Definición y clasificación de trampas

Unidad 5 de Geología de explotación del petróleo.

1. TRAMPAS PETROLERAS
GEOLOGÍA DE EXPLOTACIÓN DEL PETRÓLEO
PED-1013
ING. RICARDO HERNÁNDEZ VELÁZQUEZ

2. TRAMPAS PETROLERAS
uDeacuerdoconChapman(1983),laGeologíadelPetróleosecentraenel
estudioyevaluacióndetresprocesos,quesonlageneración,lamigraciónyla
acumulacióndehidrocarburos.Sinembargo,elénfasissedaenorden
reversivo,yaquelaacumulaciónoentrampamientoeselcorazóndela
industriapetrolera,elcualesobservable,definibleymedible.

3. ANTECEDENTES
uLaexperienciadelaindustriaesqueelpetróleoseencuentraengrandes
cantidadesencuencassedimentarias,dondesetienengruesosespesoresde
diferentesunidadesestratigráficasensecuenciassedimentariascon
diferentescaracterísticas;enelcasodeMéxicolosprincipalesyacimientosse
encontraronenrocasdelMesozoicoyCenozoicoentrampasestructuralesy
enmenorproporciónentrampasestratigráficasomixtas.
uLaexistenciadehidrocarburosenlosyacimientosdetodoelmundosugiere
queéstenoesoriginadoenlarocaalmacenadoraenelqueseencuentra,
sinoenotrasrocas,conocidascomorocageneradora;delacualel
hidrocarburomigrahacialasrocasalmacenadorasubicadasdentrodeuna
trampapetrolera.

4. ROCA GENERADORA
uLarocageneradoraesindispensableparaqueexistaunyacimiento,son
aquellassecuenciasenlasqueloshidrocarburosseformanbajolas
condicionesdepresiónytemperaturaadecuadas(ventanadegeneración),a
estarocatambiénselepuedellamarrocamadre;engeneralpresentanun
porcentajedel1al5%decarbonoorgánicototal,elrestocorrespondeconla
materiamineral.
uParaqueelhidrocarburoquedeatrapadoenlugaresconcaracterísticas
especiales,quelepermitanmantenerseeneselugarsinposibilidadesde
migrar,lastrampastuvieronqueformarsetiempoatrás,antesdequeel
hidrocarburopasaraporellas.

5. MIGRACIÓN
uParaqueelhidrocarburoquedeatrapadoenlugaresconcaracterísticas
especiales,quelepermitanmantenerseeneselugarsinposibilidadesde
migrar,lastrampastuvieronqueformarsetiempoatrás,antesdequeel
hidrocarburopasaraporellas.
uDespuésdequeelhidrocarburosehaformadoenunarocageneradoracomo
unalutita,elprimerpasoquepuedeocurrireslamigración,esdecir,la
expulsióndelgasy/oaceitedelarocageneradora,tomandoenconsideración
quelaslutitasestáncompuestasdecapasdearcilla,queencondiciones
normalessonimpermeables.Lascondicionesquefavorecenlamigración,esla
presióndesobrecargaqueseincrementaconformelalutitaestácadavez
enterradayelpesodesobrecargaincrementa.Estapresióncompactay
fracturaalalutita,expulsandohaciazonasdemenorpresiónelaguayalos
hidrocarburos.

6. MOVIMIENTO HACIA ARRIBA DE LAS GOTAS DE
PETRÓLEO DEBIDO A LA SOBRECARGA

7. uLamigraciónsedivideendosetapas:unamigraciónprimariaconlenta
movilidaddeloshidrocarburosgeneradosdentrodelarocageneradora,hasta
quelleganaunacapapermeablequeseencargadetransportarel
hidrocarburo;posteriormenteocurrelamigraciónsecundariaqueocurreen
rocaspermeables,lasquesirvecomotransporteaunatrampa,alolargode
unaomáscapas.
uCuandoelhidrocarburoesexpulsadodelarocageneradora,escomúnquelos
porosdeunarocapermeableseencuentrensaturadosconaguasalada,porlo
queserequieredeespacioyenergíaparaqueelaceitey/ogaspuedan
moverse.Ladireccióndelmovimientoomigración,inicialmenteseráhacia
arriba,debidoaqueelhidrocarburoesmásligeroqueelagua.Larutareal
tomadaporelhidrocarburoserátortuoso,mientrasvaaprovechandolos
espaciosygeometríadelamatrizporosa;puedecubrirdistancias
significativasconsiderandoeltiempogeológico(Conaway,1999).

