Geología del Petróleo

Este elemento es una ampliación de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema. [aioseo_breadcrumbs] En inglés: Petroleum geology.

Geología del Petróleo

La geología del petróleo comprende las disciplinas geológicas de mayor importancia para el hallazgo y la recuperación de petróleo y gas. Dado que la mayor parte del petróleo obvio y “fácil de encontrar” ya ha sido descubierto, es necesario utilizar métodos sofisticados en la exploración de las cuencas sedimentarias. Entre ellos figuran las técnicas geofísicas avanzadas y la modelización de las cuencas. También se hace ahora mucho más hincapié en la mejora de la recuperación de los campos productores. La tecnología del petróleo ha hecho grandes progresos y se han desarrollado muchas herramientas y programas de modelización nuevos, tanto en la exploración como en la producción.

Sin embargo, es importante comprender los procesos geológicos que determinan la distribución de las diferentes rocas sedimentarias y sus propiedades físicas. Este conocimiento es fundamental para poder aplicar con éxito los métodos disponibles en la actualidad.

Es difícil saber por dónde empezar cuando se enseña geología del petróleo porque casi todas las diferentes disciplinas se basan unas en otras.
Aquí se proporcionará una visión general breve y bastante simple de algunos aspectos de la geología del petróleo para introducir el tema y los problemas. La mayoría de los demás capítulos se ampliarán después en lo que se presenta aquí para proporcionar una mejor base en los temas pertinentes.

Dado que prácticamente todo el petróleo se encuentra en rocas sedimentarias, la geología sedimentaria constituye uno de los principales fundamentos de la geología del petróleo. Los modelos sedimentológicos se utilizan para predecir la ubicación de las diferentes facies en las cuencas sedimentarias y, a partir de ello, la probable presencia de rocas fuente con un alto contenido de materia orgánica, rocas de reservorios y rocas de tapón. La distribución y la geometría de los posibles depósitos de arenisca o carbonato requieren modelos sedimentológicos detallados, y la estratigrafía de secuencias ha sido un instrumento útil en esas reconstrucciones.

La correlación bioestratigráfica de los estratos que se encuentran en los pozos de exploración se logra mediante la micropaleontología (incluida la palinología), campo desarrollado en gran medida por la industria petrolera. Debido al pequeño tamaño de las muestras obtenidas durante las operaciones de perforación no se puede confiar en los macrofósiles; incluso en las muestras de núcleo la posibilidad de encontrar buenos macrofósiles es escasa.

Pormenores

Por el contrario, unos pocos gramos de roca de los cortes de perforación pueden contener varios cientos de microfósiles o palinomorfos que son pequeños restos de plantas como polen, esporas, etc. Estos también suelen proporcionar una mejor resolución estratigráfica que los macrofósiles.

Las rocas de los yacimientos son en su mayoría areniscas y carbonatos que son suficientemente porosas para contener cantidades importantes de petróleo. La composición y las propiedades de otros tipos de rocas como los esquistos y la sal también son importantes.

Los entornos sedimentarios (facies sedimentarias) determinan la distribución de las rocas de los yacimientos y su composición primaria.

Puntualización

Sin embargo, los sedimentos alteran sus propiedades al aumentar la sobrecarga debido a la diagénesis durante el entierro.

Los procesos diagenéticos determinan los cambios de porosidad (compactación), permeabilidad y otras propiedades físicas como la velocidad, tanto en los depósitos de arenisca como de caliza. Los procesos químicos que controlan las reacciones minerales son importantes.

La geoquímica orgánica, que incluye el estudio de la materia orgánica en los sedimentos y su transformación en hidrocarburos, se ha convertido en otra parte vital de la geología del petróleo.

La tectónica y la geología estructural permiten comprender el hundimiento, el plegamiento y el levantamiento responsables de la creación y la historia dinámica de una cuenca. El momento en que se produce el plegamiento y levantamiento que forma las trampas estructurales es muy importante en relación con la migración de los hidrocarburos.

Los métodos sísmicos se han convertido en la principal herramienta para la cartografía de las facies sedimentarias, la estratigrafía, la estratigrafía de secuencias y el desarrollo tectónico. La sísmica marina registrada desde los barcos se ha vuelto muy eficiente y las líneas sísmicas se disparan a solo unos pocos 100 m de distancia o menos. Debido a la rápida mejora de la calidad de las técnicas de procesamiento de datos sísmicos, la interpretación geológica de los datos sísmicos se ha convertido en un campo importante y en expansión. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto).

Informaciones

Los datos sísmicos y otros datos geofísicos son a menudo la única información que tenemos, particularmente para la exploración en alta mar donde la perforación es muy costosa. La toma de líneas sísmicas con un espacio reducido permite producir imágenes sísmicas en 3D de alta resolución para las partes críticas de las cuencas sedimentarias. Repitiendo un estudio sísmico 3D de un yacimiento durante la producción, se puede observar cómo se mueven los contactos gas/petróleo y petróleo/agua a medida que el yacimiento se va agotando. Esto se llama sísmica 4D porque el tiempo proporciona la cuarta dimensión.

