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Bioturbación: La reelaboración de los sedimentos para bien o para mal

Los geólogos petroleros están interesados en la bioturbación porque la misma

revela indicios acerca del ambiente depositacional. Además, la bioturbación puede

destruir o mejorar la porosidad y la permeabilidad, y afectar, en consecuencia, la

calidad del yacimiento, los cálculos de las reservas y los componentes dinámicos

del flujo de fluidos.

Murray K. GingrasS. George PembertonUniversidad de AlbertaEdmonton, Alberta, Canadá

Michael SmithMaturín, Venezuela

Traducción del artículo publicado en Oilfield Review Invierno de 2014/2015: 26, no. 4.Copyright © 2015 Schlumberger.FMI es una marca de Schlumberger. Los sedimentos experimentan numerosas modifi-

caciones hasta convertirse en rocas generadoras (rocas madre), yacimientos y sellos que generan y contienen reservas petroleras. Los cambios que se producen entre la depositación y la litificación, a los que se alude colectivamente como “diagénesis,” incluyen los procesos de compactación, cementa-ción, disolución y recristalizatción.1 Pero antes de que ocurra cualquiera de estos procesos, existe otro que puede afectar considerablemente las propiedades de las rocas. Ni bien son depositados, los sedimentos pueden ser alterados por la bio-turbación: la perturbación de los sedimentos y el suelo por la actividad de los seres vivos.

La bioturbación es en general un proceso geo-lógico de pequeña escala pero potencialmente sig-nificativo que puede acaecer en cualquier lugar en el que habitan animales o se desarrolla vegetación y puede adoptar diversas formas, entre las que se encuentran el desplazamiento del suelo por las raíces de las plantas, los túneles generados por los animales excavadores y las huellas dejadas por los dinosaurios (próxima página).

El aspecto que reviste mayor interés para la industria del petróleo y el gas son los cambios ocasionados por los organismos que se encuen-tran activos en la interfaz existente entre el agua y los sedimentos en los ambientes marinos.

1. Ali SA, Clark WJ, Moore WR y Dribus JR: “La diagénesis y la calidad de los yacimientos,” Oilfield Review 22, no. 2 (Diciembre de 2010): 14–29.

2. Al-Hajeri MM, Al Saeed M, Derks J, Fuchs T, Hantschel T, Kauerauf A, Neumaier M, Schenk O, Swientek O, Tessen N, Welte D, Wygrala B, Kornpihl D y Peters K: “Modelado de cuencas y sistemas petroleros Oilfield Review 21, no. 2 (Diciembre de 2009): 16–33.

> Expresiones superficiales de madrigueras excavadas por debajo de la superficie. A medida que la marea se retira en la Bahía de Vallay, en North Uist, Escocia, pequeños animales vermiformes excavan la arena limosa y blanda en busca de alimento. Reunidos en millares, forman túneles someros pero dejan residuos en la superficie (izquierda). En este ejemplo, las acumulaciones de materia fecal cubren una superficie de al menos 5 km2 [2 mi2] (derecha).

Oilfield ReviewAUTUMN 14Bioturbation Fig. 2ORAUT14-BIOT 2

Volumen 26, no.4 5151

Las actividades de estos organismos se limitan habitualmente a una profundidad de alrededor de un metro, pero pueden cubrir una superficie de decenas a cientos de kilómetros cuadrados. La comprensión de los comportamientos de estos ani-males ayuda a los geólogos a caracterizar las condi-ciones ambientales prevalecientes durante un intervalo de tiempo geológico breve: después de depositados los sedimentos, pero mientras aún se encuentran suficientemente blandos para deformarse.

Durante muchos años, la aplicación de los estudios de los procesos de bioturbación corres-pondió al ámbito de la geología de exploración: para la estimación de la paleobatimetría, la eva-luación del ambiente depositacional y la identifi-cación de superficies estratigráficas clave, todos aportes importantes para los modelos geológicos utilizados en la determinación de las rocas gene-radoras potenciales y la calidad del yacimiento, y

en el modelado de cuencas y sistemas petroleros.2 No obstante, recientemente, los geólogos han expandido la aplicación de la bioturbación para abordar los desafíos geológicos de la producción.

La actividad de los animales en los sedimen-tos altera la estratificación, crea trayectos para el flujo de fluidos, posibilita el intercambio de mine-rales y fluidos entre las capas sedimentarias, modifica la química de los fluidos intersticiales y agrega o remueve materia orgánica. Estos cambios pueden facilitar o impedir la movilidad de los flui-dos diagenéticos, incrementar o reducir la porosi-dad y la permeabilidad, y alterar la homogeneidad de la permeabilidad y la isotropía. El hecho de reconocer estos efectos e incluirlos en los modelos de simulación de yacimientos puede optimizar los pronósticos de producción y las operaciones de recuperación mejorada de petróleo.

Este artículo describe las formas en las que las actividades de los animales pueden afectar

los depósitos sedimentarios y se centra en las rocas yacimiento. Algunos ejemplos de formacio-nes tanto siliciclásticas como carbonatadas mues-tran cómo los geólogos utilizan esta información para inferir las condiciones ambientales anti-guas y caracterizar las propiedades de las forma-ciones actuales.

La vida inmediatamente por debajo de la superficieLos animales que habitan cerca de la interfaz existente entre el agua y los sedimentos a menudo dejan evidencias de sus estilos de vida. Por ejemplo, las expresiones superficiales de la bioturbación del subsuelo pueden ser discerni-das en la zona intermareal de una playa (página anterior). En este caso, miles de acumulaciones fecales ricas en contenido de arena salpican el piso de una bahía somera. Estas riberas de mate-ria fecal son producidas por criaturas vermifor-

> La bioturbación en la superficie y en el subsuelo. La bioturbación incluye las huellas de los animales y los túneles creados por los animales excavadores. Las fotografías de la madriguera de cangrejos (izquierda) y del hormiguero (centro) fueron tomadas en la zona supramareal (backshore) de playas de arena cercanas a Savannah, en Georgia, EUA. (Fotografías, cortesía de Murray K. Gingras.) La fotografía de la huella del dinosaurio (derecha) proviene del Parque Estatal de Dinosaurios de Connecticut, en EUA.

Oilfield ReviewAUTUMN 14 Bioturbation Fig. 1ORAUT14-BIOT 1

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> Trazas, galerías y túneles. Los animales marinos que habitan en la interfaz existente entre los sedimentos y el agua, o cerca de ésta, dejan trazas de diversas formas, tamaños y complejidad. (Adaptado de Gingras et al, referencia 3.)

