origen gas y petr 16

8/16/2019 Origen Gas y Petr 16

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Instituto del Gas y del PetróleoUniversidad de Buenos Aires

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INSTITUTO DEL GAS Y DEL PETRÓLEO

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES

ORÍGEN DELPETRÓLEO Y DEL GAS

- AÑO 2016 -




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I) INTRODUCCIÓN

La incorporación de este tema en el contexto de estos breves apuntes, tiene porobjeto aclarar algunos conceptos de índole geológica, que se ha entendido resultannecesario para la mejor comprensión de los temas relacionados con la Exploracióny Producción del Gas Natural, motivo del presente curso.

Ha sido así que, sin abandonar la rigurosidad técnica que se ha entendido debíatener todo el desarrollo de esta exposición, la misma se ha apoyado principalmenteen cuestiones marcadamente conceptuales.

II) PETRÓLEO Y GAS NATURAL

El petróleo es una sustancia compuesta por una mezcla compleja y variable dehidrocarburos y otros materiales derivados de la transformación de sustanciasorgánicos.

Los yacimientos petrolíferos que existentes en diversas áreas de la cortezaterrestre, proceden en su mayoría de los procesos naturales de regresión orgánicaque sufren los seres vivos en su proceso de descomposición y en particular de lasplantas acuáticas que poblaban esas regiones hace millones de años.

Estos restos orgánicos, formaron mezclados con arena y lodo, depósitos de rocassedimentarias que se fueron filtrando gradualmente hasta topar con capassubterráneas de escasa permeabilidad donde se acumularon, a veces en grandescantidades.

En cuanto a los crudos petrolíferos cuyo hallazgo se persigue, debe decirse queestán compuestos por hidrocarburos que son compuestos formados por carbono ehidrógeno 1, con ciertos contenidos en cantidades mínimas de otros compuestosconsiderados contaminantes.

Para su estudio se acostumbra clasificar a los hidrocarburos en familias, las que sonestablecidas en función de sus propiedades físicas y químicas.

Apoyados en este concepto debe decirse que la mezcla de hidrocarburos queconstituyen el petróleo crudo 2 contiene en general diferentes familias de compuestosmayormente de tipo parafínicos y naftenicos.

Respecto al gas natural debe decirse, que está formado por hidrocarburosparafínicos, conteniendo principalmente metano pero además y en proporcionesmenores 3, etano, propano y butanos.

Otra característica de interés es que se encuentra, como consecuencia de su bajadensidad en las capas superiores de las trampas subterráneas que constituyenyacimientos de petróleo, y en los intersticios (poros) y fisuras de las rocas.

1 82 a 87 % de carbono y 12 a 15 % de hidrógeno2 Sin refinar3 70 a 90%




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Se reconoce universalmente un origen orgánico del petróleo y del gas natural,mediante un largo proceso de transformación de organismos animales y vegetalesbajo condiciones de sepultamiento en la corteza terrestre. Dichos procesos ysustancias intervinientes se describen a continuación:

Maduración

La maduración de la materia orgánica en cuencas sedimentarias, constituye unproceso complejo mediante el cual ciertas moléculas biológicas creadas pororganismos vivos son convertidas en petróleo.

Este proceso evoluciona desde una forma intermedia llamada “querógeno”, creadopor el rompimiento de moléculas biológicas complejas.

Microscópicamente el querógeno puede ser visto como partículas de coloramarillento (virando al naranja) o amarronado (virando al negro).

Como este material tiene su origen en diferentes clases de organismos vivos y porcondiciones diversas, los querógenos obtenidos no tendrán la misma composiciónquímica y en consecuencia producirán diferentes calidades y cantidades depetróleo.

Tipos de querógeno

Los geólogos agrupan a los querógenos para su clasificación en cuatro clases:

a) Algaceo.b) Marino mixto.c) Carbonoso.d) Inerte

a) Tipo I – Algaceo

Deriva principalmente de los restos de las algas y cuando madura, produceprincipalmente petróleo bruto.

b) Tipo II – Marino mix to

Consta en su mayor parte de material amorfo, derivado de la descomposiciónbacterial y mecánica de una mezcla de plantas y materiales unicelulares marinos.

Produce más gas natural que el Tipo I. Tiende a producir crudo aromáticointermedio de alto azufre.




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los gradientes geotérmicos altos se encuentran asociadas a procesos dedeformación del fondo marino y elevación de montañas.

Los gradientes bajos en cambio, están en general asociados a interiores antiguos,estables de los continentes y en áreas aisladas por rocas frías subyacentes ogruesas, rápidamente sedimentadas.

Debe tenerse en cuenta que localmente el gradiente geotérmico no varía en formaestrictamente lineal con la profundidad ya que está influenciado por la conductividadtérmica de las rocas del subsuelo a través de las cuales debe pasar el calor de latierra y es variable según el tipo de roca y cantidad de fluidos que ocupan sus poros.

El rango de temperaturas ubicado entre 60 ºC y 175 ºC 4, constituye la zona principalde formación y está ubicada entre uno y cuatro km de profundidad.

En la tabla siguiente se ilustra sobre las posibilidades de formación de petróleo ygas en relación con la temperatura del subsuelo.

