Resumen

Las técnicas de estimulación de la producción, como la combinación de fracturación hidráulica y perforación lateral, han hecho que la explotación de formaciones no convencionales sea económicamente viable. Los avances en los aspectos relacionados con la producción no siempre van a la par de nuestra capacidad para predecir y modelar el alcance de un trabajo de fracturación. La pizarra es una roca sedimentaria clástica compuesta por una mineralogía compleja de arcilla, cuarzo, calcita y fragmentos de un material orgánico conocido como kerógeno. Este último, formado por grandes cadenas de carbonos aromáticos y alifáticos, es muy elástico, característica que repercute en la geomecánica de una matriz de esquisto. Siguiendo un enfoque de simulación molecular, el objetivo de este trabajo es investigar la petrofísica del kerógeno a nivel molecular y vincularla a las propiedades mecánicas del kerógeno, considerando cierta gama de estructuras de kerógeno. Se formaron estructuras de kerógeno nanoporosas en un rango de densidades a partir de unidades de macromoléculas individuales. Inicialmente se colocaron ocho unidades en una celda de baja densidad. A continuación, se siguió un protocolo de dinámica molecular para formar una estructura final con una densidad de 1,1 g/cc; el rango de valores de densidad era consistente con lo que se ha reportado en la literatura. Las estructuras se sometieron a evaluaciones petrofísicas que incluían un análisis de porosidad con helio y la caracterización de la distribución del tamaño de los poros. Se calcularon las propiedades mecánicas, como el módulo de Young, el módulo de masa y la relación de Poisson. Los resultados revelaron fuertes correlaciones entre las propiedades mecánicas del kerógeno y la petrofísica. El kerógeno con menor porosidad mostró el mayor grado de elasticidad, seguido de otras estructuras que presentaban poros más grandes. También se investigó el efecto de la temperatura y del fluido que ocupaba el volumen de los poros. Los resultados ponen de manifiesto el impacto de las complejidades a microescala del kerógeno en sus propiedades mecánicas y, por tanto, en la matriz de pizarra. Este trabajo proporciona una metodología novedosa para construir estructuras de kerógeno con diferentes propiedades a microescala que serán útiles para delinear características fundamentales como las propiedades mecánicas. Los resultados de este trabajo pueden utilizarse en un modelo a mayor escala para una mejor descripción de la geomecánica de la pizarra.

• Materias:Dióxido de carbono Perforación de pozos de minas Yacimientos minerales Minería Minas y minería Geofluidos
• Subjects:Carbon dioxide Shaft sinking Mineral deposits Mining Mines and mining Geofluids
• Palabras claves:propiedad mecánica, rango de densidad, kerógeno, matriz de pizarra, estructura del kerógeno, técnicas de estimulación de la producción, protocolo de dinámica molecular, grado de elasticidad, diferentes propiedades a microescala, mineralogía de la arcilla
• Keywords:mechanical property, range of density, kerogen, shale matrix, kerogen structure, production stimulation techniques, molecular dynamic protocol, degree of elasticity, different microscale property, mineralogy of clay