Oilfield ReviewAUTUMN 14 Bioturbation Fig. 3ORAUT14-BIOT 3

> Trazas asociadas con el comportamiento de los animales. Los icnólogos interpretan las trazas para indicar las actividades de los animales, tales como actividades de escape, morada, reptación, alimentación y cultivo, entre otras. Las trazas pueden constituir variaciones o combinaciones de estas actividades. Los comportamientos se asocian de un modo general con ambientes depositacionales de mayor energía (extremo superior) y de menor energía (extremo inferior) y pueden ser considerados un continuo. Una variedad de especies puede producir estructuras similares si sus actividades son similares. Una sola especie puede generar varios tipos de trazas si ejecuta actividades diferentes y las trazas pueden variar si tienen lugar en diferentes sustratos. (Adaptado de Gingras et al, referencia 3.)

Oilfield ReviewAUTUMN 14Bioturbation Fig. 5ORAUT14-BIOT 5

Huellas de escape (Fugichnia)

Pistas de reptación (Repichnia)

Pistas de nutrición (Pascichnia)

Galerías de alimentación (Fodichnia)

Huellas de cultivo (Agrichnia)

Galerías de morada (Domichnia)

Hábitats dinámicos de mayor energía

Hábitats estables de menor energía

Volumen 26, no.4 53

mes excavadoras que ingieren el sedimento a granel, asimilan los nutrientes y excretan los gra-nos de roca no digeribles. Las excavaciones que realizan en el subsuelo pueden tener decenas de centímetros de profundidad y una asociación o comunidad de estos organismos puede afectar un área de varios kilómetros cuadrados.

La infauna, es decir los animales que habitan en los sedimentos tales como almejas, gusanos tubícolas, cangrejos y camarones, puede alterar los sedimentos de distintas maneras (página ante-rior, arriba). Y puede formar túneles tubulares y galerías de inclinación variable. Estas excavaciones pueden ser orificios someros, simples, sin revestir, o poseer paredes compactas, estar revestidas con material contrastante o tener múltiples aberturas. Y pueden permanecer abiertas durante un cierto período de tiempo, colapsar o ser rellenadas de inmediato con sedimentos similares o sedimentos contrastantes (derecha). Los túneles en sedimen-tos levemente consolidados tienen más probabili-dades de permanecer abiertos que los existentes en sedimentos más blandos.

Cierta actividad infaunal puede producir la mezcla total de un volumen de sedimentos, pero sin dejar trazas detectables. Por ejemplo, los ani-males que se alimentan en sedimentos estratifi-cados pueden perturbar el sustrato de manera tan completa que la estratificación deja de ser visible y hace que los sedimentos parezcan un intervalo macizo y homogéneo.

Los animales acuáticos que viven en la super-ficie de los sedimentos, la epifauna, también pueden dejar trazas de su actividad. Si bien estos animales —mejillones, estrellas de mar, lengua-dos y algunos cangrejos— pueden no excavar o modificar los sedimentos considerablemente, sí pueden dejar evidencias en la forma de surcos y otras pistas.

En el registro de las rocas, la bioturbación se manifiesta principalmente como trazas fosiliza-das de la actividad de los animales: huellas fosili-zadas, pistas, excavaciones, moradas o productos de desecho. El estudio de estas trazas corres-ponde al campo de la icnología. Esta especialidad se enfoca en el uso de trazas fósiles, o icnofósiles, para descifrar los aspectos paleoecológicos de los ambientes sedimentarios. Los tipos, número y variedad de trazas pueden ayudar a los geólogos a

determinar ciertos aspectos del ambiente deposi-tacional, tales como si los sedimentos fueron depositados en forma rápida o lenta o en aguas marinas o no marinas, someras o profundas.

Según la interpretación, los icnofósiles se relacionan con las estrategias de supervivencia de los animales, asociadas con las condiciones sedimentarias y ambientales, y difieren de los fósiles corporales por el hecho de que represen-tan un comportamiento o una actividad, no un organismo particular. Sólo en raras ocasiones, tal como en el caso de las huellas de los dinosaurios, los icnólogos pueden identificar la especie ani-mal que generó un icnofósil, sino que, en cambio,

tratan de deducir qué estaba haciendo el animal cuando generó la traza.

Mediante el estudio de las trazas fósiles, los icnólogos identificaron diversos tipos de compor-tamiento animal, incluidos los comportamientos de nutrición, morada, escape, descanso, repta-ción, nutrición y cultivo (página anterior, abajo).3 Dependiendo de la actividad, pueden encontrarse trazas asociadas en la superficie del sedimento —que finalmente se convierte en la interfaz entre dos capas— o dentro de una capa de sedimentos. Los icnólogos utilizan las evidencias de estos comportamientos para caracterizar el paleoam-biente de una capa de roca.

> Relleno contrastante. Esta excavación efectuada en un sedimento de grano fino ha sido rellenada con material de grano grueso. Se interpreta que esta traza en forma de U es la galería de morada de un anélido o de un crustáceo de un ambiente de llanura de marea arenosa o inframareal de baja energía. (Fotografía, copyright de S. George Pemberton.)

Oilfield ReviewAUTUMN 14 Bioturbation Fig. 4ORAUT14-BIOT 4

3 cm3. Gingras MK, Bann KL, MacEachern JA y Pemberton

SG: “A Conceptual Framework for the Application of Trace Fossils,” en MacEachern JA, Bann KL, Gingras MK y Pemberton SG (eds): Applied Ichnology. Tulsa: Society for Sedimentary Geology, Short Course Notes 52 (2009): 1–26.

Para clasificar estas trazas fósiles según su comportamiento, se utilizan sus designaciones en idioma latín: fodichnia, domichnia, fugichnia, cubichnia, repichnia, pascichnia y agrichnia.

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Una forma básica de interpretar las rocas sedimentarias consiste en dividirlas en tres tipos principales de sedimentos litificados: no excava-dos, excavados y macizos (arriba).4 La clasifica-ción de estos tipos sirve como punto de partida

para interpretar las condiciones depositaciona-les en las cuales se formaron dichos sedimentos.

