Consultar ensayos de calidad
Exploración petrolera - fases o etapas de la exploraciÓn petrolera, anÁlisis y evaluaciÓn de una cuenca sedimentaria, identificaciÓn y evaluaciÓn de los sistemas petrolerosLa exploración petrolera se ha conceptualizado Los trabajos exploratorios se efectúan en todos los países por grupos de trabajo donde se integran y generalmente se ubican bajo una misma estructura organizativa: geólogos, sedimentólogos, reservoristas, geoquímicos, estratígrafos, tectonistas, sísmicos, gravimetristas y magnetometristas. En los primeros años de exploración petrolera, antes de 1900, se hicieron exitosos descubrimientos, basados en la perforación en lugares cercanos a manifestaciones de petróleo. Así se hicieron importantes descubrimientos en Esta aproximación estructural fue muy importante en la época de la preguerra debido a los avances de los métodos gravimétricos y sísmicos de exploración geofísica. Estas nuevas tecnologías hicieron posible detectar trampas, sin expresiones geológicas en superficie y abrió un nuevo rango de oportunidades a la industria petrolera. En la década de 1930, los registros eléctricos alcanzaron efectividad e incrementaron el desarrollo de métodos geológicos en el subsuelo. El alcance de un estado de madurez adecuado en la exploración estructural, permitió el desarrollo de estudios estratigráficos de las trampas. Aunque históricamente la exploración orientada simplemente a las trampas fue exitosa, tuvo limitaciones, ya que aunque todo el petróleo se acumule en trampas, no todas las trampas contienen petróleo. En este período la explicación a tales hechos se atribuyeron a escapes y rompimiento de los sellos. Los métodos geoquímicos modernos han demostrado que la improductividad de muchas cuencas, está directamente relacionada con la no generación y/o migración de hidrocarburos. Esto que hoy parece obvio, tomó muchos años en demostrarse, debido a la no existencia de tecnologías confiables para evaluar las rocas madre antes de 1970. Los primeros métodos de Cromatografía de Gas y Espectrometría de Masas, aparecieron en los años 1960 y hasta 1977 no se pudo contar con la primera versión Finalmente la relevancia de la geoquímica prevaleció a partir de que la existencia El “Sistema Petrolero”, se ha convertido en la herramienta operacional moderna escogida para la evaluación cuantitativa de riesgos en cuencas y evaluación de prospectos exploratorios. Hoy se acepta en la industria La aplicación del método de los Sistemas Petroleros, es muy reciente en Cuba (J. G. López et. al 1995) y aún quedan muchos aspectos por definir en los mismos. Una interiorización En el caso particular de Cuba, el grado de enmascaramiento que presentan estos sistemas ocasiona que en algunos casos no se conozcan algunos de sus elementos y no sea posible definir otros con toda seguridad. Esta situación provoca que en muchas áreas no haya sido posible definir correctamente sus nombres, extensión y potencialidad. 2. FASES O ETAPAS DE LA EXPLORACIÓN PETROLERA. Las fases o etapas para desarrollar la exploración de petróleo consisten en la aplicación de un sistema de conocimientos en la región que se desee estudiar, que permita de forma gradual delimitar los elementos y procesos que conllevan a dar por concluida la exploración, lo cual se logra cuando se ha delimitado el prospecto y calculado sus reservas probadas. La primera fase la constituye el análisis y evaluación de una cuenca sedimentaria con un espesor potente de sedimentos que permita la maduración y expulsión, la segunda fase la constituye la identificación y evaluación del sistema petrolero, la tercera fase la constituye la definición y evaluación de los plays, la cuarta fase la constituye la delimitación de los objetivos y prospectos y la quinta fase la constituye la perforación exploratoria y evaluación de las reservas probadas (fig. 1). Fig. 1. Fases o etapas de la exploración petrolera. Es válido señalar que las fases aquí descritas pueden ejecutarse en algunos momentos de forma simultánea, sobre la base Los elementos principales a considerar son: la existencia de rocas madres, rocas reservorio, rocas sello y trampas. Los principales procesos a definir son: maduración de las rocas madre; generación, migración y entrampamiento de los hidrocarburos, y tiempo de formación de las trampas, con los cuales se podrá definir si el 'timing' es adecuado o no. Es necesario considerar que la exploración