Caracterización y correlaciones nano-micro-macro de rocas de interés para la producción de hidrocarburos

Abstract

El shale o roca de esquisto es una formación sedimentaria que contiene gas y petróleo (shale gas y shale/tight oil). Argentina tiene un gran potencial de este tipo de recursos. La región de Vaca Muerta del país, una formación geológica y sede rocosa de grandes depósitos, tiene una capacidad aproximada de 16.2 mil millones de barriles de petróleo de shale y 308 billones de pies cúbicos de gas de shale, según el informe de la EIA (Energy Information Administration) del año 2013. La roca shale de Vaca Muerta es muy lucrativa debido a su extensión de entre 100 y 300 metros de espesor en algunos lugares. Del mismo modo hay formaciones de este tipo con similares potencialidades en varias de las cuencas argentinas. En el presente trabajo estudiamos y comparamos a escalas nano-micro-macro dos muestras representativas y geológicamente diferentes de roca de interés tecnológico para la producción de hidrocarburos, mediante diversas técnicas de caracterización. Así, se establecen correlaciones que emergen del estudio a diferentes escalas o jerarquías. De este modo, buscamos explorar, implementar y adecuar metodologías de caracterización que puedan ser transferidas y aplicadas en el sector productivo. En el presente trabajo se logró caracterizar estructural, química y fisicoquímicamente (desde la escala química-nanoscópica a la macroscópica) dos muestras representativas de la Provincia de Neuquén, haciendo especial hincapié en las fases inorgánicas de las rocas. Se estudió así, la mineralogía de las mismas mediante difracción de rayos X y la evolución de las fases presentes en las muestras calcinadas a 550°C y 850°C. A su vez, se realizaron ensayos térmicos (ATD-TG y COT) para constatar las composiciones de las rocas y sus transformaciones debidas al cambio de temperatura. Además, se estudió la microestructura por diversas técnicas (picnometría, porosimetría por intrusión de mercurio y Arquímedes), permitiéndonos generar conocimiento sobre propiedades tales como la densidad y la porosidad de las muestras. El análisis por microscopia SEM pudo determinar las características texturales de las rocas. Finalmente, un estudio de las propiedades mecánicas de las rocas mediante ensayos de dureza Vickers y resistencia a la rotura por compresión permitieron comparar las mismas entre si y, también, con otros sistemas similares.