No excavados: Los sedimentos relativamente inalterados, tales como aquéllos cuya estratifica-ción original se mantiene intacta y con poca o

ninguna evidencia de bioturbación, normalmente se asignan a uno o más de los siguientes ambien-tes depositacionales:• agua dulce, en la que existen pocos organismos

que excavan profundamente

Oilfield ReviewAUTUMN 14 Bioturbation Fig. 6ORAUT14-BIOT 6

ExcavadasNo excavadaso laminadas

Moteadaso macizas

Bajas tasas de sedimentacióny buenos recursos alimenticios

Icnofósilesgrandes

y diversos

Icnofósilesgrandes

y diversos

Moderadas a escasas,distribución uniforme

Altas tasas de sedimentación,buenos recursos alimenticios y

condiciones en general consistentes

Grandes ydiversos

Pequeños

Zona inframareal inferior

Bahías o deltas. Raramente,barras de meandro

Moderadas a escasasDistribución esporádica Laminadas a mezcladas

Sedimentación por episodiosdominada (temporariamente) porprocesos climáticos favorables

Altas tasas desedimentación y condicionesdepositacionales variables

Bahía en reposo o laguna, posiblemente llanura de marea

Plataformamarina interna

Estratificación conbioturbación crípticaverdadera

Estratificacióncruzada

Laminares

Laminadas

Bahía lacustre en reposoo ambiente marino profundo

Fluvial, fluvio -lacustre o deltaico

Salto hidráulicodescendente

Flujo de sedimentos poracción de la gravedad

Probablemente marino somero o marino marginal

Probablemente llanura intermareal de grano fino de plataforma interna con rango mareal bajo o (menos probable) lacustre somero

Bahía abierta,prodelta distal

Delta con influenciafluvial, bahía restringidao estuario

Distribución unimodalde granos, falta de

diversidad mineralógicade granos

Contactos deestratificación moldeados

por sepultamientoy abundantes detritos

orgánicos

Deformaciónpenecontemporánea

observada en asociacióncon medios macizos

Contactos excavados enel tope o la base de

sedimentos macizos oexcavaciones vestigiales

localmente evidentes

o

o

o Arena

Lodo

Aren

a

Lodo

Grandes ydiversos

Pequeños

Prodelta proximal o complejo de frente deltaico y desembocadura de bahía

Estuario interno,canal de marea

Grandes ydiversos

Pequeños

o

Agua dulce

Agotamientode oxígeno

o

o

Alta tasa desedimentación

Agua dulce

Agua dulce

Alta tasa desedimentación

Mo m

Excavadas demanera generalizada

> Interpretación de las condiciones depositacionales a partir de texturas de bioturbación. La clasificación de las texturas sedimentarias en tres tipos —no excavadas o laminadas, excavadas, y moteadas o macizas— ayuda a los icnólogos a inferir el ambiente depositacional. (Adaptado de Gingras et al, referencia 3.)

4. Gingras et al, referencia 3.5. Buatois LA y Mángano MG: “Animal-Substrate

Interaction in Freshwater Environments: Applications of Ichnology in Facies and Sequence Stratigraphic Analysis of Fluvio-Lacustrine Successions,” en McIlroy D (ed): The Application of Ichnology to Palaeoenvironmental and Stratigraphic Analysis. Londres: The Geological Society, Special Publication 228 (2004): 311–333.

6. Hickey JJ y Henk B: “Lithofacies Summary of the Mississippian Barnett Shale, Mitchell 2 T.P. Sims Well, Wise County, Texas,” AAPG Bulletin 91, no. 4 (Abril de 2007): 437–443.

Loucks RG y Ruppel SC: “Mississippian Barnett Shale: Lithofacies and Depositional Setting of a Deep-Water Shale-Gas Succession in the Fort Worth Basin, Texas,” AAPG Bulletin 91, no. 4 (Abril de 2007): 579–601.

O’Brien NR: “The Effects of Bioturbation on the Fabric of Shale,” Journal of Sedimentary Petrology 57, no. 3 (Mayo de 1987): 449–455.

7. Taylor AM y Goldring R: “Description and Analysis of Bioturbation and Ichnofabric,” Journal of the Geological Society 150, no. 1 (Febrero de 1993): 141–148.

8. Un episodio de colonización se produce cuando una o más especies se expanden a una nueva área.

9. Pemberton SG, MacEachern JA, Gingras MK y Saunders TDA: “Biogenic Chaos: Cryptobioturbation and the Work of Sedimentologically Friendly Organisms,” Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 270, no. 3–4 (15 de diciembre de 2008): 273–279.

10. Gingras et al, referencia 3.

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• ambientes anóxicos (pobremente oxigenados)• sedimentos en constante migración en el fondo

marino• altas tasas de sedimentación• localizaciones áridas o congeladas.

Los sedimentos arenosos no excavados indican normalmente procesos de depositación en agua dulce o sedimentación migratoria. Sin embargo, muchos ambientes continentales exhiben trazas fósiles.5 Generalmente se interpreta que los sedi-mentos laminados de grano fino no excavados, ricos en contenido de arcilla y limo, provienen de procesos de sedimentación en agua dulce o en con-diciones anóxicas, aunque las tasas de sedimenta-ción altas pueden arrojar el mismo resultado. Muchas rocas generadoras ricas en contenido orgánico, algunas de las cuales constituyen los objetivos de las extensiones productivas de lutitas gasíferas y petrolíferas compactas, constituyen ejemplos de sedimentos de grano fino depositados en ambientes con bajo suministro de oxígeno. Dado que dichos ambientes depositacionales no acogen muchos animales, los sedimentos pueden exhibir estratificación y granos de arcilla ordena-dos y mostrar escasa o nula bioturbación.6

Excavados: La clasificación de los medios exca-vados se basa en la distribución de los icnofósiles y en las características —principalmente tamaño y diversidad— de las agrupaciones icnológicas. Los icnólogos han desarrollado un índice de bio-turbación (BI) para describir el grado de bioturba-ción de los sedimentos.7 El índice clasifica, en una escala de cero a seis, la abundancia de las trazas y el grado de superposición de las trazas (derecha, extremo superior). El BI se relaciona con la dura-ción de los episodios de colonización y, a través de los mismos, con las tasas de sedimentación.8

Los sedimentos excavados de manera intensa o completa constituyen evidencias tanto de una biomasa infaunal significativa como de condicio-nes de acumulación lenta de sedimentos. La bio-turbación moderada a escasa, caracterizada por la presencia de trazas fósiles distribuidas de manera uniforme, indica una biomasa infaunal menos significativa y una tasa de sedimentación más alta. El tamaño y la diversidad de los icnofósi-les en los medios excavados reflejan los aspectos químicos de las aguas depositacionales. Por ejem-plo, en los depósitos marinos, las trazas fósiles grandes son indicativas de un alto contenido de oxígeno disuelto y de una salinidad marina estable. La preponderancia de trazas fósiles pequeñas sugiere la presencia de ambientes con estrés por salinidad o estrés oxidativo. La alta diversidad de tipos de fósiles se relaciona con el contenido de oxígeno y la salinidad y además indica la presen-cia de abundantes nutrientes.

