Post on 28-Apr-2015
ORIGEN DEL PETRÓLEO
LOS CUATRO TIPOS DE KEROGENOY EL PETRÓLEO QUE GENERAN
- INORGÁNICO ó MAGMÁTICO
Originado a grandes profundidades y migró a través de fallas de la corteza terrestre
- ORGÁNICO
Acumulación de materia orgánica en ambientes de baja energía,Soterramiento, presión, temperatura y tiempo.
ORIGEN DEL PETRÓLEO
ATOLONES
EL METANO, ETANO, ACETILENO Y BENCENO PUEDEN SER LOGRADOS
A PARTIR DE FUENTES INORGÁNICAS
ORIGEN INORGÁNICO
OBJECIONES
El poder de rotación óptica de los petróleos se observa sólo en donde han prevalecido fuerzas orgánicas.
Nunca ha podido demostrarse la presencia de metales alcalinoslibres en la corteza.
En todos los crudos se encuentran series homólogas de compuestos de hidrocarburos que contienen gran cantidad de
miembros individuales. Todos los compuestos de esta índoleson de origen orgánico
TEORÍAS DE ORIGEN INORGÁNICO
RAZONES
Una fuente abundante y ampliamente distribuida de los doselementos esenciales del petróleo – carbono e hidrógeno-
es provista por la materia orgánica.
El contenido de pigmentos de porfirinas y nitrógeno en crudosson indicios de un origen animal o vegetal o de ambos.
La aparición continua del nitrógeno desde la materia orgánica en los sedimentos llegando al petróleo es un indicio de la
naturaleza orgánica de la materia prima.
Los mismos tipos de hidrocarburos aparecen enlutitas/carbonatos y en el petróleo crudo.
TEORÍAS DE ORIGEN ORGÁNICO
CICLO DEL CARBONO ORGÁNICO
ATMÓSFERA
BIÓSFERA
LITÓSFERA
Soterramiento rápidoy preservación
Evolución a carbón, petróleo y gas
Intemperismo ometeorización
Oxidacióno
combustión
H2O
Acciónbacterial
Muerte
CO2 PlantasFotosíntesis
Comidas poranimales
LA CONCENTRACIÓN DEL CARBONO ES DE 0,08% EN LA LITÓSFERA, HIDRÓSFERA Y ATMÓSFERA.ES EL DOCEAVO ELEMENTO MÁS ABUNDANTE EN LA CORTEZA TERRESTRE.
CICLO DEL CARBONO
El carbono se presenta en la corteza terrestre en los siguientes estados de oxidación:
CARBONO ELEMENTAL O NATIVO: -Diamante y grafito, en rocas ígneas y metamórficas.
CARBONO OXIDADO: - CO2 en la atmósfera,
- Carbonatos de Ca y Mg, en rocas sedimentarias y metamórficas (calizas, dolomías, margas y mármoles).
CARBONO REDUCIDO: - Sustancias húmicas en suelos;
- Materia orgánica disuelta y particulada en aguas naturales; - Materia orgánica diseminada (Kerógeno) o
-Materia orgánica concentrada (gas natural, petróleo, carbón mineral, lutitas bituminosas, esencialmente en forma de metano e hidrocarburos)
en rocas principalmente de origen sedimentario; - Metano y carburos metálicos en rocas ígneas.
Tomado de Escobar, 2003
MATERIA ORGÁNICA
LA ACUMULACIÓN Y PRESERVACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA EN LOS SEDIMENTOS DIFIERE
SEGÚN EL AMBIENTE DE SEDIMENTACIÓN
En medios marinos el 95% de la productividad primariaproviene del fitoplancton,
la mayoría de la materia orgánica detrítica (muerta) es reciclada por organismos pelágicos.
En ambientes continentales casi toda la materia orgánicaen suelos es descompuesta y reciclada, y las acumulaciones están restringidas a los depósitos de turba en los pantanos,
así como algunas capas ricas en carbono orgánico que seobservan en ciertos sedimentos lacustres.
Killops y Killops, 1993Tomado de Escobar, 2003.
MATERIA ORGÁNICA
CANTIDADES
Aproximadamente 1 por 1000 de la materia orgánicaes soterrada.
