LA PROSPECCION GEOQUIMICA EN LA BUSQUEDA DE PETROLEO Y GAS
NATURAL 1. INTRODUCCINLa presencia de un yacimiento en el interior
de la corteza terrestre induce unas discontinuidades en las
propiedades medias de la zona, que pueden manifestarse en las capas
prximas al suelo a modo de "seales" de la existencia del yacimiento
que las provoca. Estas seales se deben a que los sistemas naturales
no se hayan en equilibrio termodinmico por tratarse de sistemas
abiertos sometidos a gradientes de presin y temperatura. Son
precisamente estos gradientes los causantes de las movilizaciones
de elementos y compuestos que, al alcanzar sedimentos
superficiales, condicionan la aparicin de discontinuidades
geoqumicas. El objetivo de la prospeccin geoqumica en superficie de
petrleo y gas natural es detectar propiedades o concentraciones
anmalas -"seales"- de diversas sustancias que, dispersas en el
subsuelo, pudieran estar relacionadas con la migracin de
hidrocarburos desde un depsito profundo hasta la superficie. Segn
seala Link "la mayora de los yacimientos gigantes existentes en el
mundo han sido encontrados mediante la identificacin directa de
macroescapes de hidrocarburos en superficie". En trminos parecidos
se manifestaron aos despus Dickey y Hunt. La Prospeccin Geoqumica
Orgnica en Superficie posee, como cualquier otra disciplina
cientfica, una serie de condicionantes que influyen directamente
sobre la repetibilidad y exactitud de las conclusiones que pudieran
obtenerse. A este respecto, Lasenev afirm: "En su forma presente,
la prospeccin geoqumica en superficie puede ser usada
satisfactoriamente en geosinclinales y, sobre todo, en regiones
sometidas a intensas perturbaciones tectnicas. En otro tipo de
reas, es menos segura su aplicacin".
Adems de las estructuras geolgicas, cabe citar otros factores
que es necesario considerar con vistas a la correcta interpretacin
de los datos medidos: variaciones climticas, vegetacin, mineraloga,
etc. Todos estos parmetros sern estudiados, valorando su
importancia en funcin del mtodo de prospeccin utilizado. Por eso
mismo, los depsitos que quedan por descubrir muestran cada vez
menos seales evidentes de su existencia, exigiendo, como
contrapartida, una depuracin y perfeccionamiento de las tcnicas
prospectivas a utilizar.2. PETRLEO Y GAS NATURAL 2.1. PETRLEOLa
palabra petrleo proviene del latn "petroleum", que significa
"aceite de piedra". Es una mezcla de hidrocarburos que se
encuentran en fase slida, lquida y gaseosa, que reciben su nombre
por estar constituidos principalmente por tomos de carbn e
hidrgeno, que tambin incluyen en algunas de sus molculas porciones
pequeas de otros elementos como el nitrgeno, azufre, oxgeno y
algunos metales. su color vara entre mbar y negro. La definicin de
hidrocarburo se relaciona con el carbono y el hidrgeno (elemento
descubierto por CAVENDISH en 1781), un cuerpo simple, un gas, que
participa en la composicin del agua. es catorce veces ms liviano
que el aire, inflamable y arde con una llama plida. El petrleo es
una sustancia combustible, lquida a temperatura y presin normales.
Al lado de los hidrocarburos se encuentran tambin en los petrleos
diferentes componentes oxigenados, entre ellos cidos naftnicos, y
otros cidos orgnicos, fenoles, aldehdos y substancias asflticas;
las combinaciones que contienen azufre existen siempre en pequea
cantidad. todos los petrleos, adems, contienen nitrgeno, y los ms
ricos en este elemento, son los que proceden de california, que
llegan a contener un 2% ; la mayor parte de este nitrgeno se
encuentra en forma de bases orgnicas. PROPIEDADESSon lquidos
insolubles en agua y de menor densidad que ella. dicha densidad est
comprendida entre 0.75 y 0.95 g/ml. Sus colores varan del amarillo
pardusco hasta el negro. Algunas variedades son extremadamente
viscosas mientras que otras son bastante fluidas. Es habitual
clasificar a los petrleos dentro de tres grandes tipos considerando
sus atributos especficos y los subproductos que suministran:
PROPIEDADESSon lquidos insolubles en agua y de menor densidad
que ella. dicha densidad est comprendida entre 0.75 y 0.95 g/ml.
Sus colores varan del amarillo pardusco hasta el negro. Algunas
variedades son extremadamente viscosas mientras que otras son
bastante fluidas. Es habitual clasificar a los petrleos dentro de
tres grandes tipos considerando sus atributos especficos y los
subproductos que suministran:PETRLEOS ASFLTICOS PETRLEOS PARAFNICOS
PETRLEOS MIXTOSNegros, viscosos y de elevada densidad: 0.95 g/ml.