Macizos: Los sedimentos cuya textura parece maciza, u homogénea, pueden tener su origen en cualquiera de las siguientes condiciones:• falta de variación suficiente del tamaño de grano

para definir la laminación sedimentaria• tasa de sedimentación tan alta que no se pro-

duce segregación granulométrica• mezcla mecánica resultante de la deformación

de los sedimentos blandos durante los procesos de flujo dominados por la gravedad

• altos grados de agitación biogénica.Sólo la última de estas condiciones es causada

por la bioturbación y su reconocimiento no siem-pre es fácil porque la roca puede parecer homogé-

nea (abajo).9 Por consiguiente, se la denomina criptobioturbación o bioturbación críptica. La tex-tura homogénea es causada por la reelaboración rápida de los sedimentos por los organismos en busca de nutrientes. La obliteración completa de la estratificación es el grado más alto de cripto-bioturbación; la estratificación puede estar pertur-bada en menor grado y, sin embargo, encontrarse bioturbada. La criptobioturbación en la arena indica generalmente un ambiente depositacional marino, pero en los sedimentos de grano fino puede ser producida en ambientes marinos o en ambientes de agua dulce.10

> Índice de bioturbación. El índice de bioturbación es un esquema para cuantificar el grado de bioturbación de los sedimentos. El índice clasifica la abundancia de las trazas y la consiguiente pérdida de la estructura sedimentaria primaria (Adaptado de Taylor y Goldring, referencia 7.)

Oilfield ReviewAUTUMN 14 Bioturbation Fig. 7ORAUT14-BIOT 7

Índice debioturbación

0

1

2

3

4

5

6

Porcentajebioturbado

31 a 60

61 a 90

91 a 99

100

5 a 30

1 a 4

0

Clasificación

Escasa bioturbación, estratificación característica y pocas trazas discretas o estructuras de escape

Baja bioturbación, estratificación característica, baja densidad de trazas y estructuras de escape a menudo comunes

Alta bioturbación, límites de estratificación indistintos y alta densidad de trazas con superposición común

Intensa bioturbación, estratificación completamente perturbada (apenasvisible), reelaboración limitada y excavaciones posteriores discretas

Bioturbación completa y reelaboración de sedimentos debida a la superposición reiterada de deformaciones

Moderada bioturbación, límites de estratificación netos, trazas discretas y superposición escasa

Sin bioturbación

> Bioturbación críptica. Cierta actividad biogénica no deja trazas características, sino que produce una disrupción sutil generalizada de la estructura sedimentaria original. En un núcleo derivado de un afloramiento del miembro Ferron Sandstone de edad Cretácico, en Utah, EUA (izquierda), la bioturbación es extensiva, pero existe cierta estratificación que se mantiene intacta. La bioturbación críptica observada en un núcleo de un pozo de la formación Mirador de edad Eoceno en Colombia (centro) ha destruido gran parte de la estratificación original. En un núcleo de un pozo del campo Bruce de edad Jurásico Medio, situado en el Mar del Norte (derecha), ha borrado todo signo de estratificación. (Adaptado de Pemberton et al, referencia 9.)

3 cm 3 cm

Oilfield ReviewAUTUMN 14 Bioturbation Fig. 8ORAUT14-BIOT 8

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Interpretación estratigráfica secuencialA través de la estratigrafía secuencial, los geólo-gos identifican secuencias o depósitos sedimen-tarios limitados por discordancias, que son superficies caracterizadas por la erosión, la falta de depositación o los cambios abruptos del ambiente depositacional. La identificación de las superficies de discontinuidad clave y su correlación con los datos de pozos y de levantamientos sísmicos consti-tuyen la base del método estratigráfico secuencial. Para crear una interpretación integrada, los geó-logos utilizan trazas fósiles además del análisis sedimentológico y mediciones derivadas de núcleos y registros de pozos, para caracterizar los sedimen-tos presentes en cada secuencia e identificar las superficies depositacionales y las discontinuidades que separan las secuencias sedimentarias.

Un factor importante en la distribución de los organismos es la superficie en la que habitan.11 Los icnólogos caracterizan los ambientes de las superficies sedimentarias de acuerdo con la con-sistencia de los sustratos y han desarrollado una clasificación de tipos de superficies en términos de solidez:• sustratos sopa: esteatitas saturadas de agua• sustratos blandos: sedimentos lodosos con cierta

deshidratación• sustratos sueltos: arenosos• sustratos sólidos: estabilizados• sustratos firmes: deshidratados y compactados• sustratos duros: litificados.

Sólo con la solidez adecuada, estos medios tie-nen posibilidades de sustentar las trazas que pueden ser preservadas en el registro fósil. Por consiguiente, los icnofósiles sólo son discernibles normalmente en las superficies de sustratos sólidos y sustratos firmes (si bien las excavaciones rellenadas y reves-

> Imagen de la pared de un pozo de Orinoco. Un rasgo observado en una imagen FMI (izquierda) puede ser interpretado (centro) como una excavación en forma de U. Una fotografía de un núcleo no relacionado (derecha) muestra una excavación de este tipo (un icnofósil denominado Arenicolites) que puede estar presente en la imagen FMI. Las líneas verdes representan el echado estructural de la formación; las líneas amarillas corresponden a fracturas. (Fotografía, cortesía de S. George Pemberton.)

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> Imagen de la pared de un pozo con posible bioturbación. La imagen FMI (izquierda) exhibe rasgos de alta resistividad (colores claros) que pueden ser interpretados (centro) como excavaciones que se asemejan al icnofósil Thalassinoides (derecha) en un núcleo no relacionado. Las estructuras se clasifican como excavaciones de tipo galerías de morada y de alimentación de un crustáceo alimentador de depósito que habita en ambientes inframareales (shoreface) inferiores a marinos. (Fotografía, copyright de S. George Pemberton.)

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11. La granulometría, el contenido orgánico, la energía local y la cohesión de los sedimentos son otros de los factores que pueden incidir en los patrones de colonización.

Pemberton SG, MacEachern JA y Saunders T: “Stratigraphic Applications of Substrate-Specific Ichnofacies: Delineating Discontinuities in the Rock Record,” en McIlroy D (ed): The Application of Ichnology to Palaeoenvironmental and Stratigraphic Analysis. Londres: The Geological Society, Special Publication 228 (2004): 29–62.

Taylor and Goldring, referencia 7.12. Pemberton et al, referencia 11.13. Taylor AM y Gawthorpe RL: “Application of Sequence

Stratigraphy and Trace Fossil Analysis to Reservoir Description: Examples from the Jurassic of the North Sea,” en Parker JR (ed): Petroleum Geology of Northwest Europe: Actas de la 4ta Conferencia. Londres: The Geological Society (1993): 317–335.

Buatois y Mángano, referencia 5. Pemberton et al, referencia 11. MacEachern JA, Pemberton SG, Gingras MK, Bann

KL y Dafoe LT: “Uses of Trace Fossils in Genetic Stratigraphy,” en Miller W III (ed): Trace Fossils: Concepts, Problems, Prospects. Ámsterdam: Elsevier (2007): 110–134.

