Petróleo: Formación, Geología y Exploración

Petróleo

Son compuestos químicos de carbono (76-86%) e hidrógeno (14-24%). Compuesto de elementos como el metano, etano, propano, butano y pentano que son hidrocarburos.

Formación del petróleo y el yacimiento

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, y 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.

Kerógeno

El kerógeno es la materia prima que genera hidrocarburos líquidos y gaseosos, existen 3 tipos:

• Lacustrino: mayor cantidad de H
• Marino: menor cantidad de H
• Terrestre: mayor % de H y O

Etapas en la transformación de la materia orgánica

Diagénesis / Catagénesis / Metagénesis

Teorías sobre el origen de los hidrocarburos

Inorgánica: 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.

Orgánica: 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

Exploración > Explotación > Refinación > Petroquímica básica > Petroquímica secundaria > Productos y subproductos.

Origen de los hidrocarburos

Líquidos y gaseosos: origen marino, continental, mezcla.

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

Un estrato (capa) es una unidad sedimentaria continua la cual es homogénea y está separada de los depósitos arriba (techo) y abajo (base) por discontinuidades las cuales están marcadas por cambios en la composición y son denominadas como planos de estratificación.

Tiempo requerido para la deposición de una capa:

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.

FACIE SEDIMENTARIA: Son todas las características litológicas y paleontológicas de un depósito sedimentario en un lugar específico, como lo son la litofacie y la biofacie.

Fases de la exploración petrolera

1° Definición de la existencia de una cuenca sedimentaria con un espesor potente de sedimentos que permita la maduración y expulsión. Establece el corte, la edad y litología de los sedimentos que pueden constituir rocas madres, reservorios y sellos, además establece los tipos de trampas posibles.

2° 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).

3° Determinación de la existencia o no de varios plays

Esta regida por la presencia y eficiencia de 5 elementos: (roca generadora > roca almacén > roca sello > trampa > 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 no ha sido verificado.

4° Delimitación de los objetivos y los prospectos que incluye la evaluación de los recursos y reservas probables. Se realiza un estudio integral y multidisciplinario de los factores que inciden en esta evaluación, es decir, estructuración, reservorios y sellos, llenado de las trampas.

5° Evaluación de las reservas probadas. Después de definido 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.

Serie y fases petrolíferas

Serie arcillo-arenosas y carbonatadas

Roca generadora

Pueden ser:

• Inmaduras: cuando su ubicación en el corte geológico está por encima de la ventana de petróleo en la cual no se genera 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 no han generado todos los hidrocarburos cesando la misma.

Roca almacén

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

Existen anticlinales, combinación pliegue y fallas, intrusión salina e ígnea, sello sólido de hidrocarburos, lentes de arenas, discordancia, zona fractura.

La trampa de hidrocarburos es una condición geológica de las rocas del subsuelo que permite la acumulación del petróleo o del gas natural.

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) y mixtas (originadas por una combinación de pliegues y fallas con cambios de porosidad de las rocas).

Sincronía y migración

Relación temporal que asegura que todos los elementos del sistema petrolero se ordenen de manera secuencial y adecuada.