en la destilacin primaria producen poca nafta y abundante fuel ol,
quedando asfalto como residuo. Petrleos asflticos se extraen del
flanco sur del golfo de san Jorge (chubut y santa cruz). De color
claro, fluidos y de baja densidad: 0.75-0.85 g/ml. rinden ms nafta
que los asflticos. Cuando se refina sus aceites lubricantes se
separa parafina. Mendoza y salta poseen yacimientos de petrleos
parafnicos. Tienen caractersticas y rendimientos comprendidos entre
las otras dos variedades principales. Aunque sin ser iguales entre
s, petrleos de comodoro rivadavia (chubut) y plaza huincul (neuqun)
son de base mixta.2.2. GAS NATURALEl gas natural es un combustible
que se obtiene de rocas porosas del interior de la corteza
terrestre y se encuentra mezclado con el petrleo crudo cerca de los
yacimientos. Como se trata de un gas, puede encontrarse slo en
yacimientos separados. La manera ms comn en que se encuentra este
combustible es atrapado entre el petrleo y una capa rocosa
impermeable. En condiciones de alta presin se mezcla o disuelve
aceite crudo. El gas natural arrastra desde los yacimientos
componentes indeseables como son: el cido sulfhidrico (H2S), bixido
de carbono (CO2) y agua en fase gaseosa, por lo que se dice que el
gas que se recibe es un gas hmedo, amargo e hidratado; amargo por
los componentes cidos que contiene, hmedo por la presencia de
hidrocarburos lquidos e hidratados por la presencia de agua que
arrastra desde los yacimientos. Existen diversas denominaciones que
se le da al gas natural y por lo general se asocia a los compuestos
que forman parte de su composicin. Por ejemplo cuando en el gas
natural hay H2S a nivel por encima de 4 ppm por cada pie cbico de
gas se dice que es un gas amargo y cuando la composicin desciende a
menos de 4 ppm se dice que es un gas dulce. COMPONENTESNo existe
una composicin o mezcla que se pueda tomar para generalizar la
composicin del gas natural. Cada gas tiene su propia composicin, de
hecho dos pozos de un mismo yacimiento puede tener una composicin
diferente entre si. Tambin la composicin del gas varia conforme el
yacimiento va siendo explotado, es por eso que se deber hacer un
anlisis peridico al gas que es extrado, para adecuar los equipos de
explotacin a la nueva composicin y evitar problemas operacionales.
Cuando el gas natural es extrado de los yacimientos presenta
impurezas las cuales hay que eliminar ya que pueden provocar daos
al medio ambiente, corrosin en equipos o disminuir el valor
comercial del gas. Normalmente se compone de hidrocarburos con muy
bajo punto de ebullicin. El Metano es el principal constituyente de
este combustible, con un punto de ebullicin de -154C, el etano con
un punto de ebullicin de -89C, puede estar presente en cantidades
de hasta 10%; el propano cuyo punto de ebullicin es de hasta -42C,
representa un 3%. El butano, pentano, hexano y octano tambin pueden
estar presentes. La composicin de una mezcla de gas natural puede
ser expresada tanto en fraccin mol, fraccin volumen o fraccin peso
de sus componentes, aunque tambin puede ser expresada en porciento
mol, en porciento volumen o porciento peso.
3. MIGRACIN, ACUMULACIN Y APLICACIN DEL PETRLEO 3.1. MIGRACIN Y
ACUMULACIN DEL PETRLEOTipos de migracin Se pueden diferenciar tres
tipos de migracin
3.1.1. MIGRACIN PRIMARIASe ubica prxima a la generacin de
hidrocarburos, es el movimiento del hidrocarburo generado en la
roca madre a nivel ms poroso, ubicado a poca distancia.Un aspecto
que es importante recordar es el dimetro molecular de los
hidrocarburos y el tamao de los poros de las rocas. Los
hidrocarburos que migran van desde el metano con cuatro Angstroms
(A) de dimetro molecular (el agua es de 3.2 A) hasta compuestos ms
slidos de tipo asfalto con dimetros que van de 50 a 1000 A de
dimetro, los que a 2000 metros de profundidad aproximada disminuye
a menos de 50 A. Por consiguiente, la movilidad de los
hidrocarburos, lquidos o gaseosos y otros gases que los acompaan,
est controlada por su dimetro molecular, adems de sus diferencias
de viscosidad, densidad, etc. Por otra parte, el transporte se
puede considerar ya sea como realizado en forma de flujo homogneo o
bajo forma de difusin a partir de una "solucin" concentrada. Es
necesario adems pensar en que las relaciones agua-petrleo se
desplazan en medios poroso invadidos por agua
3.1.1.1. MECANISMOS DE MIGRACIN PRIMARIA a) COMO SOLUCIONES
MOLECULARESLas aguas intersticiales o liberadas durante la
diagnesis juegan un rol preponderante, especialmente a poca
profundidad, puesto que los volmenes expulsados son bastante
grandes. Por esta razn varios autores aceptan la hiptesis de que
los hidrocarburos arrastrados por este flujo (proto petrleo) podran
terminar su maduracin y transformacin en el reservorio. Sin
embargo, jams se ha encontrado este proto petrleo u otro estado
intermedio. Para poder explicar las reservas grandes de una cuenca,
considerando la solubilidad de los hidrocarburos en el agua, que es
variable (1% el metano, 5 a 100 pmm para crudos, el benceno y
tolueno son los ms solubles), se requiere de enormes volmenes de
agua expulsada o un incremento excesivo a la solubilidad de los
hidrocarburos, e incluso as no se explicara la contradiccin que se
observa en ladistribucin de los distintos hidrocarburos y la
solubilidad. As por ejemplo, los hidrocarburos menos solubles
(saturados) son los ms abundantes, mientras que los ms solubles
(benceno, tolueno, etc.) slo se encuentran como trazas. Otro
ejemplo, es aquel que consta la variacin en los reservorios vecinos
a una roca madre y su zona de transicin. La roca madre se empobrece
en solubles y enriquece en asfaltos y resinas; el reservorio se
