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EXPLOTACION DE PETROLEO

ORIGEN, ACUMULACION Y PRESERVACION DE LA MATERIA ORGANICA

Introducción

• La materia orgánica es un constituyente normal de las rocas sedimentarias.

• Es probable, que solo los sedimentos muy ricos en materia orgánica, hayan sido capaces de generar hidrocarburos.

• Las materias orgánicas se basan en la participación de residuos vegetales o de animales en el proceso químico bacteriano o de descomposición.

• Estos sedimentos cuyo origen fue las rocas organógenas, depositadas en medios donde no solamente existía una vida abundante, sino donde la mayor parte de la materia orgánica sedimentada quedó protegida de las acciones oxidantes y transformada en hidrocarburos, se clasifican en :

Introducción

– Sedimentos marinos ricos en plancton

– Sedimentos deltaicos, ricos en plancton y restos vegetales

– raramente, ciertos sedimentos lacustres• Se trata de rocas de textura fina.• Condición de la materia orgánica

‾ Cantidad‾ Calidad y tipo‾ Madurez y evolución

Materia orgánica

Materia

orgánica Macromoléculas

De organismos

vivos

Plantas

Anim

ales

Contiene

Proviene Carbohidratos

Proteínas

Lípidos

Lignina

Ceras

Resinas

Pigmentos

Biopolím

eros

Biom

onomeros

Geopolim

eros

Kerogeno

Petróleo y gas natural

Metagenesis

La materia orgánica depositada en esta formada primordialmente por:

Factores

Factores que controlan la productividad de materia orgánica

TERESTRE ACUATICA

TemperaturaPrecipitación

insolación

TemperaturaInsolación (zona fótica)

Nutrientes

Etapas de maduración de la M.O.Diagénesis CatagénesisMetagénesis

Al final de la diagénesis, la materia orgánica consiste, principalmente, en kerógeno

Diagénesis

Catagénesis

Metagenesis

Kerogeno

MEDIOAMBIENTE

TIPO DEKEROGEN

KEROGEN FORM/MACERAL ORIGEN

Acuático

Terrestre

I

II

III

IV

Alginita

KerogenAmorfo

Exnita

Vitrinita

Inertinita

PETROLEO

Gas y algo de Petróleo

Principalmenteel Gas

Nada

Cuerpos de Alga

Restos de pequeñasestructuras de origen algal

Pequeñas estructuras de materialplanktónico, principalmentede origen marino

Cubiertas de esporas y polen,Cutícula de hojas y plantasherbáceas

Fragmentos y pequeñas estruc-turas de plantas fibrosas y le-ñosas, materia húmeda coloidal

Restos leñosos reciclados yoxidados

POTENCIAL DE HIDROCARBURO

TIPOS DE KEROGEN, SU ORIGEN YPOTENCIAL HIDROCARBURIFERO

Diagrama de Van Krevelen

Evolución y maduración de la M.O.

• Cuando la materia orgánica es sepultada sufre importantes transformaciones físico-químicas controladas por, las condiciones de temperatura y presión en el subsuelo hasta convertirse en hidrocarburo.

• Los siguientes procesos marcan las tres principales etapas de evolución térmica de la materia orgánica

PRESERVACION DE LA MATERIA ORGANICA

• La materia orgánica depositada en los sedimentos esta formada primariamente por macromoléculas provenientes de los organismos vivos: carbohidratos, proteínas, lípidos, lignina y subgrupos como ceras, resinas, pigmentos, etc. a las que se puede llamar genéricamente biopolímeros.

• La materia orgánica es sintetizada por los vegetales, una pequeña parte se preserva y se introduce en los sedimentos, lo cual es el origen de los combustibles fósiles: petróleo, gas natural, carbón, arenas y lutitas bituminosas.

• El aporte orgánico principal ocurre en los vegetales superiores, regido por las condiciones geográficas, particularmente por el clima (temperatura, lluvia, etc).

• En el mar el fitoplancton es el productor primario. Comprende dos principales tipos de algas: las diatomeas y los dinoflagelados.

CONDICIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA

Cantidad Calidad y tipo Madurez y evolución

COMPOSICIÓN DE LOS RESIDUOS DE LAS PLANTAS• Los tejidos de las plantas verdes están

constituidos en su mayor parte por agua, el contenido de humedad varía de 60 a 90%, siendo 75% un valor típico. Si estos tejidos se secan, quitándoles toda el agua, el análisis de la materia seca que queda muestra que, en base a peso, la mayor parte (al menos 90 a 95 %) está constituida por carbono, oxígeno e hidrógeno (Figura 2).