es extremadamente costosa, por tanto, el factor económico es muy importante para tomar decisiones en cada fase. Por lo tanto al finalizar cada etapa hay que detenerse y analizar todos los factores para continuar con En la tabla 1 se vinculan cuatro de las fases de la exploración con el factor económico y lo que se espera en cada una de ellas; aquí es importante señalar que en todas ellas se invierten recursos pero en las dos primeras fases los costos son significativamente inferiores a los de las restantes y esto se debe a que en las primeras interviene fundamentalmente el hombre y en las otras hay que ejecutar métodos de campo que encarecen el resultado. Aspecto a comparar Cuenca Sedimentaria Sistema Petrolero Play Prospecto Investigación Rocas sedimentarias Petróleo Trampas Trampa Economía Ninguna Ninguna Esencial Esencial Tiempo geológico Tiempo de deposición Momento critico Presente Presente Existencia Absoluta Absoluta Condicional Condicional Costos Muy bajos Bajos Altos Altos Análisis CuencaSistema Play Prospecto Modelaje Cuenca Sistema Play Prospecto Tabla 1. Comparación de las cuatro primeras fases de la exploración petrolera con el factor económico y producto esperado. I. ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE UNA Según su definición constituye una depresión geológica rellena de sedimentos formados durante su hundimiento independientemente de la edad en que haya sucedido. La depresión formada, por cualquier proceso tectónico, es moldeada por las rocas Las cuencas sedimentarias se subdivide en: 1. Cuenca Hambrienta, cuando su hundimiento no es compensado con el volumen de rocas aportadas a la 2. Cuenca Equilibrada, cuando mantiene en todo el periodo de su formación un estado de equilibrio, o sea, el hundimiento se compensa con el volumen de sedimentos aportados, por lo que contiene espesores de rocas depositadas en ambientes no muy profundos. 3. Cuenca Sobrealimentada, cuando es mayor el volumen desedimentos aportados que su hundimiento, por tanto, se rellenan en un corto periodo de tiempo y dejan de constituir cuencas Esta primera fase o etapa de la exploración petrolera, implica establecer la existencia de una acumulación sedimentaria, definir el tipo de cuenca, su edad, la conformación de su basamento, el espesor de los sedimentos, la historia de su evolución y su comportamiento estructural regional. Gravimetría y Magnetometría a escala 1: 100000- 1: 500000. La interpretación de estos métodos permite delimitar espesores sedimentarios, tipos de corteza terrestre y proximidad a la superficie de rocas magmáticas. Definir los lineamientos tectónicos principales (fallas corticales y transcorticales). Orientar los trabajos sísmicos hacia las regiones más promisorias en cuanto a relleno sedimentario. Levantamiento Geológico de superficie. Estos trabajos permite establecer la columna estratigráfica preliminar y los principales elementos estructurales, tales Levantamiento Geomorfológico. Este método permite delimitar los elementos tectónicos principales con sus rosas diagramas lo cual conlleva a predecir la dirección y grado de fracturación delos sedimentos enterrados. De esta forma se puede predecir las vías y direcciones de migración más probables para los posibles hidrocarburos generados en la Sísmica de reconocimiento. Se utilizan las variantes posibles de la sísmica, o sea, reflexión, sismología que sea resolutivas acorde al tipo de La interpretación de estos métodos permite mapear espesores sedimentarios. Además revelar los principales lineamientos tectónicos, incluyendo los sistemas de fallas que conforman la estructura geológica de la región en estudio tanto profundas Pozos Estratigráficos. La existencia de uno o varios pozos estratigráficos o de cualquier categoría dentro o cercanos a la cuenca en estudio le aporta un alto valor a la información, pues brindaran datos en profundidad que servirán para 'amarrar' la interpretación de los métodos geofísicos de superficie (gravimetría, magnetometría y sísmica) y para validar la columna estratigráfica preliminar (levantamiento geológico). A partir de los estudios aplicados en esta primera fase de la exploración petrolera (análisis de cuenca), se obtienen importantes conocimientos geólogo- petroleros tales como: 1. Se confecciona el modelo preliminar de desarrollo de la cuenca, incluyendo los principales momentos de la tectónica, de la formación de las rocas madre, de los reservorios y de los sellos. 