La gran parte de esta materia se encuentra dispersa.Sin embargo, a lo largo del tiempo geológico, esta pequeña
cantidad ha producido 20 x 1015 toneladas métricas de materia orgánica fósil.
De esta materia solo 1/1000 se convierte eventualmenteen depósitos de carbón, petróleo y gas.
Se ha estimado que la velocidad de acumulación del carbono orgánico en los sedimentos es de 4 x 106 toneladas por año.
Lo que permite calcular que solo el 0,01% de la productividad primaria neta marina es preservada anualmente.
IHRDC, GL 104
Killops y Killops, 1993Tomado de Escobar, 2003.
ORIGEN DEL PETRÓLEO
EL PETRÓLEO ES EL PRODUCTO DE LA DIAGÉNESIS DE
COMPONENTES ORGÁNICOS FUNDAMENTALES EN LA
MATERIA ORGÁNICA ACUMULADOS EN SEDIMENTOS FINOS EN UN
AMBIENTE DE BAJA ENERGÍA Y DEFICIENTE EN OXÍGENO.
ORIGEN DEL PETRÓLEO
LA DIAGÉNESIS TIENE LUGAR DURANTE EL SOTERRAMIENTO
BAJO LA INFLUENCIA DEL CALOR, TIEMPO Y PRESIÓN
LA DIAGÉNESIS TEMPRANA REMUEVE LOS COMPONENTES
MAS VOLÁTILES Y SOLUBLES, DEJANDO KERÓGENO.
ROCAS MADRES
SEDIMENTOS DE GRANO FINO RICAS EN MATERIA ORGÁNICA
- LUTITAS
- CALIZAS
GENERALIDADES
TIPOS DE CRUDOS DE ACUERDO AL AMBIENTE DE SEDIMENTACIÓN DE LA
“ROCA MADRE”
MARINOAROMÁTICOS INTERMEDIOS
ALTOS EN AZUFRE
DELTÁICOS-COSTEROSPARAFÍNICOS A PARAFÍNICO-NAFTÉNICOS
BAJOS EN AZUFRE
AMBIENTES DE SEDIMENTACIÓN
KERÓGENO
ES CREADO POR EL ROMPIMIENTO DE LAS MOLÉCULAS
BIOLÓGICAS COMPLEJAS , REACCIONES ENTRE ALGUNAS DE LAS
MOLÉCULAS MÁS SIMPLES RECIÉN CREADAS Y LA PÉRDIDA DE LA
MAYORÍA DE LOS ÁTOMOS Y MOLÉCULAS DIFERENTES AL
CARBONO E HIDRÓGENO, TALES COMO
Radicales OH, NH3, CO2 Y H2O.
C20
Colesterol(Esteroide)
Colestano(Esterano)
C16
MICROSCOPICAMENTE PUEDEN SER PARTÍCULAS ESTRUCTURADAS
CONOCIDAS COMO MACERALES DE COLOR DESDE AMARILLO Y
ANARANJADO HASTA MARRÓN Y NEGRO O MATERIAL AMORFO.
KERÓGENO
KERÓGENO
MACERALES
Son los constituyentes más o menos homogéneos orgánicos individuales de carbón reconocibles microscópicamente, que
dependiendo de su participación cuantitativa y sus asociaciones,controlan las propiedades químicas, físicas y tecnológicas de
un carbón de un rango dado.Traducido de Geological Nomenclature (1982)
TIPOS DE MACERALES
VITRINITA: es dominante en muchos kerógenos y el mayor
componente del carbón. Se deriva de plantes terrestres.
Por su enorme dificultad en descomponerse puede aparecer
en casi todos los ambientes sedimentarios.
EXINITA: son en su mayoría algas, esporas, polen, cutículas de
hojas de cera. No es común un alto porcentaje, pero de estar
presente, indica ambientes marinos poco profundos o lacustres.
INERTINITA: proviene de fuentes que han sido oxidadas antes de
sedimentarse. El carbón de leña, derivado de plantas maderables,
es el tipo más reconocible. Es un componente menor del kerógeno.
KERÓGENO
TIPOS DE MACERALES
PARTÍCULAS AMORFAS: representan probablemente el material
fuente de hidrocarburos más atractiva en el kerógeno.
Están químicamente más descompuestos y pueden madurar
a petróleo a temperaturas significativamente menores que
los macerales asociados.
