Sistema Petrolero

El Origen de los Hidrocarburos

Para explicar el origen de los hidrocarburos, es necesario remontarse al pasado de la historia de la Tierra unos 100 a 300 millones de años e imaginarse cómo pudieron haber sido las condiciones geológicas de esos tiempos y estudiar si estas condiciones, utilizando analogías y estudios basados en acumulaciones de hidrocarburos actuales, pudieron haber llevado a la creación de petróleo o gas natural. Los hidrocarburos derivan de los restos de materia orgánica proveniente fundamentalmente de algas y organismos pequeños acuáticos que constituyen el plancton; que se puede preservar en los sedimentos. Estos sedimentos son depositados y enterrados en grandes espacios llamados Cuencas Sedimentarias. A medida que el enterramiento aumenta, el calor interno de la Tierra y el aumento de la presión de soterramiento producen la maduración de la materia orgánica transformándola lentamente en petróleo y posteriormente, a mayor profundidad, en gas natural. Una vez generados, los hidrocarburos son expulsados hacia los espacios porales de las rocas sedimentarias que se encuentran saturados con agua. Debido a que los hidrocarburos son más livianos que el agua, éstos migran verticalmente gracias a la fuerza de flotabilidad hacia la superficie. Si durante este viaje a través de los poros de las rocas los hidrocarburos encuentran un obstáculo, conocido como trampa, éstos detienen su curso y se acumulan en cantidades comerciales llamadas yacimientos.

Las acumulaciones en el subsuelo de hidrocarburos cuya explotación es comercial (genera un beneficio económico) se conocen como yacimientos.

Para poder predecir dónde se pueden encontrar dichas acumulaciones, se debe tener en cuenta el concepto de Sistema Petrolero, que se define como la sucesión de todos los elementos geológicos que, coordinados por varios procesos, dan lugar a una acumulación de hidrocarburos.

Los elementos fundamentales del sistema petrolero son:

• Roca Madre: Es la roca generadora que produjo el volumen de hidrocarburos que se encuentra entrampado en un yacimiento.
  
  
• Roca Reservorio: Es un tipo de roca cuya porosidad es tal que puede albergar volúmenes importantes de hidrocarburos. Al mismo tiempo esta roca debe tener una buena “permeabilidad”, definida geometría e interconexión de las gargantas porales de la roca, y es función de la viscosidad y tipo de hidrocarburo que las atraviesa. La permeabilidad controlará la eficiencia de la extracción de los hidrocarburos en el reservorio. Una permeabilidad alta producirá un buen drenaje de los hidrocarburos desde el yacimiento hacia la superficie, mientras que una baja permeabilidad dificultará su extracción.
  
  
• Trampa: En un comienzo los mantos sedimentarios se depositaron en sentido horizontal. Pero a lo largo del tiempo geológico, los movimientos y cambios violentos que han sacudido a la corteza terrestre pueden variar su geometría, generando pliegues (curvaturas) y fallas que deforman significativamente estos mantos sedimentarios generando anticlinales, fallas, domos salinos, etc. Dentro de estos mantos deformados puede haber rocas reservorio que al poseer una geometría abovedada que haga que los hidrocarburos que alcanzaron la misma no puedan escapar y sean retenidos.
  
  
• Roca Sello: Es una unidad litológica cuya porosidad y permeabilidad es tan baja que la presión de flotabilidad de los hidrocarburos no puede producir la invasión de sus espacios porales, y por lo tanto inhiben la migración secundaria a través de los mismos.
  Estos sellos están confinando la trampa y evitan que el hidrocarburo alojado en la misma pueda escaparse.
  
  
• Sobrecarga: es el proceso de enterramiento descripto anteriormente que provoca la maduración de la roca generadora y la migración primaria de los hidrocarburos.

• Relación temporal: conocido también como “timing”, asegura que todos los elementos del sistema petrolero se ordenen de manera secuencial y adecuada. Por ejemplo si la expulsión y migración de hidrocarburos es anterior a la formación de la trampa, entonces las posibilidades de que se haya formado una acumulación de hidrocarburos son muy bajas. En este caso se habla de que el sistema petrolero no está en relación temporal adecuada o fuera de “timing”.
  
  
• El momento crítico: En un sistema petrolero tiene lugar durante la expulsión de los hidrocarburos desde la roca madre hacia los mantos sedimentarios. En un requisito geológico fundamental que todos los elementos del sistema petrolero estén desarrollados en este momento. El rango de tiempo del momento crítico varía entre 0,5 y 5 millones de años, un lapso considerado como “instantáneo” en la escala de tiempo geológico.
  

Exploración de los Hidrocarburos

En la industria del petróleo se utiliza el nombre de Exploración para designar la búsqueda de hidrocarburos. Hasta la fecha, no existen técnicas que permitan detectar en forma directa la presencia de una acumulación comercial de hidrocarburos. Debido a esto, la única manera de poder precisar dichas acumulaciones es a través de la perforación de pozos, que en algunos casos, superan los 6000 metros de profundidad.

En una primera etapa es importante realizar un relevamiento geológico del terreno a prospectar para poder definir si se encuentran los elementos esenciales del Sistema Petrolero tales como roca generadora, definida a través de la geoquímica, roca reservorio, caracterizada por estudios petrofísicos, etc. Una vez identificados, se utilizan técnicas geológicas para poder establecer el tiempo en el cual se formaron dichos elementos. Para ello se utilizan los estudios de fósiles, geocronología y estratigrafía. Si todos los elementos del sistema petrolero pudieron haber coexistido con una relación temporal se establece entonces el Play petrolero. A partir de este momento se debe refinar el método prospectivo para poder transformar el Play petrolero en un prospecto exploratorio, definido como una “inversión de capital en un modelo geológico concreto para la identificación de nuevas acumulaciones comerciales de hidrocarburos”.

A partir de lo mapas topográficos y geológicos, es posible extrapolar, como una primera aproximación, la geometría de las rocas en el subsuelo. En la mayoría de lo casos, debido a que no existen afloramientos de rocas que puedan ser extrapolados en profundidad, se utiliza una técnica muy común en la Exploración conocida como “Sísmica de Reflexión”.
La sísmica de reflexión consiste en provocar mediante una fuente de energía (con explosivos enterrados en el suelo, normalmente entre 3 y 20 m. de profundidad o con camiones vibradores, éstos implican una importante reducción en el impacto ambiental) un frente de ondas elásticas que viajan por el subsuelo y se reflejan en las interfases por los distintos estratos. Los geófonos las captan y las envían a la estación receptora (sismógrafo), donde mediante equipos especiales de cómputo, se va dibujando en interior de la tierra. El procesamiento de estas señales permite determinar la posición de los estratos y su profundidad, describiendo la ubicación de los anticlinales y otros tipos de geometría de trampas favorables para la acumulación de los hidrocarburos.

El producto final consiste en una representación del subsuelo como un perfil bidimensional (sísmica 2D) o un cubo tridimensional (sísmica 3D).

Finalmente, es importante remarcar que la inversión de capitales en Exploración de hidrocarburos es intensiva y supone un riesgo muy elevado ya que en la mayoría de los casos no se alcanza el éxito. Por lo tanto las empresas, estatales o privadas, que se dedican a este tipo de actividad deben ser de una envergadura tal que le permita afrontar estos riesgos.

Referencia:
www.gl.fcen.uba.ar