2. Se establece en el corte la edad y litología de los sedimentos que pueden constituir rocas madre, reservorios y sellos. 3. Se establecen los tipos de trampas presentes en lacuenca. II. IDENTIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS PETROLEROS. Un Sistema Petrolero encierra una roca madre activa y todas las acumulaciones de hidrocarburos relacionadas genéticamente a ella. Este incluye todos los elementos y procesos geológicos que son esenciales para la acumulación exitosa de petróleo (Magoon 1990). Los elementos esenciales de un sistema petrolero son: la roca madre, los reservorios y los sellos; mientras que los procesos los componen: el enterramiento de la roca madre, la formación de las trampas y los procesos de generación, migración y acumulación II.1. Petróleo. El petróleo es un mineral combustible líquido difundido en la envoltura sedimentaria de la Tierra. Por su composición, el petróleo representa una mezcla compleja de hidrocarburos (alcanos, cicIoalcanos, aromáticos) y de compuestos que, además de carbono e hidrogeno, contienen heteroatomos: oxigeno, azufre y nitrógeno. Todos los compuestos que integran el petróleo pueden agruparse en cuatro grupos fundamentales: Saturados, Aromáticos, Resinas y Asfaltenos (los dos últimos suelen agruparse y demonimarse compuestos NSO). El petróleo puede aparecer en la naturaleza en los 3 estados de la materia: sólido (asfaltitas y bitumen); líquido (asfaltos, petróleo crudo y condensado) y gaseoso (gas natural). El petróleo es un material combustible, su calor de combustión supera el de losminerales combustibles sólidos (carbón, esquistos, turba), constituyendo cerca de 42 MJ /Kg. A diferencia de los minerales combustibles sólidos el petróleo contiene poca ceniza. El nombre Origen del petróleo El origen Hipótesis sobre el origen inorgánico Una de las variantes de la hipótesis sobre el origen inorgánico (mineral) del petróleo resulto ser la llamada hipótesis cósmica de Sokolov (1892) que remonta la formación de los hidrocarburos del petróleo a partir de carbono e hidrogeno a las épocas de formación de la Tierra y de otros planetas del Sistema Solar. Los hidrocarburos formados anteriormente durante la consolidación de la Tierra se absorbían por el magma y, más tarde, al enfriarse esta, por lasgrietas y fracturas penetraron en las rocas sedimentarias de la corteza terrestre. Por consiguiente, de acuerdo con esta hipótesis, el petróleo «terrestre» es producto de transformación de los hidrocarburos primarios del Cosmos que iban a parar a la Tierra junto con otras formas de la materia cósmica. La hipótesis cósmica no se apoya en hechos algunos, salvo la presencia de metano en la atmósfera de algunos planetas. Sin embargo, el metano dista mucho de ser petróleo con la diversidad de su composición. Tampoco es difícil advertir que la hipótesis mencionada y otras semejantes revisten un carácter simplificado y especulativo, soslayando el propio problema sobre el origen Mucho más convincente para su época parecía la hipótesis de carburos enunciada por Mendeleiev (1877). Se conoce que al actuar con agua sobre algunos carburos metálicos se forman hidrocarburos. Precisamente, esta reacción sirvió de base para la hipótesis de Mendeleiev. Según su parecer el proceso de formación Efectivamente, en los experimentos, al reaccionar los carburos metálicos con agua o ácidos, se observaba la formación de hidrocarburos líquidos cuyo parecido con el petróleo se establecía por su aspecto exterior y por el olor. En los productos de la reacción, a excepción de metano, etileno y acetileno, no seidentifico ninguno de los hidrocarburos. De conformidad con las ideas de Mendeleiev, los hidrocarburos se evaporizaban por acción de altas temperaturas en el seno de la Tierra y ascendían a la zona de presiones menores, hacia la fría, esfera terrestre exterior formada por rocas sedimentarias. Aquí debían crearse, precisamente, los depósitos industriales La hipótesis de Mendeleiev provoca las siguientes objeciones. Según las representaciones actuales el petróleo se compone de una enorme cantidad de hidrocarburos complejos sujetos a sus leyes intrínsecas, los cuales no se pueden obtener en las reacciones de carburos con agua. Tampoco resuelve el problema la posibilidad de sintetizar los hidrocarburos a partir de monóxido de carbono e hidrogeno, con forme a la reacción de Fischer-Tropsch, puesto que para dicha