geologia del petroleo udab i-11[1]

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UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA

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GEOLOGIA DEL PETROLEO

DEFINICION La geologa del petrleo es la aplicacin de los conocimientos geolgicos en la Exploracin y explotacin de depsitos de petrleo y gas natural, etimolgicamente proviene de Petro = Piedra , Oleo = Aceite. El petrleo no se encuentra distribuido de manera uniforme en el subsuelo hay que tener presencia de al menos cuatro condiciones bsicas para que ste se acumule: Debe existir una roca permeable de forma tal que bajo presin el petrleo pueda moverse a travs de los poros microscpicos de la roca. La presencia de una roca impermeable, que evite la fuga del aceite y gas hacia la superficie. El yacimiento debe comportarse como una trampa, ya que las rocas impermeables deben encontrarse dispuestas de tal forma que no existan movimientos laterales de fuga de hidrocarburos. Debe existir material orgnico suficiente y necesario para convertirse en petrleo por el efecto de la presin y temperatura que predomine en el yacimiento. EL PETROLEO La 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. El petrleo es una sustancia combustible, lquida a temperatura y presin normales.

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ESTADO NATURAL El petrleo se encuentra relativamente distribuido en todas partes del mundo, almacenado formando grandes yacimientos en el interior de la tierra, a profundidades desde cerca de la superficie hasta 3000 y ms metros, y su composicin vara mucho de acuerdo a su procedencia.

ORIGEN

Factores para su formacin:

Ausencia de aire Restos de plantas y animales (sobre todo, plancton marino) Gran presin de las capas de tierra Altas temperaturas Accin de bacterias

Los restos de animales y plantas, cubiertos por arcilla y tierra durante muchos millones de aos sometidos por tanto a grandes presiones y altas temperaturas, junto con la accin de bacterias anaerobias (es decir, que viven en ausencia de aire) provocan la formacin del petrleo. El hecho de que su origen sea muy diverso, dependiendo de la combinacin de los factores anteriormente citados, provoca que su presencia sea tambin muy variada: lquido, dentro de rocas porosas y entre los huecos de las piedras; voltil, es decir, un lquido que se vuelve gas al contacto con el aire; semislido, con textura de ceras. En cualquier caso, el petrleo, de por s, es un lquido y se encuentra mezclado con gases y con agua.

LOCALIZACIN

Al ser un compuesto lquido, su presencia no se localiza habitualmente en el lugar en el que se gener, sino que ha sufrido previamente un movimiento vertical o lateral, filtrndose a travs de rocas porosas, a veces una distancia considerable, hasta encontrar una salida al exterior en cuyo caso parte se evapora y parte se oxida al contactar con el aire, con lo cual el petrleo en s desaparece o hasta encontrar una roca no porosa que le impide la salida. Entonces se habla de un yacimiento.

NOTA: El petrleo no forma lagos subterrneos; siempre aparece impregnado en rocas porosas.

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Yacimientos Estratigrfico

Yacimientos Anticlinal Yacimientos en Falla

Estratigrficos: En forma de cua alargada que se inserta entre dos estratos. Anticlinal: En un repliegue del subsuelo, que almacena el petrleo en el arqueamiento del terreno. Falla: Cuando el terreno se fractura, los estratos que antes coincidan se separan. Si el estrato que contena petrleo encuentra entonces una roca no porosa, se forma la bolsa o yacimiento. En las ltimas dcadas se ha desarrollado enormemente la bsqueda de yacimientos bajo el mar, los cuales, si bien tienen similares caractersticas que los terrestres en cuanto a estructura de las bolsas, presentan muchas mayores dificultades a la hora de su localizacin y, por aadidura, de su explotacin.

COMPOSICIN QUIMICA

El petrleo crudo consiste esencialmente en una mezcla compleja de hidrocarburos de diferentes puntos de ebullicin, a menudo acompaados por pequeos porcentajes de oxgeno, azufre y compuestos nitrogenados. Los crudos varan, de acuerdo a su origen, en su composicin qumica.

Carbono 84 - 87

Hidrgeno 11 - 14

Azufre 0 - 2

Nitrgeno 0.2

Dependiendo del nmero de tomos de carbono y de la estructura de los hidrocarburos que integran el petrleo, se tienen diferentes propiedades que los caracterizan y determinan su comportamiento como combustibles, lubricantes, ceras o solventes. Las cadenas lineales de carbono asociadas a hidrgeno, constituyen las parafinas; cuando las cadenas son ramificadas se tienen las isoparafinas; al presentarse dobles uniones entre los tomos de carbono se forman las olefinas; las molculas en las que se forman ciclos de carbono son los naftenos, y cuando estos ciclos presentan dobles uniones alternas (anillo bencnico) se tiene la familia de los aromticos.

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Adems hay hidrocarburos con presencia de azufre, nitrgeno y oxgeno formando familias bien caracterizadas, y un contenido menor de otros elementos. Al aumentar el peso molecular de los hidrocarburos las estructuras se hacen verdaderamente complejas y difciles de identificar qumicamente con precisin. Un ejemplo son los asfaltenos que forman parte del residuo de la destilacin al vaco; estos

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compuestos adems estn presentes como coloides en una suspensin estable que se genera por el agrupamiento envolvente de las molculas grandes por otras cada vez menores para constituir un todo semicontnuo.

Componentes del petrleo, denominacin qumica y productos (comprende slo hidrocarburos simples a presin atmosfrica)

Denominacin qumica Estado Normal Punto aproximado

de ebullicin Productos

empleo primario Metano CH4 Gaseoso -161C (-258F) Gas natural

combustible/ Etano C2H6 Gaseoso -88C (-127C) Productos

petroqumicos Propano C3H8 Gaseoso -42C (-51F) GLP/Productos Butano C4H10 Gaseoso 0C (31F) Petroqumicos Pentano C5H12 Lquido 36C (97F) Naftas de Hexano C6H14 Lquido 69C (156F) Alto grado Heptano C7H16 Lquido 98C (209F) Gasolina natural Octano C8H18 Lquido 125C (258F) (sustancia base

para combustibles Nonano C9H20 Lquido 150C (303F) Para motores de Decano C10H22 Lquido 174C (345F) Combustin

interna, Undecano-N, Hendecano CnH2n Lquido 195C (383F) turbinas) Dodecano-N, Diexilo CnH2n Lquido 215C (419F) Kerosene Tetradecano-N CnH2n Lquido 252C (487F) Aceites lubricantesEicosano-N CnH2n Slido Parafinas

Para la clasificacin de los hidrocarburos, en base a su composicin, habitualmente es utilizado el diagrama triangular de Tissot y Welte (1978).

Adems, se ha encontrado en crudos de Borneo y California, hidrocarburos y homlogos del grupo de la naftalina. Tambin en el petrleo del Cucaso se encuentran hidrocarburos del grupo del antraceno. Los que predominan son los parafnicos, naftnicos y aromticos.

El oxgeno y sus compuestos se han encontrado en los diferentes crudos en distintas formas, ya sea como: oxgeno libre, cidos grasos y sus derivados, cidos naftnicos, fenoles, asfalto y cuerpos resinosos. Su contenido vara de 2 a 3 %, aunque hay crudos que llegan a tener hasta 6,9 %. Se han separado numerosos cidos naftnicos del petrleo crudo.

El asfalto y los cuerpos resinosos que se encuentran en los petrleos en cantidades variables, se forman evidentemente por oxidacin y polimerizacin de ciertos hidrocarburos del crudo.

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El azufre se encuentra en el crudo en la siguiente forma: azufre libre, cido sulfhdrico, compuestos orgnicos: tiofeno (C4H4S) y sus homlogos, sulfuros de alquilo ((CnH2n+1)2S), mercaptanos (CnH2n+1SH), etc.

En general, el crudo de peso especfico mayor, contiene mayor porcentaje de azufre que los de peso especfico menor.

Los porcentajes de azufre en el crudo varan de 0,04 a 4 %; algunos crudos contienen an porcentajes mayores.

El nitrgeno se encuentra en casi todos los crudos bajo la forma de quinolenas en cantidades variables. Estas bases consisten principalmente en alquilquinolenas.

PROPIEDADES FSICAS DEL PETRLEO Y SUS DERIVADOS

Coloracin: el color del petrleo vara del amarillo al rojo pardo, siendo las clases ms oscuras, opacas. Los aceites de bajo peso especfico (0,777 a 0,789) son amarillos, los medianos (0,792 a 0,820) mbar, y los aceites ms pesados son oscuros. Por luz reflejada, el aceite crudo es usualmente verde, debido a la fluorescencia. Por lo general, su tonalidad se oscurece con el aumento de su peso especfico, que se incrementa al aumentar su porcentaje de asfalto. Los hidrocarburos puros son incoloros, pero a menudo se colorean por oxidacin, especialmente los no saturados. Los compuestos que dan color pertenecen a la clase de los hidrocarburos aromticos; el color depende de su estructura molecular.