8. uSialacapapermeableenlaqueestámigrandoelhidrocarburolesobreyace
unacapaimpermeablecomounasecuenciadelutitas,estasimpediránel
movimientoverticaldelamigración;enestecasoelhidrocarburoseguirá
migrandopegadoalacapaimpermeablesiemprehaciazonasdemenor
presión.Enmuchoscasosestemovimientosevuelvediagonaldebidoaque
siguelaformadelacapasuperior.

9. uElúltimopasodeseableparalaformacióndelosyacimientosconvencionales,
eselentrampamientodeloshidrocarburosdespuésdesumigracióndesdela
rocageneradora,elcualocurrecuandoelhidrocarburoseacumulaenuna
trampa;estoocurrecuandolaspropiedadesfísicasylageometríadelasrocas
evitanquesigalamigración.
uEltiempodeacumulaciónypreservacióndehidrocarburosentrampasenla
cortezaterrestreesuntemanosolodeconsiderableinterés,sinotambiénde
granimportanciaprácticaenlaexploraciónpetrolera.
uLaacumulacióndehidrocarburosocurredemaneraposterioralaformación
delatrampa,peroestonosignificaquedebaexistirunlargoperiodode
tiempoentrelosdosacontecimientos(Landes,1977).Debeexistirunaroca
almacenadorayunarocaselloenlaposiciónadecuadaparaquelatrampa
exista.

10. ROCA ALMACÉN
uPara Landes (1977), las condiciones para que una roca sea considerada como
almacenadora son simples: debe poseer espacios suficientes para almacenar
un volumen considerable de hidrocarburos, además de que las condiciones de
almacenamiento deben ser tales que cedan fácilmente el petróleo o gas
contenido en el yacimiento cuando este sea alcanzado por un pozo. Cualquier
roca sedimentaria, ígnea o metamórfica que cumpla con estas condiciones
puede ser utilizada por los hidrocarburos como roca almacenadora; sin
embargo, la mayoría del hidrocarburo del mundo se encuentra en areniscas y
calizas, ya que son las rocas más comunes en las cuencas sedimentarias.

11. uElcarácterdealmacéndeunarocasedimentariapuedeserunrasgooriginal
dedicharoca(porosidadintergranulardelasareniscas)ouncarácter
secundarioresultantedecambiosquímicos(porosidadpordisoluciónen
calizas)oporcambiosfísicos(fracturamientodecualquiertipoderoca
frágil).Loscambiossecundariospuedensimplementeaumentarlacapacidad
dealmacenamientodeunarocaoriginalmentealmacenadoraopueden
convertirenrocaalmacénunaqueoriginalmentenolofuera.
uDeacuerdoconCabrera(2008),larocaalmacéneselrecipientenaturalque
porlogeneralesmuchomásextensaqueelyacimientodehidrocarburosenla
trampa.Lascondicionesparaqueunarocasearocaalmacenadorason
simples:
uDebeposeerespaciossuficientesparaalmacenarunconsiderablevolumende
hidrocarburos.
uLascondicionesdealmacenajedebensertalesquecedafácilmenteel
petróleoogascontenidoensusporos.

12. ROCA SELLO
uLarocasellodelyacimientoolossellos,sonmaterialesqueimpidennosólo
elescapedelpetróleoyelgas,sinotambiéndelaguaqueestácasisiempre
presenteyatravésdelacualpasaronloshidrocarburosantesdequedar
almacenadosenlatrampa.Lossellosdelosyacimientospuedenclasificarse
endosgrupos,quedependendesurelaciónestructuraloestratigráfica
respectoalarocaalmacén.Silasuperficiedecierreesparalelaalosplanos
deestratificacióndelarocaalmacénselellamacierreparalelo.Siesta
superficie,porirregularquesea,cruzalaestratificacióndelarocaalmacén
constituyeuncierretransversal.

