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UMSA - Facultad de Ingeniería – Carrera de Ing. Geológica MAESTRÍA EN INGENIERÍA PETROLERA Rodolfo Ayala Sánchez Ph.D.
DOCENTE: Rodolfo Ayala Sánchez DOCENTE: Rodolfo Ayala Sánchez Ph.D.Ph.D. [email protected]@hotmail.com
20122012
UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRÉS
FACULTAD DE INGENIERÍA
CARRERA DE INGENIERÍA PETROLERA
UMSA - Facultad de Ingeniería – Carrera de Ing. Geológica MAESTRÍA EN INGENIERÍA PETROLERA Rodolfo Ayala Sánchez Ph.D.
TEMA 11:
EXPLORACIÓN DE HIDROCARBUROS
Rodolfo Ayala Ph.D.
UMSA - Facultad de Ingeniería – Carrera de Ing. Geológica MAESTRÍA EN INGENIERÍA PETROLERA Rodolfo Ayala Sánchez Ph.D.
PROCEDIMIENTOS Y MÉTODOS DE EXPLORACIÓN
Exploración es el termino usado en la industria petrolera para designar la
búsqueda de petróleo o gas. Es la fase anterior al descubrimiento. Su objetivo
es comprobar la existencia de hidrocarburos se debe recurrir a la perforación
de pozos exploratorios.
MAPAS: GEOLOGICOS
TOPOGRAFICOS
DEL SUBUELO OBTENIDO POR MG
AEROMAGNETOMETRÍA Y LA GRAVIMETRÍA
- Permiten determinar el espesor de la capa sedimentaria
- El costo de llevar a cabo una campaña de registro
aerogravimetrico/magnetométrico, cubriendo una concesión de 5.000 km2 de
superficie ubicada en Sudamérica, está entre los 200.000 a 300.000 dólares.
GEOQUIMICA DE SUPERFICIE
Detección de hidrocarburos acumulados en el subsuelo a través de la medición de
los gases concentrados en muestras de suelo
HERRAMIENTAS UTILIZADAS POR LOS EXPLORADORES:
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TÉCNICAS DE EXPLORACIÓN
Fotografía Aérea
Imagen Satelital
SLAR
Directa
Indirecta
Gravimetría
Magnetometria
Sismica
Rayos Gama
Perfilaje eléctrico
Perfilaje geoquímico
Perfilaje térmico
Velocidad de Perforacion
Perfilaje Sonico
Bioestratificación
Otros
GEOFÍSICA Y
GEOQUÍMICA
GEOLÓGICA
PROFUNDA
POR IMAGENES
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Un pozo exploratorio es perforado
Amplio trabajo de reconocimiento G&G para identificar el área de interés:
• Estudios fotografías aéreas, Aeromagnetismo y gravimetría.
• Estudios de sísmica
Información existente es compilada y analizada
Una concesión o una opción de concesión puede obtenerse en este punto, dependiendo de los resultados
obtenidos en la Fase 1 y en una competencia abierta para obtener la concesión en el área.
Un trabajo detallado G&G es ejecutado para evaluar el área de interés. Estudios sísmicos mas detallados pueden
utilizarse y pozos de prueba podría ser perforado
Datos obtenidos en las Fases 1 y 3 son analizados. Si el resultado son positivos una concesión es obtenida
Análisis adicional de los datos disponibles y posibilidades mas estudios sísmicos son hechos para seleccionar el sitio
de perforación
Basado en los datos obtenidos durante y la final del proceso de perforación (testigos, registros de
pozos) una decisión es hecha como si hay suficiente petróleo y gas para justificar terminar el pozo
SUFICIENTE PETROLEO Y GAS
El pozo es terminado y la producción comienza
INSUFICIENTE PETROLEO Y GAS
Otro sitio de perforación en el área de la concesión es
seleccionado o la concesión es abandonada y el proceso
para seleccionar otra área de interés es repetida
PASOS PARA ENCONTRAR YACIMIENTOS DE PETRÓLEO Y GAS
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EXPLORACIÓN POR IMÁGENES FOTOGRAFÍAS AÉREAS E IMÁGENES SATELITALES
Caracteristicas de una zona
determinada
Vegetación
Topografía
Corrientes de agua
Estructuras y Tipos de roca
Fallas geológicas
Anomalías térmicas
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DE SUPERFICIE:
- Observación directa
- Análisis químicos
- Estudios microbiológicos
- Reconocimiento de campo
- Fotogeología
MÉTODOS DE EXPLORACIÓN GEOLÓGICA
INDIRECTA
Afloramientos de las formaciones.