hace ms rico en saturados y ms pobre en compuestos polares en N, S
y O. es decir habra una diferenciacin de tipo cromatogrfica durante
la migracin. Finalmente, algunos autores consideran la existencia
de compuestos solubilizador es, que podran explicar la mayor
solubilizacin de los hidrocarburos en el
agua.b)COMOSOLUCIONESCOLOIDALESOMISCELASConsiderando la poca
solubilidad de los hidrocarburos en el agua, se podra pensar en su
dispersin como soluciones coloidales o miscelas. Sin embargo, las
dimensiones de estos seran del mismo orden de tamao o superiores a
los poros de las rocas, con lo cual esta hiptesis queda descartada;
a esto se le debe agregar la oposicin de cargas elctricas entre
miscelas y la superficie delosminerales arcillosos que hace a un ms
difcil esteproceso.En el transporte bajo la forma de burbujas y
gotas intervienen aspectos como el dimetro de la mismas, las
variaciones del dimetro de los poros(estrangulamiento) y lapresin
capilar, ya que el movimiento de los fluidos es posible si el
dimetro de las gotas es inferior a los "estrangulamientos" o si
existen fuerzas capilares suficientes que permitan la deformacin de
las gotas para que as puedan pasar, estas fuerzas podran producirse
durante la compactacin.Las miscelas de hidrocarburos utilizan el
agua como agente de transporte, en cuyo caso laaccinmecnica o
fsicoqumica pueden ser de transcendental importancia. Sin embargo,
el agua es tambin un agente oxidante y porconsiguiente un factor de
alteracin o de biodegradacin de los petrleos, es as que su
composicin, precisamente en salinidad juega un papel
considerable.c)COMO FASES DE HIDROCARBUROS SEPARADOS O EN FASE
DEPETRLEO Y GAS INDIVIDUALIZADOSSlo despus de la transformacin del
kergeno en hidrocarburos, lo cual se produce en la ventana del
petrleo, se nota una desagregacin y deformacin de sus micro
molculas, las ms mviles van a ser desplazadas hacia zonas de menor
compactacin, lo que explica la reparticin de losproductos orgnicos
en las rocas y el rendimiento de hidrocarburos en los esquistos
bituminosos y en las calizas. Cuando hay saturacin de petrleo en la
roca madre, en estado de madurez, el agua intersticial est fijada
en las paredes de los poros, esto permite queel petrleo se desplace
bajo la accin de la presin "en fase constituida". Laobservacin de
rocas maduras en elmicroscopio de fluorescencia, permite apreciar
vena de petrleo del orden de microne, lo cual confirma la hiptesis
deliberacin de hidrocarburos en forma directa a partir del kergeno.
En una segunda etapa, estos hidrocarburos en fisura deberan ser
expelidos, ella ser producida por el incremento de presin que es
favorecido por un aumento detemperatura.La permeabilidad relativa
del petrleo aumenta con su saturacin luego de la expulsin del agua,
ello permite o facilita el desplazamiento favorable del mismo. Por
consiguiente, la salida de los fluidos en "fase constituida y
continua".
d)ROCASMADREPOBRES(COTmenora 1%)En este caso la cantidad de agua
en los poros, comparada con la de hidrocarburos es importante. De
esa manera grandes fuerzas capilares se oponen al paso de las gotas
del petrleo por medio de los poros humedecidos, debido a la tensin
de la inter fase agua/petrleo. Para explicar la expulsin de las
gotas de petrleo se han planteado varias hiptesis tales como:Un
microfracturamiento de la roca generadora por presiones en
suestructura,debido a la expansin de la materia orgnica.Una
expansin trmica del agua presente en los poros. Una absorcin de
componentes ricos en las superficies de los poros o una retencin de
los hidrocarburos pesados en la superficie de las arcillas,
facilitando el paso de las gotas de petrleo.Las rocas heterogneas
(intercalaciones de capas de limos) y fuerzas tectnicas
(fracturamientos) puede facilitar la expulsin de algunos
hidrocarburos generados.e)ROCASMADREMUY RICAS (COTmayora 3%)La
expulsin desde una profundidad dada (2500-3000m), donde los poros
de las rocas estn completamente saturados de hidrocarburos, se
realizan mediante una fase casi continua. Ello puede suceder de dos
maneras: Que el kergeno forme una malla tridimensional con petrleo
humedecido, a travs de la cual los hidrocarburos pueden migrar. Qu
cantidad de petrleo generado sea suficiente para mantener hmedos
los poros, ayudando de esa manera la expulsin del petrleo
libre.
4.MARCOGEOLGICODE LAMIGRACINPRIMARIAEst establecido que los
hidrocarburos se originan en las zonas profundas de las cuencas
sedimentaros, luego que gran parte del agua inicial fue expulsada;
la gnesis de los hidrocarburos lquidos se verifican entre 50-150C
de temperatura, que corresponde a una compactacin avanzada, sea que
el agua intersticial ha sido expulsada (88% a 500m de profundidad;
95% a 1500m; 98% a 2500m), una arcilla entre 1500-4500m pierde el
11% de porosidad. Se ha podido evidenciar que la fase de migracin
se ubica por debajo del pico de mayor generacin. La migracin
primaria est adems influenciada por el flujo osmtico, provocando
tanto por la compactacin, como por la diferencia de salinidad entre
las aguas de las lutitas y arenas. Por otra parte, las
micro-fracturas que afectan las arcillas y principalmente las
calizas, son en parte formadas por el aumento del volumen de los
fluidos por efecto de la temperatura y por gnesis delos
hidrocarburos.La migracin sera, por consiguiente, en distancias
cortas del orden del metro hasta decenas de metros. Variables
lgicamente en funcin de las caractersticas petrofsicas de las
rocas. Los flujos de expulsin de los hidrocarburos se realizan de
una manera discontinua en el curso de la historia geolgica de la
cuenca, es as que en la base a la curva geo histrica ubican elvalor
650 como el momento de expulsin.