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tidas pueden ser discernibles en sustratos blan-dos); las superficies de los sustratos duros son demasiado duras para que puedan ser penetradas por la mayoría de los organismos. Los sustratos fir-mes de ambientes marinos pueden resultar atrac-tivos para la colonización de animales. Su firmeza ofrece protección para los animales y estos sustra-tos tienden a tener lugar en áreas de acumulación lenta de sedimentos; además, los sedimentos fir-mes no requieren el mantenimiento constante de las excavaciones. No obstante, para que una super-ficie sea firme y al mismo tiempo se pueble, debe haber sido depositada, deshidratada y levemente compactada antes de poder actuar como hábitat. En los ambientes clásticos, estos requerimientos a menudo se asocian con los sustratos exhumados por la erosión, y las superficies resultantes corres-ponden a discontinuidades erosivas.12 La identifica-ción de las discontinuidades erosivas es importante porque forma las superficies de discontinuidad de las secuencias sedimentarias.

Los geólogos han incorporado la información icnológica en estudios estratigráficos secuencia-les de una amplia variedad de ambientes, inclui-das las secuencias marinas de edad Jurásico del Mar del Norte, las facies fluvio-lacustres Pérmicas de Argentina, los carbonatos Jurásicos de Arabia Saudita y las secuencias marinas de edad Cretácico de Canadá.13 La mayoría de este tipo de estudios utiliza los icnofósiles identificados en afloramientos y núcleos, pero las indicaciones visuales de la bio-turbación pueden provenir de registros de pozos.

Imágenes de los icnofósilesSi son suficientemente grandes y se encuentran rellenas con material que posee una resistividad con un suficiente contraste con respecto al de la roca hospedadora, las excavaciones y otras trazas pueden aparecer en las imágenes de resistividad de las paredes de los pozos. Algunos ejemplos de imágenes de resistividad de las paredes de los pozos perforados en las formaciones clásticas de la faja de petróleo pesado del Orinoco, en Venezuela, muestran un abanico de rasgos que pueden ser interpretados como evidencias de bioturbación.

En esa región, una compañía operadora está desarrollando un campo de petróleo pesado con múltiples pozos horizontales y desea posicionar los pozos en las mejores arenas prospectivas. Con este propósito, se encargó la ejecución de un estudio integrado que combinó análisis litoestratigráfi-cos, bioestratigráficos, sedimentológicos y petro-físicos de datos de núcleos y registros de las cuatro unidades principales del yacimiento para generar un modelo depositacional. El modelo ayudó a los geólogos a identificar las localizacio-

nes y las orientaciones de las arenas de canales apilados y planificar la ejecución de pozos de desarrollo con mayor confiabilidad.

En muchos casos, las excavaciones existentes en intervalos arcillosos de baja resistividad fueron rellenadas con sedimentos resistivos. Un registro adquirido con el generador de imágenes microeléc-tricas de cobertura total FMI de una de las forma-ciones más profundas, reveló la existencia de una capa de baja resistividad con una gran excava-ción en forma de U rellena con material resistivo (página anterior, arriba). Este icnofósil se asocia generalmente con ambientes inframareales de baja energía o llanuras de marea arenosas. En el mismo pozo, una imagen de una formación más somera

mostró rasgos circulares que podrían ser interpreta-dos como cortes en sección transversal mediante excavaciones orientadas en sentido horizontal. Los rasgos de alta resistividad se observaron en una capa de baja resistividad, cerca de su interfaz con una capa resistiva suprayacente (página ante-rior, abajo). Este tipo de excavación es común en ambientes inframareales inferiores a ambientes de plataforma.

En las imágenes FMI de este campo, también pueden verse posibles icnofósiles que exhiben el contraste de resistividad opuesto. En un pozo diferente, los geólogos identificaron una excava-ción cónica de baja resistividad en un intervalo estratificado de resistividad más alta (abajo).

> Rasgo cónico de baja resistividad. Una imagen FMI (izquierda) de un pozo de Venezuela exhibe una estructura cónica de baja resistividad (oscuro) (centro) que se asemeja al icnofósil de excavación vertical Rosselia (derecha), si bien las escalas son completamente diferentes. Este tipo de icnofósil corresponde a una excavación de una sola entrada, orientada en sentido vertical, con una abertura que se expande para adoptar una forma de embudo. Generalmente, estas excavaciones son rellenadas con sedimentos de granos más finos que los de la capa hospedadora. Se trata de excavaciones de tipo galerías de alimentación o de morada de alimentadores de depósito y son indicadores de ambientes inframareales inferiores a completamente marinos. Las líneas amarillas representan el echado de la formación; las líneas azules pueden ser superficies de inundación. (Fotografía, copyright de S. George Pemberton.)

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3 cm

58 Oilfield Review

Este tipo de icnofósiles corresponde a excavacio-nes de una sola entrada con una abertura que se expande para adoptar una forma de embudo, que normalmente son rellenadas con sedimentos de granos más finos que los de la capa hospedadora. Se trata de excavaciones de tipo galerías de ali-mentación o de morada y son indicadores de ambientes inframareales inferiores a ambientes de plataforma proximal.

Si bien la identificación de estos icnofósiles no dirigió la interpretación de las secuencias depositacionales, sí corroboró el análisis de las propiedades litoestratigráficas, bioestratigráfi-cas, sedimentológicas y petrofísicas derivadas de los datos de núcleos y registros, lo que reforzó la interpretación integrada. Los geólogos pudieron identificar las superficies de inundación máxi-

mas y correlacionarlas entre los pozos del campo y además lograron extender esta interpretación a los campos vecinos.

En las últimas décadas, los geólogos de las compañías petroleras han utilizado los datos apor-tados por las trazas fósiles principalmente en las campañas de exploración y desarrollo, tales como las del ejemplo del Orinoco. Y recientemente, han comenzado a incorporar esta información en los estudios relacionados con la producción.

Efectos de la bioturbación en la producciónLa bioturbación puede destruir o mejorar la per-meabilidad. Los geólogos generalmente consideran que la bioturbación es perjudicial para la permea-bilidad; la agitación biogénica tiende a anular el proceso de selección de granos y la redistribución de los granos de arcilla fina puede reducir la per-meabilidad general de los medios estratificados. No obstante, las evidencias existentes en suelos y sedimentos recientes indican que en algunos casos la bioturbación mejora la porosidad y la per-meabilidad mediante la creación de nuevos trayec-tos para el movimiento de fluidos.

