Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Fracturamiento natural sobre la formación Vaca Muerta : caracterización y modelado |
| Título alternativo: | Natural fracturing on the Vaca Muerta formation : characterization and modeling |
| Autor: | Correa Luna, Clara |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Estudios Andinos "Don Pablo Groeber" (IDEAN)
|
| Fecha de defensa: | 2023-05-16 |
| Fecha en portada: | 2023 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Geológicas |
| Director Asistente: | Likerman, Jeremías |
| Consejero: | Ghiglione, Matías C. |
| Jurado: | Barredo, Silvia; Turienzo, Martín Miguel; Rojas Vera, Emilio Agustín |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | FRACTURAS NATURALES; FORMACION VACA MUERTA; CUENCA NEUQUINA; MODELO DE RED DE FRACTURAS DISCRETASNATURAL FRACTURES; VACA MUERTA FORMATION; NEUQUEN BASIN; DISCRETE FRACTURE NETWORK MODEL |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7327_CorreaLuna |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7327_CorreaLuna.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7327_CorreaLuna |
| Ubicación: | Dep.GEO 007327 |
| 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. Correa Luna, Clara. (2023). Fracturamiento natural sobre la formación Vaca Muerta : caracterización y modelado. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7327_CorreaLuna |
Resumen:
La presencia de fracturas naturales es el resultado de procesos de deformación frágil en la corteza terrestre. Su caracterización es importante para entender los procesos que las originan, sus condicionamientos mecánicos y su potencial influencia sobre el flujo de fluidos. Esto último es de particular interés en la producción de reservorios de hidrocarburos, tanto en reservorios naturalmente fracturados como en reservorios no convencionales impermeables, como shale oil y shale gas, así como también en acuíferos de agua subterránea, sistemas geotermales y almacenamiento subterráneo de CO2. En Argentina, dentro de la Cuenca Neuquina, la Formación Vaca Muerta es considerada la principal roca generadora de hidrocarburos y una de las más importantes a nivel internacional por su potencial recurso y su calidad como reservorio no convencional. Está compuesta por una sucesión naturalmente fracturada de pelitas negras, ricas en materia orgánica, margas y calizas, resultantes de una ingresión marina ocurrida durante el Jurásico Tardío al Cretácico Temprano. En esta tesis se presenta un relevamiento de fracturas naturales llevado a cabo en la zona del anticlinal Sierra de la Vaca Muerta, ubicada en el sector sur de la Faja Plegada y Corrida del Agrio, en una zona de transición con el sistema de la Dorsal de Huincul, al norte de Zapala en la provincia de Neuquén. Se eligió esta zona debido a las características que presentan los afloramientos del Miembro Los Catutos, un intervalo dominado por carbonatos, formado por una alternancia de margas y calizas dentro de la Formación Vaca Muerta. Allí se realizó una caracterización del patrón de fracturas combinando datos de campo con datos obtenidos de la interpretación de trazas de fracturas en imágenes aéreas y la detección semi-automática de planos en una nube de puntos, ambas adquiridas a través de un relevamiento con un vehículo aéreo no tripulado. Se reconocieron cuatro familias de fracturas subperpendiculares a los bancos, con orientaciones ONO-ESE, N-S, NO-SE y NE-SO. Utilizando el método de máxima verosimilitud se analizaron las longitudes de las fracturas y se obtuvieron las probabilidades de ajuste para distintas distribuciones. Además, utilizando un martillo de Schmidt, se determinaron in-situ variaciones en la resistencia de las rocas de la secuencia y se reconoció un fuerte contraste mecánico entre los bancos de margas y calizas. El sistema de fracturas fue clasificado como stratabound, es decir que la propagación de las fracturas está limitada por los bancos. Además, se seleccionaron otras zonas de muestreo, cubriendo la Faja Plegada y Corrida del Agrio y el sector sur de la Faja Plegada y Corrida de Chos Malal. La zona de Huncal, ubicada al este de la localidad de Loncopué donde se encuentran los cerros Mocho y Mulichinco, el anticlinal La Yesera ubicado al este de Chos Malal, y la zona de Rahueco hacia el oeste de la misma localidad. De esta manera, se realizó una cobertura regional del fracturamiento de la unidad, en distintos niveles estratigráficos de su columna. Los resultados fueron integrados en el contexto regional, contemplando las características mestructurales particulares de cada zona y sus controles tectónicos de primer orden. Se reconoció la presencia de una familia de fracturas transversal a la dirección principal de las estructuras de primer orden, la cual varía entre las direcciones ENE a ONO, pero que está presente en todos los sitios analizados. Se estableció una cronología relativa entre las familias de fracturas reconocidas, y se asoció su origen con el primer pulso de deformación de la faja plegada y corrida de Neuquén definido para el Cretácico Tardío al Paleógeno. Para ello se tuvo en cuenta la dirección del esfuerzo horizontal máximo y la ubicación de las zonas relevadas respecto al frente orogénico planteado para ese periodo de tiempo, así como también el desarrollo de estructuras de primer orden y la influencia de estructuras del basamento en cada sector. Por último, los parámetros obtenidos a partir del estudio de las fracturas naturales fueron utilizados para confeccionar un modelo de red de fracturas discretas, o DFN de carácter bidimensional. Los resultados obtenidos demuestran que la conectividad y permeabilidad del sistema se encuentran fuertemente condicionadas por las fracturas de mayor longitud. También se consideró la presencia de estructuras de mayor escala, como corredores de fractura, y el comportamiento de la red respecto a la dirección de máximo esfuerzo horizontal para evaluar las variaciones que se producen en la conectividad de la red y, en consecuencia, la permeabilidad del sistema.