13. uUnarocaselloestodomaterialocombinacióndematerialesdelacorteza
terrestrequefuncionancomoimpermeablesalpasodefluidosencualquier
volumen,sinembargo,setienequetomarencuentaquenoexistenada
absolutamenteimpermeabledebidoamúltiplesfactoresquepermitenquelos
hidrocarburossedesplacen.
uLasrocassellosonaquellassecuenciasqueporsubajapermeabilidadopor
contenerporosdetamañosubcapilar,nopermiteelpasodelpetróleo,
sirviendocomocierreasumigraciónodesplazamiento.Paraqueunaroca
selloseaconsideradadesdeelpuntodevistapráctico,comoimpermeable,
estanodebeposeerfracturasinterconectadas;estoocurrefrecuentemente
conlaslutitasolasrocasevaporíticas.

15. uParaqueunasecuenciasedimentariasearelativamenteimpermeablenodebe
poseerfracturasinterconectadas,niporosdetamañosupercapilar.Todaslas
rocasconcomportamientofrágilsonvulnerablesafracturarseylossistemas
defracturasabiertassonensímismoespaciosquepermitenel
almacenamientodegasy/oaceite.Esimportantequelasrocastengancierto
gradodeplasticidadparaqueseanefectivas,paraquelespermitacedero
fluirenlugardefracturarseduranteladeformaciónqueocurreenlacorteza
terrestre.
uDeacuerdoconLevorsen(1967),loselementosnecesariosparaqueexistaun
yacimientopetrolero,esenprimerlugarlarocageneradora,ensegundolugar
senecesitalaexistenciadeporosconectadosqueayudenalamigracióndel
petróleo,entercerlugarsenecesitalaexistenciadelhidrocarburoyagua,ya
queasípodráhabermovimiento;estosfluidosestaránocupandoelespacioen
losporosdelarocaalmacenadora(cuartolugar)yelquintoelementoesla
trampa,queesellugardondeelhidrocarburoseacumularáypreservará;por
últimoserequierequeexistasincronía.

16. DEFINICIÓN DE TRAMPA PETROLERA
uLastrampaspetrolerassonreceptáculosnaturalesenlacortezaterrestreque
cuentanconrocasalmacenadorasyrocasselloenposicióntalquepermiten
seacumulenhidrocarburos.Todaslastrampaspetrolerastienenuna
determinadaforma,tamaño,geometría,cierreyáreadedrenaje.
uUnatrampapetroleraescualquieranomalíageológica,cuyoorigenpuedeser
tectónico(pliegue,anticlinal,domo,flexión,fallaetc.),estratigráfico
(acuñamiento,canal,arrecife,etc.)olitológico(cambiodepermeabilidad),
quetieneunvolumenimportantederocaalmacén;dondeensuslímitesla
permeabilidaddesapareceylaporosidadnonecesariamente;engeneral
presentanunaformacóncavahacialabaseyseformanporcualquierproceso
geológicodondeelaceitey/ogassepuedenalmacenardemaneranatural
(Levorsen,1956).

17. uSheriff2002,defineaunatrampapetroleracomounaconfiguraciónderocas
queescapazdeconfinarfluidos(talcomoaceite,oelgasnatural),elcual
flotasobreotrosfluidos(agua).Unaestructuracerradaenlaformación
porosaypermeablepuedeserunatrampasiestatieneunacubierta
impermeable;unaestructuraquenoestácerradatambiénpuedeseruna
trampasilasvariacionesdepermeabilidadbloqueanlasrutasdemigraciónde
losfluidos.
uElcierredeunatrampadeacuerdoconGuillemont(1982),sepuededefinir
deformaprecisa,ysuvalormedido,intervienejuntoconotrosfactoresenla
valoracióndelvolumentotaldehidrocarburosenelyacimiento.Sedistingue
uncierreestructural,independientedelapresenciadepetróleoogasenel
yacimiento,yuncierreprácticollamadotambiénalturadelpetróleo,
correspondientealvolumenrealmenteimpregnadoporloshidrocarburos.

