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ESPECTROMETRÍA APLICADA AL ESTUDIO DE LA FORMACIÓN VACA MUERTA (TITHONIANO TEMPRANO-VALANGINIANO TEMPRANO), CUENCA NEUQUINA

Authors:

Abstract

Spectrometry applied to the study of Vaca Muerta Formation (Early Tithonian-Early Valanginian), Neuquén Basin. Reflectance spectrometry allows to determine different rock components by the analysis of electromagnetic waves. At present, this technique is widely used in mineral exploration since it allows a rapid and precise recognition of minerals components at a reasonable cost. This work introduces the reflectance spectrometry technique in the analysis of shale reservoirs, exploring its potential to determine qualitatively the mineralogical composition, organic content, and thermal maturity of the reservoir. 798 samples from surface and 142 from subsurface corresponding to Vaca Muerta Formation (Early Tithonian – Early Valanginian) were analyzed. Additionally, in order to perceive the correspondence between different studies, these results were compared with alternative data provided by TOC, X-ray diffraction, petrography and SEM analyses. These results exhibited really interesting responses: 1. An inverse correlation between the reflectance media and TOC curves can be clearly detected; 2. The relationship among the illite reflectance curve and the temperature that would have suffer the reservoir seems to be opposite, allowing to delimitate those intervals with higher/lower termal maturity; 3. The determination of the mineralogical composition of the reservoir by spectrometry analysis exhibit some difficulties, although the method is really effective and sensible for the discrimination of argillaceous minerals. Finally, although there are some aspects to be further developed in the use of spectrometry for the study of shale reservoirs, this paper concludes that this tool can be really helpful in a preliminary characterization of the reservoir during the development of exploration targets. Keywords: reflectance, shale reservoirs, TOC, thermal maturity, mineralogical composition.
ESPECTROMETRÍA APLICADA AL ESTUDIO DE LA FORMACIÓN VACA MUERTA
(TITHONIANO TEMPRANO-VALANGINIANO TEMPRANO), CUENCA NEUQUINA
ESPECTROMETRÍA APLICADA AL ESTUDIO DE LA FORMACIÓN VACA MUERTA
(TITHONIANO TEMPRANO-VALANGINIANO TEMPRANO), CUENCA NEUQUINA
1. GCS Argenna S.R.L. Interna 1320. Bahía Blanca (8000). marcuri@gcsargenna.com, mdimeglio@gcsargenna.com, gotharan@gcsargenna.com, czavala@gcsargenna.com, zorzano@gcsargenna.com; 2. Universidad Nacional del Sur, Departamento de Geología. San Juan 670, Bahía Blanca (8000), Buenos Aires;
3. Universidad Tecnológica Nacional - Bahía Blanca. jiparraguirre@gmail.com; 4. CONICET; 5. SPECTRA ARGENTINA. Pigüe 1251, Bahía Blanca (8000), Buenos Aires. lasryandres@yahoo.com.ar; 6. PAMPA ENERGÍA S.A. Maipú 1, CABA. denis.marchal@pampaenergia.com, guillermina.kohler@pampaenergia.com
Mariano ARCURI , Javier IPARRAGUIRRE , Mariano DI MEGLIO , Germán OTHARÁN , Andrés LASRY , Carlos
ZAVALA , Agustín ZORZANO , Denis MARCHAL y Guillermina KÖHLER
XX Congreso Geológico Argentino - Tucumán, 2017
XX Congreso Geológico Argentino - Tucumán, 2017
1,2 5
1,2 1 6 6
3 1,2 1,4
Idenficación de Compuestos
Cómo obtener espectros de calidad?
Procesamiento de Datos
Relación illita-madurez termal
Espectrometría vs COT
Esmación cualitava de Madurez Termal
Espectrometría vs DRX, Petrograa y MEB
6. Bibliograa:
3. Material y Métodos:
4. Resultados:
Relación inversamente
proporcional entre COT (%)
y Reflectancia media (%).
Disminución en la curva de reflectancia de la illita a la base (mayor madurez
termal). Incremento en la misma hacia el techo (menor madurez termal).
Comparación de espectros caracteríscos de valores altos y bajos de COT. Patrones de
reflectancia bajos para muestras con mayor contenido de COT.