ROL DEL AGUA CATAGNETICAEl agua de catagnesis es expulsada en
forma continua y est relacionada a la evacuacin de las aguas de
cristalizacin de arcillas, como es el caso de la montmorillonita
que pasa a interestratificados, liberando el agua en una proporcin
del orden del 50% de su volumen.MIGRACIN DEL GASLa migracin del gas
obedece a reglas diferentes que el petrleo, en este caso el paso en
solucin dentro del agua tendra un rol importante. La solubilidad
del metano por Ej., aumenta rpidamente con la presin, pero
disminuye con la salinidad del agua. A grandes profundidades los
hidrocarburos gaseosos disueltos en un acufero pueden
alcanzarvalores muy elevados del orden de 5% peso.La migracin del
gas tambin se produce por difusin; es decir, los hidrocarburos
migran con molculas ms pequeas.La figura nos muestra la fase
inicial de la migracin primaria ysecundaria.MIGRACIN SECUNDARIASe
le define como el movimiento posterior de los hidrocarburos a travs
de rocas favorables y capas portadoras porosas y permeables, a
diferencia de la migracin primaria que es a travs de rocas ms
densas. Existen tres parmetros decontrol en este tipo de migracin y
la subsiguiente formacin de acumulaciones, ellos son: Laflotacin
delpetrleo ygasen lasrocas porosassaturadas deagua.
Laspresionescapilaresquedeterminanflujosmultifases. El flujo
hidrodinmicode losfluidos, con suinfluencia modificadora
importante. Es la concentracin y acumulacin del petrleo y el gas en
el yacimiento. Tambin se conoce como Separacin Gravitacional.Existe
una serie de mecanismos que contribuyen al proceso de migracin
secundaria, como lo son la diferencia de densidad (flotabilidad) de
los fluidos presentes en el yacimiento y las fuerzas hidrodinmicas
que arrastran partculas de petrleo. El rgimen y la direccin del
movimiento de agua varan debido a modificaciones continuas de
presin de sobrecarga,erosin,deformaciones y geoqumica. El
movimiento de fluido probablemente seguir cualquier va permeable
disponible. Las partculas microscpicas y su microscpicas de
hidrocarburos arrastradas por el agua en movimiento viajaron con
ella hasta que la estructura o la naturaleza delas rocas les
obstruyeran el paso o hasta que se separaran por cambios depresin,
de temperatura y de volumen de mezcla, momento en el cual se
presume que las partculas se unieron entre s y se acumularon en
partculas de mayor tamao hasta que se flotabilidad fuese efectiva.
La presin capilar es una de las fuerzas a considerar en el proceso
de migracin secundaria, la magnitud de dichas fuerzas puede ser
cuantificada mediante valores de tensin superficial, tamao de poros
y la mojabilidad de la roca. El requisito bsico para que se
produzca la migracin de pequeas acumulaciones de petrleo en un
yacimiento hidrfilo, es que la presin capilar de la interface
petrleo/agua exceda la presin de desplazamiento de los poros de
mayor tamao. La distribucin deequilibrio de gas, petrleo y agua en
un yacimiento son el resultado de su flotabilidad. Si en el
yacimiento se logra una acumulacin de petrleo y gas suficiente para
formar una fase contina y desarrollar flotabilidad, esta fuerza
superar la resistencia capilar en los poros saturados de agua, el
petrleo y el gas se movern hacia arriba a lo largo de la red de
poros interconectados de mayor tamao recogiendo partculas dispersas
de hidrocarburos en su camino, aumentando su flotabilidad hasta
llegar al punto ms alto del yacimiento. Cuando las partculas de
petrleo y gas arrastrados por el agua llegan a una zona anticlinal,
las fuerzas gravitacionales tienden a impedir la continuacin del
movimiento del agua al alcanzar la cresta del anticlinal. Este
proceso conlleva a que el petrleo y el gas son retenidos en la zona
ms alta de la estructura. Al llegar los fluidos a la trampa se
produce un nuevo movimiento de separacin del gas/petrleo/agua. La
situacin es algo diferente en el caso de una trampa estratigrfica,
en el cual la permeabilidad decrece buzamiento arriba. El petrleo y
el gas migran buzamiento arriba por el fuerza de su flotabilidad
hasta el punto donde dicha fuerza o la presin capilar ya no pueden
superar la presin de desplazamiento de las rocas de granos mas
fino. Si el agua buzamiento abajo aumenta el efecto de la barrera.
Sin embarga si el agua fluye buzamiento arriba, la combinacin de
las fuerzas hidrodinmica y la flotabilidad del petrleo y el gas es
suficiente para que estos entren en los poros pequeos y, en muchos
caos migren a travs de la zona de barrera; en este caso solo
resulta un yacimiento pequeo.
5. ACUMULACIN DEL PETRLEO FALLAS Y FRACTURASLas zonas de falla
pueden actuar como conductos o como barreras para la migracin
secundaria (especialmente la migracin lateral, al interrumpirse la
continuidad lateral del carrierbed, ya que los espejos de falla son
frecuentemente impermeables). Las diaclasas, si permanecen
abiertas, pueden ser vas efectivas de la migracin.
