Geoquimica de las rocas generadoras

UNIVERSIDAD NACIONAL [pic 1][pic 2]

AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

DIVISIÓN DE INGENIERÍA EN CIENCIAS DE LA TIERRA

GEOQUÍMICA DEL PETRÓLEO

        DR. RICADO ALFARO FUENTES

MARCOS ERNESTO BERNABE CRUZ

OCTUBRE 2017

Geoquímica del sistema petrolero

Geoquímica de la roca generadora.

El objetivo de la evaluación de rocas generadoras es el determinar la presencia de hidrocarburos en una cuenca sedimentaria. La evaluación de las rocas generadoras nos ayuda a predecir:

• La presencia ya sea de petróleo o gas en las trampas
• La cantidad de petróleo disponible para su acumulación en la cuenca
• Zonas de generación y sus relaciones, ya sean laterales o verticales hacia las trampas de una cuenca sedimentaria (drenaje del petróleo).

Una roca generadora de petróleo es una roca sedimentaria que puede generar acumulaciones comerciales del petróleo. Una roca para ser considerada como generadora debe tener un mínimo de las siguientes características:

• Cantidad de materia orgánica.
• Calidad de materia orgánica
• Suficiente maduración termal.

Cantidad de la materia orgánica.

La cantidad y tipo de materia orgánica preservada en rocas sedimentarias está controlada por procesos geológicos y geoquímicos tales como productividad primaria de materia orgánica, nivel de anoxia y procesos sedimentarios de depositacion en la cuenca. La materia orgánica logra preservarse en mayores cantidades y calidades en ambientes anoxicos de depositacion.  

Carbono Orgánico Total (COT %).

El carbón orgánico total se mide en porcentaje del peso de la roca e indica la riqueza orgánica de la roca. El carbono orgánico total de los sedimentos consiste de tres componentes:

Carbono orgánico extraíble: Es la parte de la materia orgánica que se ha transformado en aceite y gas. Esta parte se encuentra impregnando la roca y es también conocido como bitumen

Carbono orgánico convertible: Es la parte orgánica de la roca que se convertirá en aceite y gas cuando se le aplique una mayor temperatura. Esta parte es el potencial residual petrolero de la roca.

Carbono residual: Es la forma concentrada del carbono que no generara ningún derivado del petróleo. El carbono orgánico convertible y residual, juntos forman el kerógeno de la roca.

 Un valor de COT de 0.5 % en peso es una buena medida para identificar una roca generadora. Este valor revela la cantidad de materia orgánica presente en la roca, pero no su potencial petrolero el cual depende del tipo de materia orgánica, su madurez termal y su volumen.

Calidad de la materia orgánica

La calidad de la materia orgánica se refiere a la capacidad de la materia orgánica para evolucionar en productos petroleros ya sea líquidos, gaseosos o ambos.

Dados suficiente calor, presión y tiempo, los sedimentos se litifican y la materia orgánica se convierte en kerógeno. El kerógeno puede clasificarse en cuatro tipos, basados en su proveniencia, como lo indican los macérales específicos

• Kerógeno Tipo I es generado predominantemente en ambientes lacustres y, en ciertos casos, ambientes marinos. Proviene de materia algácea, planctónica o de otro tipo. Rico en contenido de hidrógeno y bajo contenido de oxígeno es potencialmente petrolífero, pero también puede producir gas.
• Kerógeno Tipo II es generado habitualmente en ambientes reductores, que existen en ambientes marinos de profundidad moderada. Rico en contenido de hidrógeno y con bajo contenido de carbono, este kerógeno puede generar petróleo o gas al aumentar progresivamente la temperatura y el grado de maduración.
• Kerógeno Tipo III proviene principalmente de restos vegetales terrestres, que han sido depositados en ambientes marinos o no marinos, someros a profundos; este posee menor contenido de hidrogeno que los anteriores y en consecuencia tiende a generar gas seco.
• Kerógeno Tipo IV es generado a partir de materia orgánica residual presente en sedimentos más antiguos; este posee alto contenido de carbono y falta de hidrogeno, no tiene potencial de generación de hidrocarburos.

Potencial generador de la roca generadora.

La técnica de pirolisis Rock-Eval proporciona varios parámetros apropiados para la evaluación de la cantidad de materia orgánica de las rocas. Los hidrocarburos libres que ya existen en la muestra (SI) más los hidrocarburos que pueden ser generados del kerógeno como un incremento de temperatura (S2), representan el potencial generador de la roca. Este potencial generador (S1+S2) puede expresarse en kilogramos por tonelada de roca o en partes por millón (ppm), y ayuda a la clasificación de rocas generadoras como sigue        

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Maduración termal

La materia orgánica sedimentaria sigue una ruta de evolución termo-química cuando se expone a un incremento de temperatura. Tal incremento de temperatura es el resultado de la profundidad de enterramiento de los sedimentos, el gradiente geotérmico local o regional, el tiempo de calentamiento y hasta cierta medida a procesos catalíticos y de presión. La historia termal de una roca generadora está determinada por la historia tectónica y geotermal de la cuenca que la contiene. Con el constante enterramiento, y por lo tanto el aumento de la temperatura, las materias orgánicas en los sedimentos sufren cambios físicos y químicos en su estructura. Tales cambios se han definido en varios estados de evolución geoquímicos llamados diagénesis, categenesis y metagenesis

Diagénesis: es el estado de madurez de la materia orgánica que comprende todos los procesos que ocurren en el ambiente de depósito de los sedimentos y en profundidades someras de enterramiento. Estos procesos llevan a la transformación de biopolímeros a geo polímeros, y finalmente a la formación del kerógeno

Catagénesis: es el estado geoquímico de madurez en el cual el kerógeno se convierte, debido a su degradación termal, en bitumen o componentes del petróleo. Esta es la zona principal de la formación de hidrocarburos también conocido como la “ventana del petróleo” debido a sus limitaciones en tiempo y temperatura dentro de una cuenca. Peters y Moldowan divide categenesis en tres etapas de generación de petróleo de acuerdo a la evolución termal de la materia orgánica en la roca generadora y son:

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