La porosidad y la permeabilidad se incremen-tan cuando los orificios excavados en sustratos fir-mes son rellenados con sedimentos contrastantes, usualmente de grano grueso.14 Estos icnofósiles pueden agregar porosidad y permeabilidad a una matriz que, de otro modo, sería impermeable y de baja porosidad. Si las excavaciones se encuentran alineadas —muchas se orientan en sentido verti-cal— la permeabilidad resultante es anisotrópica: mayor en la dirección vertical que en cualquier dirección horizontal. En ciertos casos, las excava-ciones constituyen la porosidad y la permeabilidad del yacimiento. En otros, pueden ser rellenadas con material que luego se vuelve impermeable. Incluso en otros casos, la permeabilidad mejo-rada se encuentra en una zona diagenética que rodea a la excavación.

Si no se detecta o se ignora la presencia de una porosidad modificada biogénicamente, pue-den producirse errores en las estimaciones de las reservas de hidrocarburos; si las excavaciones se encuentran rellenas con material de alta porosi-dad, los cálculos de las reservas en los que no se las tomen en cuenta serán demasiado bajos y si las excavaciones son compactas, los cálculos de las reservas podrían ser demasiado altos. La iden-tificación y la cuantificación de los efectos de la permeabilidad mejorada en zonas prospectivas son cruciales para el éxito de las operaciones de terminación de pozos y la precisión de las simula-ciones de la producción.

Los investigadores de la Universidad de Alberta en Edmonton, Canadá, han estudiado los efectos de la bioturbación en la permeabilidad y la porosi-dad.15 Y han observado los mayores efectos cuando las excavaciones en sustratos firmes deshidratados son rellenadas con sedimentos de granos gruesos (izquierda). Este tipo de excavación puede alcan-zar densidades areales de 2 500 excavaciones/m2 [250 excavaciones/pie2]. Los efectos sobre la per-meabilidad dependen de la conectividad de las excavaciones, la profundidad de penetración y el contraste de permeabilidad entre el relleno matri-cial y el relleno de la excavación. La zona con per-meabilidad mejorada puede exhibir un espesor de hasta 3 m [10 pies] y en general se limita a super-ficies de 1 km2 [0,4 mi2 ]. Capas con este tipo de bioturbación han sido reconocidas en diversos campos petroleros.

El campo petrolero Ghawar de Arabia Saudita, el más grande del mundo, es uno de estos ejemplos. El petróleo se encuentra contenido en las rocas car-bonatadas de la formación Arab-D de edad Jurásico. Mediante la adquisición de registros de produc-ción, se ha detectado la presencia de zonas delgadas, de permeabilidad súper alta, denominadas zonas “súper k” que aportan una gran proporción del flujo total. En algunas de las zonas súper k, la permeabi-lidad parece relacionarse con las fallas y las fractu-ras, en tanto que en otras, la alta permeabilidad se atribuye a la dolomitización y la lixiviación.16

Los geólogos de la Universidad de Alberta examinaron los núcleos de una capa súper k y observaron la presencia de una superficie geoló-gica de permeabilidad mejorada por las excava-ciones, a raíz de lo cual plantearon la hipótesis de que la superficie se había desarrollado cuando una capa de calcita micrítica de baja porosidad y sustrato firme quedó expuesta durante la erosión regional producida durante un período de ascenso del nivel del mar (próxima página). Los organis-mos epifaunales excavaron orificios de alrededor de 1 a 2 cm [0,4 a 0,8 pulgadas] de diámetro que penetraron hasta 2 m [7 pies] por debajo de la superficie. Muchas excavaciones se rellenaron con dolomía sucrósica, que es más porosa y per-meable que la matriz micrítica. Las mediciones obtenidas con el medidor de flujo indican que en algunos pozos, el 70% de la producción proviene de esta sola unidad.

Si bien la alta permeabilidad de esta capa es beneficiosa para la producción de petróleo, tam-bién puede plantear dificultades cuando se rellena con agua proveniente del acuífero subyacente. Las excavaciones pueden actuar como trayectos

>Mejoramiento de la permeabilidad. Las excavaciones rellenas con sedimentos de grano grueso generan canales de alta permeabilidad en la roca hospedadora de grano fino y baja permeabilidad. Las excavaciones de este tipo, denominadas Glossifungites, pueden tener densidades poblacionales de hasta 2 500 excavaciones/m2 [250 excavaciones/pie2]. (Fotografía, copyright de S. George Pemberton.)

Oilfield ReviewAUTUMN 14 Bioturbation Fig. 12ORAUT14-BIOT 12

3 cm

Volumen 26, no.4 59

para una parte del volumen de 1 millón de m3 [6 millones de bbl] de agua que se producen dia-riamente en los pozos del campo Ghawar.

En ciertos casos, si bien puede haber excava-ciones presentes, éstas no agregan porosidad efectiva. Un ejemplo de este fenómeno es el de la formación Natih de Omán, que fue depositada en una plataforma carbonatada marina somera de edad Cretácico medio.17 El miembro E de la for-mación Natih corresponde a un yacimiento de petróleo pesado del campo Al Ghubar y para el año 2003 había producido menos del 5% de su petróleo originalmente en sitio. En las estimaciones origi-nales de las reservas se incorporaron porosidades oscilantes entre 20% y 45% derivadas de los regis-tros de porosidad y neutrón. Para determinar las causas del desempeño deficiente de la producción, los geólogos e ingenieros escrudiñaron las medicio-nes de porosidad derivadas de núcleos y registros.

14. Pemberton SG y Gingras MK: “Classification and Characterizations of Biogenically Enhanced Permeability,” AAPG Bulletin 89, no. 11 (Noviembre de 2005): 1493–1517.

15. Pemberton y Gingras, referencia 14.16. Para obtener más información sobre la dolomitización,

consulte: Al-Awadi M, Clark WJ, Moore WR, Herron M, Zhang T, Zhao W, Hurley N, Kho D, Montaron B y Sadooni F: “La dolomita: Aspectos de un mineral desconcertante,” Oilfield Review 21, no. 3 (Marzo de 2010): 32–45.

17. Smith LB, Eberli GP, Masaferro JL y Al-Dhahab S: “Discrimination of Effective from Ineffective Porosity in Heterogeneous Cretaceous Carbonates, Al Ghubar Field, Oman,” AAPG Bulletin 87, no. 9 (Septiembre de 2003): 1509–1529.

El análisis de secciones delgadas de los diver-sos tipos de rocas carbonatadas penetradas por un núcleo de 60 m [200 pies] reveló cinco tipos de porosidad, de los cuales cuatro pueden ser inefectivos, lo que significa que no contribuyen a la producción. El tipo de porosidad efectiva —porosidad entre partículas mejorada por disolu-ción— genera intervalos prospectivos efectivos en la facies de caliza granular (grainstone), que componen el 20% del espesor total del yacimiento Natih E. En ciertas zonas, la lixiviación del cemento ha dejado las calizas granulares con los granos de carbonato ligados entre sí sólo por el petróleo viscoso.

