ORIGEN DEL CRUDO

ORIGEN DEL CRUDO

TEORIA ORGANICA•PRODUCCION + ACUMULACION + PRESERVACION DE MATERIA ORGANICA: son los pre-requisitos para la existencia de materia orgánica. preferiblemente en medio ambiente marino.•MATERIA ORGANICA: se refiere al material comprendido de moléculas orgánicas en sus formas monoméricas y poliméricas derivados de directa o indirectamente de los restos de materia que componen los organismos vivos o no.

COMPOSICION DE LA MATERIA ORGANICA

•PROTEINAS: son polímeros altamente ordenados hechos de aminoácidos individuales y que contienen la mayoría de hidrogeno.•CARBOHIDRATOS: son los azucares en su forma de mono, di, tri-polisacaridos.•LIPIDOS: son sustancias producidas por los organismos que son insolubles en agua: grasas, aceites.•LIGNINA: son compuestos aromáticos no sintetizados (fenolicos en su mayoría) que constituyen los tejidos de las plantas.•TANINOS: son de estructura similar pero contienen grupos carboxilicos y fenolicos.

PRINCIPALES CONTRIBUIDORES DE LA MATERIA ORGANICA.

•FITOPLANCTON. (>50% lípidos)•BACTERIAS Y ALGAS.(80% agua) 50%carbón, 10-15% N2, 2-6%fósforo, 1% azufre. Pioneros ecológicos. Han demostrado gran versatilidad para vivir en cualquier condición.•PLANTAS SUPERIORESEn medio ambiente aeróbico se destruye o se conserva para formar sedimento fino o grueso.celulosa + lignina (50-70%)lípidos y proteínas•ZOOPLANTON FITOPLANTON.

O

C C C C C C C C C OH C OH

H3C C C C C C C C C

Stearic acid (C18 H36 O2) Simplified formula

H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2

H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2

O O

C C C C C C C C OH C OH

H3C C C C C C C C

Palmitic acid (C16 H32 O2) Simplified formula

H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2

H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2

O

Principales componentes de aceites y grasas en los organismos..

O

a) Hydrolysis of peptide. b) Structural examples of nuetral, acidic and basic amino acids found in

geological environments.

a)

b)

PROCESOS SEDIMENTARIOS

•Condiciones•La Acumulación de materia orgánica en sedimentos esta controlada por condiciones del medio ambiente acuático: temperatura, luz, composición química del agua, profundidad y tiempo.•Dependiendo el tipo de sedimento grano fino o grueso habrá preservación o degradación de materia orgánica.•La velocidad de deposición de materia orgánica.

ETAPAS DE GENERACIÓN DEL CRUDO Y GAS

Diagénesis Degradación bioquímicaPolicondensaciónInsolubilización

Catagénesis

Metagénesis

PROCESOS SEDIMENTARIOS

Los sedimentos que son depositados en medio acuático dependen del nivel de energía del agua y velocidad de sedimentación para preservar y concentrar materia orgánica.

Biopolimeros (proteinas,carbohidratos,lipidos,ligninas) son nutrientes

aminoacidos

Bacterias

Los nutrientes son usados por microorganismos y los residuos

policondensados.•En condiciones anaerobicas la materia se fermenta (CO2 y H2O).•En medio ambiente oxidante pasa a CO2 y H2O

Bioquímica degradación.

Polycondensación.Se pierden grupos hidrofilicos superficiales del material preservado

Insolubilización.Decrece N/C, O/C Y H/C.

Geopolymero

Degradación térmica.

Carbonización.

Diagénesis

Catagénesis T= 50-150°C

Metagénesis.

0.01 m

10

100

1000

10000

H2°

Depth

Continuación procesos sedimentarios

(Kerogeno)

Degradación bioquímica

Preservation or destruction of the organic matter in a freshly deposited sediment. In a fine clay or carbonate mud (top), pore water becomes a nearly closed microenviroment. There is no replenish of oxygen, and anaerobic conditions are rapdly establish, first on microscopic, then on a macroscopic scale. In a porous sand deposited under aerobic conditions (bottom), free circulation of watercontaining dissolved oxygen results in the destruction of the organic matter.

S SO4

O2Water with

dissolved O2

Sediment. desulfovibrio.

SO4

Thiobacillus

Action ofsulfur

oxidizing bacteria

Action ofsulfate

reducing bacteria

FORMACION Y DESTRUCION DE H2S EN SEDIMENTOS Y AGUAS PROFUNDAS.

a) Open sea conditions: there is an equilibrium between formation and destruction of hydrogen sulfide.