Olor: Es caracterstico y depende de la naturaleza y composicin del aceite crudo. Los hidrocarburos no saturados dan olor desagradable, como ocurre con los petrleos mexicanos y los de la zona vecina a Texas (Estados Unidos) debido al cido sulfhdrico y otros compuestos de azufre. Los petrleos crudos de California, Rusia y Rumania tienen olor aromtico. Los de Pensilvania tienen olor agradable a gasolina. En otros aceites el olor vara, dependiendo de la cantidad de hidrocarburos livianos y de las impurezas.

Peso especfico: El petrleo es ms liviano que el agua. Su peso especfico es influenciado por factores fsicos y por la composicin qumica del crudo, pudiendo oscilar, en trminos generales, entre 0,75 y 0,95 Kgr./lt. Aumenta con el porcentaje de asfalto.

Viscosidad: Es la medida de la tendencia a fluir, siendo de gran importancia en los aceites lubricantes y fuel-oil. Es usualmente el tiempo necesario para que un volumen dado de aceite, a una temperatura definida, fluya a travs de un pequeo orificio. Se mide con viscosmetro. Todos emplean en general el mismo principio. Se controla la temperatura dentro de la taza y en el bao cuidadosamente, y cuando se ha alcanzado la temperatura deseada, se abre el orificio y se deja fluir el lquido a un frasco de capacidad conocida. El tiempo necesario para llenar el frasco es la viscosidad requerida (Saybolt Universal y Saybolt Furol). En el Engler se toma con respecto al agua.

Los petrleos crudos tienen diferentes viscosidades; algunos son muy fluidos y otros muy viscosos. Los aceites compuestos de hidrocarburos de las series CnH2n-2 y CnH2n-4 son viscosos. Los petrleos pesados en general estn compuestos por gran cantidad de estos hidrocarburos.

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La viscosidad aumenta con el peso especfico. La viscosidad de los aceites del mismo peso especfico pero de diferente origen, no es la misma. Esto se debe a su diferente composicin qumica.

De esta propiedad depende la calidad de los aceites lubricantes que contiene.

Solubilidad: Es insoluble en agua, sobre la cual sobrenada por su peso especfico menor. A esto se debe su peligrosidad cuando se derrama en los puertos, o cuando es necesario combatir incendios en los tanques de almacenaje.

Es soluble en benceno, ter, cloroformo, y otros solventes orgnicos.

Poder calorfico: Est comprendido entre las 9000 y 12000 caloras. ste disminuye al aumentar la densidad. Ejemplo:

Para una densidad de 0,815 Kgr./lt. es igual a 11000 Cal/lt..

Para una densidad de 0,915 Kgr./lt. es igual a 10700 Cal/lt..

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ORIGEN Y EVOLUCION DEL PETROLEO Y EL GAS NATURAL

ORIGEN

Respecto al origen y formacin de los yacimientos petrolferos, se han emitido numerosas opiniones e hiptesis, que se pueden concretar en las tres siguientes: qumica, volcnica y orgnica. La primera, iniciada por mendeleiev supuso que el origen del petrleo era debido a la formacin de hidrocarburos constituidos por la reaccin en el interior de la tierra y a altas presiones de los carburos de hierro sobre el agua. La segunda teora se ha elaborado basndose en el hecho de la notable presencia de rocas volcnicas en los terrenos petrolferos, lo que hace suponer que estas tienen gran influencia sobre la formacin del petrleo ambas teoras han pasado a la historia, por haberse demostrado la exactitud de la teora orgnica, segn la cual, el petrleo se forma de substancias de origen animal.

MATERIA PRIMA:

Como materia prima est principalmente el plancton del agua salada, que se deposita en lugares exentos de oxigeno y experimenta una descomposicin lenta. segn la teora de potoni, es el sapropel , que continuamente se est generando a partir de residuos animales y vegetales, especialmente del plancton, en las aguas estancadas, el que entra en la formacin del petrleo originada por descomposicin de la sustancia orgnica, toman parte numerosas substancias de los organismos, especialmente los albuminoides, los hidratos de carbonos y las grasas.

En favor de la participacin de las protenas como materias primas, habla el contenido en nitrgeno y azufre de los petrleos. su actividad ptica es debida, probablemente, a substancias que se han formado a partir de la colesterina y quiz tambin de resinas y materias proteicas.

1. TEORIA INORGANICA Este mtodo abigeno considera que las sustancias inorgnicas, mediante transformaciones qumicas, forman el petrleo. Pero es conocido que el petrleo tiene sustancias orgnicas. El problema que se plantea es saber que transformaciones dan lugar a materia orgnica a partir de materia inorgnica. Origen qumico (Mendeleiev) Supuso que el origen del petrleo era debido a la formacin de hidrocarburos constituidos por la reaccin en el interior de la tierra y a altas presiones de los carburos de hierro sobre el agua. La formacin de los aceites minerales se debera a la descomposicin de carburos metlicos por la accin del agua.

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Origen volcnico Se basa en el hecho de la notable presencia de rocas volcnicas en los terrenos petrolferos, lo que hace suponer que estas tienen gran influencia sobre la formacin del petrleo. En efecto, los restos de terrenos eruptivos, a menudo contienen hidrocarburos, y el azufre, producto volcnico por excelencia, constituye casi constantemente las tierras petrolferas. Origen csmico (Thomas Gold 1986) Este cientfico europeo dice que el gas natural (el metano) que suele encontrarse en grandes cantidades en los yacimientos petroleros, se pudo haber generado a partir de los meteoritos que cayeron durante la formacin de la Tierra hace millones de aos. Los argumentos que presenta estn basados en el hecho de que se han encontrado en varios meteoritos ms de cuarenta (40) productos qumicos semejantes al kergeno, que se supone es el precursor del petrleo. Y como los ltimos descubrimientos de la NASA han probado que las atmsferas de los otros planetas tienen un alto contenido de metano, no es de extraar que esta teora est ganando cada da ms adeptos. 2. TEORIA ORGANICA Consideramos que el primer material orgnico que se acumula en las rocas sedimentarias est formado por residuos muertos de la microflora y de la microfauna (plancton,...) que se desarrollan en el agua del mar y a las cuales se aaden restos animales y vegetales por transporte. Una de las teoras mas aceptadas acera del origen del petrleo lo constituye la teora de ENGLER: 1 etapa Depsitos de organismos de origen vegetal y animal se acumulan en el fondo de mares internos (lagunas marinas). Las bacterias actan, descomponiendo los constituyentes carbohidratos en gases y materias solubles en agua, y de esta manera son desalojados del depsito. Permanecen los constituyentes de tipo ceras, grasas y otras materias estables, solubles en aceite.

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Fig. 1- El petrleo se habra originado por la deposicin de minsculos animales y sustancias vegetales que se fueron acumulando en el fondo lacustre y marino.

Fig. 2- Ante el paso del tiempo la materia orgnica se descompone y va quedando en profundidad por los sedimentos que la van cubriendo. 2da etapa A condiciones de alta presin y temperatura, se desprende CO2 de los compuestos con grupos carboxlicos, y H2O de los cidos hidroxlicos y de los alcoholes, dejando un residuo bituminoso. La continuacin de exposiciones a calor y presin provoca un craqueo ligero con formacin de olefinas (protopetrleo).

Fig. 3- Los factores de presin, temperatura y procesos qumicos y fsicos, ayudados por la carencia de oxgeno, posibilitaron la formacin de petrleo lquido y del gas.

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3er etapa Los compuestos no saturados, en presencia de catalizadores naturales, se polimerizan y ciclizan para dar origen a hidrocarburos de tipo naftnico y parafnico. Los aromticos se forman, presumiblemente, por reacciones de condensacin acompaando al craqueo y ciclizacin, o durante la descomposicin de las protenas. Factores para su formacin: Ausencia de aire Restos de plantas y animales (sobre todo, plancton marino) Gran presin de las capas de tierra Altas temperaturas Accin de bacterias Los restos de animales y plantas, cubiertos por arcilla y tierra durante muchos millones de aos

sometidos por tanto a grandes presiones y altas temperaturas, junto con la accin de bacterias anaerobias (es decir, que viven en ausencia de aire) provocan la formacin del petrleo.