> Desarrollo de una capa súper k en el campo Ghawar de Arabia Saudita. Los geólogos consideran que la súper permeabilidad del intervalo Arab-D de edad Jurásico se desarrolló cuando la erosión regionalmente extensiva expuso un terreno firme de calcita micrítica de baja porosidad (A). Los crustáceos colonizaron este sedimento firme y generaron una densa red de excavaciones (B). Las excavaciones se rellenaron con dolomía sucrósica detrítica (C), que es más porosa y permeable que la calcita micrítica que contiene las excavaciones. El petróleo (dorado) fluye libremente a través de la capa súper k (D). (Adaptado de Pemberton y Gingras, referencia 14.)

A B C D A B C D A B C D A B C D

60 Oilfield Review

El 80% restante del yacimiento Natih E con-tiene caliza granular lodosa (packstone) y caliza lodosa (wackestone), que exhiben los otros cua-tro tipos de porosidad mayormente inefectivos. Estas rocas poseen abundantes excavaciones de 0,5 a 2,0 cm [0,2 a 0,8 pulgadas] rellenas con cali-zas granulares parcialmente dolomitizadas, que generan porosidad entre partículas. Los rellenos de las excavaciones componen entre el 10% y el 50% del volumen de roca. Sin embargo, las excava-ciones no se encuentran suficientemente conec-

tadas como para producir cantidades significativas de petróleo. De un modo similar, en este yacimiento, los otros tipos de porosidad —microporosidad, porosidad móldica y porosidad intragranular— no son efectivos. Lamentablemente, los registros de porosidad-neutrón y densidad no distinguen la poro-sidad efectiva de la porosidad inefectiva, lo que genera imprecisión en el cálculo de las reservas.

Para determinar si otros registros resultarían más adecuados para evaluar la permeabilidad y la porosidad efectiva, los geólogos correlacionaron

los tipos de rocas y poros identificados en el núcleo con otras respuestas de los registros adquiridos con herramientas operadas con cable; primero, ajustaron las respuestas de rayos gamma deriva-das del núcleo con las lecturas de rayos gamma derivadas de los registros. De los registros de pozos disponibles —rayos gamma, resistividad, sónico, porosidad-densidad y porosidad-neutrón— sólo los registros de resistividad mostraron correlacio-nes claras con la permeabilidad derivada de las muestras de núcleos pequeños (abajo).

> Registros de pozos y datos de núcleos obtenidos en el miembro E de la formación Natih del campo Al Ghubar en Omán. El desempeño deficiente del yacimiento condujo a los geólogos a reevaluar las mediciones derivadas de los registros y los núcleos para determinar los mejores indicadores de permeabilidad y porosidad efectiva. Sólo los registros de resistividad profunda (carril 7) y de la diferencia entre la resistividad intermedia y la resistividad profunda (carril 8) mostraron correlaciones claras con la permeabilidad derivada de las muestras de núcleos (carril 6). Las zonas de alta permeabilidad se indican con sombreado amarillo. (Adaptado de Smith et al, referencia 17.)

Oilfield ReviewAUTUMN 14 Bioturbation Fig. 14ORAUT14-BIOT 14

Rayos gamma

Tope delyacimiento

Contactoagua-petróleo

Porosidad-densidadºAPI %

0 025 50 50 40 30 20 10

Porosidad-neutrón%

050 40 30 20 10

Porosidad sónica%

050 40 30 20 10

Porosidad derivadade muestras

de núcleo%

050 40 30 20 10

Permeabilidadderivada de muestras

de núcleoResistividad

profunda

Resistividadprofundamenos

Resistividadintermedia

mD ohm.m10 0000,1 10 0000,1

ohm.m10 0000,175

Volumen 26, no.4 61

Las zonas de alta permeabilidad impregnadas de petróleo observadas en los núcleos se correla-cionan con los intervalos que exhiben valores altos de resistividad profunda. Estas zonas corresponden además a la separación entre las curvas de resistividad media y resistividad pro-funda, lo cual indica la invasión del fluido de per-foración en la formación, que ocurre sólo en las unidades permeables. Las curvas de resistividad muestran poca o ninguna separación en las capas de caliza lodosa excavadas, lo que indica baja permeabilidad y porosidad inefectiva.

Los resultados del estudio indican que, dado que las calizas granulares que poseen porosidad entre partículas conforman sólo un 20% del espe-sor total del intervalo poroso potencialmente petrolífero, la estimación del petróleo recupera-ble en sitio debería reducirse en un 80%. Si se tiene en cuenta esta reducción, se produjo alre-dedor de un 25% del petróleo recuperable en sitio, lo que el operador consideró aceptable para este yacimiento carbonatado.

Permeabilidad y porosidad de las excavaciones en un campo de gas En las formaciones carbonatadas, las excavacio-nes rellenas con dolomía pueden actuar como conductos primarios o secundarios para el movi-miento de los fluidos. El comportamiento del flujo de fluidos en las formaciones excavadas depende de la magnitud de la bioturbación, la conectivi-dad de las excavaciones y el contraste de porosi-dad y permeabilidad existente entre el relleno de dolomía y la matriz carbonatada.

Las fangolitas carbonatadas bioturbadas confor-man una parte del intervalo productivo del campo gasífero Pine Creek de Alberta, Canadá. Desde pro-fundidades de más de 3 000 m [10 000 pies], el campo ha producido más de 550 MMpc [15,6 millo-nes de m3] de gas.

En un estudio para el que se utilizaron mues-tras de núcleos cortadas en láminas delgadas de 11 pozos del campo, los geólogos de la Universidad de Alberta examinaron las propiedades sedimen-tológicas, icnológicas y petrofísicas de las facies del Grupo Wabamun; las facies del yacimiento primario del campo Pine Creek.18 Además, genera-ron imágenes de las muestras de núcleos utili-zando métodos de microtomografía computarizada (microCT) de rayos X y tomografía computada

helicoidal para obtener imágenes 2D y 3D, y efec-tuaron pruebas puntuales de permeabilidad para analizar las distribuciones de la permeabilidad en las muestras.

En las cuatro facies del yacimiento, la canti-dad de dolomía asociada con las excavaciones oscilaba entre 0% y aproximadamente 80%-100%. Las imágenes MicroCT de un núcleo de la facies con bioturbación más intensa revelaron la com-plejidad de la distribución de las excavaciones (arriba). Las excavaciones dolomitizadas repre-

sentan una mezcla de estructuras tubulares cuyo diámetro oscila entre milímetros y centímetros. La diferencia de litología entre las excavaciones y la matriz de lodo calcáreo no dolomitizado faci-lita la generación de imágenes de la excavación.

