Proceso y fuerzas de carga de gas en arenisca compacta en la Formación Shihezi (P2x1) del Campo de Gas Dongsheng, norte de la Cuenca de Ordos, China

Por qué importa esta historia subterránea

Muy por debajo de las estepas del centro-norte de China, un enorme yacimiento de gas natural permanece encerrado en rocas que permiten el paso de fluidos con extrema dificultad. Estas areniscas compactas contienen suficiente gas para abastecer ciudades, pero solo si comprendemos cómo entró el gas y dónde acabó. Este estudio disecciona la historia oculta del Campo de Gas Dongsheng en la Cuenca de Ordos y muestra cómo la presión en el interior de la Tierra ha competido contra la resistencia de poros diminutos de la roca para llenar algunas zonas de gas mientras deja otras dominadas por agua. El trabajo ofrece una nueva forma de predecir qué partes de un yacimiento compacto probablemente den resultado y cuáles decepcionarán.

Gas atrapado en rocas compactas

El Campo de Gas Dongsheng es uno de los recursos de gas de arenisca compacta más importantes de China. Su principal capa portadora de gas, parte de la Formación Shihezi del Pérmico Inferior, se sitúa entre aproximadamente dos y cuatro kilómetros de profundidad. La arenisca aquí tiene un espacio poroso medio de solo el 8,6 por ciento y una capacidad extremadamente baja para transmitir fluidos, lo que significa que el gas no fluirá libremente sin intervención de ingeniería. Al examinar más de dos mil muestras de testigo, los investigadores muestran que la mayor parte de esta formación ahora califica como arenisca compacta, especialmente al sur de una falla importante llamada falla Poerjianghaizi. Solo en la zona norte, más somera, la roca conserva un espacio poroso y una capacidad de flujo algo mejores.

Cómo se compactó la roca con el tiempo

Para entender por qué la roca es tan compacta, el equipo reconstruyó la historia de enterramiento y calentamiento de la cuenca. Descubrieron que, a medida que los sedimentos se acumularon durante cientos de millones de años, los granos de arena en la capa Shihezi se comprimieron entre sí, mientras procesos químicos hicieron crecer cuarzo y minerales arcillosos que soldaron los granos en una estructura rígida. Imágenes en lámina delgada revelan granos presionados unos contra otros con contactos curvos y la mayor parte del espacio abierto convertido en pequeños poros secundarios o parcialmente rellenado por betún sólido. Los modelos muestran que la porosidad original, de aproximadamente un tercio del volumen de la roca, se redujo a menos del 10 por ciento en muchas zonas antes de que ocurriera el influjo de gas más importante.

Tres oleadas de llenado de gas

Los investigadores se centraron entonces en burbujas diminutas llenas de fluido atrapadas en minerales—inclusiones fluidas—para fechar cuándo entraron el petróleo y el gas en el yacimiento. Combinadas con modelos computacionales de cómo las rocas fuente fueron enterradas, calentadas y generaron hidrocarburos, estas inclusiones revelan tres episodios de carga distintos. Una fase temprana, entre aproximadamente 230 y 180 millones de años atrás, trajo tanto petróleo como gas cuando las capas ricas en materia orgánica bajo el yacimiento empezaron a descomponerse. Dos fases posteriores, de 180 a 120 millones de años y de 120 a 80 millones de años, estuvieron dominadas solo por gas, a medida que las rocas fuente alcanzaron una mayor madurez. La última de estas pulsaciones de gas coincidió con la generación máxima de gas y resultó ser el periodo clave para formar la gran acumulación de gas observada hoy.

Presión frente a la resistencia de los poros

Una contribución central del estudio es una forma simple pero potente de describir qué impulsa el gas hacia estas rocas reacias. Los autores definen una «fuerza neta» como la diferencia entre la sobrepresión en las rocas fuente que generan gas y la resistencia capilar de los poros de la arenisca compacta a una saturación de gas representativa. Usando modelos de cuenca, siguieron cómo se acumuló la sobrepresión en las profundas capas carbonosas durante la etapa de máxima generación de gas. En paralelo, simulaciones de roca digital—basadas en escaneos tridimensionales de muestras reales—muestran cuánta presión se necesita para que el gas rompa primero en poros llenos de agua, luego los llene rápidamente y, finalmente, alcance una saturación casi estable. De estas simulaciones extrajeron la presión necesaria para alcanzar el 50 por ciento de saturación de gas, tratándola como una medida de la resistencia.

Predecir dónde acaba el gas

Al comparar la presión motriz modelada con la resistencia simulada, el equipo calculó valores de fuerza neta en diferentes pozos y zonas. Encontraron tres regímenes que coinciden estrechamente con las pruebas reales de pozos. Donde la fuerza neta era baja y todavía en la etapa de ruptura, los pozos tendían a estar secos o contenían solo pequeñas cantidades de gas. Donde ascendía hasta el rango de carga rápida y superaba el umbral de resistencia capilar, los pozos producían capas de gas comerciales. En medio yacían intervalos marginales portadores de gas. El análisis también muestra que, en el momento de la pulsación de gas más importante, gran parte del yacimiento al sur de la falla Poerjianghaizi ya se había compactado, dificultando la entrada de gas, mientras que la zona norte permaneció algo más abierta a la carga.

Qué significa esto para la exploración futura de gas

Para quienes no son especialistas, el mensaje clave es que el tamaño de un recurso de gas en arenisca compacta no está controlado solo por la cantidad de materia orgánica que la cuenca tuvo en su momento. También depende de una lucha entre la presión que expulsa el gas de las rocas fuente y la estructura a escala fina de las areniscas circundantes que resiste su entrada. Este estudio muestra que, al reconstruir esa lucha a lo largo del tiempo y expresarla como una fuerza neta, los geólogos pueden predecir mejor qué zonas compactas probablemente sean ricas en gas y cuáles no. Tal conocimiento puede orientar la perforación hacia las partes más prometedoras del Campo de Gas Dongsheng y de yacimientos compactos profundos similares en todo el mundo, mejorando la eficiencia y reduciendo pozos innecesarios.

Cita: Cao, Q., He, F., Zhang, W. et al. Process and forces of tight-sandstone gas charging in the Shihezi formation (P₂x¹) Dongsheng gas field, northern Ordos Basin China. Sci Rep 16, 11818 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39614-0

Palabras clave: gas en arenisca compacta, Cuenca de Ordos, historia de carga de gas, presión del yacimiento, fuerzas capilares