Modelamiento térmico y de materia orgánica para secciones estructurales con pliegues de curvatura de fallas y de pliegues de propagación de fallas

Resumen

En Colombia actualmente las áreas de mayor interés en la exploración de petróleo están caracterizadas por estructuras complejas con pliegues y fallas de cabalgamiento, donde es importante estimar los efectos térmicos que éstas producen, para evaluar los procesos de madurez de la materia orgánica y de generación de hidrocarburos. Los modelos corrientes en una dimensión no consideran la posibilidad de flujo de calor lateral o vertical hacia abajo, que es de esperar en estas áreas, y suponen desplazamiento instantáneo de las fallas, situación que contradice las observaciones geológicas. En este trabajo se modelan los procesos de conducción del calor proveniente del basamento y de maduración de la materia orgánica para secciones estructurales balanceadas con pliegues formados por diferentes mecanismos: (1) pliegue por flexión de falla y (2) pliegue por propagación de falla. Como resultado se obtiene la temperatura y la distribución de la madurez a medida que transcurre la deformación en cada punto de las secciones. Las condiciones de frontera son: ausencia de flujo lateral de calor en los extremos de las secciones, flujo de calor constante en la base de las secciones, y temperatura constante en la superficie de la tierra. La ecuación de conducción del calor sobre el dominio de las secciones estructurales se resolvió usando el método numérico de elementos finitos, por medio del paquete ANSYS, donde se muestran y analizan los resultados obtenidos para diferentes velocidades de deformación. Los resultados muestran variaciones laterales de temperatura y madurez de la materia orgánica. A diferencia de los modelos en una dimensión, el estado estacionario en dos dimensiones se alcanza más rápidamente, es más frío que en una dimensión y la inversión de temperatura no dura tanto tiempo como en una dimensión. A menor velocidad de deformación menor es la anomalía térmica. En los picos topográficos, la temperatura y madurez son menores que en los valles. La sección con pliegue por propagación de falla presenta una inversión del gradiente de madurez con la profundidad más pronunciada que el modelo de pliegue por flexión de falla. La intensidad de la inversión de la madurez con la profundidad depende de la relación entre el tiempo de duración de la deformación T_d y el tiempo transcurrido después de la deformación T_p: T_d /T_p. Cuando esta relación es mayor, la inversión de madurez con la profundidad es más intensa. Este trabajo muestra la posibilidad de determinar la distribución de madurez de la materia orgánica en una sección estructural, con una historia térmica y de deformación conocida.