Figura 2: Composición elemental de la materia organica.

Velocidad de descomposición de los distintos compuestos de la materia orgánica

1. Azúcares, almidones y proteínas simples

2. Proteínas complejas

3. Hemicelulosa

4. Celulosa

5. Grasas y ceras

6. Lignina y compuestos fenólicos

TRANSFORMACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA

• MEDIO AERÓBICO

La descomposición: un proceso de oxidación. En un suelo bien aireado todos los compuestos que se encuentran en los residuos vegetales son sujetos a oxidación. Debido a que la fracción orgánica de los materiales vegetales está mayormente compuesta por carbono e hidrógeno,

MEDIO ANAERÓBICO

• Los productos de la descomposición anaeróbica incluyen una amplia variedad de compuestos orgánicos parcialmente oxidados, como ácidos orgánicos, alcoholes y gas metano

FORMACIÓN DE AMBIENTES ANÓXICOS

Balance Hidrológico Negativo

Nutrientes van para afuera del lago/mar

Agua trae oxigeno de afueraMar Rojo, Mediterráneo

Balance Hidrológico Negativo

Entrada de agua dulce por la superficie y de salada por el fondo.

Haloclina permanente.Mar Negro, Mar Báltico

FORMACIÓN DE AMBIENTES ANÓXICOS

ALTERACIÓN DE LA MATERIA ORGÁNICA

1. En la presencia de Oxígeno

Las bacterias aeróbicas usan el O2 para procesar la materia orgánica:

CH2O + O2 → CO2 + H2O

2. En la ausencia de Oxígeno

Para procesar la materia orgánica, las bacterias anaeróbicas usan:

El SO4 2- (Sulfato-reducción. El O de la misma materia orgánica (Fermentación)

FACTORES QUE CONTROLAN LAS VELOCIDADES DEDESCOMPOSICIÓN Y MINERALIZACIÓN

El tiempo necesario para completar los procesos de descomposición y mineralización (transformación de sustancias orgánicas en inorgánicas) puede variar desde días hasta años, dependiendo mayormente de dos factores generales:

1. Las condiciones ambientales del suelo.

2. La calidad de los residuos agregados como fuente de alimento para los organismos

Las condiciones ambientales que conducen a una rápida descomposición y mineralización incluyen un pH casi neutro, humedad del suelo suficiente y buena aireación (alrededor de 60% del espacio poroso del suelo lleno con agua) y temperaturas cálidas (25 a 35ºC).

AMBIENTES FORMADORES DE AMBIENTES ANÓXICOS1. Grandes Lagos Anóxicos

2. Cuencas Marinas Restrictas

3. Áreas de Upwelling

4. Depresiones Restrictas en Mar Abierto

5. Océanos Abiertos Anóxicos

AMBIENTES FORMADORES DE AMBIENTES ANÓXICOS

Lagos Profundos de clima húmedo y caliente.Tanganika: profundidad máxima de ~1500 m y

condiciones anóxicas desde los 50m de profundidad.

1. GRANDES LAGOS ANÓXICOSEjemplo: Lago Tanganika

AMBIENTES FORMADORES DE AMBIENTES ANÓXICOS

2. CUENCAS MARINAS RESTRICTASEjemplo: Mar Negro

AMBIENTES FORMADORES DE AMBIENTES ANÓXICOS

Mayores concentraciones de materia orgánica coinciden con áreasanóxicas y no con áreas de alta bioproductividad

2. CUENCAS MARINAS RESTRICTASEjemplo: Mar Negro

RESUMEN La composición química del Kerógeno va a depender de la Materia Orgánica original y de sus cambios durante la diagénesis. Durante la Catagénesis se produce Kerógeno residual cada vez más aromático y más pobre en H2. Al mismo tiempo se producen moléculas pequeñas (bitúmenes), precursoras del petróleo y gas. La composición química del Kerógeno define el tiempo de generación de los HC's y el tipo de productos a obtener. Los Kerógenos ricos en lípidos son propensos a generar HC's líquidos, mientras que los que son pobres en lípidos generarán principalmente gas