VAS DE DRENAJE DE LA MIGRACINEn ausencia de procesos
hidrodinmicos, la fuerza conductora de la migracin, es la
flotabilidad; En esas condiciones, el petrleo tiende a moverse en
la direccin de mxima pendiente, es decir, de forma perpendicular a
los contornos estructurales (en la direccin de buzamiento). Las
lneas de migracin dibujan ngulos rectos con los contornos
estructurales del techo del carrierbed (ortocontornos). En general,
cuando el flujo de petrleo encuentra una zona deprimida, tiende a
dispersarse, mientras que si se trata de una zona elevada, tiende a
concentrarse. Las acumulaciones de petrleo y gas generalmente
aparecen en estructuras altas que son trampas eficaces, donde el
movimiento es retardado por una disminucin de las capas permeables
de la roca, en la cuales se reducen los tamaos de los poros
capilares impidiendo la continuacin de dos o ms fases.TRAMPAS DE
PETRLEOUna trampa de petrleo es una estructura que presenta la roca
almacn que favorece la acumulacin del petrleo y puede ser de tres
tipos principalmente:1. TRAMPA ESTRATIGRFICA a. PRIMARIAS:
relacionadas con la morfologa del depsito y con procesos acaecidos
durante la sedimentacin (interdigitaciones, acuamientos, arrecifes,
cambios laterales de facies...)
b. SECUNDARIAS: relacionadas con procesos postsedimentarios
(cambios diagenticos caliza doloma , porosidades por disolucin,
discordancias...)2. TRAMPA ESTRUCTURALRelacionadas con procesos
tectnicos o diastrofismo (fallas, cabalgamientos, antiformas...)3.
TRAMPAS MIXTASSe superponen causas estratigrficas y estructurales
(como seran las intrusiones diapricas) Ms del 60% de las bolsas de
petrleo que se estn explotando en la actualidad corresponden a
trampas estructurales de tipo antiforme, y otra estructura
importante son las bolsas asociadas a procesos de diapirismo, pues
a la hora de hacer campaas de exploracin, las masas diapricas poco
densas, son fcilmente localizables por mtodos geofsicos.
De esta manera la continuacin o finalizacin de la migracin
secundaria, est determinada por la relacin entre la fuerza que
origina el movimiento de las gotas de hidrocarburos y las presiones
capilares que resisten a ese movimiento. Las distancias que pueden
recorrer los lquidos y gases en una migracin secundaria estn en el
rango de 10 a 100 km y ocasionalmente hasta ms.
MIGRACIN TERCIARIA O RE MIGRACIN.Los eventos tectnicos tales
como plegamientos, fallas o levantamientos pueden causar una
redistribucin de los hidrocarburos acumulados, de esa manera se
inicia una fase adicional a la migracin secundaria, si de ella
resulta una nueva acumulacin se le denomina como remigracin o
migracin terciaria.6. INDICIOS SUPERFICIALESLos indicios
superficiales, halos geoqumicos o anomalas son las diferentes
propiedades qumicas de gases, aguas, rocas y suelos que estn
relacionados en su origen con depsitos petrolferos cercanos, o que
sealan condiciones favorables a la existencia de los mismos. Segn
cul sea la vinculacin con acumulaciones de hidrocarburos, algunos
autores han sugerido la conveniencia de clasificarlos en dos
grandes grupos: Indicios Directos e Indicios Indirectos.LOS
INDICIOS DIRECTOSSon los provocados por la presencia en gases,
aguas, rocas y suelos de componentes dispersos del petrleo, ya sea
como bitmenes slidos o lquidos, o como hidrocarburos gaseosos. Los
indicios directos se denominan "activos" o "vivos" si los productos
visibles se renuevan constantemente como consecuencia de una
circulacin activa subterrnea. De este tipo son las fuentes de
petrleo o gas, los volcanes de lodo, etc. Por el contrario, se
denominan "fsiles" o "muertos" si no hay renovacin permanente que
compense las prdidas por oxidacin en superficie. Como ejemplo de
estos indicios, son de destacar las arenas asflticas.LOS INDICIOS
INDIRECTOS Se subdividen, a su vez, en dos tipos: Indicios
Indirectos de tipo I e Indicios Indirectos de tipo II.LOS DEL TIPO
I Engloban a las caractersticas de gases, aguas, rocas y suelos que
aparecen como resultado de reacciones qumicas de algunos
constituyentes del petrleo con el medio en que se encuentran.
Dentro de esta clase de indicios indirectos se sitan la presencia
de sulfuro de hidrgeno en algunos gases, o de sodio en las
aguas.LOS DEL TIPO II Son aquellas caractersticas de aguas y gases
que expresan condiciones favorables para la existencia de depsitos
sin que se detecten stos de manera directa. Un ejemplo pudiera ser
la deteccin de cloruro de calcio en las aguas. Sin embargo, hay que
hacer constar que esta clasificacin (Fig.3-3) es meramente
orientativa, toda vez que las fronteras entre los distintos tipos
de indicios sobre todo entre las subclases de los indirectos es, en
ocasiones, muy poco discriminante. Es, por citar un caso, lo que
sucede con el sulfuro de hidrgeno, que bien puede aceptarse como
producto generado directamente desde el depsito de petrleo o como
resultado de la reaccin entre el crudo y sulfatos.