Ambientes para la transformacin de la materia orgnica en petrleo Los elementos esenciales para la formacin del petrleo son el H y C y la transformacin de la materia orgnica en petrleo debe producirse en condiciones tales que los elementos precipitados no deben tener cambios, pero el O y N deben ser removidos y los lpidos (grasas) deben continuar en el residuo, esto no ocurre si el ambiente es abundante en oxigeno. El ambiente donde se formara el material orgnico a petrleo debe inhibir la exposicin de la

metera orgnica al oxigeno y no debe estar en contacto con aguas conteniendo azufre. La transformacin de la materia orgnica a kergeno tiene lugar a poca profundidad (1000 m y a

50 60 C de temperatura) a mayor profundidad (1000 a 6000 m, 50 a 175 C). Los productos iniciales de la transformacin son el H2O y el CO a mayores temperaturas el O

empieza a perderse mas rpidamente que el C y el N, sea que el C aumenta el kergeno y se produce el H, el metano y lquidos desde C13 al C30 mientras que con el aumento de la temperatura la fraccin resultante se vuelve rica en H y es mas parafinica.

En la transformacin del material orgnico a petrleo, ser posible medir la cantidad de material

orgnico transformado, midiendo la cantidad de C residual utilizando indicadores orgnicos.

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Transformacin de la Materia Orgnica en Petrleo

La materia orgnica dispersa en los sedimentos tiende al equilibrio pasando de biopolmeros a geopolimeros (o kergeno) a travs de fraccionamiento, destruccin parcial y reagrupamiento de los componentes elementales de las macromolculas. Se pueden distinguir tres etapas:

-Degradacin bioqumica

La etapa de degradacin bioqumica se inicia con la accin bacteriana sobre la materia orgnica. Este proceso se realiza a travs de la respiracin en condiciones aerobias o por fermentacin o fermentacin en condiciones anaerobias (sin oxgeno).

-Policondensacin

Muchas de las molculas presentes en los organismos muertos son muy reactivas qumicamente y espontneamente reaccionan entre si para dar otro tipo de polmeros con estructuras al azar, estos son los geopolimeros.

-Insolubilizacin

La ltima etapa en la que hay una mayor policondensacin y reordenamiento molecular.

El resultado de estas tres etapas (degradacin, policondensacin e insolubilizacin) es un policondensado insoluble en lcalis (compuestos de pH bsico), llamada hmin, con una estructura anloga al kergeno, del que se diferencia en que una parte del hmin es hidrolizable. El kergeno es el hmin desmineralizado.

El kergeno es la fraccin orgnica contenida en las rocas sedimentarias que es insoluble en disolventes orgnicos. Bajo condiciones de presin y temperatura, el kergeno empieza a ser inestable y se produce reagrupamiento en su estructura con objeto de mantener el equilibrio termodinmico. La generacin de petrleo es pues una consecuencia natural del ajuste del kergeno (sedimento organico) a condiciones de incremento de temperatura y presin y el tiempo, dando lugar segn el cuadro que sigue a las siguientes transformaciones:

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MEDIOS Y MECANISMOS SEDIMENTARIOS EN RELACION CON LA GENESIS DEL PETROLEO Y EL GAS NATURAL

La conversin del material orgnico al petrleo se llama catagnesis, y est asistida por la presin causada por el enterramiento, la temperatura, la alteracin termal y la degradacin. Estos factores resultan de la profundidad, la accin bacteriana en un ambiente qumico no oxidante (reductor) y cerrado, la radioactividad y la catlisis (procesos de transformacin de los componentes de la matriz mineral de la roca origen). La temperatura parece ser el factor ms importante junto con la asistencia de otros.

La acumulacin de materiales orgnicos y clsticos en el fondo del mar o lago, est acompaada por la actividad bacteriana; si hay abundante oxgeno, las bacterias aerbicas actan sobre la materia orgnica hasta destruirla. Sin embargo, la destruccin aerbica de la materia orgnica se reduce considerablemente cuando cantidades suficientes de sedimentos de baja permeabilidad son depositadas de manera relativamente rpida por encima de estos materiales orgnicos, frenando as la circulacin de aguas que contienen oxgeno. Como consecuencia, la actividad bacteriana aerbica se para a causa del descenso en el contenido de oxgeno disuelto disponible, dando lugar a la actividad bacteriana anaerbica. Esta utiliza el oxgeno de los sulfatos disueltos en el medio (convirtindolos en sulfuros), dando como resultado un ambiente de reduccin (libre de oxgeno). La actividad anaerbica ocurre en los primeros 20 metros de los sedimentos aproximadamente, cesando por debajo de esta profundidad.

Es en este ambiente de enterramiento rpido y condiciones de reduccin, o libres de oxgeno, la formacin del petrleo tiene lugar. Una vez que la materia orgnica parcialmente descompuesta y libre de los procesos de oxidacin se encuentra en este estado, sufre el llamado proceso de maduracin. Este proceso de maduracin involucra la temperatura, la presin y el tiempo como factores fundamentales. La materia orgnica debe madurar al igual que lo hace la comida en una olla a presin. La manera en que los hidrocarburos son madurados depende del ambiente de deposicin en el que han sido depositados.

Relacin Tiempo Temperatura

En trminos generales, el petrleo se produce a lo largo de millones de aos en profundidades de alrededor de 5 Km., a una temperatura de 150 C. Profundidades mayores a los 5 Km. o demasiado tiempo de coccin a temperaturas de 200 C darn lugar a la conversin del petrleo en gas. El gas se tornar incluso en gas cido sulfuroso si la temperatura es an mayor. Si por el contrario, el material orgnico no es lo suficientemente calentado, en profundidades por encima de los 4-5 Km., la formacin de petrleo no tendr lugar, ya que estos quedaran en un estado inmaduro y consecuentemente, intiles para el hombre. La figura 2 muestra un diagrama que resume este proceso.

Se podra generalizar que las capas sedimentarias profundas son ms viejas y estn ms calientes que las menos profundas y ms jvenes, por lo que las primeras, tendran una mayor proporcin de gas que de petrleo. De todos modos, aunque la mayora de las zonas poseen un rgimen de flujo de calor por encima y por debajo de la media, las profundidades de generacin del petrleo son sustancialmente variables de lugar a lugar.

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La relacin tiempo-temperatura para la maduracin de los hidrocarburos se representa en este diagrama. Si sedimentos orgnicos se mantienen entre 150C a 200C durante 1 milln de aos, entonces se formar el petrleo. Si la temperatura excede los 200C, se formar gas. Sin embargo si la temperatura sube an ms, se formar gas cido. Si por el contrario las capas fuentes de material orgnico se encuentran a solamente 100C, entonces harn falta 100 millones de aos para que maduren hasta convertirse en hidrocarburos. Roca Madre La materia acumulada formo un tipo de roca capaz de

generar hidrocarburos llamada ROCA MADRE y esto fue provocado por las altas temperaturas y las grandes profundidades.

Esta tiene que estar madura y desarrollada de acuerdo a parmetros.

Por lo general son sedimentos de grano fino como las arcillas

Parmetros de desarrollo de una Roca Madre TAI (ndice de alteracin trmica) RO (La reflectancia) LOM (Escala del metamorfismo orgnico)

Criterios mnimos que caracterizan una roca madre efectiva para generar petrleo El contenido de TOC debe ser 0.4% o mas el carbono elemental entre 75 a 95%.

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El kergeno debe ser de tipo generador de petrleo y amorfo, por que si es estructurado tiende a generar gas.

Los valores de RO no deben se < 0.5 ni > 1.3. La relacin H: C para la formacin del petrleo debe estar entre 0.84 y 0.69.

Rasgos Litolgicos de las rocas que pueden ser Reservorios Una roca reservorio debe tener suficiente espesor y

potencia adems de espacios huecos como para que pueda encerrar una cantidad suficiente de petrleo.

a) Areniscas gruesas Son las ms importantes como reservorio, siempre que no sean muy finas. b) Rocas calcreas o dolomticas Muchas de estas rocas carecen de porosidad y permeabilidad, pero se reconocen 2 tipos de porosidad en estas rocas: Porosidad producida por soluciones Porosidad producida por facturamientos c) Esquistos y Pizarras

Pueden ser reservorios en determinadas circunstancias ya que su permeabilidad y porosidad son reducidas, pero cuando son fracturadas son buenos reservorios, ejemplo los esquistos del campo de

Florencia en E.U. (permeabilidad 12%) d) Rocas Magmticas. La porosidad en estas rocas vara por sus caractersticas petrolgicas lo mismo que su estado de alteracin. En Texas se extrae petrleo de un basalto muy alterado de grano fino.