--

--

--

(b) Restricted water circulation: no dissolved oxygen inbottom waters. This results in the aerobic sulf ur-oxidizingbacteria. Thus, there is no destruction of hydrogen sulfi dein botton waters, which are anoxic and contain H2S .

Structural model of macromolecular arrangements occurring in kerogen (type II). Top : immature kerogen, corresponding to a low evolution stage. Bottom: the same kerogen after reaching a high evolution stage through catagenesis.

Low evolution

=O-H

S

OO=C O-H

O-H

O-H

O-HO-HC=O

O

O

O

OC=O

O-H

O

O

O

S

KEROGEN: Composition and classification.

High evolution

Aromatic cycles Heterocyclessaturated cycles Aliphatic chains

ARGUMENTOS A FAVOR DE LAS TEORÍAS ORGÁNICAS

•Se ha encontrado en rocas sedimentarias gran cantidad de materia orgánica.•Muchos petróleos contienen sustancias porfirinicas (heminas y clorofila)•La mayoría del crudo contiene hidrógeno y nitrógeno, componentes principales de los aminoácidos (proteínas)•El 99.9% de los yacimientos de gas y crudo conocidos se encuentran en formaciones sedimentarias.•En el laboratorio se ha confirmado el proceso de transformación de sustancias orgánicas en HC como los del petróleo.

FUENTES DE HIDROCARBUROSOrganismos lignina+ carbohidratos+ proteínas+ lípidos vivientes Acidos humicos

Kerogeno

Craking

Degradación polimerica condensación.

Fósiles químicos

Met

agén

esis

Cat

agén

esis

Dia

géne

sis

Carbón residual

Principal zona de formación de crudo

Zona de formación de gas Craking

Liberación de moléculas atrapadas

Menor alteración reteniendo esqueleto carbón.

Molécula inalterada.

Hidrocarburos de bajo o alto medio PM PM

Metano e HC

livianosGas

crudo

Degradación térmica

TIPOS DE KEROGENO

TIPO I•Es rico en estructuras alifáticas e hidrógeno.•Alta relación H/C - - - -1.5•Bajo O/C <0.1.•Comprende grandes cantidades de lípidos y bajo poli-ar.•Gran potencial para formar gas.•Material proveniente de algas.

TIPO II•Relación H/C y O/C alta.•Los núcleos poli-ar, cetonas, ácidos carboxílicos son mayores que el Tipo I. •Proviene de depósitos de materia orgánica marina depositado en medio ambiente reductor con contenido de azufre alto.

Continuación de Tipos de Kerógeno

Tipos de Kerogeno

TIPO III•Gran cantidad de poli-ar condensados y grupos funcionales oxigenados.•Pocas cadenas alifáticas.•Relación H/C baja.•Puede proporcionar abundante gas a profundidad.•Relación O/C alta.•Derivado mayormente de plantas superiores.

FORMACIONES DE GASTipos de materia orgánica

Tipo III Roca fuente de gas(M.O de plantas superiores

Tipo I Y II(Roca fuente de crudo y gas)

Principales productos•CH4•CO2, N2•NO, H2S•Crudo de forma Secundaria

•CH4,N2•Crudo•CH4, C2H6, C3H8 CO2, etc.

Incrementa Profundidad

TIPOS DE GASES

•Metano,CO2 y H2S: Puede generarse de actividad bacterial.•CO2: Se forma durante la diagénesis como parte del proceso de eliminación del O2.•CH4: Aparece en catagénesis y a profundidades más altas (metagénesis) sólo se tiene CH4.•H2S: 3000-4000 mts. de crudos que contienen azufre.

SE CREE QUE EL CRUDO APARECIÓ 1*106-300*106 AÑOS, DURANTE LA ÉPOCA DEL CRETÁCEO Y TERCIARIO.

Nivel del mar

Roca portadora

Migración primaria

Migración secundaria

Roca fuente

MIGRACIÓN Y ACUMULACIÓNMIGRACIÓN PRIMARIA.

Es el transporte de petróleo dentro y a través de poros estrechos de una roca madre de grado fino

Fase inicial de la migración primaria y secundaria.

ASPECTOS FÍSICO-QUÍMICOS DE LA MIGRACIÓN PRIMARIA

1. TEMPERATURA Y PRESIÓNLa temperatura y presión de la mayoría de los reservorios descubiertos se encuentra:

Profundidad: 600-7000mts.

Temperatura: 50-250 ºCPresión: 100-1400

Kg/cm2

ASPECTOS FÍSICO-QUÍMICOS DE LA MIGRACIÓN PRIMARIA

2.-COMPACTACIÓN

• Resulta de un incremento de la densidad global, perdida de la porosidad a medida que se incrementa la temperatura, presión y tiempo geológico.

