Implementación del lidar terrestre en la caracterización y modelización de análogos de reservorios fluviales: desarrollo y aplicación de nuevas metodologías en afloramientos del abanico fluvial de Huesca (Mioceno de la Cuenca del Ebro)

• Autores: Rubén Calvo Tortajada
• Directores de la Tesis: Emilio Ramos Guerrero (dir. tes.)
• Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2016
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Mariano Marzo Carpio (presid.), María Concepción Arenas Abad (secret.), Oriol Falivene Aldea (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la tierra y del espacio
    • Geología
      • Geología del petróleo
      • Teledetección (geología)
      • Estratigrafía
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Dipòsit Digital de la UB
• Resumen

  • En las últimas décadas la mayoría de los grandes avances científicos han sido posibles gracias a la implementación de nuevas tecnologías en los métodos de investigación, especialmente de aquellas que nos han permitido observar con mayor detalle y cuantificar con mayor precisión los fenómenos físicos y químicos que gobiernan la naturaleza. La tecnología que ha motivado esta tesis es el lidar, una herramienta láser de teledetección que permite medir con gran precisión la distancia a la que se encuentra una superficie, y en la cual se basan los escáneres láser terrestres (TLS) que permiten obtener modelos tridimensionales de gran precisión. Las primeras menciones que se encuentran en la literatura científica sobre la utilización de esta tecnología datan de 1963, pero no fue hasta 2005 que empezaron a publicarse artículos que mostraban los resultados derivados del uso esta tecnología en la caracterización de afloramientos. Estos estaban básicamente enfocados a la caracterización de superficies (fracturas y/o superficies de estratificación) y a la construcción de modelos 3D simples en base a interpretaciones realizadas sobre afloramientos virtuales (VO’s) obtenidos mediante lidar. Así, en esta tesis se trata de implementar el TLS en el estudio de afloramientos fluviales para aprovechar la gran precisión de los datos que ofrece y así tratar de solucionar el mayor de los problemas con el que se encuentran los geólogos al tratar de caracterizar afloramientos como análogos de reservorios: establecer correlaciones precisas y fiables y tener un control espacial adecuado sobre la distribución de facies y las relaciones existentes entre ellas. Las areniscas fluviales constituyen una potencial roca almacén, y una parte significativa de la producción de hidrocarburos se extrae de sedimentos que fueron depositados por antiguos ríos. Desafortunadamente, la arquitectura tridimensional de los cuerpos de arenisca depositados en este tipo de contextos es muy compleja y difícil de prever. Incluso cuando se trabaja en afloramientos los depósitos fluviales son difíciles de cartografiar con detalle debido a la alta heterogeneidad de sus facies y a la dificultad de discernir capas individuales en sucesiones que consisten en la repetición de unidades canalizadas y de desbordamiento. La elevada heterogeneidad lateral y vertical de facies en ambientes fluviales determina que la incertidumbre en las correlaciones aumente cuanto mayor sea el número de cuerpos areniscosos y la distancia de correlación. Por lo tanto, se requiere un alto grado de control estratigráfico para llevar a cabo de forma satisfactoria una caracterización en 3D de la geometría y arquitectura sedimentaria de los cuerpos areniscosos. Los métodos más habituales de correlación de sedimentos fluviales se basan en la utilización de capas guía (niveles de carbón, cenizas volcánicas o paleosuelos), los cuales se caracterizan por ser fácilmente distinguibles, haber sido generados en un intervalo de tiempo concreto y por poder extenderse a lo largo de decenas de kilómetros sobre la superficie de los sistemas fluviales. Desafortunadamente la mayoría de afloramientos carecen de este tipo de niveles de referencia debido a sus peculiares condiciones de formación y a su bajo potencial de preservación en contextos fluviales activos. Además, incluso cuando éstas se encuentran presentes, normalmente quedan cubiertas por derrubios o vegetación dado que no constituyen capas duras que sobresalgan de la superficie del afloramiento, lo que muchas veces dificulta su detección y/o seguimiento. El TLS ha sido utilizado para diseñar y estudiar los VO’s de 8 afloramientos de sedimentos fluviales pertenecientes al Abanico Fluvial de Huesca. Este sistema fluvial evolucionó en la Cuenca del Ebro durante el Oligoceno y el Mioceno inferior bajo condiciones de endorreísmo, y los sedimentos que lo componen fueron transportados y depositados por cursos fluviales procedentes del drenaje de extensas áreas del Pirineo. A continuación se mencionan los resultados más relevantes que se han obtenido en el marco de esta tesis: - Se ha realizado una caracterización detallada de las facies presentes en los afloramientos estudiados, en los cuales se han levantado 11 columnas estratigráficas de detalle (escala 1:50) de entre 57 y 130 m de espesor. - Se ha presentado un método para corregir las columnas estratigráficas medidas en el campo, el cual se basa en su digitalización sobre un VO y el reconocimiento en éste de los diferentes elementos que aparecen en ellas. Seguidamente se han analizado y discutido las posibles fuentes de error al medir con Vara de Jacobs que pueden der explicación a las diferencias encontradas. - Se han caracterizado petrológicamente y petrofísicamente los diferentes tipos de rocas reservorio areniscosas gracias al estudio con microscopio óptico y electrónico de 67 láminas delgadas. - Se ha desarrollado un método que permite obtener una nueva herramienta de correlación que se ha denominado datum virtual. Si el afloramiento cumple una serie de requisitos, la utilización de este datum permite adquirir un control prácticamente total sobre su estratigrafía y arquitectura deposicional. Y esto se consigue independientemente de su tamaño o complejidad fisiográfica. De esta manera se ha conseguido contribuir a superar una de las mayores limitaciones que se encuentran al tratar de caracterizar análogos de reservorios fluviales: reconstruir la geometría de las rocas almacén (las areniscas en este caso) y determinar cuál es su distribución espacial cómo se relacionan lateral y verticalmente. - De la utilización de datums virtuales se ha logrado obtener un beneficio adicional, como es desarrollar un método que permite establecer cuál es la posición estratigráfica relativa entre afloramientos que distan decenas de kilómetros entre ellos, lo que de otra forma es prácticamente imposible de hacer. Esto posibilita su estudio conjunto y de ello derivar tendencias en las propiedades de sus facies, lo que conlleva adquirir un mayor conocimiento del análogo de reservorio a gran escala y contribuye a la comprensión de los mecanismos que controlaron la evolución del sistema fluvial. - Se han utilizado los VO’s junto con una serie de herramientas informáticas desarrolladas en la propia institución para realizar una modelización estocástica de facies basada en objetos que, a diferencia de lo habitual, no parte de datos puntuales introducidos en forma de pseudopozos. En vez de ello, el modelo obtenido utiliza toda la superficie del afloramiento virtual para, de forma semiautomática, detectar las superficies que se corresponden con cuerpos areniscosos (rocas almacén) y utilizarlos como datos de entrada. El resultado obtenido ha sido convenientemente evaluado y se ha podido constatar como refleja de forma fidedigna las proporciones, geometrías y arquitectura deposicional de las facies areniscosas susceptibles de actuar como reservorios.