Caracterización geológica y petrofísica mediante adquisición e interpretación de diagrafías en formaciones con potencial como sello y almacén de CO2 en cuencas de la Península Ibérica

Abstract

En esta tesis doctoral se presentan los resultados obtenidos a partir de la interpretación litológica y caracterización petrofísica de formaciones geológicas favorables para el sellado y almacén geológico de CO2 en diversas cuencas de la Península Ibérica.

La metodología seguida comprende el estudio e interpretación conjunta de registros geofísicos de sondeos (diagrafías) pertenecientes a sondeos someros tipo "slimhole", y de registros pertenecientes a sondeos antiguos y profundos de petróleo. Para completar dicha interpretación se han utilizado otras técnicas como ensayos de campo y de laboratorio, análisis al microscopio de muestras en lámina delgada y de Difracción de Rayos X.

Mediante el registro de Radioactividad Gamma Natural (GR) principalmente, se llevó a cabo una correlación estratigráfica entre las formaciones de los sondeos someros y las formaciones análogas en los sondeos profundos próximos. Posteriormente, se procedió a estudiar en paralelo la litología y la petrofísica de cada uno de ellos, para poder establecer analogías entre las diversas formaciones en superficie y en profundidad.

El análisis e interpretación de los registros de imagen de sondeo, ha permitido determinar la frecuencia de fracturación localizando en profundidad zonas con debilitamiento estructural, susceptibles de ser permeables, estableciendo la idoneidad de la zona sello y almacén.

A partir del registro sónico de onda completa y aplicando una técnica reciente mediante el estudio de la atenuación de las ondas sónicas, se ha estimado el parámetro lk-Seis según la metodología de Mari & Guillemot, 2012. Los atributos acústicos, necesarios para calcular dicho parámetro, han comprendido la atenuación (Att) y la ampliltud (A) de la señal acústica, por lo que fue necesario un estudio pormenorizado de las señales sónicas registradas. Este parámetro acústico ha permitido localizar zonas permeables a lo largo de las formaciones estudiadas en los sondeos someros.

La caracterización petrofísica de las formaciones geológicas almacén se ha complementado con la realización de ensayos en laboratorio de conductividad hidráulica en célula triaxial, obteniéndose el valor de la permeabilidad hidráulica (Kw), la porosidad efectiva (0e) y total (09 y la superficie específica (Ss). Dichos resultados de laboratorio, han sido correlacionados con los estimados en campo a partir de ensayos de permeabilidad Lugeon, y con las identificaciones estructurales de la pared del sondeo llevadas a cabo a partir de la imagen acústica de sondeo, siendo integrados finalmente a los resultados derivados del estudio de la porosidad sónica y observaciones de permeabilidad a partir de las diagrafías.

The results obtained from the lithological interpretation and petrophysical characterization of seal and reservoirs formations in the Iberian Peninsula basins for CO2 storage are presented in this PhD.

The methodology has involved a complete well logging data set interpretation acquired at slim-hole and shallow boreholes, as well as vintage hydrocarbons logging data interpretation. Other techniques as field tests and laboratory analysis, thin section studies and X-Ray Diffraction analysis have been applied to complete the log interpretation and rock characterization.

Stratigraphic correlation between the geological formations in shallow boreholes and similar formations in oil boreholes has been carried out using Natural Gamma Radioactivity (GR) log. Subsequently, a lithological and petrophysical studies were conducted to draw analogies between both types of wells.

The analysis and interpretation of acoustic borehole image allowed determining the frequency of fracturing in depth, which was used to locate areas with structural weakening, establishing the suitability of the seal and store area. This information is useful to delineate permeable areas as well.

To contrast and complete this information, full wave sonic datasets were analysed focusing on the attenuation of the sonic waves. This is a recent methodology introduced by Mari & Guillemot (2012) that provided the Ik-Seis factor. Combining this factor with other seismic parameters such as attenuation (Att) and amplitude (A) parameters of the acoustic signal has allowed locating permeable zones along the shallow formations studied.

The petrophysical characterization of storage geological formations has been complemented by hydraulic conductivity tests that provide hydraulic permeability values (Kw), total effective porosity (0e), total porosity (0t) and specific surface (Ss). These laboratory results were correlated with results from field Lugeon permeability tests, as well as structural identifications from acoustic borehole image, and finally, being integrated with the sonic porosity and permeability results and observations from the well logs.