Por todo lo expresado, es fcil deducir que uno de los mayores
problemas en las campaas geoqumicas es discriminar acertadamente
entre anomalas debidas a yacimientos y anomalas provocadas por
otras causas ajenas a una acumulacin condiciones climticas,
contaminacin industrial, etc. En una ltima instancia, el prospector
ir ms all en su interpretacin de las anomalas, pues, adems de
investigar su origen, decidir si el depsito que las ha producido es
rentable econmicamente o no. Es tambin importante tener presente
que el concepto de anomala es relativo, ya que por s misma no tiene
trascendencia. En efecto, slo cuando los valores medidos para un
determinado elemento o propiedad sean mayores o menores que el
"fondo regional" ser cuando hablemos de la existencia de una
anomala. Como se puede ver la localizacin correcta de una anomala
no es tarea rutinaria, sino que requiere un trabajo sistemtico. Aun
reconociendo que son numerosos los enfoques que se dan con vistas
al correcto reconocimiento de los halos geoqumicos, conviene citar,
aunque slo sea a modo orientativo, que la escuela geoqumica
sovitica tiene en cuenta una serie de parmetros en esta fase de la
prospeccin, como son, entre otros, la dimensin de los halos, el
coeficiente de contraste relacin de un elemento o propiedad, en
superficie al mismo elemento, o propiedad, en profundidad-, el
ndice de zonalidad, el ndice de variabilidad, etc. Otro problema
adicional, en base a la experiencia personal de los autores, es la
definicin estadstica de "valores mayores o menores que el fondo
regional", pues, al tratarse de medios difusos, todos los valores
suelen seguir una distribucin normal, y slo la consideracin
espacial (concentracin espacial de los valores mayores y/o menores)
es la que va a permitir definir con rigor una anomala.7. PROSPECCIN
GEOQUMICA ORGNICA EN SUPERFICIEUna vez terminada la revisin de
conceptos claves como migracin e indicios superficiales, llega el
momento de abordar el estudio del significado de la prospeccin
geoqumica en superficie de hidrocarburos. Desmenuzando este
conjunto de trminos podemos llegar fcilmente a comprenderlos. Por
una parte, "prospeccin" nos seala que estamos ante una labor, o
labores, encaminadas a buscar algo, que, este caso, gracias a la
especificacin final, no es sino hidrocarburos. Pero hay an ms
informacin. Sabemos que la bsqueda de hidrocarburos -en definitiva,
depsitos de petrleo y gas- se realiza con mtodos geoqumicos
aplicadas en los estratos superficiales. Por tanto, ya estamos en
disposicin de saber qu fines persigue este tipo de exploracin
minera. Adems, podemos citar otras aplicaciones de este tipo de
prospeccin, que, con ms detalle, analizaremos a lo largo de este
trabajo (Ver Fig): a) Contribuir al mejor conocimiento de los
procesos de migracin b) Revelar si los indicios proceden de
reservas de gas o petrleo. c) Suministrar seales geoqumicas sobre
prospecciones para discernir su significado por comparacin con
datos similares procedentes de reservas conocidas. d) Ofrecer
informacin de carcter cuantitativo para clasificar reservas. e)
Reducir gastos de exploracin. Como ltimo apunte, cabe dividir a la
geoqumica orgnica en superficie en dos grandes grupos: a)
Prospeccin "onshore" terrestre b) Prospeccin "offshore" marina. 8.
PROSPECCIN "ONSHORE" 8.1 MTODOS GEOQUMICOS A partir de ahora, vamos
a realizar el estudio de la prospeccin geoqumica orgnica en
superficie desde la comprensin de los mtodos geoqumicos, ya que,
aunque slo sea por sentido prctico, consideramos ms til conocer
stos, ya que, a la postre, van a ser los que nos ofrezcan la
informacin requerida. Sin embargo, con el nimo de mantener una
cierta unidad a esta revisin, utilizaremos la siguiente
terminologa: Mtodos Directos -orientados al estudio de los indicios
superficiales directos- y Mtodos Indirectos -que buscan la deteccin
y estudio de los indicios indirectos-.(Ver Fig.)
8.2 MTODOS GEOQUMICOS DIRECTOSLos Mtodos Directos se basan en la
deteccin de hidrocarburos gaseosos en superficie. El primer
investigador en llevar a cabo un estudio de esta ndole fue Sokolov.
Este cientfico sovitico enunci, alrededor de 1940, la posibilidad
de que la migracin de hidrocarburos gaseosos desde depsitos de
petrleo o gas constituyera una ayuda inestimable de cara a la
evaluacin de zonas productivas. Con el fin de constatar
experimentalmente que sobre acumulaciones de petrleo o gas el
subsuelo contiene mayores concentraciones de hidrocarburos gaseosos
que sobre reas no asociadas, dise un aparato que, por condensacin a
la temperatura del nitrgeno lquido, separaba los gases en dos
fracciones: metano y resto de hidrocarburos.Mientras todo esto
suceda en la URSS, tambin Laubmeyer en Alemania, y Horvitz y
Rosaire en Estados Unidos, unificaban esfuerzos en la misma
direccin. Son aos de constante perfeccionamiento de los
procedimientos de anlisis y de las tcnicas de toma de muestras, que
permiten definir teoras ms completas sobre el fenmeno de migracin
de hidrocarburos. Eran investigaciones ceidas en su gran mayora al
anlisis de metano y de la cantidad de hidrocarburos gaseosos
presentes en el aire intersticial que llena los poros, mediante
tcnicas de condensacin, combustin y manometra.El avance de las
tcnicas instrumentales durante los ltimos aos ha hecho posible que
la fiabilidad de los resultados haya crecido de manera importante,
hasta el punto de que hoy en da puede hablarse, en lo referente a
mtodos directos en prospeccin geoqumica orgnica en superficie, de
tres variantes: a) Anlisis de hidrocarburos ligeros. a.1.) Anlisis
del gas que llena los poros del terreno. a.2.) Anlisis de gases
absorbidos. a.3.) Anlisis de hidrocarburos disueltos en aguas
subterrneas.b) Anlisis de hidrocarburos pesados. c) Anlisis
isotpico del Carbono y Oxgeno.8.2.1 ANLISIS DE HIDROCARBUROS
LIGEROSLos hidrocarburos ligeros son considerados como los mejores
indicadores del petrleo, adems de estar presentes en todas las
reservas petrolferas, son lo suficientemente voltiles como para
migrar hasta superficie y ser detectados con facilidad. Los
hidrocarburos ligeros lquidos experimentan mayores dificultades que
los gaseosos en su trnsito desde el depsito hasta el subsuelo. El
metano, por lo general, no es admitido como un ndice fiable, dado
que su origen puede ser muy variable: "biognico" -procedente de la
actividad bacteriana de microorganismos en estratos superiores-;
"termognico"-procedente de la maduracin de la materia orgnica-', y
"migrado" -procedente de depsitos profundos de hidrocarburos.
