GEOLOGIA DEL PETROLEOUnidad 1

EL PETROLEO• Son compuestos químicos de carbón (76 a 86%) e hidrógeno (14 a

24%).• Elementos como el metano, etano, propano, butano y pentano

entre otros son hidrocarburos que forman parte de otros compuestos de hidrocarburos como petróleo.

• El petróleo es la respuesta a los cambios físico-químicos de la materia orgánica, soterrada en sedimentos, a través del tiempo geológico.

COMO SE FORMO EL 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.

El “kerógeno” es la materia prima fundamental para la generación de hidrocarburos líquidos y gaseosos.Existen 3 tipos:

• MAYOR CANTIDAD DE HIDROGENO

LACUSTRINO

• MENOR CANTIDAD DE HIDROGENOMARINO

• MAYORES PORCENTAJES DE HIDROGENO Y OXIGENO

TERRESTRE

ETAPAS EN LA TRANSFORMACIÓN DE LA MATERIA ORGANICA

• La materia orgánica comienza a perder H2O y CO2 y se inicia el fenómeno de policondensación (paso previo a la formación del Kerógeno). Este tiene lugar en sedimentos recientes muy cerca de la superficie. Se forma CH4 e hidrocarburos de bajo peso molecular.

Diagénesis:

• Etapa crítica, el kerógeno comienza a generar hidrocarburos en cantidades apreciables. Gobierna la temperatura, estando su inicio alrededor de los 700 - 800 °C. Al final ocurren cambios en los hidrocarburos generados. Los cambios de temperatura provocan craqueo térmico (disociación por calentamiento a temperaturas y presiones elevadas, (5000 y 50 atm), produciendo petróleos condensados y gas húmedo.

Catagénesis

• Es la última etapa, aquí el producto fundamental de dicha transformación es el gas metano. Este indica que en esta etapa ya se ha transformado todo el kerógeno, queda un residuo estéril de alto peso molecular incapaz de generar otro hidrocarburo que no sea CH4.

Metagénesis

TEORIAS SOBRE EL ORIGEN DE LOS HIDROCARBUROS

• Explica el origen de estos hidrocarburo 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 Inorgáni

ca:• 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 efecto de altas tempera-turas, acción de bacterias y microorganismos, altas presiones en el subsuelo y otros agentes a lo largo de millones de años.

Teoría Orgánic

a:

CADENA DE VALOR DEL PETROLEO

EXPLORACION

EXPLOTACION

REFINACION

PETRO-QUIMICA BASICA

PETRO-QUIMICA SECUNDA

RIA

PRODUCTOS Y SUB PRODUCT

OS

ORIGEN DE LOS HIDROCARBUROS

El petróleo tiene como fuente fundamental de origen a la materia orgánica acumulada en rocas sedimentarias (lutitas y calizas.)

Esta materia orgánica, a través del tiempo geológico y como respuesta a cambios depresión y temperatura, comenzará a generar hidrocarburos líquidos y gaseosos, quetendrán características diferentes, de acuerdo a la materia orgánica que sirvió comoprecursora de las mismas.

ORIGEN DE LOS HIDROCARBUROS

CLASIFICACION DE DIVERSOS TIPOS DE HIDROCARBUROS SEGÚN SU ORIGEN

II.- GEOLOGIA DEL PETROLEO• La 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• Es la rama de la geología que estudia las rocas

estratificadas (capas) de la corteza terrestre.• Generalmente estas se dan en las rocas sedimentarias por

lo cual la Sedimentología y Estratigrafía son disciplinas afines en Geología.

• Un estrato (capa) es una unidad sedimentaria continua la cual es homogénea y está separada de los depósitos arriba y abajo por discontinuidades.

• Estas discontinuidades están marcadas por cambios en la composición y son denominadas como planos de estratificación.

• La superficie más baja de la capa es nombrada la base, y el límite superior es el tope o techo.

Estratigrafía y Formaciones Geológicas

• El espesor de las capas varía desde unos pocos centímetros a varios metros y a veces decenas de metros.

• Una capa individual puede estar compuesta por un gran número de laminaciones a escala de mm.

Estratigrafía y Formaciones Geológicas

Tiempo requerido para la deposición de una capa.

• Esta no es una simple relación entre el espesor de una capa y el período de tiempo necesario para la deposición de los sedimentos.

• 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• Una formación o formación geológica es una unidad

litoestratigráficas formal que define cuerpos de rocas caracterizados por unas propiedades litológicas comunes (composición y estructura) que las diferencian de las adyacentes.

• Es la principal unidad de división litoestratigráficas. Pueden asociarse en unidades mayores (grupos), subdividirse (miembros) o diferenciarse unidades menores significativas (capas).

FACIES SEDIMENTARIAS• FACIE SEDIMENTARIA: Son todas las caracteristicas litologicas y

paleontologicas de un deposito sedimentario en un lugar especifico. (E. Haug, 1907).