Se recogen muestras de las piedras del suelo.
Fósiles
DIRECTA
la apertura de zanjas o perforaciones poco
profundas para la extracción de testigos de
terrenos
Los trabajos geológicos del
campo completan las
informaciones obtenidas
con las fotografías aéreas
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EXPLORACIÓN GEOFISICA
GRAVIMETRÍA
Utiliza el principio que elementos de
mayor densidad producen una mayor
Gravedad
MAGNETOMETRÍA
Utiliza el principio que los distintos elementos
que componen el suelo producen distintas
perturbaciones del campo magnético de la
Tierra
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METODOS GRAVIMÉTRICOS METODOS GRAVIMÉTRICOS –– MAPA DE ANOMALIASMAPA DE ANOMALIAS
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PROCEDIMIENTO
Se produce una onda sísmica
Se propaga la onda por el terreno
Al llegar a la interfase entre dos capas parte de la onda se refleja a la superficie.
En superficie la onda reflejada es captada por un geofono
Midiendo tiempo e intensidad de la onda reflejada se puede saber la profundidad y
espesor de la capa (información del subsuelo)
La sísmica de reflexión consiste en emitir ondas de sonido en la superficie del terreno.
explosivos enterrados
camiones vibradores (en tierra)
cañones de aire (cuencas marinas)
El producto final es una "imagen" del subsuelo:
grillado 2D (dos dimensiones)
grillado 3D (tres dimensiones)
Ventajas de la sísmica en 3D respecto a la 2D:
Mayor información
reducen al máximo las incertidumbres con respecto a la geometría y la posición de las
capas en el subsuelo.
SISMICA
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Pulsos de sonido múltiples, enfocados, de Pulsos de sonido múltiples, enfocados, de
alta frecuencia y onda cortaalta frecuencia y onda corta
Un Gigabyte de Un Gigabyte de
datosdatos porpor diadia
Un Gigabyte de Un Gigabyte de
datos por datos por horahora
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Figure courtesy of Industrial Vehicles
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Figura cortesia de Veritas
Para levantamientos marinos los sensores son colocados en
largos cables detrás del barco.
Cañones de aire se utilizan como fuentes de Energía
Cables Cañones
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Reflexión Sísmica
Nos ayuda a conocer las profundidades del mar y el
grosor y estructura de los estratos sedimentarios
ACBCA ACBA ACA ABA
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receptores fuente
sedimentos
Capa 3
Capa 2
agua
Discontinuidad Moho manto
Arreglo de hidrófonos
RefracciónRefracción SísmicaSísmica
NosNos ayudaayuda aa conocerconocer estructurasestructuras queque sese
encuentranencuentran porpor debajodebajo dede loslos sedimentossedimentos yy hastahasta
lala cortezacorteza yy mantomanto
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Figura cortesia de Brian Russell
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Figura cortesia de Brian Russell
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Datos sísmicos 2D Datos Sísmicos 3D Figuras cortesia de Phillips Petroleum Co.
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Perfíl de
Reflexión
Sísmica
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Knoll Challenger
Golfo de México
sal
Perfíl de
Reflexión
Sísmica
múltiple
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segundos
Escarpe de
Campeche
Basamento
sedimento
Golfo de México
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Figuras cortesía de Phillips Petroleum Co.
Domo de sal en Golfo de México de más de tres millas de ancho!
