¿Cómo Encontramos Realmente El Petróleo?

escribo sobre crypto monedas, los cohetes y la colonización del espacio, pero mi trabajo actual involucrados software para modelado geológico.

El modelado geológico implica la creación de modelos informáticos del subsuelo, es decir, la estructura de las capas de roca debajo del suelo. Los geólogos hacen esto para averiguar dónde podría haber petróleo y dónde deberían perforar.

Cuando aprendí sobre geología en la escuela secundaria, descubrí que era un tema bastante aburrido. No me pareció muy interesante memorizar un montón de tipos de roca. Tampoco vi ningún propósito claro o aplicación de este conocimiento.

Trabajar como desarrollador de software en este campo, cambió mucho mi perspectiva, hasta el punto de pensar que en otras circunstancias podría haber elegido ser geólogo.

Lo que hace que la geología sea emocionante en este contexto, es que averiguar dónde está el petróleo, cuánto hay y cómo se puede extraer mejor, es como un trabajo de detective elaborado. El detective recoge varias pistas y las combina para reconstruir qué eventos deben haber sucedido, que condujeron al crimen.

Asimismo, los geólogos deben recopilar varias pistas o datos, para ser más específicos, que puedan usar para reconstruir los eventos geológicos que han ocurrido.

Todos los diversos datos se recopilan e importan en el software para el modelado geológico. Este software tiene herramientas para analizar los datos y buscar pistas que luego se pueden utilizar para construir un modelo 3D del subsuelo que contiene todas las características importantes.

Los hidrocarburos, como el petróleo y el gas, no se dispersan completamente al azar. Hay características geológicas particulares que aumentan significativamente la probabilidad de que encontremos petróleo allí. Buscar petróleo significa buscar estas características geológicas.

Cualquier característica que estemos buscando, hay un patrón común. Necesitas algún tipo de trampa de aceite. El petróleo fluye hacia arriba, por lo que estamos buscando alguna característica geológica que pueda atrapar el petróleo, de modo que se concentre en un área limitada.

A diferencia de las representaciones típicas de dibujos animados de depósitos de petróleo, el petróleo no se almacena bajo tierra en una especie de cueva hueca. Por extraño que suene, el aceite en realidad se almacena dentro de la roca misma. Por supuesto, el aceite no se puede almacenar en ningún tipo de roca. Necesitamos una roca porosa con muchas cavidades pequeñas y canales donde pueda residir el aceite.

Normalmente significa una piedra arenisca. Así que básicamente una piedra que se ha formado por compresión de arena. En un pasado lejano, debe haber habido una playa, un río o algo similar que ha depositado arena en grandes cantidades que luego ha sido cubierta por innumerables capas de roca, aplicando suficiente presión sobre la arena para convertirla en piedra arenisca.

La piedra arenisca debe cubrirse por encima con una roca de tapa, como esquisto, que no es permeable. Es una forma elegante de decir que los líquidos no pueden fluir a través de la roca.

También necesitamos que la roca de la tapa tenga la forma de algún tipo de embudo, para que el aceite pueda acumularse debajo de él a medida que se mueve hacia arriba. Hay muchas maneras diferentes en que esto puede suceder. A continuación se presentan varios ejemplos de formaciones rocosas que ayudan a atrapar el petróleo.

, por lo que el geólogo se centra en localizar dichas formaciones rocosas, hechas de roca del tipo correcto.

Trampas de fallas

Una falla es lo que se obtiene cuando dos capas de roca se desplazan, una con respecto a la otra. Cuando eso sucede, normalmente se produce un terremoto en la tierra. Cuando uno se desplaza hacia arriba en un ángulo, puede crear una trampa para el aceite.

Es por eso que cuando haces modelado geológico, averiguar dónde están las fallas es un gran problema. Usted realmente quiere localizar y modelar sus líneas de falla correctamente.

Cómo armar el Rompecabezas y Construir un Modelo

Para crear un modelo donde pueda ver los diferentes tipos de capas de roca y la ubicación de características como fallas, que pueden atrapar aceite.

En los viejos tiempos, la gente simplemente perforaba petróleo un poco al azar para ver si tenían suerte y encontrar petróleo. Es por eso que los grandes campos petrolíferos en tierra, por ejemplo, Oklahoma o California, parecían bosques de plataformas petrolíferas.

