El origen del petróleo

FERNANDO MELÉNDEZ HEvIA

Prof. EncargadoGeologíadel Petróleo.

INTRODUCCION

El petróleo, y en generallos hidrocarburostanto líquidos como ga-seosos,procedende la materiaorgánica depositaday acumuladadu-rante cl proceso de sedimentacióna través de una serie dc transfor-macionesque se producen en el subsuelo.Dichas transformaciones,que en conjunto reciben el nombre de maduración,estáncontroladasprincipalmentepor el aumento de temperaturaque se produce conel aumentode profundidadcomo consecuenciadel gradientegeoterml-co y/o por fuentes locales de calor. Sin embargo,se trata de un pro-cesode baja temperaturaque no superalos 2OO-25O~C.

De una manera muy general, esta transformación consiste en lapérdida de O y N en forma de H20, CO2 y NH3 y en el enriquecimientorelativoen H y C. Aunque el procesolo inician ciertas bacteriasanaero-bias, a medida que aumentala profundidad de enterramiento,éstasdesaparecen,quedandocontroladoa partir de entoncespor el aumen-to de temperatura,en forma de destilación natural de dicha materiaorgánica.En esteproceso se distinguen tres etapas,en función de latemperatura: diagénesis,catagénesisy metagénesis.

DIAGENESIS

Esta etapa abarca desdela sedimentaciónde la materia orgánica,a temperaturaambiental, hasta 650 0, y en ella se producen las pri-merastransformaciones,queconsistenesencialmenteen la eliminaciónde los productossolubles (glúcidos y prótidos) y de N y O (en forma

COL-PA nííníero 37. Editorial Universidad Complutense.Madrid, 1982

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de NR, RO y CO2), y en la concentraciónde los productosinsolubles.Tambiénse forman cantidadesimportantesde metano(CH4), queporprocederde la actividad bacteriana,recibe el nombre de «gas biogé-nico» o «gasde los pantanos»,por sertambiéntípico de las regionespantanosas.El residuo orgánicoque seva concentrandocon los pro-ductosinsolublesse denomina«Kerógeno»y estáconstituidopor unamezcla compleja de moléculas orgánicas de gran número de C. Eslógico pensarque son también necesariascondicionesreductorasoanaerobiasen el ambiente de sedimentaciónque impidan la prolife-ración de vida bentónicay en particular de organismosexcavadoreso limícolas quedestruyanla materiaorgánicaacumulada.

A lo largo de esta etapano se generanhidrocarburos,a excepcióndel gasbiogénicomencionadoanteriormente>sólo se produceun au-mentopaulatinode temperaturahastaalcanzarlos 650, en quecomien-za la destilación del Rerógeno,y que se consideraarbitrariamentecomo la separaciónentre ambasetapas. Es interesanteseñalarqueen última instancia>sólo un 10 por 100 del Kerógenooriginal se trans-forma en hidrocarburos.

CATAGENESIS

A partir de 650 C, y hastalos 1500C, se producela destilacióndelKerógeno y en consecuenciala generaciónde hidrocarburos,cuyomáximo se localiza entre900 y 111W C. Este proceso,que se denominacatagénesis,consiste en la rotura de las moléculas orgánicas paraformar cadenasde hidrocarburos.Dichas cadenasseguiránrompién-dosea su vez en otrasmássencillassegúnun procesode destilaciónnatural al aumentarla temperatura,hastaque hacia el final de estaetapa sólo quedanhidrocarburos gaseosos(metano a pentano). Lamáxima generaciónde gas se localiza precisamentehacia el final deesta etapa,procediendotanto de la generacióndirecta del Kerógenocomo de la continuarotura de las cadenasde hidrocarburoslíquidos.

Hay que teneren cuenta>además>que los distintos tipos de hidro-carburos que se generan dependentambién de la composición delKerógeno, y en consecuenciadel tipo de materia orgánicaoriginal.Para analizaresta materiaorgánica,lo más sencillo es representarla composicióndel Rerógenoen función de sus contenidosde U y C.Se distinguenasí cuatro tipos diferentesde agrupacionesde análisis,denominados1, II, III y IV (diagramade Van Krevelen): el tipo 1 esel más rico en fi, procedecasi exclusivamentede la acumulacióndealgasunicelulares(tambiénse denomina«alginita») y es el que generamayor cantidad de petróleo; el tipo IV, por el contrario, es el máspobre en fi, y lógicamenteel relativamentemás rico en C, procedecasi exclusivamentede la acumulación de vegetalessuperiores(tam-bién se denomina«vitrinita») y está más cerca de generarcarbónque

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hidrocarburos,generandoa lo sumogas; finalmente,los tipos II y IIIson intermedios.En líneasgenerales,se consideraque los tipos 1 y IIson excelentesgeneradoresde petróleo, el tipo III originará petróleoy gas, y el tipo IV sólo gas. Este diagramapermiteasimismo preverel tipo de hidrocarburosque sc generaránen una cuencasi se conocela composiciónde la materiaorgánicaexistenteen las posiblesrocas-madre.

METAGENESIS

A partir de 1500C y hasta 2000 C comienza la destrucciónde Loshidrocarburos al continuar su destilación.El Kerógeno produce can-tidadescadavez menoresde gas, exclusivamentemetano,y los hidro-carburosexistentessevan rompiendoen cadenascadavez más cortas,para dar metano,y en última instancia convertirse toda la fracciónorgánica (Kerógeno e hidrocarburos)en grafito. Sin embargo, si noexisten condicionesfuertementereactivasen profundidad, el metano,que es muy estable,puede permanecerincluso a temperaturassupe-riores a 3000 C.

Para controlar el aumento de temperatura,y en consecuenciaelgradode maduracióndel Kerógeno, se mide el valor de reflectividada la luz incidentede la vitrinita. La vitrinita es uno de los maceralesmás abundantesdel carbón>estáprácticamentepresenteen todos lostipos de Kerógcno (a excepción de algunos del tipo 1 y II) y reflejamuy bien los aumentosde temperatura,por lo que se considera unexcelente«termómetrogeológicode máxima» para estasbajas tempe-raturas, ya que en ella queda«congelada»la máxima temperaturaaque ha estado sometida.Una vez establecidaJa escala reflectividadde vitrinita-lemperatura, se puededeterminar si las muestrasproce-dentesde la zona que estamosinvestigando son inmaduras,maduraso han pasadoya a la etapa de metagénesis,en cuyo caso todos loshidrocarburos que teóricamente hubieran podido generar lo hansido ya.