Relación entre
el contenido de
aluminio y la
longitud de
onda 2200 nm.
Espectrómetro OreXpress
Ancho de lectura:
350-1300 nm: óxidos y otros minerales
1300-2500 nm: OH, H2O, AlOH, FeOH,
MgOH y CO3
1. Introducción: La espectrometría de reflectancia permite determinar los componentes de una roca a parr del estudio de ondas electromagnécas. En este trabajo se introduce el
empleo de esta técnica al análisis de reservorios shale, analizando su potencial para determinar cualitavamente la composición mineralógica, contenido orgánico y madurez termal del reservorio.
Los resultados se basan en un total de 798 muestras de superficie y 142 muestras de subsuelo de la Formación Vaca Muerta (Tithoniano - Valanginiano, Weaver 1931), Cuenca Neuquina.
2. Objevos: Dar a conocer una herramienta potencialmente úl para la caracterización preliminar de reservorios shale, indicando sus fortalezas y debilidades.
Clark, R. N. 1995. Reflectance Spectra. En Ahrens, T. J. (ed.) Rock Physics and Phase Relaons: A Handbook of Physical Constants. American Geophysical Union:
178-188, Washington D. C.
Clark, R.N. y Roush, T.L. 1984. Reflectance spectroscopy: Quantave analysis techniques for remote sensing; Journal of Geophysical Research 89: 6329-6340.
Hunt, G. R. 1970. Visible and near-infrared spectra of minerals and rocks: I- silicate minerals. Modern geology 1: 283-300.
Hunt, G. R., y Salisbury, J. W. 1971. Visible and near infrared spectra of minerals and rocks: II- Carbonates. Modern geology 2: 23-30.
Hunt, G. R., Salisbury, J. W., y Lenhoff, C. J. 1973. Visible and near infrared spectra of minerals and rocks: VI-Addional silicates. Modern geology 4: 85-106.
Hunt, G. R., y Salisbury, J. W. 1976. Visible and near infrared spectra of minerals and rocks: XI- Sedimentary rocks. XII- Metamorphic rocks. Modern Geology 5:
211-217.
Weaver, C. 1931. Paleontology of the Jurassic and Cretaceous from west central Argenna. University of Washington, Memoir 1, 469 p., Seale.
5. Conclusiones: El análisis de espectrometría ha arrojado interesantes resultados:
Hunt 1970, Hunt y Salisbury 1971, Hunt et al. 1973, Hunt y Salisbury 1976
Clark 1995, Clark y Roush 1984.
Abundancia Relava:
Forma del espectro
Ubicación de puntos diagnóscos
de cada mineral
Intensidad del valle
Caracteríscas a considerar:
Rango de absorción
Profundidad respecto al eje de las
ordenadas
Posición respecto al eje de las
abscisas
Muestras molidas a malla #10
Muestras libres de humedad (mínimo
de 12 hs de aireación)
Calibración del equipo (cada 1 hs)
Cálculo de escalares:
Media de la Reflectancia
% de Reflectancia del valle de la
illita (2190-2220 nm)
El método resulta efecvo para discriminar el contenido orgánico relavo del reservorio.
En cuanto a la detección de minerales, la espectrometría muestra una gran sensibilidad para
discriminar minerales arcillosos. Sin embargo, presenta dificultades para la detección de
ciertos minerales comunes a los reservorios shale.
El análisis de la curva de variación de posición del valle de la illita permite acotar aquellos
intervalos con mayor/menor grado de madurez termal.
Longitud de onda (nm)
Reflectancia (%)
Longitud de onda (nm)
Reflectancia (%)
Longitud de onda (nm)
Illita/Esmecta
Carbonato
Longitud de onda Contenido de Aluminio Temperatura (Tº) Madurez Térmica (MT)
>2200 <Al < Tº < MT
<2200 >Al > Tº > MT
27
2.190
2.200
2.210
2.220
32 37 42
% Al2O3
2.2 μm
R2 = 0.946
Porcentaje de Aluminio en Illita/Muscovita vs 2.2 μm SWIR
Columna Puerta Curaco
Selley Mapa
espectral Madurez Termal
(nM)
2191 2223
Mts
Columna Co Mulichinco
Selley Mapa
espectral Madurez Termal
(nM)
2202 2218
Mts
y = -2.101ln(x) + 10.591
R² = 0.2691
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 10 20 30 40 50 60 70
COT %
Reflectancia media
COT VS REFLECTANCIA MEDIA Columna Sierra de Reyes
A parr de la derivada primera de la
reflectancia se obene una gráfica
de Pendiente vs Longitud de onda
para cada muestra.
