositado en las aguas de mares antiguos (!evorsen, =have). Existen pocasevidencias de la composicin de aguas de mar del pasado geolgico, adem's, aunque se acepta quelas ) son remanentes delagua de mar, son tantos los mecanismos de alteracin posible que esdifcil asociar unas con otras.El)entrampada en la sedimentacin tambi;nexperimenta modificacionespost 0 deposicionalesdebido a la diag;nesis de aguas . rocas.ltimos #,& 0 #,$ a"os. Rol del agua en la meteorizacin!a meteori/acin es el factor m's importante en la transformacin de las rocas sedimentarias . el roldel agua es esencial en particular en los procesos qumicos . bacteriolgicos . en menor medida enlos fsicos.!as tres funciones m's importantes del agua en la diag;nesis son23 :isolvente.3 ?ransportador.3 =atali/ador.!as notables propiedades disolventes del agua se deben a la marcada naturale/a polar del agua. !afuer/a de atraccin entre eldipolo . los iones en una superficie de cristales la responsable de ladestruccin de los cristales en solucin, el proceso se llama hidrlisis. :icho de otra forma la hidrlisissignifica una reaccin qumica donde los iones en las mol;culas delagua se rompen . se formannuevas uniones.El agua es mu. eficiente transportador de iones en la solucin. !os iones transportables en solucinson los que presentan potenciales inicos menores a + (cationes) . ma.ores a #% (aniones).Carrera: Ingeniera Petrolera AEscuela Militar de IngenieraMateria: Ingeniera de Reservorios 1 Curso: QuintoA!"A2 El potencial inico expresa el grado de hidratacin de los iones . es igual a @AB donde @ es lacarga el;ctrica . B el radio inico. !a hidratacin se aplica a una adsorcin o asociacin de mol;culasde agua a otras mol;culas, iones o superficies . no debe confundirse con hidrlisis.=uando el potencial inico se encuentra entre + . #% los iones disueltos son inestables . precipitancomo hidrxidos quedando inmovili/ados. Por e(emplo23 ?ienen @AB menor a +2 sodio, manganeso, litio . bario.3 ?ienen @AB entre + . #%2 magnesio, aluminio . silicio.3 ?ienen @AB ma.or a #%2 carbono, fsforo . a/ufre.:ecimos queel agua es unbuencatali/adorporque puedeacelerar reacciones qumicas sinmodificarse, reduce las barreras de energa de activacin. #eteorizacin $umicaEs posibledistinguir cuatromecanismos demeteori/acinqumica, los cuatropuedensucedersucesiva o simult'neamente.!a disolucin de minerales solubles2Ca=l (s) D E%F CaD (ac) D =lG (ac) (Ealita) ac H acuoso s H slido!a oxidacin por presencia de oxigeno libre se acelera con la temperatura2Iilicato ferroso (s) D %,6 F% D 6 E%F % Eidrxido D Jcido);rrico Iilcico!a hidrlisis es seme(ante a la disolucin excepto en que el agua reacciona qumicamente.Iilicato de magnesio (s) D 8 E%F % -g (EF)% (ac) D Jcido Iilicico (ac)-g (FE)% (ac) % -g (ac) D 8 (FEK) (ac)Fbs;rvesequelareaccinhacialai/quierdasolopredominahastaquelasvelocidadesdelareaccindirecta e inversa seigualan .cesa.Ii el aguadereaccin esreempla/adapor elaguaLpuraM la reaccin continua.!adolomiti/acin, laformacindefosfatos, depiritas.aundel petrleosonresultadosdeladiag;nesis bacteriana que no trataremos aqu. Am%iente &edimentario ' Aguas AsociadasIi noexistieselaposibilidaddealteracionesdiagen;ticas.por el ingresodeaguasmetericas,podra establecerse una correspondencia entre ) . los ambientes de deposicin.Carrera: Ingeniera Petrolera AEscuela Militar de IngenieraMateria: Ingeniera de Reservorios 1 Curso: QuintoAA( Am%ientes deposicionales de las rocas clasticas.!as )deambienteselicos.fluvialesusualmentecontienenmenosde#,.,,,mgAl deslidosdisueltos.!os depsitos marinos regresivos son sedimentos transportados desde el continente . decantados enel mar. !a salinidad de estos medios vara entre +6.,,, mqAl (de mar) . %,.,,, mgAl (de estuario).!os depsitos batiales 0 abisiales est'n formados en /onas profundas marinas.!os ambientes lacustres son de agua dulce (menos de #.,,, mgAl) aunque en lagos salinos puedenllegar a +6.,,, mgAl.)