El Sistema Petrolero: Fundamentos y Procesos Geológicos

En la geología del petróleo, los conocimientos e ideas se organizan y categorizan en modelos conceptuales que tienen como base los procesos geológicos. Un sistema petrolero es fundamental para comprender la existencia de yacimientos de hidrocarburos.

En cuencas con dos o más Rocas Generadoras (RG), el potencial petrolífero es considerablemente más alto. La reducción del riesgo en la exploración se basa en un entendimiento profundo del sistema petrolero, lo que implica evaluar el potencial y investigar las acumulaciones de hidrocarburos.

El flujo de trabajo en la exploración generalmente sigue esta secuencia: Adquisición de Datos → Interpretación del Modelo → Estudio del Sistema Petrolero → Evaluación de Riesgos → Toma de Decisiones. Este proceso se puede resumir como: Datos → Análisis (procesamiento) → Información (conocimiento) → Decisión.

Definición del Sistema Petrolero

El sistema petrolero puede considerarse una «máquina natural» productora de petróleo. Es un sistema geológico natural que engloba todos los elementos y procesos geológicos esenciales para la existencia de un yacimiento de aceite y/o gas. Se estudia como un modelo dinámico que ocurre en cuencas sedimentarias, abarcando la generación y transformación de la materia orgánica en aceite y/o gas, su migración y, finalmente, su acumulación en una trampa petrolífera.

Elementos Esenciales del Sistema Petrolero

Para que un sistema petrolero sea viable, deben coexistir los siguientes elementos esenciales en tiempo y espacio geológico adecuados:

• Roca Generadora (o Roca Madre): Fuente de los hidrocarburos.
• Roca Almacén (o Reservorio): Donde se acumulan los hidrocarburos.
• Roca Sello: Capa impermeable que evita el escape de los hidrocarburos.
• Rocas de Sobrecarga: Capas de roca que ejercen presión y generan la temperatura necesaria para la maduración de la roca generadora. También influyen en la formación de trampas y vías de migración.

La ausencia de uno solo de estos elementos o la falta de sincronía en los procesos elimina la posibilidad de formar un yacimiento explotable.

Conceptos Fundamentales Asociados

• Extensión Estratigráfica: Define el alcance de las rocas generadoras, almacenadoras, sellos y de sobrecarga, evaluadas en el momento crítico.
• Momento Crítico: Instante en el tiempo geológico que representa el pico de generación, migración y acumulación de hidrocarburos. Es crucial para definir la viabilidad del sistema.
• Tiempo de Preservación (o Conservación): Período geológico durante el cual los hidrocarburos acumulados se conservan. Posteriormente, pueden degradarse, re-emigrar o destruirse por diversos procesos geológicos.

Detalles de los Elementos Esenciales

Roca Almacenadora (Reservorio)

Se refiere al espacio poroso y permeable dentro de una roca donde se almacenan los hidrocarburos (gas o aceite). Comúnmente son litologías como areniscas y calizas.

Roca Sello

La presencia y efectividad de las rocas sello determinan la extensión geográfica del sistema petrolero. La migración de hidrocarburos está confinada por estas superficies sellantes (impermeables). La capacidad del sello (medida por su presión de entrada) controla la cantidad de hidrocarburos que pueden ser atrapados.

• Las trampas suelen tener al menos dos sellos (superior e inferior).
• Muchas trampas cuentan con tres sellos (superior, inferior y lateral). En algunas, el sello superior es el más importante, pero a menudo el sello lateral es crítico para la retención.

Trampas Petrolíferas

La etapa final del sistema petrolero es el entrampamiento de los hidrocarburos en acumulaciones económicamente explotables. Las trampas son receptáculos geológicos cerrados, donde las rocas almacén están rodeadas, hasta cierto nivel, por rocas impermeables que impiden la migración y escape de los hidrocarburos.

Concepto de Play Petrolero

Un Play se define como el estudio completo de unidades estratigráficas almacenadoras dentro de una cuenca sedimentaria. Este estudio considera múltiples factores:

• Espesor o potencia de la unidad.
• Composición química.
• Contenido y tipo de materia orgánica.
• Distribución geográfica.
• Calidad y madurez de la roca generadora asociada.
• Facies y microfacies.
• Paleogeografía.
• Estructura geológica.
• Litología (tipo de rocas).