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MODELACION EN 3D y 4D
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WORKFLOW GENERAL
OVERVIEW
User interface setup
Data Connectivity
Data Creation
Data IO
Seismic Interpretation
Model Definition
Well Correlation
Structural Modeling
Time/Depth Conversion
Resevoir Definition
Geological Modeling
Geological Modeling
Body Modeling
Data Validation and Preparation
Property Modeling and Mapping
Property Modeling
Property Mapping
Downscaling
Volumetrics
Well Planning
Model Upscaling
Reservoir Simulation
SIMULACIONES GEOLÓGICAS Y DE RESERVORIOS
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INTERPRETACIÓN SÍSMICA
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MODELAMIENTO ESTRUCTURAL
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MODELAMIENTO DE CUERPOS
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FALLAS NORMALES FALLAS INVERSAS DOMOS DE SAL
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CÁLCULOS VOLUMÉTRICOS
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CORRELACIÓN DE POZOS
PLANIFICACIÓN
DE POZOS
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MODELACIÓN DEL RESERVORIO
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SIMULACIÓN DE RESERVORIOS
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COSTOS EXPLORATORIOS
SISMICA 2D DESDE HASTA UNIDAD
LLANURA 8000 11000 $US/Km2
SERRANIA 17000 18000 $US/Km2
SISMICA 3D DESDE HASTA UNIDAD FECHA
LLANURA 15000 20000 $US/Km2
SERRANIA 25000 30000 $US/Km2 10/12/1999
TOPOGRAFIA Y TROCHA DESDE HASTA UNIDAD
800 1000 $US/Km
POZOS EXPLORATORIOS
DESCRIPCION PROFUNDIDAD COSTO UNIDAD
2000 m 2,2 MM$US
LLANURA 3000 m 4,0 MM$US
4000 m 6,5 MM$US
5000 m 10,0 MM$US
6000 m 16,0 MM$US
SERRANIA 2000 m 4,0 MM$US
3000 m 10,0 MM$US
4000 m 17,0 MM$US
5000 m 25,0 MM$US
6000 m 35,0 MM$US
GRAVIMETRIA + MAGNETOMETRIA 98,0 $US/KM
COSTOS EXPLORATORIOS
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GEOLOGIA INVERSION COSTO P/KM REFERENCIA
85,90 KM 53083 $US 618 $US COSTO PROMEDIO 1976 - 1985
GEOQUIMICA INVERSION COSTO P/KM
3824 MUESTRAS 2503KM - 2721 KM2
COSTO DE ANALISIS POR MUESTRA 85 $US
COSTO POR KM 180 $US
COSTO PROMEDIO INTEGRADO POR KM 310 $US
COSTOS EXPLORATORIOS
CAMPO CARANDA
PERFORACIÓN
ACTIVIDADES COSTOS
(M$US)
CAMINO Y PLANCHADA 136,00
EQUIPO DE PERFORACION 319,10
SERVICIOS DE LODOS Y LOCACION SECA 118,30
SERVICIO DE PERFILAJES 66,40
SERVICIO DE CEMENTACION 54,20
CAÑERIAS Y CABEZALES 126,90
TREPANOS Y HERRAMIENTAS 48,00
VARIOS 106,60
TOTAL 975,50
TERMINACION
ACTIVIDADES COSTOS
(M$US)
EQUIPO DE TERMINACION 452,80
SERVICIO DE LODOS Y DEWATERING 44,10
SERVICIO DE PERFILAJE Y BALEOS 71,50
EMPAQUE DE GRAVA 298,70
CEMENTACION 4,30
MATERIAL TUBULAR Y ARBOLITO 100,80
ALQUILER DE HERRAMIENTAS 3,80
SLICK LINE 19,60
INST.SUPERFICIALES Y LINEAS DE
CONDUCCION 60,30
VARIOS 78,10
TOTAL 1134,00
TOTAL GENERAL 2109,50
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UMSA - Facultad de Ingeniería – Carrera de Ing. Geológica MAESTRÍA EN INGENIERÍA PETROLERA Rodolfo Ayala Sánchez Ph.D.
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Fig(1.1)areacontrato.DWG
EXPLORACIÓN & PRODUCCIÓN
1:100000 22-11-2003
ISA 2003
FIGURA N°:1.1
PLANO GENERAL
UBICACION AREA DE CONTRATO
AREA COLPA - CARANDA
GERENCIA DE RESERVORIOS
PETROBRAS ENERGÍA S.A.