Abstract:
The existence of natural fractures in rocks is the result of brittle deformation processes in the Earth's crust. Their characterization is important to understand the processes that originate them, their mechanical conditions, and their potential influence on fluid flow. The latter is of particular interest in the production of naturally fractured reservoirs and unconventional reservoirs, such as shale oil and shale gas, as well as in groundwater aquifers, geothermal systems, and CO2 storage. In Argentina, within the Neuquén Basin, the Vaca Muerta Formation is considered the main hydrocarbon source rock and a wordclass unit due to its quality and potential as an unconventional reservoir. It is composed of a naturally fractured succession of organic-rich shales, marl, and limestone, derived from a marine transgression that occurred during the Late Jurassic to Early Cretaceous. This thesis presents a natural fractures survey carried out in the Sierra de la Vaca Muerta anticline area, located in the southern sector of the Agrio fold and thrust belt, in a transition zone with the Huincul system, north of Zapala city in the Neuquén province. This area was chosen due to its outcrop characteristics of the Los Catutos Member, a carbonate-dominated interval, formed by tabular micritic limestones intercalated with mals within the Vaca Muerta Formation. The characterization of the fracture pattern was carried out by combining field data with the interpretation of fracture traces in aerial images and the semi-automatic detection of planes in a point cloud, both acquired through a survey with an unmanned aerial vehicle or drone. Four main sub-perpendicular to the bedding fracture sets were identified, trending WNW-ESE, N-S, NW-SE, and NE-SW. The fracture length distribution was analyzed using the maximum likelihood method, and the fitting probabilities for different distribution laws were obtained. In addition, using a Schmidt hammer, in-situ rock resistance variations were determined, and a strong mechanical contrast was recognized between the marl and limestone beds. The fracture system was classified as stratabound, meaning that the fracture propagation is limited by the beds. In addition, other sampling areas were selected, covering the Agrio fold and thrust belt and the southern sector of the Chos Malal fold and thrust belt. The Huncal area is located to the east of Loncopué city where the Mocho and Mulichinco hills are located, the La Yesera anticline area is located to the east of Chos Malal city, and the Rahueco area is to the west of the same city. In this way, a regional coverage of the Vaca Muerta fractures was accomplished at different stratigraphic levels. The results were integrated into the regional context, considering the local structural configuration of each area and the first-order tectonic controls. The presence of a fracture set transverse to the main direction of the first-order structures, which varies between ENE and WNW, was recognized in all the analyzed sites. Also, a relative chronology between the recognized fracture sets was established, and its origin was associated with the first deformational event of the Neuquén fold and thrust belt during the Late Cretaceous to the Paleogene. The direction of the maximum horizontal stress and the location of the surveyed areas regarding the orogenic front proposed for that event were considered, as well as the development of first-order structures and the influence of basement structures in each sector. Finally, the parameters obtained from the study of natural fractures were used to build a bidimensional DFN (discrete fracture network) model. The results show that the connectivity and permeability of the fracture network are strongly conditioned by the largest fractures. The presence of large-scale structures, such as fracture corridors, and the behavior of the network regarding the maximum horizontal stress direction were also considered to evaluate the connectivity and permeability variations.
Citación:
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Correa Luna, Clara. (2023). Fracturamiento natural sobre la formación Vaca Muerta : caracterización y modelado. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7327_CorreaLuna
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Correa Luna, Clara. "Fracturamiento natural sobre la formación Vaca Muerta : caracterización y modelado". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2023.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7327_CorreaLuna
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