• Los estratigrafos tienden a designar “Facies” sin limitaciones estratigraficas en las dimensiones tanto verticales como horizontales.• Litofacie: Facie arcillosa, facie carbonatada, caliza oolítica, etcétera.

• Corresponde a una bien definida e identificable roca tipo.

• Biofacie: Ejemplo: Criadero de ammonite, foraminífero y algal calizas, se refiere al contenido dominante de fósiles en la roca.

EJEMPLO DE UNA SECCION GEOLOGICA

Definición de la

existencia de una cuenca

sedimentaria con un espesor

potente de sedimentos

que permita la

maduración y

expulsión.

Definición del

Sistema petrolero:

Determinación de la

existencia o no de varios plays.

Delimitación de los objetivos (Leads) y

los prospectos que incluye

la evaluación

de los recursos y reservas

probables.

Evaluación de las reservas

probadas.

FASES DE LA EXPLORACIÓN PETROLERA

FASES DE LA EXPLORACIÓN PETROLERA

PRIMERA FASE• Definición de la existencia de una cuenca

sedimentaria con un espesor potente de sedimentos que permita la maduración y expulsión.

• Esto se define a partir de estudios regionales o de reconocimiento de gravimetría y magnetometría (a escala pequeña), sísmica de reflexión, levantamiento geológico de superficie, se hacen pozos estratigráficos a otra categoría, levantamiento geomorfológico.

• ¿Qué conocimientos se obtienen?• 1. Confeccionar modelos preliminares de

desarrollo de la cuenca, incluyendo los principales momentos de la tectónica, formación de las rocas madres, de los reservorios y de los sellos.

• 2. Establecer en el corte la edad y litología de los sedimentos que pueden constituir rocas madres, reservorios y sellos.

• 3. Establecer los tipos de trampas posibles.

• El factor económico no es importante.

Sistema Petrolero .- Es un Sistema Geológico Integral que incluye un depocéntro con una roca madre activa con capacidad de generar aceite y gas , Además deberà incluir todos los elementos y procesos geològicos indispensables para que exista una acumulaciòn comercial de hidrocarburos .

Segunda Fase: Definición del Sistema petrolero:Se estudian las rocas madres, reservorio, sello, trampas a un grado de detalle mayor.Después de definida la existencia del Sistema Petrolero, se pasa a la Tercera fase.En la 2da fase el factor económico tampoco es importante.

1. Roca Generadora

2. Roca Almacén

3. Roca Sello4. Trampa5. Sincronía y

Migración

• Un Estudio de Sistema Petrolero considera las relaciones genéticas entre la roca generadora y todos los elementos y procesos necesarios para la ocurrencia y preservación de una acumulación de aceite o gas.

• De acuerdo con este tipo de análisis en la cuenca el proceso se inicia con la generación, expulsion y migración de los hidrocarburos mediante la aplicación de la geología, geofísica, geoquímica , modelado de cuencas e ingeniería , asì es posible reducir significativamente el riesgo exploratorio.

Tercera Fase: Determinación de la existencia o no de varios plays.Se realizan investigaciones geofísicas y geológicas de detalle, que

permite establecer dentro de la región las distintas asociaciones de estructuras, reservorios y sellos que juntos constituyen la trampa, con su roca madre lo cual definirá el número de plays existentes.

Se realiza símica 2D. Después de definidos los diferentes plays presentes en el corte se realiza un análisis del sistema petrolero independiente para cada uno de ellos.

Cuarta Fase: Delimitación de los objetivos

(Leads) y los 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, llenado de las trampas.

Cada uno de ellos contempla la evaluación e interpretación de un conjunto de métodos e incluso la ejecución en el campo de algunos de ellos como: Sísmica de detalle (3D), geomorfología, geología, geoquímica, propiedades de las rocas reservorios y vía de migración. Se evalúan los recursos y reservas posibles.

Quinta Fase: 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 durante la perforación y/o posterior a su conclusión y mediante la explotación experimental en un período tal que permita definir parámetros esenciales (Presión de capa, de fondo, R. G. P y otros). En este pozo se recomienda ejecutar perfilaje sísmico vertical P. S. V o (V. S. P) para calibrar las fronteras sísmicas.

CATEGORIAS DE RESERVAS

ELEMENTOS DEL SISTEMA PETROLERO• SERIES Y FASES PETROLIFERAS• Existen 2 tipos grandes de series que dentro de la Geología

del Petróleo se pueden agrupar en 2 categorias:

Series Arcillo-Arenosas

Series Carbonatadas

ROCA GENERADORARoca madre, que puede ser activa, e indica que un volumen continuo de materia orgánica está creando petróleo, por medio de ambos factores, la actividad biológica y la temperatura en un tiempo específico. La roca madre está determinada por el mapeo de facie orgánica (cantidad, calidad y madurez termal) considerándose activa, inactiva o agotada, en base a los datos de la geoquímica orgánica mostrados como registros geoquímicos.