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MIGRACIN DEL PETROLEO El petrleo, al ser menos denso que el agua y los sedimentos circundantes, tiende a emigrar de la roca

origen donde se forma, a las rocas reservorio, a travs de formaciones porosas suprayacentes, donde se

almacena. De hecho, grandes cantidades consiguen escapar de manera natural a los ocanos a travs

de filtraciones en el fondo marino. La fuerza motora de esta migracin es la flotabilidad del petrleo, junto

con la presin hidrosttica y la compactacin de las rocas de origen, como parte de la diagnesis, lo que

hace que los hidrocarburos sean forzados de entre las capas de origen a formaciones ms permeables.

El petrleo contina su emigracin hasta que se tope con una capa impermeable (trampa) suprayacente.

Esta ser una roca impermeable situada encima de las formaciones porosas a travs de las cuales han

emigrado los hidrocarburos, o bien un rasgo estructural que acte como barrera que inhiba el flujo o

ascensin del petrleo (figura). De esta manera, el yacimiento de petrleo permanecer en este lugar

hasta que alguna compaa petrolfera se tope con l, va perforaciones a travs de la capa impermeable.

Dos tipos de trampas. A la izquierda, el petrleo est contenido en una zona determinado por una falla; a la derecha, en una cpula anticlinal. Generalmente, la acumulacin del petrleo ocurre de manera estratificada junto a las dos otras fases lquidas que lo acompaan: el agua y el gas. Este ltimo es el ms ligero y reposa sobre el petrleo; este por su parte, reposa sobre el agua presente en la formacin (figura). La calidad del gas disuelto en el petrleo depende de la presin, la temperatura y las caractersticas de los hidrocarburos. Los hidrocarburos se acumulan en las porciones ms permeables de las rocas de reservorio debido a la hidrodinmica. La acumulacin de petrleo requiere, como hemos mencionado, unos periodos de formacin muy largos, particularmente en reservorios de baja permeabilidad. La movilidad de los fluidos en el reservorio aumenta al incrementar la permeabilidad de las formaciones.

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Disposicin del petrleo, gas y agua en una roca reservorio. Ntense las trampas estructurales y sedimentarias de las dos figuras

respectivamente. Los hidrocarburos generados por la ROCA MADRE migran hacia la roca reservorio este fenmeno es dividido en migracin primaria y secundaria. Migracin Primaria El paso del petrleo desde la roca madre hasta la roca almacn se conoce como migracin primaria, lo cual sucede por los siguientes procesos:

Compactacin: se pierde porosidad por disminucin del volumen de sedimento y por las cementaciones asociadas, as como las recristalizaciones. Todo ello consigue que aumente la presin de fluidos y por tanto se produce un gradiente de presin y de temperatura, generando el desplazamiento de los fluidos hacia zonas ms confortables (de menor P y T).

Deshidratacin de arcillas hinchables: esto consigue liberar agua a los poros, con lo

que aumenta de nuevo la presin intersticial.

Cambios qumicos de la materia orgnica: pasamos de kergeno a petrleo y a gas, aumentando la entropa del sistema, adems disminuye el peso molecular de los HCs (y por tanto el tamao de la cadena) con lo que la movilidad es mayor y puede incluso

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aumentar tanto la presin intersticial que cause abundante microfracturacin para liberar la presin de los poros.

Los mecanismos por los que se supone que migran los HCs son los siguientes:

* Movimiento en disolucin: parte del petrleo es soluble en agua y por lo tanto podra viajar en disolucin con sta. El problema es que en zonas someras la solubilidad es muy baja y en zonas profundas el tamao del poro se reduce tanto que dificultara los procesos de solubilidad.

* Formacin de burbujas de Hidrocarburos: estas burbujas viajaran en inmiscibilidad lquida con el agua.

* Formacin de coloides y micelas de

Hidrocarburos: se produce una orientacin de las molculas de los hidrocarburos de tal modo que la parte hidrofbica quede protegida por la parte hidroflica en contacto con el agua.

* Difusin como una fase continua: el HC se

mueve aprovechando fracturas, contactos entre formaciones rocosas.

Migracin Secundaria Despus de que el petrleo y el gas ingresan a la roca reservorio empiezan a migrar a zonas con

menores niveles de energa y presin hidrosttica, el petrleo adems se ubica en reas con buena porosidad y permeabilidad, este flujo secundario tiene lugar a travs de estratos saturados de agua.

Los requisitos fsicos para la migracin secundaria del petrleo y gas son tres: Produccin adecuada y sometida de petrleo a partir de la roca madre a travs de caminos o vas

permeables y un gradiente de presin que empuje al mismo. La funcin del agua en la migracin secundaria del petrleo es la de brindarle flotabilidad debido

a su diferencia de peso especifico y al mismo tiempo empuje, la fuerza principal que se opone a la migracin secundaria es la fuerza capilar de acuerdo al empuje de agua.

El incremento de temperatura en la migracin secundaria, determina que la viscosidad y la

densidad del petrleo disminuyan y hace que el petrleo suba y migre hacia arriba, en el caso del gas el efecto de la temperatura es mucho mayor.

El mecanismo para la migracin secundaria del petrleo, gas y agua y su posterior ubicacin en las trampas estructurales, es que como son de densidades diferentes al ocupar la primera trampa, el mas

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pesado es desplazado fuera de la trampa por el mas liviano que esta encima esto se llama entrampamiento diferencial si las trampas son anticlinales en la parte baja se ubica el fluido mas pesado que es el agua, despus el petrleo y por ultimo el gas. Es posible que concluida la migracin secundaria y despus de entramparse, estos escapen como efecto de la geologa estructural hacia otra trampa o perderse, a este fenmeno se denomina migracin terciaria o remigracin. En resumen las migraciones secundarias son las que ocurren dentro de la propia roca almacn, donde los procesos que se dan son los siguientes:

Flotabilidad: el

petrleo menos denso que el agua, tiende a ponerse sobre sta y dentro del petrleo, la parte gaseosa sobre la lquida.

Presin capilar:

en ocasiones impide el

movimiento, pero por smosis se puede producir la migracin.

Gradientes hidrodinmicos: segn el gradiente vaya en un sentido o en otro, se puede favorecer la migracin o dificultarla.

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AGUA ASOCIADA A LOS RESERVORIOS Aguas de formacin El petrleo y el gas ocupan una proporcin minscula del espacio poroso de las rocas, lo dems esta ocupado por el agua. El agua asociado al petrleo puede ser antigua y salina en profundidad y ser fresca superficialmente. Es importante su estudio por que a travs del agua el petrleo migra y se entrampa. En el subsuelo existen aguas como las de infiltracin que son metericas, juveniles, connatas y de percolacin. Son llamadas tambin irreductibles por que no disminuyen su cantidad durante la explotacin y ocupan entre el 10 a un 30% del volumen poral. Aguas en el yacimiento El agua coexiste con el petrleo en forma interfasica en algunos casos y en otros conforman separadamente el lmite inferior de la estructura petrolfera. En la perforacin de pozos petrolferos las aguas de yacimiento pueden ser primarias cuando estn definidas y secundarias cuando son de formacin, ambas deben excluirse para evitar daos a los horizontes productores de petrleo. Caractersticas del agua en el yacimiento Por ser connatas en su composicin son similares a las rocas que las contienen, as se tienen aniones como los cloruros, no hay sulfatos ni bicarbonatos, mientras que entre los cationes se han detectado Ca,

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Na y Mg, esta agua incrementan su concentracin de slidos en profundidad de 25.000 hasta 100.000 g/Lt por cada 1000 pies. Difieren de las aguas marinas, por que las aguas que se encuentran en el petrleo no tienen bicarbonatos ni sulfatos, la relacin Ca-Mg es revertida y su concentracin se incrementa. Los anlisis qumicos de las aguas relacionadas con el petrleo, nos determinan el origen de las mismas, su resistividad, adems nos detectan compuestos relacionados con los hidrocarburos. Tener los anlisis qumicos de las aguas nos sirve para determinar el punto de ingreso de las aguas y determinar valores qumicos, adems nos sirve para determinar compuestos orgnicos relacionados al petrleo, como los cidos orgnicos y benceno, si se encuentran rastros de estos compuestos en el pozo se puede concluir de que existe petrleo.

