Hydrothermal dolomitization of Paleozoic successions in Northern Spain: petrophysical properties and structural control

The Cantabrian Zone in NW Spain represents the foreland fold and thrust belt of the Variscan orogen, formed by Precambrian basement covered by an almost complete succession of Palaeozoic sediments, mostly deposited on a passive margin. Most of the succession underwent deformation with almost no internal strain (Pastor-Galán et al., 2009), and in most areas with only a diagenetic overprint. This includes, however, several thermal events (only locally up to the epizone) and different episodes of fluid flow. One of these epigenetic fluid flow events produced pervasive dolomitization on a large scale covering over 1000 km2 in todays outcrops. The present research focused on this post-orogenic hydrothermal dolomitization, which strongly increased porosity and permeability in large volumes of rocks. It affected mainly Carboniferous but to a smaller degree also older carbonate successions. Earlier research (Gasparrini et al., 2006; Lapponi et al., 2007) concentrated on the type of dolomite and its geochemical and isotopic characteristics, as well as the fluids generating this dolomite (very saline, originally evaporitic brines with elevated temperature). Of special interest was the timing of dolomitization (latest Carboniferous/earliest Permian) and the relation with the geodynamic setting: dolomitization was associated, at least time wise, with the bending of the Cantabrian Arch (see Gutiérrez-Alonso et al., 2004; Weil et al., 2013) related with a lithospheric delamination-induced thermal event. These main results were confirmed by this research. The investigated area was distinctly extended compared with the mentioned earlier research. A study of petrophysical properties, geochemistry and fluid inclusions was carried out, in relation to the characterization of the dolomite bodies and the structural setting. Of special interest was the amount, types and regional distribution of porosity and permeability. Various parameters such as crystal size, orientation of the porosity in relation to dolomite textures and fabrics, and eventual rhythmicity of pore space are used to identify regional dolomitization patterns The data from the investigated outcrops within the large area of research serve to outline areas of increased porosity and permeability. The latter favourable factors might allow to predict locations of dolomite reservoirs with enhanced porosity elsewhere. Large bodies of hydrothermal dolomite were favoured by: (i) a restricted and large reservoir of highly evaporated sea water; (ii) intense fracturing acting as fluid flow pathways; and (iii) a high thermal gradient enhancing convectional fluid flow. Positive petrophysical properties are affected by specific dolomite fabrics (Zebra, Vuggy, and Non Macro Porous), over-dolomitization reduced dramatically porosity. The outermost western region of the Cantabrian Orocline provides a combination of the most positive factors for potential dolomite hydrocarbon reservoirs. Here the dolomite bodies are large, petrophysical properties are favourable, fracturation intensity is high and over-dolomitization is low

Determinación de presiones críticas de la ventana de lodo, aplicando modelos analíticos y caracterizaciones geomecánicas

In Colombia, sedimentary basins are structurally complex and have a high tectonism, meaning that drilling operations in hydrocarbon deposits are also complex and, consequently, causing time and money losses to the hydrocarbons industry. Applying areas of knowledge such as geomechanics is a viable solution to the challenge of stabilizing wells. This study proposes algorithms to evaluate pre-existing models, with new models describing the concentration of the stresses around the well and the failure criterion, establishing the failure relationship between rock resistance and the stresses it concentrates. This allows to describe the stress state of the well wall by combining tension and compressional failure criteria to obtain critical fracture and collapse pressures, respectively. Along with pore pressure, those pressures are the components of the mud window, with which the well stability can be improved, from the weight of the mud and the direction of the well. It was found that, in tension models, with respect to tension critical pressure, the regions are found for Azwell between 150-330° and 180-360° and Incwell between 60° and 90°. Also, that lower overbalanced values agree with the most stable direction, which is found for Incwell at approximately 0-20°, which makes low-slope wells to show more evenly distributed stress, compared to highly diverted wells.En Colombia, las cuencas sedimentarias son estructuralmente complejas y presentan un alto tectonismo, por lo que la tendencia es que las operaciones de perforación en yacimientos de hidrocarburos sean complejas y, en consecuencia, causen pérdidas de tiempo y dinero a la industria de hidrocarburos. La aplicación de áreas del conocimiento como la geomecánica es una solución viable al desafío de estabilizar pozos. Este estudio propone algoritmos para evaluar los modelos preexistentes, con modelos nuevos que describen la concentración de los esfuerzos alrededor del pozo y el criterio de falla, estableciendo la relación de falla entre la resistencia de la roca y los esfuerzos que concentra. Ello permite describir el estado de esfuerzos de la pared del pozo, al combinar los criterios de fallas tensionales y compresionales, para obtener las presiones críticas de fractura y colapso, respectivamente. Junto con la presión de poro, aquellas presiones son los componentes de la ventana de lodo, con la que puede mejorarse la estabilidad del pozo, a partir del peso del lodo y la dirección del pozo. Se encontró que, en modelos tensionales, con respecto a la presión crítica tensional, las regiones se encuentran para Azpozo entre 150-330° y 180-360° e Incpozo entre 60° y 90°; también, que valores menores del overbalanced concuerdan con la dirección más estable, que se encuentra para Incpozo en 0-20°, aproximadamente, lo que hace que los pozos de poca inclinación tengan distribución más uniforme de esfuerzos, en comparación con los pozos altamente desviados