Después de un tiempo se volvieron un poco más inteligentes y sacaban muestras de roca de los pozos y de diferentes profundidades. Al observar estas muestras de roca en diferentes lugares, podría interpolar para adivinar cómo se veía el suelo en áreas que aún no había perforado. P. ej. si encuentra esquisto y luego piedra arenisca a 20 metros en un lugar, pero a 40 metros de profundidad en otro lugar, puede concluir que la formación rocosa intermedia no es completamente plana.

El siguiente paso fue bajar los instrumentos de medición con una cuerda y medir las propiedades de las rocas a diferentes profundidades. Por ejemplo, podría hacerse intentando enviar corriente eléctrica a través de la roca y ver qué tan bien conduce la electricidad. La piedra de arena llena de agua, por ejemplo, se comportará mucho mejor que si está llena de petróleo o gas.

Medir a diferentes profundidades produce datos que llamamos registros de pozos.

En Noruega, donde vivo, no tenemos pozos de petróleo en tierra. Todo el petróleo se recupera de plataformas petrolíferas en alta mar. Esa es una de las razones por las que la producción de petróleo en Noruega comenzó mucho más tarde que, digamos, en Texas. Es muy difícil perforar en el mar. En Texas, el petróleo a menudo no es mucho más profundo que 20 metros de profundidad. El primer descubrimiento de petróleo en la plataforma noruega fue a casi 3000 metros de profundidad. Naturalmente, en tales condiciones, puede ir por ahí perforando pozos de petróleo al azar en busca de petróleo.

Los pozos de petróleo en tierra cuestan millones, las plataformas de petróleo cuestan miles de millones. Por esta razón, la extracción de petróleo en alta mar impulsó el desarrollo de modelos geológicos utilizando datos sísmicos. En su día, los barcos de reconocimiento explotaban dinamita para crear ondas de sonido masivas que viajaban a través del agua y el suelo.

Si piensas en la luz, sabes que cuando miras al agua, hay un reflejo. Esto se debe a que la luz se refleja en la intersección entre materiales con diferentes propiedades. Es lo mismo con el sonido. Así que cada vez que hay un cambio en el tipo de roca subterránea, obtendrás un reflejo del sonido.

Un tipo de micrófonos, llamados hidrófonos, se extienden por la superficie del agua. Estos recogen las ondas de sonido reflejadas. Los hidrófonos se tiran después de la nave de reconocimiento para que pueda moverse y disparar sísmicos. Disparar sísmica básicamente significa generar sonido (una señal acústica) y grabarlo.

Esto se convierte en datos que llamamos cubos sísmicos. Es una estructura de vóxeles 3D, que en el software geológico se muestra coloreando las respuestas acústicas en diferentes colores, de modo que p.ej. las áreas donde hubo un fuerte reflejo tienen colores más brillantes.

Esto nos permite tener una idea de la estratificación de las rocas y su forma. Lo que no dice es, sin embargo, qué tan profundas son estas diferentes formaciones rocosas o de qué están hechas. Solo vemos dónde comienza y termina una formación rocosa, medida en milisegundos.

Este es un concepto importante en el modelado geológico. Casi todos los datos con los que trabajamos están etiquetados con el dominio en el que se encuentran. Un dominio es el término de bolsa para determinar si las profundidades se miden en unidades de tiempo o unidades de longitud, como metros o pies.

Necesitamos poder convertir estos datos basados en el tiempo en datos basados en la profundidad. Aquí es donde el trabajo de detective entra en juego. Podemos combinar pistas. Por lo general, hemos realizado algunas perforaciones de prueba y registrado registros de pozos. Eso significa que, a juzgar por los registros de pozos, podemos ver transiciones entre diferentes capas de roca medidas en profundidad.

podemos comparar estos registros con los datos sísmicos. Si podemos localizar una capa medida en el tiempo que se parece a una capa del registro del pozo medida en profundidad, entonces podemos asignar un valor de profundidad a un valor de tiempo específico.

¿Cómo hacemos esto es bastante complicado. Por ejemplo, podemos medir las propiedades acústicas de las rocas con un tronco de pozo. A diferentes profundidades, compruebe qué tan rápido viaja el sonido a través de la roca. Esto significa que a través de un montón de cálculos complicados podemos crear una especie de señal sísmica falsa que podemos comparar con la sísmica real. Un geólogo puede en el software estirar y apretar este falso sísmico hasta que coincida con el sísmico de la nave de reconocimiento en el área alrededor del pozo.