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CONDICIONES DE RESERVORIO Presin En la roca reservorio existe la presin original o virgen, que es la que existe antes de que haya sido puesta en produccin y se mide en el primer pozo que atraviesa el reservorio, es la energa disponible mas importante para la explotacin del yacimiento. Otra presin que se mide en el pozo de produccin es la presin esttica del fondo del pozo, presin de cierre o presin de formacin esttica y se mide cerrando el pozo hasta que la presin de formacin alcance la presin mxima, este tipo de presin es menor que la presin original. Las principales fuentes de presin en el yacimiento son dos:

-El peso del agua medida desde el punto de accin hasta la superficie.

-El peso de la roca superpuesta llamada presin litosttica. Temperatura La temperatura de la roca reservorio afecta al calculo de reservas y esta relacionada al origen, migracin y acumulacin del petrleo, sus efectos son: si aumenta la temperatura aumenta el volumen de gas, del petrleo, del agua y de la roca, incrementa la viscosidad del gas y disminuye la del petrleo y del agua, adems aumenta la presin de confinamiento de fluidos, aumenta la solubilidad del gas en el petrleo y la solubilidad de las sales qumicas en el agua de formacin. El aumento de la temperatura en la roca reservorio se debe fundamentalmente al grado geotrmico de la tierra, energa trmica y la radioactividad: Gradiente geotrmico= Tem formacin Tem media de la superficie/Profundidad Fsica de los yacimientos Cuando se localiza el yacimiento, los fluidos como el petrleo, gas y agua se encuentran en estado de equilibrio formando varios sistemas. Ejemplo roca-agua, roca-petrleo, petrleo-gas, petrleo-agua y roca-petrleo-gas. Se llama sistema a la sustancia o mezcla de substancias que se estudian independientemente de otras y fase es la parte de un sistema que tiene las mismas propiedades y composiciones tambin se dice que es una sustancia homognea fsicamente distinta y mecnicamente separable del sistema, adems estn separadas entre si por contactos fsicos muy definidos llamados interfaces.

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En los yacimientos petrolferos, el agua es un sistema con dos fases: Liquido y gaseoso con un solo constituyente que es el agua. La fase gasifera en el reservorio se encuentra en su mayor parte en el casquete de gas, a la presin que esta definida por el peso de las rocas suprayacente y la temperatura del gradiente geotrmico de la regin. Las propiedades fsicas del petrleo dependen de sus componentes, como tambin de su capacidad de aceptar al gas natural en solucin depende de la presin, el exceso de gas luego de saturar el petrleo al yacimiento va ha formar el casquete como gas libre. Se ha determinado que el agua y el petrleo son ligeramente solubles entre si y esto aumenta con la temperatura y peso molecular del petrleo. Energa en la produccin del yacimiento Cada yacimiento tiene la energa que sirva para expulsar el petrleo de la formacin al pozo, llamado empuje esta energa podra ser el gas en solucin en el yacimiento, gas del casquete, empuje del agua del yacimiento, energa gravitacional o la combinacin de estas.

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EL RESERVORIO Propiedades Los reservorios tienen tres propiedades cuyo conocimiento resultan fundamentales para conseguir el mximo rendimiento en la exploracin y produccin de hidrocarburos, estos son:

- Porosidad - Permeabilidad - Formacin estratigrfica estructural adecuada.

Porosidad

La porosidad es la medida de los espacios huecos en una roca, y resulta fundamental para que sta acte como almacn:

Porosidad = % (volumen de huecos / volumen total) x 100

La porosidad se expresa como . Casi todos los almacenes tienen un entre 5% y 30%, y la mayora entre 10% y 20%.

Existen varios tipos de porosidad segn la conexin de sus poros:

Conectada: poros conectados por un solo lado.

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Interconectada: poros conectados por varios lados. Las corrientes de agua pueden desalojar el gas y el petrleo.

Aislada: poros aislados.

Los poros conectados e interconectados constituyen la porosidad efectiva.

Permeabilidad

Es el segundo factor importante para la existencia de un almacn. La permeabilidad (k) es la capacidad de una roca para que un fluido fluya a travs de ella y se mide en darcys, que es la permeabilidad que permite a un fluido de un centipoise de viscosidad fluir a una velocidad de 1 cm/s a una presin de 1 atm/cm. Habitualmente, debido a la baja permeabilidad de las rocas, se usan los milidarcies.

La ley de Darcy slo es vlida cuando no hay reacciones qumica entre el fluido y la roca, y cuando hay una sola fase rellenando los poros.

La permeabilidad media de los almacenes vara entre 5 y 500 milidarcies, aunque hay depsitos de hasta 3.000 - 4.000 milidarcies.

Para ser comercial, el petrleo debe fluir a varias decenas de milidarcies.

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Saturacin de hidrocarburos

Debido a ciertas propiedades de los fluidos y de las rocas almacn o reservorios, es comn que al menos una parte del espacio poral est ocupado por agua. La saturacin de hidrocarburos expresa el porcentaje del espacio poral que est ocupado por petrleo o gas natural.

En trminos geolgicos, las capas subterrneas se llaman "formaciones" y estn debidamente identificadas por edad, nombre y tipo del material rocoso del cual se formaron. Esto ayuda a identificar los mantos que contienen las ansiadas rocas sedimentarias.

Las "cuencas sedimentarias" son cubetas rellenas de sedimentos, que son las nicas rocas donde se pueden generar hidrocarburos (conforme a la teora de Engler) y donde en general se acumulan. En pocos casos se dan acumulaciones de petrleo y gas en rocas granticas. El tamao de estas cubetas vara en decenas de miles de kilmetros cuadrados, y el espesor generalmente es de miles de metros, alcanzando hasta 7.000 metros. Estas cubetas se encuentran rodeadas por zonas de basamento (que rara vez contienen petrleo).

Ambientes de deposicin formantes de rocas reservorio Las areniscas conforman buenas rocas reservorio y son depositadas bajo ambientes netamente continentales, como depsitos elicos, fluviales, deltaicos costeros y marinos profundos (turbiditas) estos depsitos tienen largos mximo de 250 Km y espesores promedio de 12 m, otra roca sedimentaria que tambin constituye una buena roca reservorio son los conglomerados. Las areniscas depositadas en ambientes fluviales, tienen granos bien seleccionados y constituyen rocas reservorio, pero las areniscas depositadas en ambientes deltaicos forman excelentes rocas madre y rocas reservorio y conforman buenos yacimientos de petrleo y gas. Otras rocas que contienen y producen petrleo y gas son las calizas sedimentarias permeables y porosas. Los reservorios carbonatados son caractersticos por tener altos rangos en la produccin de petrleo. Otra posibilidad para la existencia de rocas reservorio son las rocas fracturadas que pueden variar desde rocas gneas hasta las lutitas sedimentarias que poseen facturas las cuales de acuerdo a la geologa estructural tendrn una profundidad mxima de 6 Km. Tipos de reservorio o yacimientos De acuerdo con los volmenes de gas o petrleo que contienen los yacimientos se denominan:

-Yacimientos de Petrleo -Yacimientos de Gas-Petrleo -Yacimientos de Condensados -Yacimientos de Gas Seco -Yacimientos de Gas Asociado

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Yacimientos de Petrleo:

En stos el petrleo es el producto dominante y elgas est como producto secundario disuelto en cantidades que dependen de la presin y latemperatura del yacimiento. Reciben el nombre de yacimientos saturados cuando el petrleo no aceptams gas en solucin bajo las condiciones detemperaturas y presin existentes, lo que ocasionaque cualquier exceso de gas se desplace hacia laparte superior de la estructura, lo que forma unacapa de gas sobre el petrleo.

Yacimientos de Gas-Petrleo:

Son aquellas acumulaciones de petrleo que tienenuna capa de gas en la parte ms alta de la trampa. La presin ejercida por la capa de gas sobre la delpetrleo es uno de los mecanismos que contribuyeal flujo natural del petrleo hacia la superficie atravs de los pozos.

Cuando baja la presin y el petrleo ya no puede subir espontneamente, puede inyectarse gas desde la superficie a la capa de gas del yacimiento,aumentando la presin y recuperando volmenesadicionales de petrleo.

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Yacimientos de Condensados:

En estos yacimientos de hidrocarburos estn en estado gaseoso, por caractersticas especficas de presin, temperatura y composicin. El gasest mezclado con otros hidrocarburos lquidos;se dice que se halla en estado saturado. Este tipode gas recibe el nombre de gas hmedo.

Durante la produccin del yacimiento, la presindisminuye y permite que el gas se condense enpetrleo lquido, el cual al unirse en forma depelcula a las paredes de los poros quedaatrapado y no puede ser extrado. Esto puedeevitarse inyectando gas a fin de mantener lapresin del yacimiento.