Las mediciones geofísicas pueden incluir la gravimetría y la magnetometría; los métodos electromagnéticos que se utilizaban principalmente en la exploración de minerales también se han aplicado en los últimos 10 a 20 años a la exploración de petróleo. Se han utilizado métodos electromagnéticos para detectar sedimentos de baja resistividad debido a la presencia de petróleo en lugar de agua salada. Este método requiere unos pocos 100 m de profundidad de agua y una acumulación relativamente poco profunda (<2-3 km).

Los estudios sísmicos son más caros en tierra que en el mar en barco porque los geófonos tienen que ser colocados en una cuadrícula, a menudo en superficies terrestres desiguales y difíciles.

Puntualización

Sin embargo, la perforación en tierra cuesta mucho menos que la realizada en plataformas marítimas y se puede utilizar un espacio de pozo mucho más denso tanto durante la exploración como en la producción.

Los métodos indirectos de cartografía de los tipos de rocas que emplean ayudas geofísicas son cada vez más importantes en la geología del petróleo, pero sigue siendo necesario tomar muestras y examinar las propias rocas. Un geólogo especializado en petróleo debe tener una amplia formación geológica, preferiblemente también de trabajo de campo.

Los métodos de registro geofísico de pozos se han desarrollado con igual rapidez, desde simples registros eléctricos y radioactivos hasta herramientas de registro muy avanzadas que proporcionan información detallada sobre la secuencia penetrada por el pozo. Los registros proporcionan una continuidad de información sobre las propiedades de la roca que rara vez se puede obtener a partir de exposiciones o muestras de núcleos. Esta información permite interpretar no solo la composición litológica de las rocas y la variación de la porosidad y la permeabilidad, sino también el entorno de depósito. Los registros de imágenes permiten también detectar el lecho y las fracturas dentro de los pozos.

La geología práctica del petróleo no solo se basa en muchas disciplinas geológicas y geofísicas diferentes. También se requiere una buena formación en química básica, física, matemáticas e informática, en particular para los diferentes tipos de modelización de cuencas.

Un porcentaje muy grande de los geólogos y geofísicos del mundo participan directa o indirectamente en la industria del petróleo, que recluta un gran porcentaje de los estudiantes universitarios en los campos pertinentes.

La industria petrolera también financia muchas investigaciones que no son investigaciones aplicadas estrechas, sino contribuciones más generales para la comprensión de la corteza terrestre y, en particular, de las cuencas sedimentarias. La investigación aplicada dirigida a la exploración y producción de petróleo y gas ha dado lugar a menudo a la comprensión de procesos geológicos más fundamentales.

La geología ambiental se ha convertido en un campo muy importante para tratar los problemas no solo relacionados con la industria del petróleo, sino en general sobre la distribución de los contaminantes en las rocas y los sedimentos. Se requiere entonces una buena formación en química.

Acumulaciones de materia orgánica

La luz solar se transforma continuamente en esa energía en la Tierra, pero solo una proporción muy pequeña de la energía solar se conserva como materia orgánica y petróleo. El petróleo y el gas que se forma en las cuencas sedimentarias cada año es, por lo tanto, diminuto en comparación con la tasa de explotación (producción) y consumo. Véase más al respecto.

Formación de rocas madre

Todo el material orgánico marino se forma cerca de la superficie del océano, en la zona fótica, a través de la fotosíntesis.Entre las Líneas En su mayor parte son algas. Algunos fitoplancton se descomponen químicamente y se oxidan y otros son comidos por el zooplancton. Ambos tipos de plancton son consumidos por organismos superiores que concentran la parte indigerible de la materia orgánica en gránulos fecales que pueden ser incorporados a los sedimentos. El plancton está compuesto por organismos muy pequeños que se hunden tan lentamente que, en la mayoría de los casos, se degradan casi por completo (se oxidan) antes de llegar al fondo. Los pellets, por otra parte, son del tamaño de los granos de arena y se hunden más rápidamente, y es más probable que esta materia orgánica se conserve en los sedimentos.

En el fondo, la materia orgánica será sometida a la descomposición por microorganismos (bacterias). También será consumida por los organismos excavadores que viven en la parte superior de los sedimentos. La actividad de estos organismos contribuye a reducir el contenido orgánico de los sedimentos porque la mayor parte de la materia orgánica se digiere cuando se come el sedimento. La bioturbación también remueve los sedimentos, exponiéndolos más al agua de fondo que contiene oxígeno.