( Am%ientes deposicionales de las rocas car%onaticas.!a meteori/acin libera calcio que pasa a solucin como bicarbonato. !a solubilidad de losbicarbonatosdependedel dioxidodecarbonodisueltoenel agua.lap;rdidadel mismoporevaporacin, calentamientoodisminucindepresinconducealaprecipitacindel carbonatodecalcio.El carbonatoprecipitadopuedeser puroocoprecipitar conarena, arcillaomateriaorg'nica. !asalinidad de las ) en estos ambientes es del orden de los +4.,,, mgAl.*(Am%ientes deposicionales de rocas de e+aporacin , depsitos salinos dee+aporitas.!a deposicin de evaporitas ocurre cuando el agua de mar se evapora ba(o condiciones ambientalesrestringidas. !adeposicinevaporticapuededetenersepor cambiodel r;gimenclim'ticooportectonismo. Pueden tambi;n ingresar aguas for'neas a la cuenca de evaporacin.Existen cinco ambientes (grados de salinidad) en los cuales el agua puede variar desde +6.,,, mgAl(marino normal) hasta 6,,.,,, mgAl (ambiente super salino). Una Propiedad Importante -e .as Af/ Ph ' Eh.E! Ph es el potencial de hidrogeno . una medida del equilibrio de acide/ 0 alcalinidad del agua. El Phde un ambiente es un factor importante para determinar si ciertos minerales precipitaran o no desdeel agua. !a deposicin de la =alcita (=a=F+) es tpica de un Ph superior a 7,&. !a Ilice se depositasolo en ambientes 'cidos.ElEho potencialredoxde (oxidoreduccin) es una medida de la intensidad relativa de lascondiciones oxidantes o reductoras de un sistema acuoso.:e unamanera general,lossedimentossedepositan seaencondiciones oxidantes(aerbicas) oreductoras (anaerobicas) con Eh positivo o negativo respectivamente.!a deposicin de Eematita (F+)e%) indica un ambiente mu. oxidante, la de PiritaCarrera: Ingeniera Petrolera AEscuela Militar de IngenieraMateria: Ingeniera de Reservorios 1 Curso: QuintoA()eI%) mu. reductor. !a presencia de Iiderita ()e=F+) indica un ambiente intermedio.L!as aguas connatas han sido alteradas tanto en su composicin que realmente representanactualmente al agua que estaba presente cuando se form el ambiente.M Alteracin Profunda -e .a *omposicin -el AfNarios procesos capaces de funcionar en subsuperficie pueden alterar la composicin .Aoconcentracin de las ). Eemos dado e(emplos de modificaciones diagen;ticas minerales . en esteapartado nos referiremos a las modificaciones diagen;ticas del agua singen;tica. -'s adelante nosreferiremos al ingreso de aguas metericas en subsuperficie.Intercam%io Inico9na propiedad caracterstica de los minerales arcillosos es su capacidad de intercambio inico, enparticular catinico(vernuestra Cota ?;cnicaCO#8). Elprocesodeintercambio esunmodificadormu. importante de la composicin inica de las ).!as arcillas fi(an cationes di . trivalentes liberando mono . divalentes al agua.El PP es un proceso estequiom;trico (equivalente 0 equivalente) . reversible.unque es predominante en arcillas la ma.ora de los minerales de tama"o coloidal (menor a dosmicrones) tienen cierta capacidad de intercambio como resultado de uniones rotas alrededor de susestructuras (desbalance de cargas).#em%ranas &emipermea%les 0#s(Particularmente >til para explicar la concentracin de aguas salinas en acuferos recargados por aguadulce las -I act>an como Ltamices salinosM. Este proceso est' ligado a la movilidad inica . lo est'tambi;n a arcillas o !utitas.El agua que pasa a trav;s de una -I es de menor concentracin que la que permanece en la !utita .el proceso puede sucederse indefinidamente en secuencia vertical.-ilucin -e Af &ingeneticas *on Agua -e ReaccinEl agua liberada de transiciones minerales puede diluir las ). Por e(emplo puede liberarse agua en latransformacin de Qeso a nhidrita o de Imectita a Pllita