Yacimientos de Gas Seco:

En stos el gas es el producto principal. Sonyacimientos que contienen hidrocarburos en sufase gaseosa, pero al producirlos no se formanlquidos por los cambios de presin y temperatura.

El gas se genera gracias a un proceso deexpansin, parecido al que ocurre en lasbombonas, donde la cantidad de gas estrelaciona da con la presin del embace.

Yacimientos de Gas Asociado:

El gas que se produce en los yacimientos depetrleo, el gas-petrleo y de condensado, recibe el nombre de gas asociado, ya que se produceconjuntamente con hidrocarburos lquidos.

El gas que se genera en yacimientos de gas secose denomina gas no asociado o gas libre y sus partes lquidas son mnimas.

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CUENCAS DE SEDIMENTACION El petrleo se encuentra bajo tierra en diferentes regiones, distribuidas por todo el planeta, conocidas con el nombre de cuencas sedimentarias. Las cuencas sedimentarias estn formadas por capas o estratos dispuestos uno sobre otro, desde el ms antiguo al ms reciente y cada estrato tiene constitucin diferente al otro. Geolgicamente una cuenca de sedimentacin es el lugar en forma de depresin, donde se depositan sedimentos producto de la destruccin y descomposicin de las rocas slidas, por este motivo en las cuencas existen todo tipo de materiales y su clasificacin para nuestros fines se basa en su ubicacin. Evolucin de una cuenca Depende de la etapas por las cuales pasa la misma y sabemos que por ejem el tamao y su forma dependen de la configuracin que tiene la roca del basamento, tanto en la base como en sus flancos, adems de la configuracin depende del cuadro estructural y la formacin de las estructuras como los pliegues y fallas dependen de la evolucin tectnica y sedimentaria. La ubicacin, naturaleza y cantidad de hidrocarburos en las cuencas sedimentarias depende de la evolucin de la misma y adems de su historia trmica o sea de las variaciones de flujos calorficos que hubieran afectado a la cuenca. Evolucin de hidrocarburos en las cuencas La presencia de hidrocarburos en determinada cuenca sedimentaria depende de: a) Deben existir estratos ricos en materia orgnica por que constituyen rocas madre, estas deben tener grano fino donde la oxidacin es limitada. El enterramiento de los restos orgnicos debi ser rpido para su preservacin. Tienen que ser zonas pobres en oxigeno (plataformas continentales y cuencas cerradas) adems de materiales de ambiente salinos no marinos o marino marginales. b) Para que se genere hidrocarburos en la cuenca debera existir suficiente temperatura para que haya maduracin trmica en la roca madre, la cual podra ser improductiva si hubiera dficit o exceso de calentamiento, por lo cual las variaciones de flujo trmico dependen del tiempo de subsidencia, de sedimentacin y formacin de estructuras. c) Para la concentracin de hidrocarburos en la cuenca deben existir zonas permeables de migracin que renan el petrleo generado, las vas mas eficientes son los estratos arenosos, inclinados y ubicados debajo de rocas de grano fino, impermeables que actan como sellos, y estos estratos debern tener

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extensin lateral continua desde las rocas madre hasta los reservorios, sin interrupcin y con inclinacin regional. d) Para el entrampamiento de los hidrocarburos deben existir estratos porosos con formas geomtricas favorables y adems rocas sellantes. Los sitios favorables para la existencia de rocas reservorio se encuentran en ambientes marinos poco profundos prximos a las mrgenes de las cuencas. Tipos de cuencas petrolferas Cuencas cratatnicas simples: Son asimtricas y con hundimientos circulares o elpticos

ubicados en cratones estables. Cuencas tipo graben: Se caracteriza por ser petrolferas se llaman tambin cuencas de

agrietamiento, estn mas relacionadas con las mrgenes continentales, son asimtricas y pueden contener mas que otras trampas debidas a fallamientos, pero el petrleo se encuentra mas en discordancias que en fallas.

Cuencas formadas por flexiones verticales: Son cuencas que se abren a cuencas marinas y son

asimtricas, su base es de sal y lava bsica y sus trampas estn formadas en anticlinales asociados a fallas o a estructuras diapricas.

Cuencas compresionales: Existen las de un lado que son asimtricas y deformadas por un lado y

cartn estables por el otro son cuencas de gran extensin areal, estas cuencas producen petrleo y gas en todo tipo de trampas. Los de dos lados son cuencas de tipo compresional, inter montaas ubicadas entre cordones deformados, son angostas en su geometra y tienen existencia reducida, son de edad terciaria y sus trampas las constituyen los anticlinales.

Cuencas de combinacin: Llamadas tambin construccionales y son cuencas originales que han

sido transformadas por procesos diastrficos.

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Cuencas lacustres: Son de tamao restringido y de forma cerrada en general no contiene petrleo, cuando contienen son estructuralmente cerradas por fallamiento y contienen agua, sus trampas son anticlinales.

Relacin entre tipo de cuencas y presencia de petrleo Hasta el presenta se han identificado 700 cuencas sedimentarias, la mitad han sido exploradas y unas 150 son productivas, pero solamente en unas 36 se encuentra el 90% de todas las reservas conocidas de petrleo del planeta. Segn North 1985 un esquema general de comparacin de cuencas relacionadas a sus capacidades productivas es la siguiente: 1. Cuencas muy ricas con mas de 10000 m3/Km3 2. Cuencas ricas 3600 a 10000 m3/Km3 3. Cuencas promedio 2400 a 3600 m3/Km3 4. Cuencas pobres 1000 a 2400 m3/Km3 5. Cuencas muy pobres, menos de 1000 m3/Km3 La tabla expresa la riqueza recuperable de hidrocarburos en volumen por unidad de rea o por unidad de volumen de roca sedimentaria, adems se pueden obtener las siguientes conclusiones: a) La mayora de las reservas de petrleo Paleozoicas se encuentran en cuencas intracratnicas, mientras que las reservas Cenozoicas se encuentran prximas a los bordes de placas tectnicas, las reservas Mesozoicas se encuentran en plataformas o sus bordes. b) Casi todas las reservas de gas se encuentran en cuencas intracratnicas. c) La mayora de las cuencas muy ricas se encuentran en los bordes continentales y corresponden al tipo 4 de Klemm, estas contienen ms del 50% del petrleo probado conjuntamente el tipo 6 compresional. d) La cuenca mas productiva es la denominada Compuesta Interior, contiene el 25% de la reservas conocidas de hidrocarburos a pesar de que este tipo de cuenca la mas y mejor explorada. e) Los deltas jvenes contienen solamente el 5% de las reservas de petrleo y en general son mejores productores de gas y se caracterizan por que contienen muchos campos pequeos y pocos campos grandes. f) Las cuencas sedimentarias menos productivas corresponden al tipo cratatnico ubicadas en escudos Precmbricos con reservas menores a 1000 m3/Km3. g) Las cuencas lacustres son poco productivas con algunas excepciones como la cuenca de Viena y la de Songliao (Manchuria).

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Distribucin de las principales cuencas sedimentarias del mundo Ntese que estas no estn restringidas a las plataformas continentales, si no que ocurren en cualquier lugar de los continentes. Esto se debe a la formacin de las cuencas sedimentarias en distintos ambientes en el pasado geolgico; despus de millones aos de cambios producidos por el tectnica y la deriva continental, stas se localizan ahora en los ambientes ms diversos.

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TRAMPAS PETROLIFERAS Y ROCAS SELLANTES La trampa de hidrocarburos es una condicin geolgica de las rocas del subsuelo que permite la acumulacin del petrleo o del gas natural. Las trampas pueden ser de origen estructural (pliegues y fallas) o estratigrfico (lentes, acuamientos de rocas porosas contra rocas no porosas denominadas rocas sellos). Toda trampa presenta como caracterstica principal una roca de yacimiento, limitada en su tope y base por una roca sello, que impide que los hidrocarburos acumulados puedan escapar, adems que contenga agua. Partes de la trampa En la parte superior se encuentra el casquete de gas, subyaciendo el contacto gas-petrleo, seguido por la zona petrolfera que esta limitada en la parte inferior por el contacto petrleo-agua, estos contactos no conforman lmites estrictamente definidos mas bien se extienden por varios metros. Clasificacin de las trampas Existen diferentes puntos de vista para la clasificacin de las trampas de hidrocarburos, la clasificacin mas general es: -Trampas estructurales -Trampas estratigrficas -Trampas mixtas 1. Trampas Estructurales Son aquellas constituidas por la deformacin de los estratos del subsuelo, causada por fallas

(fracturas con desplazamiento) y plegamientos.