Microtermometría de rocas carbonatadas de las formaciones Hondita-Loma Gorda, sector vereda Bomboná, municipio de Palermo – Huila, Colombia

Geochemical properties in the petroleum industry are used to understand the origin, migration, accumulation, and alteration of hydrocarbons in the basin that contains them. The formation temperature of the rocks of the petroleum system that may be in the hydrocarbon generation window is of utmost importance, as this is the main objective of this article.     The present research used the technique of Microthermometry of fluid inclusions to recognize the formation temperature, homogenization, density, determine some basic physicochemical variables and the salinity of the fluid at the time of trapping, providing evidence about the history of different events in different geological environments in the evolution of the sedimentary basin where the Hondita and Loma Gorda formations belong.     The Hondita and Loma Gorda formations extend along the Upper Magdalena Valley basin, which have been characterized by having the main hydrocarbon producing rocks of the petroleum system.     With the data obtained from Microthermometry, the homogenization temperature and salinity values were estimated, and histograms of homogenization temperature frequencies were made. The salinity vs. homogenization temperature graphs show that the fluid inclusions found in the different samples analyzed have salinities that vary from 19.20% a 20.47% eq. in NaCl weight, similar densities found in the 0.93 a 1.06 g/cc intervals and homogenization temperatures between 120.0°C y 180°C.     The homogenization temperatures obtained indicate that at the time of trapping, the rock was in the medium-light hydrocarbon generation window, which with subsequent diagenetic processes reached the current hydrocarbon characteristics of the Hondita and Loma Gorda formations, as evidenced in many oil fields in the Upper Magdalena Valley area.Las propiedades geoquímicas en la industria del petróleo son utilizadas para poder conocer el origen, la migración, acumulación y alteración de los hidrocarburos en la cuenca que los contiene. Es de suma importancia la temperatura de formación de las rocas del sistema petrolífero que pueden estar en la ventana de generación de hidrocarburos ya que este es el objetivo principal de este artículo. La presente investigación utilizó la técnica de Microtermometría de inclusiones fluidas para reconocer la temperatura de formación, homogenización, densidad, determinar algunas variables fisicoquímicas básicas y la salinidad del fluido en el momento de su atrapamiento aportando evidencias sobre la historia de distintos eventos en diversos ambientes geológicos en la evolución de la cuenca sedimentaria donde pertenecen las formaciones Hondita y Loma Gorda. Las formaciones Hondita y Loma Gorda se extienden a lo largo de la cuenca del Valle Superior del Magdalena las cuales se han caracterizado por tener las principales rocas productoras de hidrocarburos del sistema petrolífero. Con los datos obtenidos de Microtermometría se llegó a estimar los valores de la temperatura de homogenización y salinidad, se realizó histogramas de frecuencias de temperaturas de homogenización. Los gráficos de salinidad vs temperaturas de homogenización evidencian que las inclusiones fluidas halladas en las diferentes muestras analizadas poseen salinidades que varían desde 19.20% a 20.47% eq. en peso NaCl, densidades similares encontradas en los intervalos de 0.93 a 1.06 g/cc y temperaturas de homogenización entre 120.0°C y 180°C. Las temperaturas de homogenización obtenidas indican que, en el momento de entrampamiento, la roca se encontraba en la ventana de generación de hidrocarburos medianos–livianos, que con procesos diagenéticos posteriores alcanzaron las características actuales de los hidrocarburos de las formaciones Hondita y Loma Gorda, como se evidencia en muchos campos petrolíferos presentes en la zona del Valle Superior del Magdalena