Las rocas madres pueden ser inmaduras, cuando su ubicación en el corte geológico está por encima de la ventana de petróleo en la cual no sé generan hidrocarburos líquidos o se generan hidrocarburos líquidos 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 misma.

ROCAS GENERADO

RAS

SEDIMENTOS

MARINOS FRANCOS RICOS EN

PLANCTON

SEDIMENTOS PARALICOS

O DELTAICOS RICOS EN

PLANCTON Y RESTOS

VEGETALES

LOCALMENTE

SEDIMENTOS

CONTINENTALES

RICOS EN LIGNITO

RARAMENTE

SEDIMENTOS

LACUSTRES

EN CUALQUIERA DE ESTOS CASOS SE TRATA DE ROCAS DE TEXTURA FINA, FORMADAS EN UN MEDIO REUCTOR, ES DECIR EN CONDICIONES MUY PRECISAS DE BATIMETRIA Y SALINIDAD.

EL TIPO DE HIDROCARBURO SURGE DE ACUERDO AL TIPO DE MATERIA ORGANICA PRESENTE EN LOS SEDIMENTOS.

ROCA ALMACENADORARoca Reservorio: (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 de las gargantas porales de la roca, y es función de la viscosidad y tipo de hidrocarburo que las atraviesa.

La permeabilidad controlará la eficiencia de la extracción de los hidrocarburos en el reservorio. Una permeabilidad alta producirá un buen drenaje de los hidrocarburos desde el yacimiento hacia la superficie, mientras que una baja permeabilidad dificultará su extracción. Por último es importante remarcar que no existen “lagos de petróleo” en profundidad sino que el mismo se encuentra diseminado en el espacio poral de la roca reservorio.

CARACTERISTICAS FISICAS GENERALES DE LAS ROCAS ALMACENADORAS

PERMEABILIDAD

ES EL PORCENTAJE DEL VOLUMEN DE LOS

HUECOS EN RELACION AL

VOLUMEN TOTAL DE LA ROCA

POROSIDADES LA CAPACIDAD DE UNA ROCA DE

PERMITIR LA CIRCULACION DE

FLUIDOS

ROCA ALMACENADOR

A

DE ESTA DEPENDE EL

DESPLAZAMIENTO DE LOS FLUIDOS

EN EL INTERIOR DE LA ROCA Y COMO

CONSECUENCIA LA EXPLOTACION DEL

YACIMIENTO

CONDICIONA LA TEMPERATURA, PRESION DEL

YACIMIENTO, LA SATURACION RELATIVA DE

HIDROCARBUROS Y AGUA

POROSIDAD DE LAS ROCAS ALMACENADORAS EN YACIMIENTOS PETROLEROS

POROSIDAD % DE VOLUMEN DE HUECOS EN LA ROCA

DESPRECIABLE DE 0 A 5POBRE DE 5 A 10MEDIA DE 10 A 15BUENA DE 15 A 20

MUY BUENA ES SUPERIOR A 25 %

ROCA SELLO• 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.

• Estos sellos están confinando la trampa y evitan que el hidrocarburo alojado en la misma pueda escaparse

• El parámetro más importante para definir un sello es su Impermeabilidad también su espesor es importante porque es difícil encontrarse las puras. Las rocas sellos más comunes son: arcilla, sal, anhidrita y las rocas densas de diferentes tipos.

TRAMPA

Diferentes tipos de trampas petroleras

La trampa de hidrocarburos es una condición geológica de las rocas del subsuelo que permite la acumulación del petróleo o del gas natural. Las trampas pueden ser de origen estructural (pliegues y fallas) o estratigráfico (lentes, acuñamientos de rocas porosas contra rocas no porosas denominadas rocas sellos).

TRAMPAS ESTRUCTURALES

TRAMPAS ESTRATIGRAFICAS

TRAMPAS MIXTAS

TIPOS DE TRAMPAS DE LOS HIDROCARBUROS

TRAMPA

Trampas Estructurales:Son aquellas constituidas por la deformación de los estratos del subsuelo, causada por fallas (fracturas con desplazamiento) y plegamientos.

Trampas Estratigráficas:Son aquellas originadas por cambios laterales y verticales en la porosidad de la roca. Se forman generalmente cuando a desaparecido la continuidad de una roca porosa.Trampas Mixtas:Son aquellas originadas por una combinación de pliegues y/o fallas con cambios de porosidad de las rocas.

IMAGEN INTERPRETADA DE UNA INTRUSION SALINA

DOMO DE SAL EN IMAGEN

SINCRONIA Y MIGRACIONRelación temporal: conocido también como “timing”, asegura que

todos los elementos del sistema petrolero se ordenen de manera secuencial y adecuada.

Por ejemplo si la expulsión y migración de hidrocarburos es anterior a la formación de la trampa, entonces las posibilidades de que se haya formado una acumulación de hidrocarburos son muy bajas. En este caso se habla de que el sistema petrolero no está en relación de tiempo y espacio adecuada o fuera de “timing”.

SINCRONIA Y MIGRACION

FIN