• La compactación está gobernada por las propiedades de los materiales del sedimento y la velocidad a la cual el líquido puede ser expelido de los poros.

MODOS DE MIGRACIÓN PRIMARIA

Se debe tener en cuenta:

EL TIPO DE COMPONENTE TRANSPORTADO:

CH4 - - - -Asfaltenos PM 16 > 500050 > 100ºAGases Sólidos

FASES TRANSPORTADORAS:Aceite y GasGotas individuales de Aceite y GasSoluciones micelares y coloidalesSoluciones Moleculares

SOLUCIONES MICELARES O COLOIDALES

•Están en el rango de 10-10.000ºA

•Contienen partes hidrofóbicas e hidrofílicas. Además de ácidos nafténicos (ácidos grasos) que en presencia de iones Ca++ y Mg++ la micelas pueden romperse y los ácidos orgánicos pueden precipitarse.

•La repulsión eléctrica de micelas cargadas – y la arcilla cargada +

Fases aceite y gas

PREREQUISITOS PARA LA MIGRACIÓN PRIMARIA

•Rocas densas impermeables.•Se crean altas presiones y se inician con altas temperaturas.•Si hay gas (Metano) se crean zonas de alta presión creando microfracturas.•Se extiende por el orden de los metros hasta los cientos de metros.

MIGRACIÓN POR FRACTURA DE ROCAS

•El obstáculo de la migración por solución molecular y fases separadas Aceite-Gas es la porosidad y la permeabilidad.•La creación de “bolsillos de Gas” durante la generación de petróleo de materia orgánica, origina microfracturas debido al sobre-presuramiento de los fluidos.•El proceso de creación presión micro-fractura liberación de presión, expansión de fluidos y Gas transporte finalmente es un proceso discontinuo.•Este mecanismo de microfractura con expansión de fluido y Gas se cree que es el más importante de la Migración Primaria. (Profundidad > 2000mts)

MIGRACIÓN SECUNDARIA

Es el movimiento del petróleo, después de la expulsión de la roca madre, a través de reservorios de poros más anchos y más permeables.•El crudo queda entrampado entre rocas impermeables.•El transporte se hace en presencia de fluidos acuosos.•La diferencia entre las migraciones es la de los poros de distintos tamaños , litología y estados de distribución diferente.•Los Hidrocarburos dejan el lecho madre (baja porosidad) y entran en lechos portadores de alta porosidad donde se forman burbujas.

Continuación Migración Secundaria

•La “Flotación” hace mover las burbujas hacia arriba, las de tamaño pequeño no debido a la alta concentración de energía por unidad de volumen.•La fuerza que hace que las gotas se retengan en el poro se llama “Presión Capilar”.•Las burbujas grandes se forman al pasar por los poros, la tensión interfacial se opone a tal distorsión.

Continuación Migración Secundaria

•El crudo que queda atrapado se presenta como un equilibrio entre las fuerzas conductoras (flotación y fuerza de agua), una desea mover el crudo y otra que lo retiene.•La etapa final de la migración es la formación de grandes piscinas de Aceite y Gas en la parte más alta de la Trampa.

Migración primaria Migración secundaria

ESTADO AVANZADO DE MIGRACIÓN.

Primaria, secundaria. Formación de acumulación

PREREQUISITOS DE LA MIGRACIÓN

PARÁMETROS•Flotación (movimiento vertical)•Presión Capilar.•Flujo de Fluido Hidrodinámico.•Gotas pequeñas tiene mayor curvatura, por lo tanto mayor tensión capilar, resultando con mayor resistencia al desplazamiento:

•Fuerzas de Flotación > Fuerzas Hidrostáticas2 o/w (1/rt – 1/rp) < Zo*g*(w - o)

Continuación Prerrequisitos Migración Secundaria

PRESIÓN CAPILAR:Es la fuerza necesaria para forzar el Glóbulo o Burbuja a través del poro.

TENSIÓN ARTIFICIAL: Es la fuerza que mantiene de forma esférica la gota.

TRAMPAS:Las Estructuras geológicas o trampas en los que el petróleo y el gas quedaron atrapados se llama “Yacimientos o Reservorios”.

GOBULOS O BURBUJAS

Este proceso se da acompañado por la expansión de los HC livianos que hace sobrepasar el esfuerzo mecánico de las rocas produciendo fracturas.

t p

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p

p

GOBULOS O BURBUJAS

Este proceso se da acompañado por la expansión de los HC livianos que hace sobrepasar el esfuerzo mecánico de las rocas produciendo fracturas.

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