Su volumen ha sido reducido y su densidad aumentada
asi que puede generar mayor cantidad de hidrocarburos
que los tipos estructurados.
KERÓGENO
KERÓGENO
Material Orgánico de aspecto micrítico formado por pequeñas partículas de vitrinita mezcladas con material bituminoso de aspecto amorfo. Este material está constituido principalmente por fragmentos leñosos y herbáceos. También contiene una gran varieded de estructuras de hongos y de sus esporas. Luz blanca incidente, en aceite de inmersión.Estas características indican un predominio de material orgánico de origen terrestre con aporte de material marino.Formaciones Aguardiente y Escandalosa, Subdcuenca de Uribante, Cuenca Barinas-Apure. Tomado de Jordán (1984)
TIPOS DE KERÓGENO
LOS CUATRO TIPOS DE KEROGENOY EL PETRÓLEO QUE GENERAN
TIPOS DE KERÓGENOS
EL KERÓGENO TIPO I ES DERIVADO MAYORMENTE DE
RESTOS DE ALGAS EN UN 65% DE EXINITA,
Y CUANDO MADURA GENERA PRINCIPALMENTE
PETRÓLEO.
ES TAMBIÉN CAPAZ DE GENERAR LA MAYOR CANTIDAD
DE PETRÓLEO DE TODOS LOS TIPOS DE KERÓGENOS.
TIPOS DE KERÓGENOS
EL KERÓGENO TIPO II ES EL KERÓGENO MÁS COMÚN.
CONSISTE MAYORMENTE DE
MATERIAL AMORFO DERIVADO DEL ROMPIMIENTO
MECÁNICO Y BACTERIAL DE UNA MEZCLA DE ANIMALES Y
PLANTAS UNICELULARES MARINOS.
ESTE KERÓGENO ES PROPENSO A GENERAR PETRÓLEO
AROMÁTICO INTERMEDIO ALTO EN AZUFRE Y NAFTÉNICOS
PERO GENERA MÁS GAS QUE EL KERÓGEO DEL TIPO I.
TIPOS DE KERÓGENOS
EL KERÓGENO TIPO III SE DERIVA DE MATERIA ORGÁNICA NO MARINA
DEPOSITADA CERCA DE LAS AREAS DE DRENAJE CONTINENTAL
(PLANTAS TERRESTRES SUPERIORES).
ES RICO EN MACERALES DE VITRINITA.
ES CONOCIDO TAMBIÉN COMO KERÓGENO CARBONACEO.
EL MATERIAL HÚMICO EN EL KERÓGENO TIPO III TIENE UNA
CAPACIDAD BAJA PARA FORMAR PETRÓLEO PARAFÍNICO A
PARAFÍNICO-NAFTÉNICO BAJO EN AZUFRE Y
GENERA PRINCIPALMENTE GAS NATURAL.
TIPOS DE KERÓGENOS
EL KERÓGENO TIPO IV CONSISTE MAYORMENTE DE
PARTÍCULAS INERTES QUE HAN SIDO ALTAMENTE OXIDADAS
ANTES DEL SOTERRAMIENTO, COMO EL
CARBÓN DE MADERA.
ES EL TIPO DE KERÓGENO MÁS RARO Y PRACTICAMENTE
TIENE MUY POCA CAPACIDAD DE GENERAR O PETRÓLEO O GAS.
VENTANA DE PETRÓLEO
VENTANA DE PETRÓLEO
EL RANGO DE TEMPERATURA ENTRE 60 Y 175 °C SE LLAMA
“VENTANA DE PETRÓLEO”.
COMIENZA ENTRE 1 A 2 Km DE SOTERRAMIENTO Y TERMINA
ENTRE 3 Y 4 Km DEPENDIENDO DEL GRADIENTE GEOTÉRMICO.
EL PRIMER PETRÓLEO GENERADO ES PESADO Y TIENDE A SER RICO
EN COMPUESTOS AROMÁTICOS Y NSO.
MEDIANTE EL INCREMENTO DE LA PRESIÓN Y LA TEMPERATURA POR
SOTERRAMIENTO EL PETRÓLEO SE HACE MÁS LIVIANO Y PARAFÍNICO.
