YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS. CLASIFICACIÓN Concepto de Yacimiento de Hidrocarburos

Un Yacimiento de Hidrocarburo se puede definir como una estructura geológica en el subsuelo conformada por rocas porosas y permeables que permiten la acumulación de hidrocarburos (Petróleo y Gas) en cantidades comercialmente explotables y rodeada por rocas adyacentes impermeables que impiden la transmigración de los fluidos hacia otras zonas porosas, ver la figura Nº 1.

Figura Nº 1. Yacimiento de Hidrocarburos.

Un Yacimiento es aquella parte de una trampa que contiene petróleo, gas o ambos como un solo sistema hidráulico conectado. Muchos yacimientos de hidrocarburos se hallan conectados hidráulicamente a rocas llenas con agua, denominadas acuíferos, ver la figura Nº 2.

Figura Nº 2. Yacimiento de Hidrocarburos comunicado hidráulicamente con un Acuífero.

También muchos yacimientos se hallan localizados en grandes cuencas sedimentarias y comparten un acuífero común. En este caso la producción de fluidos de un yacimiento causará la disminución de la presión en otros, por la intercomunicación que existe a través del acuífero. En ciertos casos, toda la trampa contiene petróleo y gas, y en este caso la trampa y el yacimiento son uno mismo.

Origen del Petróleo y el Gas

Universalmente se está de acuerdo que los hidrocarburos tienen una procedencia de tipo orgánico. Lo que indica que la materia orgánica tuvo que ser sintetizada por organismos vivientes, y por lo tanto debió depositarse y preservarse en sedimentos. Dependiendo de las condiciones geológicas dadas, parte de este material se transforma en compuestos de naturaleza petrolera.

La base fundamental para la producción masiva de materia orgánica fue la fotosíntesis, la cual apareció

aproximadamente hace 2000 millones de años en tiempos precámbricos. Desde esa época a la era devónica la primera fuente de materia orgánica fue el fitoplancton marino. A partir del devónico, la mayor contribución a la materia orgánica fue por parte de plantas terrestres. Algunos animales grandes, como peces, contribuyeron muy poco en la generación de materia orgánica. En resumen, los principales contribuidores de material orgánico en los sedimentos fueron las bacterias, fitoplancton, zooplancton y plantas de mayor tamaño.

El proceso completo de transformación, mediante el cual la materia orgánica se transforma en hidrocarburos, no se conoce, ya que no es posible reproducir en un laboratorio los millones de años que se requieren para transformar la materia orgánica en petróleo y gas natural.

Los escudos continentales en áreas de aguas tranquilas, como lagos, cuencas profundas y pendientes continentales, poseen las condiciones favorables para la depositación de los sedimentos ricos en materia orgánica. Las tres etapas principales para la evolución de la materia orgánica son diagénesis, catagénesis y metagénesis.

La diagénesis toma lugar en sedimentos recientemente depositados donde se presenta la actividad microbial. Al finalizar la diagénesis, la materia orgánica consta principalmente de un residuo fosilizado e insoluble llamado kerógeno. La catagénesis resulta de un incremento en la temperatura durante el sepultamiento del material en las cuencas sedimentarias. La mayor parte de la generación de hidrocarburos se debe a la descomposición térmica del

kerógeno. Lametagénesis toma lugar a altas profundidades, donde tanto la presión como la temperatura son altas. En esta etapa, la materia orgánica está compuesta solamente de metano y carbono residual. Los constituyentes del kerógeno residual se convierten en carbono granítico.

Migración de los Hidrocarburos

La mayoría de los hidrocarburos en el subsuelo se hallan en rocas porosas de grano grueso y permeables, con poco o nada de materia orgánica insoluble. Es improbable que el crudo hallado en estas rocas se pudieran originar allí puesto que no hay señales de materia orgánica sólida. Por lo tanto, la mayoría de los yacimientos de hidrocarburos son trampas para la migración de estos. La Migración Primaria es la liberación de compuestos hidrocarburos del kerógeno en las capas fuentes y su transporte dentro de los poros estrechos de la roca fuente de grano fino. Los hidrocarburos expelidos de la roca madre pasan hacia unidades de rocas mas porosas y más permeables. Este fenómeno se llama Migración Secundaria.