Paleta NormalizadaPaleta FijaPendiente
Mudstone fina calcárea COT (%)4.096
ESPECTROMETRÍA
Co
10 um
P(or) ?
P(itp)
Flocs
Ar (l)
Ch P(ic)
P(ic)
P(f)
Madurez (Reflec. illita)Minerales reconocidos
2180
> MT < MT
2230
500
5
10
25
20
1000 1500 2000 2500
Longitud de onda(nm)
Pendiente de la curva
Reflactancia %
Cy-ill
Pcpal. Sec. Tz. ?
-Ca
15
-
Ca
ill
Ar (l)
Cal
Csv
Fr.N
Mi
Ar (l)
DRX
10 20 30 40 50
Dos Theta (deg)
25.6%
25.4 %
Fase mineral Wt (%)
Albita
Cuarzo
Calcita
Caolinita 14.1%
35.0 %
COT (%)1.470
Ca
Ca
MO Bi
Co
Co 10 um
Co
Ca
10 20 30 40 50
Dos Theta (deg)
63.4 %
32.0 %
4.6 %
Fase mineral Wt (%)
Albita
Cuarzo
Calcita
DRX ESPECTROMETRÍA
Wackestone calciesférico
Madurez (Reflec. illita)Minerales reconocidos
2180
> MT < MT
500
10
40
30
1000 1500 2000 2500
Longitud de onda(nm)
Pendiente de la curva
Reflactancia %
Pcpal. Sec. Tz. ?
-
Cy-ill
20
- Ca
ill Ca
2230
Reflectancia %
Longitud de onda, nM
Reflectancia %
Longitud de onda, nM
Longitud de onda (nm)
Reflectancia (%)
... La Formación Vaca Muerta, de edad tithoniana-valanginiana, fue definida por Weaver (1931) como un conjunto de pelitas negras, margas y calizas ricas en materia orgánica con una amplia distribución en la Cuenca Neuquina. Estudios mineralógicos llevados a cabo por Arcuri et al. (2017), revelan que dicha Formación se encuentra integrada por illita/esmectita, caolinita, dolomita, clorita, calcita, yeso, clorita férrica e hidróxidos tales como goethita; asimismo Marchal et al. (2016) reconocieron la importante participación de cuarzo, plagioclasa y distintos tipos de carbonatos. ...
Conference Paper
Full-text available
Characterization of pyrite crystals in microfacies of Vaca Muerta Formation in the Pampa de Tril area, Neuquén, Argentina. Vaca Muerta Formation in this region consists of microfacies of bindstone, wackestone and recrystallized tuff. Their mineralogy is mainly calcium carbonate (micrite and esparite) and as a minority fraction, pyrite and iron oxides. The objectives proposed are: characterize the distribution, morphology and size of pyrite crystals and establish a relationship between those aspects and the potential of these microfacies as hydrocarbons source rock. The bindstone microfacies has pyrite crystals spread in the matrix, with different morphologies and sizes less than 50 μm. Likewise, the wackestone presents pyrite spread in the matrix, the crystals are anhedral and less than 50 μm. Additionally, in the bioclasts of this microfacies, subhedral crystals between 120 and 600 μm are observed. Finally, in the recrystallized tuff, pyrite is spread in the matrix and the crystals are anhedrals to subhedrals, up to 100 μm in size. Also, in the last one exist microcrystalline aggregates. These aggregates have a maximun size of 500 μm, the microcrystalls are subhedrals and less than 40 μm in size. The pyrite crystals in the microfacies of Vaca Muerta Formation are associated with organic rich zones (inner of bioclasts and bitumen). Crystals morphology and size are controled by the crystalline development of the microfacies and the availability of open spaces (pores) for fluid circulation and crystal growth.
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