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a) Trampas en pliegue anticlinales Pueden ser de dos clases, en anticlinales de tipo compresional por achicamiento de la corteza terrestre y de tipo compactacional debido a fuerzas tensinales. Los primeros se ubican en zonas de subduccin cerca de las cadena montaosas, las segundas se hallan en cuencas sedimentarias b) Trampa por fallas Las trampas no juegan un papel importante en el entrampamiento de los hidrocarburos pero facilitan el sellado de la trampa principalmente las normales, adems la falla puede crear una estructura la cual puede formar una trampa o la falla puede ser el resultado de otra estructura. c) Domos salinos

El bajo peso especfico de la sal y la deformacin plstica son los dos factores ms importantes que empujan un movimiento de grandes masas de sal haca arriba. Lentamente la sal se busca una manera para subir. Generalmente a lo largo de estructuras tectnicas (fallas por ejemplo) la sal encuentra un sector dbil, que permite una expansin haca arriba.

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Los domos de sal tienen una estructura interna sumamente complicada, especficamente un fuerte plegamiento. Tambin el sector de contacto con las rocas ms jvenes se ve intensamente afectado por las fuerzas de la subida de la estructura.

S el domo llega a la cercana de la superficie, ser fuertemente atacada por aguas subterrneas o aguas metericas (s el clima lo permite). Las sales ms solubles se disuelven y se queda un tope de yeso y carbonatos (sombrero de yeso). Los afluentes y la vegetacin alrededor es marcada por una elevada cantidad de sales.

Los domos de sal son muy importantes como yacimiento de diferentes minerales de sal y como trampa de hidrocarburos. Hoy da algunos domos se usan como

depsito de desechos nucleares.

2. Trampas Estratigrficas Son aquellas donde el elemento principal par su formacin es alguna variacin de la estratigrafa, litologa o cambio de facies, variaciones locales de porosidad o permeabilidad o la terminacin de la roca reservorio. Existen trampas estratigrficas primarias que se forman durante la deposicin y diagnesis de la roca que incluyen lentes, cambios de facies arenas en arrecifes. Secundarias que se forman despus de la diagnesis por ejemplo por fenmenos de recristalizacin de solucin y cementacin fundamentalmente por discordancias.

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Los lentes conforman buenos yacimientos formados por cuerpos porosos y permeables rodeados de estratos impermeables donde los hidrocarburos pueden llenar todo el lente o solo la parte mas alta del mismo adems donde se encontr un lente hay la posibilidad de que existan otros mas. a) Trampas Estratigraficas 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)

Dolomitizacin.

Proceso por el cual la calcita es convertida en dolomita, mediante la sustitucin de una porcin del carbonato de calcio original por carbonato de magnesio y es el reemplazamiento de calcita por dolomita que da como resultado la obtencin de una roca calcrea dolomitizada o de una dolomita secundaria la cual constituye una trampa estratigrafica.

Un conjunto de trampas de petrleo localizadas en un rea concreta, recibe el nombre de campo de petrleo y varios campos de petrleo asociados constituyen provincias petrolferas. Rocas Sellantes Estas rocas son las que entrampan a los hidrocarburos sobre y alrededor de la trampa, no existen rocas completamente impermeables, solo con valores muy bajos de permeabilidad. Estas rocas deben ser plsticas para que se deformen con los movimientos de la corteza terrestre. Muchas trampas ahora secas no siempre lo fueron puede ser que sus fluidos escaparon debido a la permeabilidad de las rocas sellantes, Estas caractersticas de las rocas sellantes tienen las rocas arcillosas, ciertos tipos de carbonatos, las rocas evaporiticas y menos comunes son los hidrocarburos semislidos o slidos como el asfalto natural, tambin algunas limolitas e inclusive algunas areniscas muy compactas o con alto contenido de arcillas.

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EXPLORACIN DE HIDROCARBUROS En la bsqueda de hidrocarburos, se utilizan dos tipos de exploracin bsica que son de Superficie y de Subsuelo y a la vez esta se divide en tres mtodos del subsuelo para la exploracin: Exploracin superficial Exploracin area: Se realiza mediante la fotografa vertical. En este procedimiento, el gelogo, utiliza prcticamente los mismos mtodos que en los estudios que efecta sobre el terreno, tales como el estudio de la inclinacin de los estratos y el de las variaciones en el color de los terrenos, y en la vegetacin que los cubre. Las fotografas areas vistas con aparatos especiales, revelan con sorprendente claridad los detalles geolgicos de una regin an cuando sea boscosa. Estos detalles permiten el trazado de un plano de la posible estructura de las capas por debajo de la superficie y se determina as la existencia o no de condiciones favorables para la acumulacin del petrleo. I. Exploracin geolgica Mtodos indirectos: Los trabajos geolgicos del campo completan las informaciones obtenidas con las fotografas areas. Los gelogos buscan los afloramientos de las formaciones. Asimismo miden las direcciones o rumbos y las inclinaciones. Se recogen muestras de las rocas para que los paleontlogos procuren determinar la edad de la roca mediante las fsiles y otras sustancias encontradas en ella.

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Mtodos directos: Cuando los mtodos indirectos de exploracin no pueden ser empleados, o fallan los resultados, se recurre a la perforacin de pozos destinados a determinar la posicin de ciertos "horizontes llaves" importantes, o sea, que se puede llevar a localizar estructuras favorables. Tambin son importantes los afloramientos del petrleo y gas por que en varios sectores en el mundo se descubrieron campos petrolferos perforando cerca de estos afloramientos, son buenos indicadores de la existencia de un yacimiento con una trampa no muy eficiente que no necesariamente poseen acumulaciones II. Exploracin geofsica Cuando el terreno no presenta una estructura igual en su superficie que en el subsuelo (por ejemplo, en desiertos, en selvas o en zonas pantanosas), los mtodos geolgicos de estudio de la superficie no resultan tiles, por lo cual hay que emplear la Geofsica, ciencia que estudia las caractersticas del subsuelo sin tener en cuenta las de la superficie.

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Los mtodos geofsicos pueden ser definidos como la aplicacin prctica de los principios de la fsica, Estos principios han sido empleados por los gelogos por ms de cien aos, tanto en las investigaciones de carcter cientfico como en las exploraciones de yacimientos mineros. El trmino exploracin geofsica se hizo de uso corriente a principios de 1920 al introducirse en la industria petrolera el empleo de nuevos instrumentos de exploracin, tales como el magnetmetro y el sismgrafo. a. Gravimetra Consiste en medir las diferencias que existen en la fuerza de gravedad, que es una fuerza que atrae todos los cuerpos hacia el centro de la Tierra. Para ello se vale de un instrumento llamado gravmetro, que se usa en gran escala en la actualidad. El mtodo consiste en registrar distintos valores de la gravedad, dentro del rea a explorarse

mediante estaciones distantes de 800 a 1600 metros entre s. Los valores obtenidos en cada estacin son registrados ms tarde en el mapa de la zona y, en base a los mismos, se trazan lneas o contornos.

Estos contornos suelen reflejar la existencia de estructuras profundas. As, por ejemplo, la obtencin de curvas o contornos cerrados de un elevado valor, indicarn la existencia de un anticlinal de una extensin aproximada a la del rea, cubierta por dichas curvas o contornos.

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b. Magnetometra Registra las variaciones locales del campo magntico y segn esto, puede determinarse la distribucin de las rocas que contienen diferentes propiedades magnticas. El magnmetro moderno puede describirse como una forma ms perfeccionada y precisa de la aguja de inclinacin magntica. Despus que el geofsico ha estudiado la regin con su magnetmetro, transporta las lecturas a un mapa y lo analiza para verificar si existe suficiente cambio de dichas lecturas como para indicar la existencia de una estructura. Un mtodo rpido de efectuar este trabajo en zonas extensas consiste en someterlas a una exploracin magntica desde un avin provisto de los instrumentos necesarios. c. Ssmica Si los resultados con los anteriores mtodos son "positivos", se aplica un mtodo ms costoso que es la PROSPECCION SISMICA, esta puede ser marina o terrestre. Mide las propiedades de las rocas para transmitir las ondas acsticas provenientes de un detonante, las cuales viajan ms rpido en rocas duras y compactas que en rocas blandas. Para concretar este mtodo es necesario realizar el tendido de la lnea ssmica sobre la superficie, a la que se le conectan ristas de gefonos. Se ubica adems el camin vibrador, que da golpes en el terreno para emitir ondas sonoras que se propagan en el interior de la tierra.