18. uElcierreestructuralsedefinesobreelmapaestructuraldelatrampa,es
igualaldesnivelentreelpuntomásaltodelatrampa,sutecho,ylacurvade
nivelmásbajaquesecierraalrededordeél.Enlafigurasepuedeverqueel
cierreestructuralestámarcadoconFsyelcierrepracticoconFp.Elcierre
prácticointervienemásdirectamenteenlavaloracióndelasreservas,es
igualaldesnivelentreeltechodelalmacénylasuperficiedeseparación
agua-petróleooagua-gas.

19. uSalvoenciertoscasosexcepcionalessepuedenformaryacimientosen
régimenhidrodinámicoactivo,dondelassuperficiesdecontactoestán
inclinadas,elcierreprácticoescomomáximo,igualalcierreestructural.
uEnlasiguientesemuestraunatrampaconcierreestructuralporfallayen
figuradelasiguientediapositivaporacuñamiento;seindicalo
correspondientealcierre,yaqueelconceptoseextiendeadiferentestipos
detrampa,siseconsiderancomocerradassobresímismas,oenotroscasos
cortadasporunaccidentetectónico(falla)oestratigráfico(acuñamientodel
almacén).

22. CLASIFICACIÓN DE TRAMPAS
PETROLERAS
uNumerososgeólogospetrolerossehandedicadoalanálisisydescripcióndelas
trampascapacesderetenerunvolumenimportantedehidrocarburos,porlos
quesehanpropuestonumerosasclasificaciones(Guillemont,1982),paralos
diferentestiposdetrampaspetroleras.Setienentrampasconmuydiversas
características,enalgunoscasosdegrancomplejidadporloqueteneruna
clasificaciónqueinvolucreatodosloscasosresultacomplicado.A
continuación,seindicanlosautoresyclasificacionessobretrampasquese
handocumentadoendiferentestrabajos,tantodeexploracióncomode
explotaciónpetrolera.

23. CLAPP (1929), PROPONE:

24. WILSON (1934), PROPONE:

25. WILHELM (1945), PROPONE UNA
CLASIFICACIÓN MÁS COMPLETA.

26. TIPOS DE TRAMPA Y CARACTERÍSTICAS
GENERALES
uLa clasificación que se propone en esta presentación es una modificación a la
de Jácome (2004), en la que se tienen los siguientes cuatro grupos:
uTRAMPAS ESTRUCTURALES
1.Pliegues anticlinales
2.Domos
3.Diapiros
4.Canopies (toldos)
5.Falla normal
6.Falla inversa
7.Falla lateral

27. uTRAMPAS POR VARIACIÓN DE PERMEABILIDAD
a.Trampas estratigráficas
1.Cambios de facies
2.Acuñamiento
3.Discordancias angulares
4.Discordancias basales (paleogeomórficas)
b.Variación causada por aguas subterráneas
c.Variación causada por truncamiento y sello.
uTRAMPAS MIXTAS
a)Combinación de elementos estructurales con variación de permeabilidad.
b)Hidrodinámicas.

28. TRAMPAS ESTRUCTURALES
uUnatrampaestructuralesaquellaqueseencuentraenunaestructura
geológicaproductodeladeformacióncomopliegues,fallas,domos,diapirosy
canopiesocualquiercombinacióndelosanteriores.Entodosloscasosse
tienequeellímitesuperiortieneformacóncavavistodesdeabajo.Los
límitesdeunyacimientoquesedaenunatrampaestructuralestán
determinadostotaloparcialmenteporlainterseccióndelniveldeagua
inferioryconeltechodelarocaalmacenadoradeformada(Gillemont,1982).
uUnatrampaestructuralesdondeintervienenprincipalmentesistemasde
esfuerzosquecausandeformación,dandocomoresultadopliegues,fallase
intrusiónsalina;lasquetienendiversostamaños,formasygeometrías.

29. uDe todos los tipos de trampas estructurales según Guillemont (1982), las
trampas anticlinales son las que se conocen con mayor antigüedad; son
también las más simples. Un pliegue anticlinal es producto de la deformación
de los estratos, que les da echados contrarios y divergentes a partir de la
cima, y como consecuencia tiene una forma cóncava hacia la base; es el lugar
ideal para la acumulación de hidrocarburos.

