Registro:
Documento: | Tesis Doctoral |
Disciplina: | geologia |
Título: | Predicción del fracturamiento utilizando métodos estáticos sobre superficies geológicas irregulares |
Título alternativo: | Fracture prediction using static methods on irregular geological surfaces |
Autor: | Likerman, Jeremías |
Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
Filiación: | Departamento de Ciencias Geológicas
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Publicación en la Web: | 2015-09-29 |
Fecha de defensa: | 2015-03-27 |
Fecha en portada: | 2014 |
Grado Obtenido: | Doctorado |
Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Geológicas |
Director: | Cristallini, Ernesto Osvaldo |
Jurado: | Dimieri, Luis; Franzese, Juan R.; Mosquera, Alfonso |
Idioma: | Español |
Palabras clave: | CURVATURA; MODELADO NUMERICO; MODELADO ANALOGO; FRACTURASCURVATURE; NUMERICAL MODELING; ANALOG MODELING; FRACTURES |
Tema: | geología/geología estructural geología/geomorfología
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Formato: | PDF |
Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5753_Likerman |
PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n5753_Likerman.pdf |
Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n5753_Likerman |
Ubicación: | Dep.GEO 005753 |
Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Likerman, Jeremías. (2014). Predicción del fracturamiento utilizando métodos estáticos sobre superficies geológicas irregulares. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5753_Likerman |
Resumen:
Entender los mecanismos que están involucrados durante la deformación de las unidadesgeológicas frágiles resulta indispensable para numerosas actividades, tanto industrialescomo científicas. Se han dedicado considerables esfuerzos a estudiar y analizarlos procesos físicos que modelan la corteza superior. Como consecuencia se sabe que elfracturamiento es uno de los mecanismos más importantes involucrados en la distribución de la deformación sobre capas frágiles. Las fracturas son un elemento crucial en losreservorios de petróleo y gas con baja porosidad primaria y permeabilidad {incluyendo alos reservorios de shale oil, shale-gas y tight sand{ y su distribución, orientación e interconectividadson esenciales en la efectividad de la porosidad y permeabilidad secundaria. Los patrones de fracturas y sus características no pueden ser medidas de manera directaen todo un reservorio, por lo que es necesario adquirir estos parámetros basándose enevidencias indirectas. El análisis de curvatura es una de las metodologías más comunes yefectivas usadas con este propósito y ha sido empleada por geólogos estructuralistas paradescribir la geometría de superficies plegadas, para cuantficar el grado de deformaciónde los estratos y para estimar y predecir las fracturas relacionadas al plegamiento enreservorios. El objetivo de esta tesis es incorporar un nuevo método de cálculo de curvatura. Dicho método fue pensado desde una perspectiva distinta a la puramente matemáticay geométrica ya conocidas. El enfoque propuesto para este nuevo método de cálculode curvatura, radica en la diferenciación y comparación de la superficie deformada conuna "original" no deformada. Lo que se compara es cuánto se diferencia la superficiedeformada de un plano, además de determinar cuáles son las direcciones de mayor curvaturaen cada punto de la superficie, para luego poder estimar áreas con mayor o menorprobabilidad de fracturamiento y cuáles podrían ser la direcciones de las fracturas. En este trabajo, además se llevaron a cabo una serie de modelos analógicoscon el fin de generar un sistema de fracturas que esté directamente relacionado a lageometría. Estos modelos representan la evolución de un pliegue sobre capas de yeso yarcilla. Las diferentes etapas fueron digitalizadas mediante un escáner 3D y se calcularonlas curvaturas. Como resultado, se determinaron las áreas de mayor curvatura y orientaciones de fractura. Los resultados son muy prometedores y presentan una buenacorrelación entre las fracturas de los modelos analógicos y los numéricos. También se investigó la relación entre la curvatura y el fracturamiento en unprototipo natural. Se recogieron datos espaciales de alta precisión utilizando un GPSdiferencial de los afloramientos y se midieron los juegos de fracturas. La comparaciónentre la curvatura calculada y las fracturas numéricas indican que en todas las superficiesregistradas al menos un juego de fracturas coincide con el intervalo de mayor frecuenciapara las trazas simuladas numéricamente. Los resultados muestran que la herramienta desarrollada es útil para determinaráreas con mayor probabilidad de fracturarse y la predicción de las direcciones principalesde las fracturas. Este método puede servir para localizar zonas de mayor porosidad ypermeabilidad, indicando zonas con mayor probabilidad de alojar hidrocarburos.
Abstract:
Understanding the mechanisms by which geological strata are deformed during foldinghave important consequences for a number of scientific and industrial activities. Over the last several years considerable efforts have been devoted to study and analyzethe nature of the physical processes that shape Earth's brittle crust. Due to these effortswe know that one of the most important strain-accommodating mechanisms in brittlelayers during fold development is fracturing. Fractures are a crucial element in oil andgas reservoirs with low primary porosity, including tight sand or shale reservoirs, astheir distribution, orientation and interconnectivity are essential in the development ofsecondary porosity and permeability. Fracture patterns and their characteristics cannotbe directly recorded in the whole reservoir's volume, so it becomes necessary to acquirethese parameters based on indirect evidence. Curvature analysis is one of the mostcommon and effective methodologies used for this purpose and it has been employed bystructural geologist to describe the geometry of folded surfaces, to quantify the degreeof deformation in folded strata and to estimate and predict fold-related open fracturesin the reservoir. The main objective of this PhD thesis is to study the relationship of surfacegeometry and fracture occurrence by means of numerical modeling. A new conceptuallysimple technique for curvature analysis and fracture density prediction is design andevaluate. This method assumes that a plane is the initial geometry from where theanalyzed surface starts and then folded. At each node of the grid, the difference in volumeof the surface with those of a plane is computed. The values of differential volume found,are arranged on a grid and can then be contoured over the surface, representing theintensity of curvature across the structures. Moreover, positive and negative curvatureis distinguish and, under the hypothesis that joints form perpendicular to the maximuminstantaneous stretch of a layer, the traces of joints throughout the layer surface can bemapped. A series of analogue models were carried out, in order to test the results producedby the developed algorithm. These models represent the evolution of a fold over a gypsumand clay layers. The different stages were digitized by a 3D scanner and the curvatureswere computed. As a result, areas of greatest curvature and fracture orientations weredetermined. The results are very promising and give a good correlations between theanalog models's fractures and the numerical ones. Also an investigation of the curvature-fracture relationship on outcrop examplewas carried out. Spatial data using high-precision global positioning system data wascollected across patches of bedding surfaces, as well as fracture measurements and differentsets determination. The comparison between the calculated curvature and numericalfractures indicate that in all recorded surfaces at least one set of fractures coincide withthe more frequent interval for traces simulated numerically. The results show that the developed tool is useful for predicting areas most likelyto fracture and the main directions of the fractures. This method can be used to locateareas of higher porosity and permeability, indicating areas most likely to accommodatehydrocarbons. Moreover, it is considered that the modeling platform can be the startingpoint for new research.
Citación:
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Likerman, Jeremías. (2014). Predicción del fracturamiento utilizando métodos estáticos sobre superficies geológicas irregulares. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5753_Likerman
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Likerman, Jeremías. "Predicción del fracturamiento utilizando métodos estáticos sobre superficies geológicas irregulares". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2014.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5753_Likerman
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