Fig. 1.1.1
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HISTORIA DE PRODUCCION - COLPA + CARANDA
1
10
100
1,000
10,000
100,000
1,000,000
En
e-6
0
En
e-6
3
En
e-6
6
En
e-6
9
En
e-7
2
En
e-7
5
Dic
-77
Dic
-80
Dic
-83
Dic
-86
Dic
-89
Dic
-92
Dic
-95
Dic
-98
Dic
-01
Dic
-04
Dic
-07
Dic
-10
CA
UD
AL
GAS (MPCD) PETROLEO+GASOLINA BPD PETROLEO (BPD) AGUA (BPD)
*
Inicio operac.
PESA
*
Exp. Gas a
Argentina
*
Nacionaliz.
GULF
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UBICACIÓN COSTO $US/Metro
SUBANDINO SUR 1360
LLANURA SUR 1050
LLANURA SANTA CRUZ 980
BOOMERANG 860
LLANURA ROBORE 1050
ALTIPLANO 30% ADICIONAL AL SUB SUR
SUBANDINO NORTE 30-40% ADICIONAL AL SUB SUR
LLANURA NORTE 30-40% ADICIONAL A LLANURA CENTRAL
COSTOS UNITARIOS
PROSPECCION SG LIBRO DE ORO 1986 SG 1987 - 1988 Y PROMEDIO PRES .89 PLAN
EXPLOR 87 - 96
GEOLOGIA 618 $US 708 663
GEOQUIMICA 310 $US 0 310
AEROMAGNETOMETRIA 17,5 $US 0 17,5
GRAVIMETRIA 210 $US 0 210
SISMICA 4866 $US 5125 4985
PERFORACION EXPLORATORIA
LLANURA 949 917 933
SUBANDINO 1450 1623 1536
ALTIPLANO 1280 1323 1323
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Campo Colpa
Columna Estratigráfica
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FIG. 3.3.3
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Tarija
T-180
L-1
68
Traza 180
Chaco
Petaca
TaiguatiTarija
Ichoa
Huamampampa
Tarabuco
NW SE
Petaca
T-180
L-1
68
Chaco
Petaca
TaiguatiTarija
Ichoa
Huamampampa
Tarabuco
SW NE
Taiguati
T-180
L-1
68
Línea 168
COLPA
Sísmica 3D
Fig. 3.1.8
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UMSA - Facultad de Ingeniería – Carrera de Ing. Geológica MAESTRÍA EN INGENIERÍA PETROLERA Rodolfo Ayala Sánchez Ph.D. MORETTI, BABY, MENDEZ & ZUBIETA (1996)
UMSA - Facultad de Ingeniería – Carrera de Ing. Geológica MAESTRÍA EN INGENIERÍA PETROLERA Rodolfo Ayala Sánchez Ph.D. MORETTI, BABY, MENDEZ & ZUBIETA (1996)
PERFILES BALANCEADOS
Un perfil que no este balanceado jamás podrá
representar la realidad. (Ramos, 1988)
Un PERFIL BALANCEADO no representa necesariamente la
realidad, sino que es un MODELO que al satisfacer
limitaciones razonables parece ser mas correcto.
• Aquel en que las capas pueden ser restauradas
a su forma original: RETRODEFORMABLE.
• Es una sección geológica VIABLE y
ADMISIBLE.
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SUPOSICION FUNDAMENTAL
CONSERVACION DE MASA
CONSERVACION DE VOLUMEN
CONSERVACION DE AREA
CONSERVACION DE LONGITUDES
Si la sección está bien elegida (transversal) y el acortamiento o alargamiento paralelo al eje del pliegue es mínimo o inexistente:
Pliegues paralelos
La masa es la misma
antes y después de
la deformación
Durante la deformación no se producen cambios significativos en la densidad de las rocas por lo que se supone:
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En función de la conservación de la longitud de las capas, se puede calcular la magnitud del acortamiento de una zona.
Se establecen líneas de referencia a ambos lados del perfil
En función de la variación de longitud de la misma capa o superficie (antes y después de la deformación) se puede calcular el porcentaje de acortamiento.
% Acortamiento = (Li – Lf)/ Li ) x 100
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FAJA PLEGADA Y CORRIDA Caracterizada por la presencia de fallas y pliegues asociados.