Varios han sido los cientficos que han ahondado en este tema con
objeto de alcanzar un mejor conocimiento del mismo. As, se sabe que
las bacterias producen metano en condiciones anaerobias, con
temperaturas entre 0 y 75 C, y si hay suficiente materia orgnica
metabolizable {T.O.C. > 0.5%), y con poros suficientes para
acoger a las bacterias.8.2.2 ANLISIS DE HIDROCARBUROS PESADOSEl
anlisis de hidrocarburos pesados mediante tcnicas geoqumicas en
superficie siempre ha supuesto grandes dificultades en campaas
prospectivas, pues su deteccin es complicada debido a la baja
movilidad y volatilidad de sus molculas. Por ello, el nivel de
concentraciones medidas sola situarse por debajo de los lmites de
sensibilidad de los aparatos. En los ltimos aos, el desarrollo de
la espectrometra de masas ha permitido afinar considerablemente los
resultados de los anlisis efectuados. A principios de la dcada de
los ochenta, el Departamento de Qumica y Geoqumica de la Colorado
School of Mines, en colaboracin con PETREX ("Petroleum Exploration
Inc.") dise un procedimiento que ha venido siendo utilizado con
cierto xito en los ltimos aos. En esencia, se trata del empleo de
un alambre ferromagntico que lleva en uno de sus extremos una
pastilla de carbn vegetal activado, sujeto gracias a una plancha de
cemento inorgnico. El conjunto se introduce en una cpsula
cilindrica de 2,5 x 15 cm , que, a su vez, se entierra a unos 30 cm
de profundidad. Transcurrido un tiempo estimado entre una y tres
semanas, se retira para su traslado al laboratorio, donde es
estudiado por espectrometra de masas. Se observa, tal como
expresaron Klusman y Voorhees (86M87), que los hidrocarburos son
adsorbidos por el carbn vegetal. El espectro resultante es una
representacin de la concer . acin de los componentes retenidos. De
las investigaciones llevadas a cabo con este procedimiento,
denominado "K-V Fingerprint" por el hecho de que los espectros que
se obtienen vienen a ser como las "huellas dactilares" de cada
reserva petrolfera, se dedujo que bien poda servir para indicar la
presencia de yacimientos en los estratos inferiores, as como para
distinguir hidrocarburos que hubieran ascendido a travs de sistemas
de fallas o fracturas de aquellos otros que lo hubieran hecho a
travs de estratos no fallados. Esto ltimo qued constatado al
comprobar que los espectros muestran componente ms pesados en el
caso de tratarse de reas con fallas o fractura , Mediante el empleo
de tcnicas estadsticas se comparan los valores obtenidos, de modo
que se define el "ndice de Similitud", que viene a ser el grado de
semejanza de los espectros de distintas reas respecto de uno tomado
como referencia. En cualquier caso, sta es una tcnica an en
desarrollo que necesita ser perfeccionada ms.TCNICA DISEADA POR
PETREX (86,87)
8.2.3 ANLISIS ISOTPICO DEL CARBONO Y DEL OXIGENOLa migracin de
hidrocarburos desde depsitos profundos de petrleo o gas puede
originar concentraciones anmalas, bien de esos mismos hidrocarburos
o de mineralizaciones inducidas por ellos, en sedimentos cercanos a
la superficie. Dichas anomalas han supuesto un importante bastin en
la exploracin petrolfera. En 1977,Stah1 propuso la determinacin de
los ratios isotpicos, preferentemente del carbono y del oxgeno, en
estratos superiores, como mtodo auxiliar al anlisis de las
composiciones de los hidrocarburos detectados. Duchscherer, durante
el desarrollo de su tcnica " C de carbonatos anmalos", estudi el
fenmeno por el que los hidrocarburos, al alcanzar la superficie,
son oxidados a dixido de carbono. De esta manera, dedujo que el C02
resultante reacciona con agua para dar lugar a iones hidrgeno
carbonato que, a su vez, se combinan con iones de calcio o
magnesio, abundantes en la mayora de los suelos, para producir
cementaciones en las rocas superficiales. Estas cementaciones
ocupan los espacios intergranulares, por lo que la porosidad
disminuye, al igual que el volumen de agua intersticial, de modo
que la resistividad elctrica aumenta. Del anlisis isotpico
realizado, comprob que dichos cementos estaban enriquecidos en 12C
respecto de 13C debido a reacciones de intercambio entre la especie
isotpicamente ms ligera y la pesada. Desde un punto de vista
experimental, la composicin isotpica del C02 se determina por
espectrometra de masas, definindose en partes por mil respecto de
un valor standard:
siendo el standard habitual un carbonato perteneciente al
Cretcico Superior de Carolina del Sur (EEUU), el "Pee Dee Formation
Belemnite"(PDB)
Los valores de 13C negativos, referidos a un mismo patrn,
indican predominio de12 C respecto del standard, o dicho de otra
manera, una disminucin de aqul respecto del12 C. Tambin puede