Características del petróleo y gas producidoen función de la temperatura del subsuelo

Temperatura (ºC) 0 a 60 60 a100

100 a 175 175 a 225 225 a 315

Características deldel Petróleo y el Gas

Metanobiogénico

PetróleoPesado

PetróleoLiviano

Gashúmedo

Gasseco

Influencia de la presión

La presión a que puede encontrarse el petróleo o el gas dependen de la profundidadde su localización y es en general del orden de los 0.108 kg/cm 2 por metro deprofundidad. Esto determina que en una localización situada a tres mil metros deprofundidad, la presión de los hidrocarburos sea normalmente del orden de los 300kg/cm 2.

III) YACIMIENTOS DE PETRÓLEO Y GAS NATURAL

Condiciones para su formación

Para que se formen yacimientos de petróleo y/o gas natural, debe darse lapresencia simultánea de los siguientes factores favorables en el ámbito de unaCuenca Sedimentaria 5:

A) Existencia de una roca madre maduraB) Posibilidad de migración entre la roca madre y el reservorio

4 Ventana del petróleo.5 Las cuencas sedimentarias son áreas deprimidas (de la corteza terrestre), llenas de sedimentos orgánicos, y seencuentran mayormente en la zona continental o en sus plataformas submarinas adyacentes.




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C) Presencia de un reservorio adecuadamente poroso y permeable.D) Disponibilidad de entrampamiento de los hidrocarburosE) Existencias de un sello impermeable.

Estas circunstancias hacen que menos de la mitad de las cuencas sedimentarias

exploradas a nivel mundial tengan características positivas en cuanto a efectividad yque de ese porcentaje solo alrededor del 5 % pueda ser considerada con buenasperspectivas para encontrar yacimientos de petróleo o gas.

A) Rocas madres

Las rocas madres son rocas donde se ha acumulado suficiente materia orgánicapreservada y térmicamente madura como para formar petróleo. Están generalmenteformadas por un tipo de roca denominada arcilita o lutita.

El hecho que las partículas orgánicas sean normalmente de grano fino hace que las

rocas madres sean comúnmente también de grano fino6

Uno de los factores más importantes para determinar, si una roca rica en orgánicos(el contenido orgánico no pasa en general del 1 al 2% de su volumen), se convertiráen roca madre, es su maduración térmica.

Para que la materia orgánica pueda evolucionar hasta transformarse en petróleo (ygas natural), es necesario que la roca madre se encuentre ubicada a profundidadesimportantes de modo que la acción de la temperatura y la presión posibiliten dichaevolución.

Cuando se dan estas condiciones se dice que la roca madre está madura.

Se debe tener en consideración que la existencia de cuencas sedimentarias noasegura la presencia de petróleo ya que el hecho de que aún cuando la materiaorgánica inserta en la roca madre pueda alcanzar maduración, no siempre llegatransformarse en petróleo.

B) Migración

Para que el petróleo generado pueda ser recuperado, es necesario que se produzcasu migración desde la roca madre hacia un reservorio poroso y permeable dondepueda acumularse. [ Figura 1 ]

Lamentablemente esta situación no es la más habitual y en general sucede que elpetróleo no puede ser aprovechado ya que antes de llegar a un sitio adecuado deacumulación, se dispersa por carecer el estrato de migración de trampas adecuadaso se desplaza hacia la superficie por carecer a su vez de un adecuado selloimpermeable.

6 En su mayor parte están formadas por lutitas, carbonatos o carbón.




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C) RESERVORIOS

Principales tipos - Características

Los principales tipos de reservorios se dan en areniscas, carbonatos (piedra caliza)

y rocas fracturadas.Los reservorios deben ser porosos y permeables, ambas condiciones debencumplirse simultáneamente. La porosidad posibilita la acumulación del petróleo y lapermeabilidad su desplazamiento.

Se da el caso de muchas rocas que siendo suficientemente porosas, no cumplencon las condiciones necesarias para conformar reservorios, porque sus canalículoso poros son demasiado pequeños para permitir que las pequeñas gotas de petróleose muevan a través de ellas.

D) Trampas

El último factor crítico en el ciclo de la generación, migración y acumulación, es eldesarrollo de una trampa [ Figura 2 ], que es una configuración geométrica en lasque el reservorio formado por rocas permeables, están rodeados y confinados porun tipo de roca impermeable, lo que constituye un sello.

En la mayoría de los casos las trampas se encuadran en alguna de las siguientestres categorías: a) estructurales, b) estratigráficas y c) combinadas.

Las trampas pueden contener petróleo, gas natural o su combinación (en este casoel gas se ubica por encima del petróleo). Debajo de las columnas de petróleo y gas(y también en los bordes), los poros del reservorio se llenan con agua, por ser máspesada que el petróleo.

Las trampas estructurales son el objetivo de exploración más común, dado que sonrelativamente fáciles de detectar, situación particularmente cierta en el caso de losanticlinales

Los anticlinales, que son pliegues en forma de cúpula de la corteza terrestre, sepueden originar entre otras formas por compresión o compactación y deformaciónen bloques [ Figuras 3 y 4 ].

E) Sellos

Las trampas deben ser selladas por barreras impermeables que posibiliten detenerla migración ascendente del petróleo.

En el caso de los anticlinales solo se requiere un sello vertical o roca de cubierta(normalmente lutitas), en cambio en las trampas estatigráficas se necesitan queexistan también sellos verticales y laterales.




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ILUSTRACIONES

Migración y Entrampamiento de Hidrocarburos

Figura 1

Posibles ubicaciones de loshidrocarburos en diferentes trampas

Figura 2




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Posibles mecanismos generadores de pliegues

Plegamiento por compresión

Figura 3

Plegamiento por movimientoDiferencial de bloques

Figura 4

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