Los pliegues se generan como consecuencia del fallamiento.
Principales
tipos de
pliegues en
una FPC
La falla crece sincrónicamente con el pliegue.
FLEXIÓN DE FALLA
PROPAGACIÓN DE FALLA
Se genera una falla y el bloque colgante se desplaza y
acomoda sobre ella.
PLIEGUES POR FLEXIÓN DE FALLA
(FAULT BEND FOLDING)
El plegamiento se genera por acomodamiento de roca sobre una falla
que cambia su inclinación.
Primer
modelo
geométrico
Suppe (1983)
Conservación de:
• áreas
• longitudes de líneas estratales
• espesores de los bancos
• El bloque ubicado por encima de la superficie de falla (techo), se
denomina COLGANTE
• El bloque ubicado por debajo de la falla (piso) se denomina
BASAL.
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Plano basal Rampa basal Plano basal
Plano colgante PC
Rampa colgante
ELEMENTOS GEOMÉTRICOS BÁSICOS
• PLANO: la falla corta a la secuencia sedimentaria en forma PARALELA a
la estratificación.
• RAMPA: la falla corta a la secuencia sedimentaria en forma OBLICUA a la
estratificación
θ
ELEMENTOS GEOMÉTRICOS BÁSICOS
• ÁNGULO DE CORTE (θ): ángulo con el que una rampa se despega del
bloque basal. También se lo denomina ángulo de
paso fundamental.
+ -
Retro-inlinaciones
(negativas)
Ante-inclinaciones
(positivas)
Relacionado con:
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Vergencia: dirección de transporte tectónico
+ -
Retro-inclinaciones
(negativas) Ante-inclinaciones
(positivas)
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ELEMENTOS GEOMÉTRICOS BÁSICOS
• SUPERFICIE AXIAL: superficie (3D) o línea (2D – sección transversal) en la
cual los bancos cambian de inclinación.
Debe ser bisectriz del ángulo interflanco para que los
bancos no cambien de espesor.
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El pliegue comienza a crecer en
amplitud (altura) hasta un
punto en la que esta se
mantiene invariable y entonces
comienza a incrementar su
longitud de onda
Al comenzar a desarrollarse el
pliegue las superficies axiales
A y B están fijas al plano basal
en X e Y (puntos donde la falla
cambia de inclinación)
Las superficies axiales A’ y B’
(móviles) avanzan haciendo
crecer en ancho a las bandas
kink A - A’ y B - B’ mientras que
el A - B’ disminuye
En el momento en que la
superficie axial B’ alcanza el
punto X se fija a este y la
superficie axial A (antes fija)
comienza a avanzar en
forma sincronica con A’
A partir de este momento las
bandas kink B - B’ y A - A’
dejan de crecer y A - B’
comienza a ensancharse.
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B siempre fija
A’ siempre movil
B’ primero móvil
luego fija B’
A primero fija
luego móvil A
Con respecto al bloque
basal:
Fija: Activa
Móvil: Pasiva
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Plano basal Rampa basal Plano basal
Plano colgante PC
Rampa colgante
θ
EN RESUMEN:
ELEMENTOS
GEOMÉTRICOS
BÁSICOS
• PLANOS
• ÁNGULO DE CORTE (θ)
• RAMPAS
• SUPERFICIES AXIALES
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Rampa basal
Rampa colgante
COMO CHEQUEAR QUE UN PERFIL ESTE BALANCEADO:
• La cantidad de estratos cortados por la rampa basal
y la rampa colgante deben ser iguales.
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• La longitud de las capas involucradas en la rampa deben ser de igual magnitud.
• por ej.: Longitud del techo = Longitud de la base de un estrato.
COMO CHEQUEAR QUE UN PERFIL ESTE BALANCEADO:
Rampa basal
Rampa colgante
1 2
3 4
5 5 6
6 5
5 4 3
2 1
_____ ______ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____
1-2 + 2-3 + 3-4 + 4-5 + 5-6 = 1-2 + 2-3 + 3-4 + 4-5 + 5-6
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Ejemplos de perfiles desbalanceados
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PLIEGUES POR PROPAGACION DE FALLA
La falla crece sincrónicamente con el pliegue.
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Estadios de evolución