reacción son necesarias proporciones equimoleculares estrictas de los componentes reaccionantes y de catalizadores puros, o sea, condiciones que no existen en el manto de la Tierra. Además, queda absolutamente incomprensible A pesar de todo, para su tiempo la hipótesis de Mendeleiev resulto ser progresiva. Por primera vez colocaba sobre fundamento científico el problema de la génesis Cabe añadir que el propio autor de la hipótesis inorgánica admitía para los petróleos de Bakú el origen orgánico.Debe contarse entre las hipótesis minerales también la de Kudriávtsev que la llamo magmática. Según sus ideas, el petróleo líquido se encuentra prístinamente o se forma en el magma, en concentraciones insignificantes, penetrando por las grietas y fracturas en las rocas sedimentarias y llenando areniscas porosas. El autor y sus discípulos, prácticamente, no ponen al descubierto el mecanismo de formación Teoría del origen orgánico La idea del origen orgánico La argumentación de la teoría orgánica del origen Argumentación geológica 1. Muchos yacimientos industriales de petróleo en el globo terráqueo coinciden con los depósitos sedimentarios. Solamente 2. Existe una ligazón explicita y directa entre los procesos de formación 3. El petróleo y los asfaltos relacionados genéticamente con este acusan composición parecida con otros combustibles fósiles de origen orgánico: carbones y esquistos. 4. Los procesos de formación Argumentación geoquímica: 1. En el petróleo se han descubierto sustancias óptimamente activas. Las mismas sustancias se han hallado en rocas sedimentarias con que el petróleo esta vinculado genéticamente. 2. En la composición Hoy se acepta que el petróleo tiene origen biogénico, derivándose de plantas y animales, o mezcla de ambos. Después de muertos estos organismos retornan a la atmósfera 1.000 – 0.920 g/cm3 10 – 22.3s API Pesados 0.920 -0.870 g/cm3 22.3 – 31.1s API Medios < 0.870 g/cm3 > 31.1s API Ligeros Tabla 2. Clasificación de los petróleos atendiendo a la densidad. Contenido de azufre. El contenido de azufre depende de la composición Contenido de azufre (%) Clasificación < 0.5 % Poco sulfurosos 0.5 a 1.5 % Medianamente sulfurosos 1.5 a 3.0 % Sulfurosos > 3.0 % Altamente sulfurosos Tabla 3. Clasificación de los petróleos atendiendo al contenido de azufre. Viscosidad. La viscosidad es una magnitud directamente relacionada con la Factores y procesos que determinan la calidad La calidad comercial - Procesos primarios: 1. El Origen. 2. Maduración. - Procesos secundarios 1. Madurez Térmica 2. Biodegradación. 3. Lavado por agua. 4. Fraccionamiento evaporativo. 5. Desasfaltinización. Procesos primarios. Son los procesos que determinan las calidades comerciales Origen: La concentración, la distribución molecular y otros aspectos químicos, que dan origen a los compuestos Fig. 2. Presencia de petróleos con alto y bajo contenido de azufre en la naturaleza. Maduración: La maduración es un proceso térmico que garantiza que una roca madre pueda transformar el kerógeno en hidrocarburos y que determina además, sus propiedades físico- químicas iniciales. Una vez que la roca madre alcanza la temperatura adecuada (≈ 90s C) comienza a generar petróleo y a medida que la temperatura aumenta se generan hidrocarburos cada ves más ligeros a partir Procesos Secundarios La composición final Entre los procesos más importantes se pueden citar: maduración térmica, biodegradación, lavado por agua, fraccionamiento evaporativo y desasfaltenización. Madurez Térmica: La madurez térmica ocurre cuando un yacimiento sufre aumento de temperatura debido al soterramiento. Con el aumento de la temperatura y el tiempo de permanencia en la roca reservorio, los crudos se tornan más ligeros debido al fraccionamiento térmico (craqueo) de los componentes más pesados y el aumento de la concentración de gas. Este proceso aumenta la calidad Biodegradación: Consiste en la alteración La biodegradación disminuye la gravedad API del petróleo y aumenta el contenido de azufre, debido a la remoción selectiva de los compuestos saturados y aromáticos, comparados con las resinas y asfaltenos. Petróleos relacionados entre sí pueden mostrar diferentes gravedades API en dependencia Lavado por agua: Proceso donde el agua de capa o las aguas meteóricas remueven los hidrocarburos saturados y aromáticos ligeros, así Fraccionamiento evaporativo: Describe una serie de fenómenos involucrados en la separación