El software realizará un seguimiento del estiramiento y la compresión para calcular la relación entre diferentes profundidades en el tiempo. Una vez que hemos derivado esta relación entre el tiempo y la profundidad en múltiples pozos, podemos interpolar entre ellos utilizando el cubo sísmico para guiarnos.

Que nos permite producir mallas o superficies 3D medidas en el tiempo llamadas horizontes. Los horizontes indican la intersección entre dos capas de roca diferentes.

No hemos terminado en este punto. Tenemos que averiguar qué tipo de rocas existen entre las diferentes capas de roca y sus propiedades. También queremos conocer sus propiedades. Por ejemplo, cuál es la porosidad de la piedra arenisca. Si tiene una gran porosidad, tiene potencial para contener mucho aceite. Pero si tiene baja permeabilidad, entonces las pequeñas cavidades no están bien conectadas y el aceite no puede pasar fácilmente del depósito a su pozo de petróleo.

Es por eso que creamos estructuras de datos llamadas zonas que representan el área entre los horizontes. Al observar los registros de los pozos, los geólogos tratan de determinar las propiedades y el tipo de roca. Este tipo de trabajo requiere muchas estadísticas y correlaciones. Los datos de registro que obtenemos son cosas como:

• Registros gamma, midiendo los rayos gamma emitidos desde la roca.
• Troncos de neutrinos, para medir la densidad de partículas de neutrinos.
• Registros de resistividad. Mida la resistencia eléctrica.
• Registro sónico, mide el tiempo que tarda el sonido en viajar a través de la roca.

En resumen, ninguno realmente mide directamente las propiedades que buscamos, como la porosidad y la permeabilidad. Tenemos que utilizar el conocimiento sobre las relaciones estadísticas entre los registros que hemos medido y las propiedades que nos interesan.

Pero todavía no hemos terminado, porque la diferencia entre tipos de roca no se produce solo capa por capa. Podría haber habido ríos serpenteantes, playas, etc. que depositaron arena que se convirtió en la piedra arenisca que vemos. Necesitamos un modelado más detallado, porque nuestro depósito de petróleo no va a ser un trozo homogéneo de arenisca.

Es por eso que creamos una cuadrícula, lo que significa que dividimos todo nuestro modelo en muchas celdas pequeñas, que generalmente tienen forma de cubo. A cada celda podemos asignar diferentes valores de porosidad, permeabilidad y tipo de roca.

Esto nos permite realizar cálculos de cuánto espacio total hay en el depósito de petróleo.

Por lo general, un depósito es algo muy complejo. Hay diferentes presiones y, a medida que produce, los fluidos de aceite, como el petróleo, el gas y el agua, se moverán dentro del depósito y afectarán la cantidad de aceite que puede producir. Es por eso que ejecutamos simulaciones en estos modelos de red para predecir cómo será la producción de petróleo con el tiempo.

Bucles y Coincidencia de historial

La forma en que he presentado todo esto hasta ahora es como si el proceso se moviera en una sola dirección todo el tiempo. Pero en realidad se compone de bucles más grandes y más pequeños. Siempre está ganando más datos con el tiempo. Perforar más pozos y conseguir más registros de pozos. A medida que produce petróleo durante más tiempo, puede hacer coincidir la producción real con lo que predijo. Llamamos a eso coincidencia de historia. Todo esto se utiliza para mejorar continuamente nuestro modelo geológico de un campo petrolífero para que podamos descubrir nuevos lugares para obtener petróleo o tener una mejor idea de la producción futura de petróleo.

A continuación, la Representación de Datos de Modelos Geológicos

Está bien, omití muchos detalles, pero espero que esto brinde una visión general de cómo funciona un geólogo y cómo encontramos petróleo. A continuación, quiero escribir más sobre los detalles de los tipos de datos que usamos para modelar el depósito de petróleo y el subsuelo, y cómo están relacionados.

Mi público objetivo son personas que no son geólogos, pero que quizás sean desarrolladores de software y quieran comprender mejor cómo se fabrica este tipo de software.