Las pruebas puntuales de permeabilidad cuan-tificaron la permeabilidad de los núcleos en una cuadrícula de 0,5 cm [0,2 pulgadas]. La permea-bilidad de la matriz es inferior a 1 mD, en tanto que la permeabilidad de las excavaciones dolomi-tizadas es superior a 100 mD.

> Permeametría puntual y análisis microCT de muestras del grupo Wabamun, en Alberta, Canadá. En esta formación, la permeabilidad se incrementa en donde las excavaciones se asocian con procesos localizados de bioturbación. Una muestra de núcleo (extremo superior izquierdo) exhibe trazas fósiles asociadas con dolomías (marrón claro) y una matriz de fangolita cálcica no dolomitizada (gris claro). Se pueden generar curvas de contorno para los resultados de las mediciones obtenidas en la permeametría puntual (extremo superior central ) para confeccionar un mapa de permeabilidades (extremo superior derecho). Los valores de permeabilidad más elevados alcanzan 340 mD y corresponden a las trazas fósiles dolomitizadas. Las imágenes MicroCT en 3D (extremo inferior, hilera superior), con una resolución de 34 μm, revelan fases minerales en cinco secciones transversales de una muestra de núcleo. Las excavaciones rellenas con dolomía se representan como sombras de azul, la matriz de fangolita cálcica en gris claro y las vacuolas como orificios sin rellenar (demarcados con las flechas negras). Las imágenes en sección transversal 2D, en el extremo inferior, se utilizaron para restringir las fases de atenuación dentro de la muestra de núcleo. En estas imágenes, las excavaciones rellenas con dolomía aparecen en gris claro, la matriz de caliza en gris oscuro y las vacuolas en negro.

1 cm

1 cm

2 cm

Oilfield ReviewAUTUMN 14 Bioturbation Fig. 15ORAUT14-BIOT 15

1 2 3 4 5

0 a 1 mD

1 a 10 mD

10 a 100 mD

> 100 mD

18. Baniak GM, Gingras MK y Pemberton SG: “Reservoir Characterization of Burrow-Associated Dolomites in the Upper Devonian Wabamun Group, Pine Creek Gas Field, Central Alberta, Canada,” Marine and Petroleum Geology 48 (Diciembre de 2013): 275–292.

62 Oilfield Review

> Historia de producción en un yacimiento gasífero compacto alojado en icnofósiles. La producción mensual de gas de un pozo del campo Pine Creek muestra la producción inicial de las excavaciones rellenas con gas en los primeros 15 o 20 años. Luego, la producción de gas declina porque el gas debe difundirse desde la matriz de baja permeabilidad hacia el interior de las excavaciones para su producción.

Oilfield ReviewAUTUMN 14 Bioturbation Fig. 16ORAUT14-BIOT 16

Prod

ucci

ón m

ensu

al d

e ga

s, M

pc

Año

Producción de excavaciones

Pozo del campo Pine Creek

Difusión desde la matriz hacia el interior de las excavaciones

100

10

1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010

El gran contraste de permeabilidad existente entre las excavaciones y la matriz genera una his-toria de producción característica para los pozos del campo (arriba). Durante los primeros 15 años de la vida productiva de un pozo, la formación produce gas de las excavaciones. Después de la extracción del gas fácil, la declinación de la pro-ducción se interpreta como la declinación del gas que se ha difundido desde la matriz hacia el inte-rior de las excavaciones. Los geólogos que estu-dian este campo han acuñado un término nuevo —gas compacto alojado en iconofósiles— para describir esta asociación entre las excavaciones y la matriz.

La importancia de las excavacionesLa perturbación biológica de los sedimentos puede producir muchos efectos, positivos o nega-tivos, en los yacimientos. Mediante el reconoci-miento de las excavaciones y otras trazas fósiles, los icnólogos adquieren conocimientos que pue-den combinar con otra información para inferir el ambiente depositacional y el potencial hidro-carburífero de una formación. Esta información los ayuda a guiar las actividades de exploración.

La bioturbación altera las propiedades físicas de una roca a medida que ésta se forma. El pro-ceso puede incrementar o reducir la porosidad y la permeabilidad y puede modificar la anisotro-pía de la permeabilidad, a veces en un grado sig-nificativo. La cuantificación de estos efectos y su inclusión en los modelos de simulación de yaci-mientos permite mejorar las predicciones de la producción y las operaciones de recuperación mejorada de petróleo.

La bioturbación puede producir los mismos efectos en las capas de grano fino que en las rocas yacimiento. Las lutitas y las fangolitas pue-den perder su capacidad para actuar como sellos de yacimiento si la bioturbación produce un incremento considerable de la permeabilidad vertical. En los campos gasíferos Sirasun y Terang de Indonesia, se observó que la roca de cubierta margosa contenía excavaciones rellenas con fora-miníferos huecos. La formación de baja permeabi-lidad alojaba un volumen de reservas certificables de 500 000 MMpc [14 000 millones de m3] de gas y las excavaciones hicieron que la formación adquiriera características prospectivas, actuando como un sello con pérdidas.19

Las actividades llevadas a cabo reciente-mente en formaciones de fangolitas y lutitas potencialmente gasíferas y petrolíferas —deno-minadas yacimientos no convencionales porque actúan al mismo tiempo como roca generadora y

como yacimiento— pueden beneficiarse con la ejecución de más estudios enfocados en el pro-ceso de bioturbación. Se han documentado evi-dencias de bioturbación en diversas rocas de grano fino y baja permeabilidad.20 Y se han identi-ficado icnofósiles en la formación Woodford y en la lutita Marcellus inferior de EUA y en las lutitas Bakken y Montney de Canadá. Como en el ejemplo del campo Pine Creek, la presencia de extensas zonas de trazas fósiles en estas formaciones puede mejorar la capacidad de almacenamiento de gas y la conectividad de la porosidad con las fracturas inducidas. La bioturbación también puede afectar las propiedades mecánicas de las rocas, influyendo potencialmente en el resultado de los tratamien-tos de fracturamiento hidráulico.

En cierto modo, muchas actividades humanas califican como procesos de bioturbación. Aunque los pozos que perforamos y los túneles que excava-mos corresponden a escalas que exceden con creces las escalas de las excavaciones realizadas por las criaturas marinas, tenemos mucho que aprender de sus esfuerzos en pequeña escala. Mediante el reconocimiento de los procesos de bioturbación y la apreciación de sus consecuen-cias, es probable que los geocientíficos mejoren la comprensión de los yacimientos y optimicen las operaciones de recuperación de los recursos hidrocarburíferos. —LS

19. Pemberton y Gingras, referencia 14.20. Aplin AC y Macquaker JHS: “Mudstone Diversity:

Origin and Implications for Source, Seal, and Reservoir Properties in Petroleum Systems,” AAPG Bulletin 95, no. 12 (Diciembre de 2011): 2031–2059.