suceder que se produzca una evaporacin preferencial del H 218 0 en
relacin a H 218 0 H 217 0 de las aguas intersticiales. Esta
modificacin Isotpica del oxgeno es determinada por una expresin de
evidente semejanza a la anterior: Donde, en este caso, el standard
habitual corresponde al SMOW{"Standard Mean Ocean Water"). Por
ello, los cementos ntergranulares bien pudieran quedar enriquecidos
en 18 0, dado que, para una misma molcula, la volatilidad vara de
forma directamente proporcional con la disminucin de la masa
molecular, tendrn mayor aptitud para evaporarse tanto el H 216 0
como el H 217 0, de forma que permanecer mayor cantidad del istopo
ms pesado del oxgeno. Duchscherer considera interesante realizar
prospecciones geoqumicas en superficie simultaneando su tcnica " C"
y el anlisis isotpico. Dedujo, tras aplicar esta metodologa
exploratoria, {Ver Fig.) que los valores de 13 C se hacen ms
negativos hacia las crestas de la formacin, all donde los ndices "
C" son mayores. Esto parece indicar una migracin de hidrocarburos
desde el depsito hasta estas zonas. Donovan describe cambios
qumicos y mineralgicos muy importantes en afloramientos de arenas
prmicas que cubren el anticlinal "Cement", productor en petrleo, en
Oklahoma. Detect yeso calcitizado, altamente deficiente en 13 C
(con valores aproximados de 13 C PDS = -35 %o ), cubriendo zonas
productivas del anticlinal, cerca de regiones donde la existencia
de fallas augura posibles migraciones de hidrocarburos. Algunos de
los cementos carbonatados que cubren dicho anticlinal son
anormalmente ricos en 18 O( 18 O SMOW= 35 %o ), lo que evidencia
una evaporacin inducida por hidrocarburos gaseosos migrados. El
mismo Donovan llev a cabo campaas de anlisis isotpico sobre el
campo petrolfero de Davenport, Oklahoma, as como en Boulder,
Colorado. En las areniscas de Davenport, midi valores de 13 C PDB
incluidos en el rango que va desde -5 a -11 %, Y entre 29 y 49 %
para el 13 O SMOW. Comparados los valores con los determinados en
el anticlinal "Cement", puede deducirse que los de Davenport
corresponden a istopos ms pesados, resultado de que la filtracin de
hidrocarburos hacia la superficie ha sido ms rpida, por lo que ha
habido menor oxidacin biolgica de hidrocarburos y mayor evaporacin
de H 2 16 0 en los estratos superiores.8.3 MTODOS INDIRECTOS 8.3.1
DETECCIN DE MINERALIZACIONES INDUCIDASLas aguas que se filtran a
travs de las trampas tienen un carcter reductor, tanto por llevar
en disolucin hidrocarburos procedentes del depsito como por haber
estado sometidas a presiones y temperaturas elevadas que favorecen
la prdida de oxgeno. Al ascender hacia estratos superiores, entran
en contacto con acuferos superficiales que, si contuvieran iones
metlicos en solucin, quedaran sometidos a fenmenos de reduccin, con
lo que los iones reducidos precipitaran dando lugar a
concentraciones anormalmente altas respecto del "fondo regional".
Hasta ahora, el procedimiento usado en la deteccin y evaluacin de
las mineralizaciones inducidas por depsitos de petrleo o gas se
basa en la induccin de corrientes elctricas a travs de conductores
enterrados, mediante ondas electromagnticas producidas cerca o en
la superficie del terreno.De esta manera, se sabe que los
sedimentos geoqumicamente alterados tienen porosidades anmalas,
debido a mineralizaciones secundarias, que se traducen en una
disminucin del agua contenida en los mismos y en un aumento de la
resistividad elctrica. Contenido en yodo Mtodo de los carbonatos de
disociacin trmica prematura Mtodos hidroqumicos Medida del
potencial redox Presencia de helio Medida del radon Mtodos
microbiologicos Imgenes lanpsat y mtodos de deteccin areos Nitrgeno
disuelto Induccin electromagntica de muy baja frecuencia
Espectrometra remota por laser9. IMPACTO AMBIENTAL DE LOS COMPLEJOS
PETROQUIMICOS.Los combustibles causan contaminacin tanto al usarlos
como al producirlos y transportarlos. Uno de los problemas ms
estudiados en la actualidad es el que surge de la inmensa cantidad
de CO2 que estamos emitiendo a la atmsfera al quemar los
combustibles fsiles. Como estudiamos con detalle, este gas tiene un
importante efecto invernadero y se podra estar provocando un
calentamiento global de todo el planeta con cambios en el clima que
podran ser catastrficos. Otro impacto negativo asociado a la quema
de petrleo y gas natural es la lluvia cida, en este caso no tanto
por la produccin de xidos de azufre, como en el caso del carbn,
sino sobre todo por la produccin de xidos de nitrgeno. Los daos
derivados de la produccin y el transporte se producen sobre todo
por los vertidos de petrleo, accidentales o no, y por el trabajo en
las refineras.