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Estas ondas atraviesan diferentes capas del terreno, y cada vez que esas ondas chocan contra diferentes estratos rocosos, se reflejan o regresan a la superficie. En la superficie el gefono registra toda la informacin y es transmitida por cable hacia cintas especiales ubicadas en el camin sismgrafo. Este camin debidamente equipado proporciona el registro ssmico. Interpretacin de la Ssmica Una vez obtenido el Registro Ssmico, a travs de este un geofsico interpreta "la forma de sedimentacin y sus deformaciones, profundidades de las capas reflectoras, fallas, etc". Su objetivo es localizar las trampas de petrleo, determinar su tamao y estructura, y as poder hacer recomendaciones acerca de donde se debera realizar el prximo paso: el primer pozo exploratorio.

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III. Exploracin profunda Para stos se realiza la perforacin de pozos profundos. Estos mtodos requieren: La obtencin de muestra del terreno a distintas profundidades del pozo y el anlisis de los mismos en laboratorios especiales. La medicin directa, a diferentes profundidades, de las propiedades y caractersticas de los terrenos atravesados mediante el empleo de instrumentos especiales. Entre estos mtodos pueden mencionarse por ejemplo los siguientes: A. Perfilaje elctrico: Realizado con electrodos que se bajan a distintas profundidades de un pozo de exploracin, para determinar la conductibilidad elctrica de las distintas capas y sus probabilidades de contener petrleo. Perfil del potencial espontneo (SP) Se utiliza para detectar formaciones permeables y definir sus lmites superior e inferior, para determinar el volumen de arcillas en la formacin, para realizar correlaciones estratigrficas y la saturacin del agua de formacin, se origina en las diferencias de salinidad y resistividad entre el filtrado del lodo y las aguas de formacin. Esta curva de grafica en la pista izquierda del perfil cuando se trata de formaciones permeables y respuestas negativas y formaciones impermeables o respuestas positivas hacia la derecha, a contarse desde la lnea base de las lutitas. Perfil de resistividad La resistividad es un fenmeno inverso a la conductividad o sea presenta la tendencia de las rocas y fluidos a resistir el paso de la corriente elctrica, las aguas de formacin contienen sales y son buenas conductoras y tienen resistividad baja, el incremento de la resistividad se grafica hacia la derecha (positiva). Perfiles con electrodos Son perfiles que utilizan electrodos en vez de bobinas y son: curva normal, investiga las partes poco profundas de la formacin, mide la resistividad de la zona invadida y su permeabilidad.

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B. Perfiles radioactivos Se tienen los perfiles de rayos Gamma que miden la radioactividad de las formaciones utilizando el principio de que las arcillas contienen mas sales radioactivas que los sedimentos de grano grueso, se pueden utilizar en pozos entubados y con cualquier tipo de lodo, identifican areniscas y separan a los carbonatos de las lutitas. ltimamente, se han ideado mtodos muy modernos y rpidos, basados en radiactividad de las capas, mucho mayor en las areniscas que pueden contener petrleo; absorcin de neutrones o modificacin de su velocidad, producida por los yacimientos, que se practica para determinar su extensin, etc . C. Perfilaje geoqumico Determina la presencia de vestigios de hidrocarburos en las capas profundas del subsuelo. Sus datos no pueden ser siempre adecuadamente interpretados. D. Perfilaje trmico Efectuado con termmetros de mxima y de mnima, a distintas profundidades, que diferencia las capas por sus conductibilidades trmicas. Tambin se usa para el control de operaciones de perforacin de pozos (cementado, etc.). E. Perfiles snicos Mide la velocidad de las ondas del sonido a trabes de las rocas, y determina la porosidad de estas. F. Perfiles de densidad Sirven para evaluar la porosidad, detectar la presencia de gas e identificar rocas evaporiticas. IV. Exploracin geoqumica Anlisis de suelo: Determina la presencia de hidrocarburos hasta una profundidad no mayor de 15 centmetros. Anlisis de los hidrocarburos del suelo: Determina su presencia en el suelo y en perforaciones poco profundas. Con estos datos se confeccionan planos de posibles acumulaciones explotables de la zona. El anlisis de las aguas de ros pueden indicar la presencia de petrleo en algn lugar en su curso, se debe muestrear el curso del ro hasta ubicar el lugar del afloramiento de petrleo.

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PERFORACIN La nica manera de saber realmente si hay petrleo en el sitio donde la investigacin geolgica propone que se podra localizar un depsito de hidrocarburos, es mediante la perforacin de un hueco o pozo. Existen varios mtodos de perforacin el que mas se aplica en la industria petrolera es el mtodo a rotacin. El primer pozo que se perfora en un rea geolgicamente inexplorada se denomina "pozo exploratorio" y en el lenguaje petrolero se clasifica "A, X-1". De acuerdo con la profundidad proyectada del pozo, las formaciones que se van a atravesar y las condiciones propias del subsuelo, se selecciona el equipo de perforacin ms indicado. Perforacin Rotatoria Bsicamente la perforacin lo realiza una barrena o trpano de acero cortante enroscada en el extremo inferior de una tubera de acero, la cual se hace dar vueltas a una velocidad determinada con una fuerza de apoyo sobre las rocas, de tal manera que se va haciendo el hueco, profundizando y enroscando ms tubera por el extremo superior. Luego que se llega a la profundidad deseada y sigue una tcnica conocida como terminacin del pozo, la cual consiste en una serie de operaciones hasta la instalacin del equipo que lo pondr a producir, bien sea petrleo o gas, segn el producto predominante. Colocadas las tuberas por donde producir el pozo, se le acopla en la superficie un sistema de vlvulas y conexiones para controlar el flujo del pozo, al cual se le conoce como rbol de navidad. Equipo de perforacin Los principales elementos que conforman un equipo de perforacin, y sus funciones, son los siguientes: Torre de perforacin: Es una estructura metlica en la que se concentra prcticamente todo el trabajo de perforacin. Su altura oscila entre los treinta y cincuenta metros, y es capaz de soportar hasta 50 toneladas.

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Generadores: Todos los equipos cuentan con varios generadores elctricos los cuales suministran energa a todo el equipo y al campamento. Tubera de perforacin (tubing): Son los tubos de acero que se van uniendo a medida que avanza la perforacin. Trepano: Son los que perforan el subsuelo y permiten la apertura del pozo. Son huecos y suelen estar formados por tres ruedas cnicas con diente de acero endurecido o diamantado. Aparejos: Es la unidad que enrolla y desenrolla el cable de acero con el cual se baja y se levanta la "sarta" de perforacin y soporta el peso de la misma. Sistema de bombas y control de lodos Es el que prepara, almacena, bombea, inyecta y circula permanentemente un lodo de inyeccin que cumple varios objetivos: lubrica al trpano, sostiene las paredes del pozo y saca a la superficie el material slido que se va perforando.

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Cajones o piletas de lodo: Son recipientes en los cuales se mantiene el lodo de perforacin en constante movimiento, con el uso de agitadores que cada pileta contiene para posteriormente ser bombeado al pozo. l numero de piletas de lodo tambin esta de acuerdo al tipo de pozo. TRIP TANK: El trip tank como su nombre lo indica es un tanque de viaje y se lo usa principalmente en maniobras de sacada y bajada de herramienta en el pozo. Zarandas: Se cuenta con un conjunto de zarandas

las cuales son las responsables eliminar la mayor cantidad de slidos que vienen junto con el lodo de perforacin. Sistema de cementacin Es el que prepara e inyecta un cemento especial con el cual se pegan a las paredes del pozo, tubos de acero que componen el revestimiento del mismo. Esto se llama entubamiento (casing). Mesa rotativa: En el centro tiene un hueco cuadrado y sirve para evitar que el vstago de perforacin se deslice. Herramienta de perforacin: Trepano: l trepano tiene como objetivo principal el de cortar a la roca y profundizar el pozo. Por este motivo es muy importante una buena seleccin del tipo de trepano a ser utilizado; esta seleccin se la realiza en funcin principal al tipo de roca a ser atravesado y del arreglo de fondo que se va a usar. Al hablar de arreglo de fondo nos referimos al trepano, porta mechas, tubera pesada, sondeo, adems de accesorios tales como reducciones, tijeras, amortiguadores, monel, motores de fondo, turbinas, MWD, Gamma Ray, etc. Existen trpanos tricnicos que se los usa para rocas psamticas, tales

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como areniscas, est

geologia del petroleo udab i-11[1]

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