Análisis de fracturas y caracterización de diaclasas de la formación Villeta, sector occidental de la subcuenca de Neiva

To evaluate naturally fractured reservoirs, there are different sources of information and methods that may be of limited access or high costs, especially for formations in which their level of productivity is unknown, or that have not yet been studied to determine their viability as hydrocarbon producer. Therefore, this article presents the application of an outcrop analysis method, as a source of indirect information, to characterize and determine the possible migration routes of the Hondita and Lomagorda carbonate formations belonging to the Villeta group. In the development of this characterization, the use of rectangular window-type fracture sampling strategies was implemented, through the exercise of taking structural measures, such as direction, dip, separation and spacing, over delimited areas in the outcrops of the formations of interest. With the help of the results, were identified 7 zones of joints, with a trend in low-angle courses with ranges in the northeast direction, establishing that this would be the predominance of fluid migration; giving an expectation that these data positively improve the development of the reservoirs.Para evaluar los yacimientos naturalmente fracturados se tienen diferentes fuentes de información y métodos que pueden ser de limitado acceso o de altos costos, especialmente para formaciones en las que se desconoce su nivel de productividad, o que aún no se ha estudiado para determinar su viabilidad como productora de hidrocarburos. Por lo que en este artículo se presenta la aplicación de un método de análisis de afloramiento, como fuente de información indirecta, para caracterizar y determinar las posibles vías de migración de las formaciones carbonatadas Hondita y Lomagorda pertenecientes al grupo Villeta. En el desarrollo de esta caracterización se implementó el uso de estrategias de muestreo de fracturas de tipo ventana rectangular, mediante el ejercicio de tomar medidas estructurales, como rumbo, buzamiento, separación y espaciamiento, sobre zonas delimitadas en los afloramientos de las formaciones de interés. Con ayuda de los resultados se identificaron 7 zonas de diaclasas, con una tendencia en rumbos de bajo ángulo con rangos en dirección noreste, estableciendo que esta sería la predominancia de migración de fluidos; dando una expectativa para que estos datos mejoren positivamente el desarrollo de los yacimientos

Model for the topographic evolution in NW Iberia during the lithospheric delamination at the end of the Variscan Orogeny

La evolución topográfica sucedida en laorogenia varisca en el NW de Iberia, consistió principalmente en una inversión de la polaridad del relieve, inicialmente de mayores cotas al oeste, a una situación en que las alturas dominantes se localizan en el este, coetánea con la delaminación litosférica.Through a simple isostatic balance modelization we attempt an approach to one of the possible lithosphericand topographical scenarios that took place in the aftermath of the Variscan Orogeny. From this point ofview, the results obtained, together with their comparison with the geologic, sedimentary and igneousrecord, during the Upper Carboniferous and the Early Permian, allow to explain most of the geologicalprocesses that took place in the studied region due to a process of lithospheric thickening under theCantabrian Zone and the subsequent lithospheric delamination of the formerly generated root. This processcaused a topographical inversion of the relief, from initially higher mountains in the western part of theVariscan Orogen (In present day coordinates) to subsequent dominant elevations in the east (CantabrianZone), contemporary with the lithospheric delamination

Topographic effects during a lithospheric delamination process: a simple model for the Variscan Orogen in NW Iberia