Los plays agrupan prospectos exploratorios que comparten similitudes geológicas, donde el tipo de yacimiento y la trampa controlan la distribución del aceite y gas.

Sincronía en el Sistema Petrolero

La sincronía es un factor crítico y se refiere a la ocurrencia coordinada de todos los elementos y procesos necesarios (generación, migración, entrampamiento y preservación) en el tiempo y espacio geológico correctos. Esta coincidencia es indispensable para que se formen acumulaciones de hidrocarburos susceptibles de ser explotadas económicamente.

Clasificación de los Sistemas Petroleros

Los sistemas petroleros se pueden clasificar según diversos criterios:

Según su Deformación Estructural

• Sistemas Puros: No presentan deformación estructural significativa. Sus características se deben principalmente a factores sedimentológicos y estratigráficos. Como consecuencia, sus trampas son predominantemente estratigráficas. Ejemplos en México incluyen el Sistema Cuenca de Chicontepec, el Sistema Paleógeno-Neógeno de Burgos y el Sistema (Terciario) Paleógeno-Neógeno de Veracruz.
• Sistemas Híbridos: Presentan reorientación estructural debido a la deformación tectónica. Las trampas pueden ser pliegues anticlinales, fallas, o, más frecuentemente, combinaciones (trampas mixtas) donde los pliegues están dislocados por fallas. Ejemplos en México son el Jurásico Superior-Cretácico de la Sonda de Campeche, el Sistema La Casita-Menchaca-Padilla del Golfo de Sabinas y el Depósito Encanto-Concepción de la Cuenca Salina del Istmo.

Según la Certeza de la Roca Generadora

Basada en la calidad y cantidad de información geológica disponible referente a la roca generadora:

• Conocido: Existen correlaciones geoquímicas directas aceite-roca o gas-roca que confirman la roca generadora.
• Hipotético: No hay correlaciones directas, pero existen evidencias indirectas (geológicas, geoquímicas) del origen del aceite o gas a partir de una roca generadora postulada.
• Especulativo: La existencia y naturaleza de la roca generadora se basan únicamente en postulados geológicos y/o geofísicos, sin evidencias directas o indirectas robustas.

Representación del Sistema Petrolero

El sistema petrolero se puede representar y visualizar utilizando diversas herramientas y formatos:

• Una tabla de datos que resuma los componentes y sus propiedades.
• Una gráfica de historia de sepultamiento, que incluya la descripción del momento crítico, la edad y los elementos esenciales para una localidad específica.
• Un mapa geológico-geográfico de localización del sistema.
• Una sección geológica transversal, elaborada para el momento crítico, que describa las relaciones espaciales de los elementos esenciales (generadora, almacén, sello, sobrecarga, vías de migración, trampa).
• Una carta de eventos del sistema petrolero (Petroleum System Events Chart), que muestre las relaciones temporales de los elementos esenciales y los procesos (generación, migración, acumulación), así como el tiempo de preservación y el momento crítico.

Importancia y Aplicación del Sistema Petrolero en la Exploración

El concepto de sistema petrolero es una herramienta fundamental en la exploración de petróleo. Ayuda a:

• Identificar y cuantificar los elementos de riesgo geológico.
• Evaluar objetiva y sistemáticamente cada uno de los subsistemas (generación, migración, acumulación).
• Definir programas de investigación geológica y geofísica.
• Tomar decisiones informadas durante las diferentes fases de la exploración.

La notación utilizada para describir las características de los sistemas petroleros emplea una simbología convencional. Esto unifica el lenguaje entre geólogos, geofísicos, geoquímicos, ingenieros, supervisores y administradores, mejorando la comunicación al establecer un marco conceptual común.

Sistemas Petroleros en México: Ejemplos Regionales

• Los sistemas petroleros del Mesozoico de México son predominantemente híbridos.
• En el Cenozoico, se encuentran tanto sistemas petroleros puros como híbridos.

Etiquetas: Exploración de Hidrocarburos, Geología del Petróleo, Roca Almacén, Roca Generadora, Roca sello, sistema petrolero