A TEMPERATUIRAS SOBRE LOS 175 °C CESA LA FORMACIÓN DE
PETRÓLEO Y LA GENERACIÓN DE GAS SE HACE DOMINANTE.
SOBRE LOS 225 °C LA ROCA MADRE PASA A SER SOBREMADURA.
VENTANA DE PETRÓLEO
LA ESCALA DEL TIEMPO GEOLÓGICO
50
100
150
200
400
300
22,5
GRADIENTE GEOTÉRMICO Y FLUJO DE CALOR
FLUJO DE CALOR
CONDUCTIVIDAD TERMAL Y GRADIENTE GEOTÉRMICO
GRADIENTE GEOTÉRMICO Y EL FLUJO DE CALOR
EL GRADIENTE GEOTÉRMICO ESTA RELACIONADO DIRECTAMENTE
AL FLUJO DE CALOR DE LA TIERRA.
EL GRADIENTE SERÁ MAYOR DONDE EL FLUJO DE CALOR SEA ALTO.
EL ALTO GRADIENTE GEOTÉRMICO SE ENCUENTRA EN CUENCAS ASOCIADAS
CON PROCESOS TECTÓNICOS DE DEFORMACIÓN ACTIVA ,
ESPARCIMIENTO DEL FONDO OCEÁNICO Y CONSTRUCCIÓN DE MONTAÑAS.
EL GRADIENTE GEOTÉRMICO ESTÁ INFLUENCIADO TAMBIÉN POR LA
CONDUCTIVIDAD TERMAL DEL TIPO DE ROCA Y LA CANTIDAD DE
FLUIDO DE LAS MISMAS.
PRESIÓN DE SOBRECARGA
GRADIENTE DE PRESIÓN DEL SUBSUELO
PRESIÓN EN EL SUBSUELO
MEDIANTE LA EVOLUCIÓN TÉRMICA DE LOS CRUDOS (DIAGÉNESIS) LOS CRUDOS SE VUELVEN MÁS
LIVIANOS Y PARAFÍNICOS DEBIDO A LA DESINTEGRACIÓN DE SUS COMPONENTES MÁS PESADOS Y AL AUMENTO DE
SU CONTENIDO DE GASES.
EL CONTENIDO DE AZUFRE DISMINUYE YA QUE ESEXPULSADO EN FORMA DE H2S.
EVENTUALMENTE EL CRUDO PUEDE DESTRUIRSEY CONVERTIRSE EN GAS Y RESIDUOS INSOLUBLES.
MADUREZ
MADUREZ
VIDA
50ºC
PETRÓLEO(Maduración)
Petróleo pesadoPetróleo liviano y gas
GrafitoMatano
METAGÉNESISGas
Hidrocarburos yprotohidrocarburos
en organismos
Lípidos, proteinas,carbohidratos
CATAGÉNESIS
DIAGÉNESIS
Actividad bacterial y reacciones químicas de baja temperatura
200ºC
250ºC
Pirobitumen
reacciones químicas deALTA temperatura
BITUMEN
KERÓGENO
ORIGEN Y
MADURACIÓNDEL
PETRÓLEO
C R E T Á C I C O
PA
LE
OC
EN
O
EOCENO OLIGOCENO MIOCENOP
LIO
CE
NO
MADUREZ TERMAL Y GENERACION DE HIDROCARBUROSVLC - 693
(METODO DE LOPATIN)
Comienzo de Generación
Máxima Generación
Tiempo en M.a.
119 91 76 66.5 57.8 43 14 11.1 0
13460’
9506’9330’
7565’
PL
EIST
OC
EN
O
30ºC40ºC50ºC60ºC70ºC80ºC90ºC100ºC110ºC120ºC130ºC140ºC150ºC160ºC
Profundidaden piesb.n.l
13770’
15641’
15376’
16370’
LOS CRUDOS JÓVENES Y POCO PROFUNDOS TIENDENA SER PESADOS Y VISCOSOS CON ALTO CONTENIDODE AZUFRE, GENERALMENTE BAJOS EN PARAFINAS
Y ALTOS EN AROMÁTICOS.
LOS CRUDOS JÓVENES Y PROFUNDOS SON MENOS VISCOSOS Y DE MÁS ALTA GRAVEDAD API.
SON PARAFÍNICOS Y BAJOS EN AZUFRE.
