02 Nov
El Petróleo: Composición, Origen y Geología
¿Qué es el Petróleo?
El petróleo está compuesto principalmente por una mezcla compleja de hidrocarburos, que son compuestos químicos formados por carbono (76-86%) e hidrógeno (14-24%). Entre sus componentes más simples se encuentran el metano, etano, propano, butano y pentano.
¿Cómo se Forman el Petróleo y los Yacimientos?
La paleoatmósfera terrestre, al estar conformada por grandes cantidades de CO₂, permitió el desarrollo de organismos que utilizaron este gas como fuente de energía y como molécula básica para construir compuestos más complejos, tales como lípidos o ácidos grasos (triglicéridos, glicerol, ácido graso).
Los seres vivos, al morir y descomponerse, liberan los compuestos orgánicos al ambiente. Al ser incorporados a los sedimentos en condiciones físico-químicas favorables (ambiente anóxico), se convertirán en hidrocarburos líquidos y gaseosos, que conformarán el petróleo. En una atmósfera sin CO₂, el petróleo como tal no existiría.
El Kerógeno: La Materia Prima
El kerógeno es la materia orgánica precursora que, bajo condiciones adecuadas, genera hidrocarburos líquidos y gaseosos. Existen tres tipos principales:
- Lacustre: Mayor cantidad de hidrógeno.
- Marino: Menor cantidad de hidrógeno.
- Terrestre: Mayor porcentaje de hidrógeno y oxígeno.
Etapas en la Transformación de la Materia Orgánica
La transformación del kerógeno en petróleo ocurre en tres etapas principales:
- Diagénesis: Procesos iniciales a baja temperatura y presión.
- Catagénesis: La «ventana del petróleo», donde se generan los hidrocarburos líquidos por craqueo térmico.
- Metagénesis: Etapa final a altas temperaturas, donde se genera principalmente gas seco (metano).
Teorías sobre el Origen de los Hidrocarburos
Teoría Inorgánica (Abiogénica)
Explica el origen de estos hidrocarburos gracias a la combinación de elementos químicos como el carbono y el hidrógeno, sometidos a altas temperaturas y presiones, ubicados en capas muy profundas de la Tierra.
Teoría Orgánica (Biogénica)
Según esta teoría, el petróleo y el gas natural se han formado por la transformación de la materia orgánica vegetal y animal, cuya estructura molecular ha sufrido alteraciones por efectos de altas temperaturas, acción de bacterias y microorganismos, alta presión en el subsuelo y otros agentes a lo largo de millones de años.
Cadena de Valor del Petróleo
El proceso industrial del petróleo sigue una secuencia de etapas bien definidas:
- Exploración
- Explotación
- Refinación
- Petroquímica básica
- Petroquímica secundaria
- Productos y subproductos
Origen de los Hidrocarburos
Los hidrocarburos líquidos y gaseosos pueden tener un origen:
- Marino
- Continental
- Mixto
Geología del Petróleo
Es la rama de la geología que se encarga de estudiar, describir e interpretar el origen, migración, entrampamiento y formación de yacimientos de petróleo. Para ello se emplean diferentes disciplinas como la geología física, paleontología, sedimentología y estratigrafía, geología estructural, tectónica, geología del subsuelo y petrofísica, principalmente.
Estratigrafía y Formaciones Geológicas
Estratos
Un estrato (capa) es una unidad sedimentaria continua, la cual es homogénea y está separada de los depósitos de arriba (techo) y abajo (base) por discontinuidades. Estas discontinuidades están marcadas por cambios en la composición y son denominadas planos de estratificación.
Tiempo Requerido para la Deposición
El tiempo de formación de una capa varía enormemente:
- Una unidad de varios metros de espesor de conglomerado o arenisca puede ser depositada en un período de pocas horas a partir de una corriente turbidítica.
- El mismo espesor de mudstone calcáreo puede requerir varios cientos de miles de años por la acumulación de fragmentos planctónicos.
Formaciones Sedimentarias
Es una unidad litoestratigráfica formal que define cuerpos de rocas caracterizados por unas propiedades litológicas comunes (composición y estructura) que las diferencian de las adyacentes.