30. uLosfenómenoscreadoresdelasdeformacionesanticlinalespuedenagruparse
entrescategoríascomoseñalaGuillemont(1982)yquetambiénexplica
Landes(1977):
1.Losfenómenosorogénicosdondepredominanlosesfuerzostangenciales
horizontalesosubhorizontales.Losmovimientoshorizontalestienensu
máximaintensidadenlasfajasorogénicasdondelacortezaterrestreestábajo
compresión.Losestratosrocosossondeformadosdandoorigenadiversas
geometríasconfallasinversasasociadas.
2.Fenómenosasociadosaefectosdegravedad,conesfuerzosesencialmente
verticalesqueoriginanplieguesdefondo.Suelenaparecerenlaszonasmás
establesdelascuencasdemargenpasivo,porefectodelosdesplazamientos
verticales,siendoestedesplazamientoelquecausaelacomododelos
estratos.Tambiénlosmovimientosverticalespuedenserdebidoalaactividad
ígneadelacortezaterrestre,yalmovimientodelasalodelaarcillaque
causandeformación.
3.Fenómenosrelacionadosúnicamenteconcualquiertipodefallasquecausan
arqueamientodelosestratos.

32. DIAPIRISMO
uLastrampaspordomos,diapirosycanopiessontambiénmuyimportantes.Un
diapiroesunamasarelativamentemóvildesalodearcillaqueintrusionalas
rocaspreexistentes.Losdiapirosintrusionannormalmenteensentidovertical,
atravésderocasmásdensasdebidasalasfuerzasdegravedadcuandose
tienensecuenciasderocasdeotradensidad.Losmaterialesqueforman
intrusivossonlasal,laarcillayelmagma.
uEldiapirismoesunprocesoquesedaporelempujeylapenetracióndesalo
arcillaenlascapasderocasuprayacentes;losdiapirospuedenformar
anticlinales,domossalinosyotrasestructurasconcapacidadde
entrampamientodehidrocarburos.Enelcasodelasintrusionesígneassuelen
tenerlatemperaturademasiadoelevadaparapermitirlapreservacióndelos
hidrocarburospreexistentes(SchlumbergerLimited,2014),sinembargo,sila
migraciónocurreposteriormentealaintrusión,entoncessipuedenconstituir
trampaspetrolerasconcondicionesfavorablesdepreservación.

34. uEnelcasodelosdomosdesal,deacuerdoconLandes(1977),apesardesu
raranaturalezaysuorigen,unporcentajesustancialdepetróleomundial
procededeestructurasconnúcleodesal,laqueúnicamentecausóel
plegamientodelasunidadesestratigráficasmásjóvenessinintrusionar.
Ademásdelpetróleoygas,lamayorpartedelaproducciónmundialdeazufre
ypartedelaproduccióndesalypotasioprocedededepósitosdesaldeeste
tipo.
uLoshidrocarburosseencuentrannormalmenteenlassecuencias
sedimentariasporarribadelosdomossalinos,enelcasodelosdiapiroslos
hidrocarburostambiénseubicanenlosflancosdelaintrusión,debidoala
abundanciaydiversidaddetrampascreadasporelmovimientodelasalyla
asociaciónconlosmineralesevaporíticosquepuedenproveerexcelentes
capacidadesdesellado(SchlumbergerLimited,2014).

35. TRAMPA POR FALLA
uEnlastrampasporfalla,losesfuerzosqueoriginanfracturastambiénpueden
causarfallasenlasrocas.DeacuerdoconLandes(1977),lasfallasnormales
sonelresultadodemovimientosverticalesyquecausanextensiónhorizontal,
mientrasquelasfallasinversassonelresultadodeesfuerzoshorizontalesque
originancompresión.Elqueunplanodefallaactúecomoselloocomocanal
quefavorecelamigracióndelosfluidosdependedevariosfactores;tiene
especialimportanciaeltipodefalla,lalitologíadelasrocascortadasporellas,
eltiempoenqueseformóysusdimensiones.
uSielcarácterdelafallaylafragilidaddelasrocasdelosbloquesproducen
brechasalolargodelplanodelafalla,éstaactuarácomounadiscontinuidad
quefavorecelaemigracióndefluidos,sinembargo,siseproduceunmaterial
plásticoounamillonita,blastomilonitaounapseudotaquilitalolargodel
contactodelafalla,sepuedeformarunselloefectivo.