LOS CRUDOS MÁS ANTIGUOS Y SOMEROS SON COMPARABLES CON LOS JÓVENES Y PROFUNDOS.
SIN EMBARGO, ASI COMO LOS JÓVENES POCO PROFUNDOS, PUEDEN SER ALTOS EN AZUFRE DEPENDIENDO DE SU
AMBIENTE DE SEDIMENTACIÓN.
POR LO GENERAL, LOS CRUDOS PROFUNDOS TIENENLA VISCOSIDAD, LA DENSIDAD Y EL AZUFRE MÁS BAJOS.
GENERACIÓN
GENERALIDADES
LOS CRUDOS VARÍAN DE ACUERDO PRINCIPALMENTE A LOSSIGUIENTES FACTORES:
-EDAD- PROFUNDIDAD- ROCA MADRE
- HISTORIA GEOLÓGICA DE LAS CUENCAS- DEGRADACIÓN
GENERACIÓN
PRIMARIA :
-DE LA ROCA MADRE A LA ROCA RECIPIENTE
SECUNDARIA :
- A LO LARGO DE LA ROCA RECIPIENTE HASTA LA TRAMPA
MIGRACIÓN
TRAYECTORIAS DE MIGRACIÓN SECUNDARIAY FORMACIÓN DE MENES
MENE GRANDE
TRINIDAD
BOCA DEL MENE
FORMACIÓN DE ACUMULACIONES DE PETRÓLEO Y GASPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LA MIGRACIÓN PRIMARIA Y SECUNDARIA
EN SUS ESTADOS INICIAL Y AVANZADO
I) FASE INICIAL DE LA MIGRACIÓN PRIMARIA Y SECUNDARIA
II) FASE AVANZADA DE LA MIGRACIÓN PRIMARIA Y SECUNDARIA Y FORMACIÓN DE LA ACUMULACIÓN.
I
II
TRAYECTORIAS DE MIGRACIÓN SECUNDARIAEN DIFERENTES TIPOS DE CUENCAS SEDIMENTARIAS
TRAMPAS
ANTICLINAL
FALLA
SIN DISCORDANCIA
CON DISCORDANCIA
ARENA DE CANAL
ARRECIFE
TRANSGRESIÓNTRUNCAMIENTO
ACUÑAMIENTO
ROCA RESERVORIO
ROCA SELLO
PETRÓLEOGAS
AGUA
De Moody, 1975
PORCENTAJE DE TIPOS DE TRAMPASEN LOS CAMPOS GIGANTES DEL MUNDO
TRAMPAS ESTRUCTURALES
A) ANTICLINAL SIMPLE
B) ROPAJE Y ANTICLINAL
C) ANTICLINAL Y FALLA DE CRECIMIENTO
D) ANTICLINAL CON FALLA DE CORRIMIENTO
E) FALLA NORMAL
F) DIAPIRO DE SAL
De Moody, 1975
TRAMPAS ANTICLINALES
CALIZA
LUTITA
ARENISCA
De Moody, 1975
TRAMPAS ANTICLINALES
MARGA
LUTITA ARENOS
A
ARENISCA
PETRÓLEO
LUTITA
SECCIÓN IDEALIZADA A TRAVÉS DE UN CAMPO DE DOMO DE SAL EN EL GOLFO DE MEXICO MOSTRANDO LAS TRAMPAS
ASOCIADAS CON LA INTRUSIÓN DE SAL
ENTRAMPAMIENTO POR PLEGAMIENTO
ENTRAMPAMIENTO POR FALLAMIENTO
FALLAMIENTONORMAL
ENTRAMPAMIENTO POR FALLAMIENTO
FALLAMIENTONORMAL
CALIZA
LUTITA
ARENISCA
FALLAMIENTONORMAL
FALLAMIENTOINVERSO
OCHO CONFIGURACIONES TEÓRICAS DE TRAMPAS PETROLÍFERAS
ASOCIADAS CON FALLAMIENTO
NOTESE QUE SI LA FALLA ES SELLANTE TODAS LAS CONFIGURACIONES TIENEN UN CIERRE ILIMITADO
ENTRAMPAMIENTO POR FALLAMIENTO