Facies Sedimentaria
Son todas las características litológicas y paleontológicas de un depósito sedimentario en un lugar específico. Se dividen en:
- Litofacies: Características de la roca.
- Biofacies: Contenido fósil.
Fases de la Exploración Petrolera
- Definición de la cuenca sedimentaria: Se busca establecer la existencia de una cuenca con un espesor potente de sedimentos que permita la maduración y expulsión de hidrocarburos. Se determina el corte, la edad y la litología de los sedimentos que pueden constituir rocas madre, reservorios y sellos, además de establecer los tipos de trampas posibles.
- Definición del sistema petrolero: Es un sistema geológico integral que incluye un depocentro con una roca madre activa con capacidad de generar aceite y gas. Además, deberá incluir todos los elementos y procesos geológicos indispensables para que exista una acumulación comercial de hidrocarburos (roca generadora, roca almacén, roca sello, trampa, sincronía y migración).
- Determinación de «Plays»: Un «play» está regido por la presencia y eficiencia de cinco elementos: roca generadora, roca almacén, roca sello, trampa, y sincronía y migración. La ausencia de cualquiera de estos da lugar a la inexistencia del play.
- Play establecido: Play en el que se han descubierto hidrocarburos en uno o más yacimientos para los cuales se han estimado reservas.
- Play hipotético: Play visualizado por el analista, pero que no ha sido verificado.
- Delimitación de objetivos y prospectos: Incluye la evaluación de los recursos y reservas probables. Se realiza un estudio integral y multidisciplinario de los factores que inciden en esta evaluación, o sea: estructuración, reservorios y sellos, y llenado de las trampas.
- Evaluación de las reservas probadas: Después de definidos los prospectos, el próximo paso es la perforación exploratoria en el centro de la estructura, cuyo objetivo principal es demostrar la capacidad gasopetrolífera del prospecto revelado, lo cual se realiza a través de ensayos.
Componentes Clave de un Sistema Petrolífero
Los sistemas petrolíferos se encuentran comúnmente en series sedimentarias, como las arcillo-arenosas y las carbonatadas.
Roca Generadora (Roca Madre)
Son rocas que pueden ser:
- Inmaduras: Cuando su ubicación en el corte geológico está por encima de la «ventana de petróleo», en la cual no se generan hidrocarburos líquidos o se generan, pero altamente pesados y sulfurosos.
- Maduras: Cuando se ubican dentro de la ventana de hidrocarburo líquido o del gaseoso.
- Sobremaduras: Cuando se encuentran por debajo de la ventana de gas, por lo que ya han generado todos los hidrocarburos, cesando la generación.
Roca Almacén (Reservorio)
Es un tipo de roca cuya porosidad es tal que puede albergar volúmenes importantes de hidrocarburos. Al mismo tiempo, esta roca debe tener una buena permeabilidad, definida geometría e interconexión.
Roca Sello
Es una unidad litológica cuya porosidad y permeabilidad es tan baja que la presión de flotabilidad de los hidrocarburos no puede producir la invasión de sus espacios porales y, por lo tanto, inhiben la migración secundaria a través de los mismos.
Trampa Petrolífera
La trampa de hidrocarburos es una condición geológica de las rocas del subsuelo que permite la acumulación del petróleo o del gas natural.
Ejemplos de Trampas
- Anticlinal
- Combinación de pliegue y fallas
- Intrusión salina e ígnea
- Sello sólido de hidrocarburos
- Lentes de arenas
- Discordancia
- Zona de fractura
Tipos de Trampas
- Estructurales: Constituidas por la deformación de los estratos del subsuelo, causado por fallas.
- Estratigráficas: Originadas por cambios laterales y verticales en la porosidad de la roca.
- Mixtas: Originadas por una combinación de pliegues y fallas con cambios de porosidad de las rocas.
Sincronía y Migración
Es la relación temporal que asegura que todos los elementos del sistema petrolero se ordenen de manera secuencial y adecuada para la acumulación de hidrocarburos.
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