Puntualización

Sin embargo, si el agua del fondo está estancada, la falta de oxígeno y la toxicidad del H2S excluirá a la mayoría de las formas de vida. La falta de bioturbación resultante preservará así más materia orgánica en el sedimento, junto con una perfecta e intacta laminación. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Las condiciones de estancamiento, o anóxicas, se definen por un contenido de oxígeno de <0,5 ml/l de agua. [rtbs name="crisis-del-agua"] Sin embargo, las bacterias reductoras de sulfatos pueden utilizar una buena cantidad de materia orgánica y precipitar sulfuros. Si los sedimentos contienen una cantidad insuficiente de hierro soluble u otros metales que puedan precipitar sulfuros, se incorporará más azufre a la materia orgánica y, con el tiempo, se enriquecerá en el aceite derivado de esos lechos fuente. Salvo en los casos en que el agua esté completamente estancada, las lentas velocidades de sedimentación harán que cada capa de sedimento permanezca más tiempo en las zonas de bioturbación y de descomposición microbiológica y, en consecuencia, se conservará menos materia orgánica en el sedimento. La sedimentación rápida hace que se conserve una mayor cantidad de la materia orgánica depositada, pero desde el principio estará muy diluida con granos minerales.

Una Conclusión

Por consiguiente, una velocidad de sedimentación intermedia en relación con la producción orgánica (10-100 mm/1.000 años) da lugar a las mejores rocas fuente.

Como hemos visto, la acumulación neta de materia orgánica en los sedimentos no depende tanto de la productividad total, sino más bien de la relación entre la productividad y la descomposición y oxidación biogénica.Entre las Líneas En zonas con potentes corrientes de tracción, la mayor parte de la materia orgánica se oxida. Una importante fuente de agua rica en oxígeno en las profundidades del océano es el agua fría de la superficie que se hunde en el fondo del océano en las regiones polares y fluye a lo largo del fondo del océano hacia las regiones ecuatoriales. Este flujo equilibra el flujo superficial hacia latitudes más altas como la Corriente del Golfo en el Atlántico.

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Estos flujos de fondo son de una magnitud considerable durante los períodos glaciales, cuando grandes cantidades de agua fría se hunden cerca de las periferias de las capas de hielo.Entre las Líneas En los períodos cálidos, por ejemplo durante el Cretáceo, los polos probablemente no tenían hielo y había mucha menos agua superficial fría disponible para hundirse e impulsar el sistema de transporte oceánico. Las partes más profundas del Atlántico experimentaron condiciones de estancamiento del fondo durante esos períodos.

La circulación limitada del agua en las cuencas marinas semicerradas debido a la restricción del flujo de salida por encima de un umbral poco profundo es una causa común de los cuerpos de agua estancados. El Mar Negro es un buen ejemplo.Entre las Líneas En respuesta a un abundante suministro de agua dulce procedente de los ríos y a una tasa de evaporación relativamente baja, una capa superficial de baja salinidad provoca una estratificación de la densidad en la columna de agua y la consiguiente reducción de la circulación. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto).Entre las Líneas En las cuencas con poca precipitación y en las que hay evaporación neta, el agua de la superficie tendrá mayor salinidad y densidad que el agua que está debajo de ella, y se hundirá. Esta circulación trae consigo el oxígeno de la superficie y puede dar condiciones de fondo oxidantes con pocas posibilidades de que la materia orgánica sobreviva para formar rocas de origen.

Los lagos o las cuencas marinas semicerradas a menudo tienen una estratificación de densidad inducida por la temperatura o la salinidad, de modo que el agua superficial oxigenada no se mezcla con el agua de la parte más profunda de la cuenca. Esto conduce a condiciones anóxicas y a un alto grado de preservación de la materia orgánica producida en las aguas superficiales. Este aspecto es, por lo tanto, de considerable interés en la exploración de petróleo en las cuencas de agua dulce, particularmente en África y China.

Más Información

Los océanos abiertos han tenido normalmente agua oxigenada, pero durante el Cretáceo se cree que la mayor parte del Océano Atlántico estuvo estancada durante los llamados “acontecimientos anóxicos”, y se depositaron cantidades sustanciales de esquisto negro en las partes más profundas del océano durante estos períodos.

Datos verificados por: LI

Trampas de Petróleo o de Hidrocarburos en Geología

Las trampas de petróleo (véase) consisten en rocas porosas de depósito superpuestas por rocas apretadas (de baja permeabilidad) que no permiten el paso del petróleo o el gas.

Perforación de petróleo y gas

Perforar en busca de petróleo es un proceso costoso, especialmente en el mar. El objetivo de un pozo petrolífero (véase más detalles) es probar la presencia de, o producir, petróleo o gas. A veces también se perforan pozos para inyectar agua, productos químicos o vapor en el yacimiento durante la producción. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Incluso un pozo que no encuentra hidrocarburos (un pozo seco) sigue siendo de gran valor, debido a la información que proporciona sobre las rocas de la zona.

Recursos

Véase También

Falla de la roca de origen
Las rocas bituminosas
Trampa petrolífera
Fuente controlada electromagnética
Plano de la cuenca sedimentaria
Trampa estratigráfica
Roca del depósito
Geología Económica, Petróleo, Ciencias de la Tierra, Geología

▷ Esperamos que haya sido de utilidad. Si conoces a alguien que pueda estar interesado en este tema, por favor comparte con él/ella este contenido. Es la mejor forma de ayudar al Proyecto Lawi.