Desasfaltenización: Es la precipitación de asfaltenos en crudos pesados y medios debido a la disolución de grandes cantidades de hidrocarburos gaseosos en el crudo y/o en otros hidrocarburos livianos. Métodos y técnicas de estudio. Actualmente, los avances analíticos en el área de la geoquímica orgánica permiten identificar, con cierto grado de incertidumbre, a partir de los análisis de crudos, el ambiente de deposición, la profundidad actual y máxima y en ciertos casos, la edad de deposición de las rocas madre que los originaron (Mello ). Cuando estos datos son integrados con datos geológicos y geofísicos es posible identificar las rocas generadoras y así mapearlas y correlacionarlas con las respectivas acumulaciones de petróleo y gas. La utilización de técnicas geoquímicas como: análisis físico - químicos (sAPI, contenidos de azufre, composición del petróleo y contenido de níquel y vanadio), cromatografía gaseosa, isótopos del carbono y biomarcadores, permite correlacionar petróleos entre sí y con rocas madres identificadas (Mello 1998), estas correlaciones facilitan la determinación de cuantos tipos de hidrocarburos podrían existir en un área especifica y sus respectivos grados de evolución térmica. Biomarcadores. Los biomarcadores son moléculas orgánicas complejas compuestas de C, H y otros elementos químicos. Estas moléculas han sobrevivido a los procesos de sedimentación, enterramiento y maduración de la materia orgánica con poco o ningún cambio en su estructura química respecto a las moléculas precursoras en organismos vivos. Los biomarcadores aportan mucha información en el estudio de los petróleos, ya que permiten la determinación de la fuente biológica de la materia orgánica, el paleoambiente de depositación, el nivel de madurez y litología de las rocas madre entre otros parámetros. Estos compuestos también se conocen A continuación se relacionan dos tipos de biomarcadores presentes en el petróleo y sus aplicaciones mas generales, para que se tenga una mejor idea Isoprenoides acíclicos: Los más comunes en la geosfera son los llamados “isoprenoidesregulares”, los cuales incluyen pristano (Pr) y fitano (Ph) (fig.3 dos compuestos ampliamente distribuidos, provenientes de la cadena lateral de la clorofila. Una fuente alternativa Fig. 3. Ejemplo de biomarcadores Actualmente la ocurrencia de estos compuestos es muy utilizada En la tabla 4 se presenta un resumen de los principales parámetros utilizados en la determinación del origen de los petróleos. Es común encontrar petróleos con valores fuera Biomarcador Indicador de: Rango C29 / C30 hopanos Litología de la roca madre, Carbonatosidad vs. Arcillosidad Arcilla.: 1 C35 / C34 hopanos Litología de la roca madre, Carbonatosidad vs. Arcillosidad Arcilla.: 1 Ph / nC18 Litología de la roca madre, Carbonatosidad vs. Arcillosidad Arcilla:  0,3 Carbonato: ï‚£ 0,3 Diasteranos / Esteranos reg. Litología de la roca madre, Carbonatosidad vs. Arcillosidad Arcilla: Alto Carbonato: Bajo Pr / Ph Paleoambiente de deposición de la roca madre. Anóxico: < 0 El incremento de la relación indica un medio más oxidante. Gammacerano / C30 hopano Paleoambiente de deposición de la roca madre. Ambiente hipersalino: > 0.6 El incremento de la relación indicaun medio más salino. Pr / nC17 Tipo de materia orgánica Terrestre: Alto (> 0 ) 26 / 25 triciclicos Tipo de materia orgánica El incremento de la relación indica un predominio de materia orgánica terrestre sobre la algal. TPP Tipo de materia orgánica El incremento de la relación indica un predominio de materia orgánica algal. C27 vs. C29 Esteranos Tipo de materia orgánica C29 > C27: Aporte terrestre Litología de la roca madre, Carbonatosidad vs. Arcillosidad Arcilla.: C29 > C27 Carbonato.: C29 < C27 Isómeros del C29 Esterano ïtï¢ï¢ / (ïtï¢ï¢ + ïtïtït) Maduración Maduro: > 0.62 20S / (20S +20R) Maduración Maduro: > 0.56 Tabla 4. Biomarcadores más utilizados en determinación del origen de los petróleos. Familias de petróleos presentes en En la aplicación del Método de los sistemas petroleros la existencia de hidrocarburos debe ser considerada el elemento principal, a diferencia de otras técnicas exploratorias donde la identificación de las trampas y los reservorios dominan el proceso. Esta prioridad centra su atención en identificar el origen de los hidrocarburos presentes en un área. La presencia de hidrocarburos, no importa cuan pequeña sea, en cualquier Política de privacidad |
|