In order to establish a lithospheric scale scenario in which the geologic record is in agreement with the theoretical topographical evolution that results from lithospheric delamination process that took place at the end of the Variscan orogeny within the NW of the Iberian peninsula. A simple isostatic model is performed to reconcile geophysical and geologic data that may represent an approach to one of the possible lithospheric and topographical configurations that took place in the aftermath of the Variscan Orogeny. From this point of view, the results obtained, together with their comparison with the geologic, sedimentary and igneous record, during the Upper Carboniferous and the Permian, allow to explain most of the geological processes that took place in the studied region due to a process of lithospheric thickening under the Cantabrian Zone and the subsequent lithospheric delamination of the formerly generated root. The topographical response to this process consisted on an inversion of the polarity of the relief, from initially higher mountains in the western part of the Variscan Orogen (in present day coordinates) to subsequent dominant elevations in the east (Cantabrian Zone), contemporary with the lithospheric delamination. The genesis of the Stephanian and Permians basins in the Cantabrian and West Asturian-Leonese Zones are compatible with the topographical variations deduced in our model.Con el objetivo de lograr una primera aproximación a un escenario de escala litosférica, en el que el registro geológico sea coherente con la hipotética evolución topográfica resultante de la respuesta a un proceso de delaminación litosférica a finales de la orogenia varisca en el NO de la Península Ibérica, se ejecuta una modelización sencilla con variables simples de balance isostático por medio de hojas de cálculo. Esta modelización reúne aspectos geofísicos y geológicos que permiten un acercamiento a una de las posibles configuraciones litosféricas y topográficas que pudiesen haberse producido en el sector estudiado durante el desarrollo del Orógeno Varisco y sus postrimerías y que explicaría algunas de las características geológicas que se reconocen en la actualidad. Desde este punto de vista, los resultados que se obtienen, y su comparación con el registro geológico, sedimentario e ígneo, durante el Carbonífero superior y el Pérmico, permiten establecer que buena parte de los procesos geológicos acaecidos pueden ser explicados mediante la respuesta a un engrosamiento litosférico bajo la Zona Cantábrica y la subsiguiente delaminación de la raíz generada. La respuesta topográfica a este proceso consistió básicamente en una inversión de la polaridad del relieve, mediante la cual, las mayores cotas, situadas inicialmente al O del Orógeno Varisco (en coordenadas actuales), pasaron a situarse en el E (Zona Cantábrica). Las causas de la génesis de las cuencas estefanienses y pérmicas en las Zonas Cantábrica y Asturoccidental- Leonesa pueden explicarse de manera compatible con las variaciones topográficas deducidas mediante la modelización

Determinación de presiones críticas de la ventana de lodo, aplicando modelos analíticos y caracterizaciones geomecánicas

In Colombia, sedimentary basins are structurally complex and have a high tectonism, meaning that drilling operations in hydrocarbon deposits are also complex and, consequently, causing time and money losses to the hydrocarbons industry. Applying areas of knowledge such as geomechanics is a viable solution to the challenge of stabilizing wells. This study proposes algorithms to evaluate pre-existing models, with new models describing the concentration of the stresses around the well and the failure criterion, establishing the failure relationship between rock resistance and the stresses it concentrates. This allows to describe the stress state of the well wall by combining tension and compressional failure criteria to obtain critical fracture and collapse pressures, respectively. Along with pore pressure, those pressures are the components of the mud window, with which the well stability can be improved, from the weight of the mud and the direction of the well. It was found that, in tension models, with respect to tension critical pressure, the regions are found for Azwell between 150-330° and 180-360° and Incwell between 60° and 90°. Also, that lower overbalanced values agree with the most stable direction, which is found for Incwell at approximately 0-20°, which makes low-slope wells to show more evenly distributed stress, compared to highly diverted wells.En Colombia, las cuencas sedimentarias son estructuralmente complejas y presentan un alto tectonismo, por lo que la tendencia es que las operaciones de perforación en yacimientos de hidrocarburos sean complejas y, en consecuencia, causen pérdidas de tiempo y dinero a la industria de hidrocarburos. La aplicación de áreas del conocimiento como la geomecánica es una solución viable al desafío de estabilizar pozos. Este estudio propone algoritmos para evaluar los modelos preexistentes, con modelos nuevos que describen la concentración de los esfuerzos alrededor del pozo y el criterio de falla, estableciendo la relación de falla entre la resistencia de la roca y los esfuerzos que concentra. Ello permite describir el estado de esfuerzos de la pared del pozo, al combinar los criterios de fallas tensionales y compresionales, para obtener las presiones críticas de fractura y colapso, respectivamente. Junto con la presión de poro, aquellas presiones son los componentes de la ventana de lodo, con la que puede mejorarse la estabilidad del pozo, a partir del peso del lodo y la dirección del pozo. Se encontró que, en modelos tensionales, con respecto a la presión crítica tensional, las regiones se encuentran para Azpozo entre 150-330° y 180-360° e Incpozo entre 60° y 90°; también, que valores menores del overbalanced concuerdan con la dirección más estable, que se encuentra para Incpozo en 0-20°, aproximadamente, lo que hace que los pozos de poca inclinación tengan distribución más uniforme de esfuerzos, en comparación con los pozos altamente desviados