SE ASUME QUE: LUTITAS CONTRA ARENAS ES SELLANTE
ARENAS CONTRA ARENAS ES NO-SELLANTE
FALLA SINTÉTICA FALLA ANTITÉTICA
SALTO > ESPESOR SALTO < ESPESOR SALTO > ESPESOR SALTO < ESPESOR
CIERRE ILIMITADO
CIERRE ILIMITADO
CIERRE ILIMITADO
CIERRE ILIMITADOCIERRE LIMITADO
CIERRE LIMITADOSIN CIERRE
SIN CIERRE
PUNTO DE
DERRAME
PUNTO DE
DERRAME
TRAMPAS ESTRATIGRÁFICAS
A) POST-DISCORDANCIA
B) ACUÑAMIENTO ESTRATIGRÁFICOBUZAMIENTO ARRIBA
C) DIAGENÉTICA (BARRERA DE PERMEABILIDAD)
D) CANAL O BARRA
E) ARRECIFE
TRAMPAS ESTRATIGRÁFICAS
ARRECIFE EMBEBIDO EN LUTITA
ACUÑAMIENTO ESTRATIGRÁFICO BUZAMIENTO ARRIBA
CALIZA
LUTITA
ARENISCA
TRAMPA POR DISCORDANCIA
TRAMPAS ESTRATIGRÁFICAS
ENTRAMPAMIENTO POR DISCORDANCIA
CALIZA
LUTITA
ARENISCA
TRAMPA COMBINADA
ANTICLINAL ANTIGUO TRUNCADO POR CAPAS MÁS JÓVENES DE BUZAMINETO UNIFORME
De Moody, 1975
SECCIÓN ESTRUCTURAL ESQUEMÁTICADE UNA TRAMPA HIDRODINÁMICA IDEAL
ACUMULACIÓN DE PETRÓLEO
FLUJO DE AGUAMETEÓRICA
De Puche, 1994
SECCIÓN ESTRUCTURALDE UNA TRAMPA HIDRODINÁMICA REAL
ACUMULACIÓN DE PETRÓLEO
FLUJO DE AGUAMETEÓRICA
TIPOS MAYORES DE TRAMPASY SU OCURRENCIA MUNDIAL
GEOMETRÍA DE SELLOS LATERALES Y VERTICALESEN VARIOS TIPOS DE TRAMPAS
TIPOS DE SELLOS Y PORCENTAJE DE OCURRENCIA EN EL MUNDO
NOMENCLATURA
PUNTO DE DERRAME
CIERRE
CONTACTOGAS-PETRÓLEO
CGP
CONTACTOPETRÓLEO-AGUA
CAP
CONTACTOGAS-AGUA
CGA
NOMENCLATURA
PUNTO DE DERRAME
CIERRE
CONTACTOGAS-PETRÓLEO
CGPCONTACTOPETRÓLEO-
AGUACAP
CRESTA
YACIMIENTO
AGUA
CUÑA DE AGUA
DE FONDO
ROCA SELLO
AGUA
PETRÓLEO
GAS
TIPOS MAYORES DE YACIMIENTOSY SU OCURRENCIA MUNDIAL
AGUAS SUBTERRÁNEAS
REMOCIÓN DE COMPONENTES LIVIANOS Y VOLÁTILES DEL CRUDO.
ACCIÓN BACTERIANA
EN SUPERFICIE Y A PROFUNDIDADES MUY SOMERASEL CRUDO SE HACE MÁS VISCOSO Y PESADO
POR OXIDACIÓN BACTERIANA.
DEGRADACIÓN DE LOS CRUDOS
DEGRADACIÓN
EN CASOS DE DEGRADACIÓN EXISTE UN CAMBIO GRADUAL DE UN PETRÓLEO PESADO
A UN PETRÓLEO MÁS LIVIANO DESDE LOS MARGENES DE LA CUENCA
HACIA EL INTERIOR, ACOMPAÑADO DE UN AUMENTO DE
LA SALINIDAD DEL AGUA DE FORMACIÓN.(CUENCA DE MARACAIBO, VENEZUELA)
DEGRADACIÓN DE LOS CRUDOS
PUCHE (1995)
CASO DE DEGRADACIÓN DEL PETRÓLEO
COSTA ORIENTALCAMPOS TIA JUANA Y
LAGUNILLASLAGO DE MARACAIBO
Petróleo Extrapesado
Agua Fresca
PUCHE (1995)
FIN