Puesto que la mayoría de las rocas en el subsuelo se hallan saturadas con agua, el movimiento de hidrocarburos tiene que ser debido a flujo activo de agua, o flujo independiente de la fase acuosa, por desplazamiento o por difusión. Puesto que normalmente los hidrocarburos son menos densos que el agua, su acumulación toma lugar en la parte más alta de la trampa. La migración es detenida por rocas Superiores relativamente impermeables. Algunos hidrocarburos encontraron el camino libre hasta la superficie a través de grietas, resquebrajamiento que daban paso hasta

la superficie y aparecieron en forma de menes de petróleo o emanaciones de gas. Otros quedaron atrapados en estructuras de rocas que por su forma y compactación les impedían el paso y estos son los depósitos naturales que se conocen en la industria como yacimientos.

El petróleo y el gas natural no se consiguen en el subsuelo en forma de lagos, bolsas o ríos, sino, que estos están contenidos en los espacios porosos de ciertas y determinadas rocas. La existencia de estos estratos rocosos de hidrocarburos es escasa y determinar donde se encuentran es la tarea fundamental de profesionales de las geociencias.

En conclusión a esta parte, para que se de una acumulación de petróleo o gas, hace falta las siguientes condiciones:

Una Roca Madre, que es el material sedimentológico y orgánico depositado en donde se formaron los hidrocarburos.

Una Roca Recipiente, es la roca porosa capaz de almacenar los hidrocarburos.

La Migración, este es el movimiento de los hidrocarburos desde la roca madre a la roca recipiente, siendo vías de porosidad y permeabilidad que permitan su movimiento.

La Sincronización Geológica, que es la existencia de una trampa para el momento en que ocurre la migración.

La existencia de un Sello, Este es todo material o combinación de materiales de la corteza terrestre que sea impermeable al paso de los fluidos.

Clasificación de los Yacimientos de Hidrocarburos

Los yacimientos de hidrocarburos pueden clasificarse de acuerdo a los siguientes criterios:

1. Geológicamente.

2. Según sea el estado de los fluidos en el yacimiento o de acuerdo al Diagrama de Fase de los Fluidos.

3. Según el tipo de hidrocarburos.

4. De acuerdo al mecanismo de producción.

1. Clasificación de los Yacimientos según el criterio Geológico:

Geológicamente los yacimientos se clasifican en:

1.1 Yacimientos Estratigráficos: Estos son yacimientos en donde la trampa se formó como resultado de un proceso de concentración y de repetidas erosiones de sedimentos depositados previamente o de cambios posteriores a la deposición creando discordancias que permitieron el entrampamiento de los hidrocarburos, es decir, se originaron debido a fenómenos de tipo litológico (perdida de permeabilidad), sedimentario (acuñamientos, lentejones y arrecifes) y paleogáficos (acuñamientos de erosión, paleocadenas). Se consideran dentro de esta categoría las trampas que no aparecen relacionadas con estructuras claramentes definidas. Dentro de estas se pueden destacar:

Trampas Lenticulares: Son trampas que se forman en masas lenticulares más o menos extensas y complejas, de arenas o areniscas que pasan lateralmente a margas, arcillas u otras rocas impermeables, ver la figura Nº3.

Figura Nº 3. Trampas Lenticulares.

Trampas de Acumulación de Carbonatos: Estas son estructuras originadas por la deposición de sedimentos ricos en carbonatos provenientes de diversas fuentes y que formaron estructuras porosas capaces de almacenar hidrocarburos formando discordancias con las rocas sellos. Estas incluyen los siguientes tipos litológicos:

a) Calizas de Agregación o amontonamiento: Estas calizas se forman in situ e incluyen arrecifes biohermos bióstromos y las calizas pelágicas. Todas consisten en esqueletos calcáreos depositados por organismos marítimos. Los arrecifes se forman por organismos que viven en el fondo del mar (benthos) y se acumulan desde el fondo del mar hasta la superficie. Estos organismos son casi en su totalidad corales o algas calcáreas.

b) Calizas Clásticas: Estos sedimentos se forman por la precipitación de granos minerales resultantes de la erosión y meteorización de calizas originalmente depositadas en otro lugar. El material precipitado puede consistir parcial o totalmente en detritos fósiles, granos de carbonatos, oolitas, junto con granos de

arenas y partículas similares de arcilla.

c) Calizas Químicas: Este tipo de sedimento se forma por la precipitación química directa de granos calcíticos de soluciones de carbonatos en mares pocos profundos. Depósitos tales como creta, caliche y travertino se producen, pero de todos estos sólo la creta ha probado ser de valor comercial como roca de acumulación.

d) Calizas Dolomíticas: Estas se forman por la sustitución de molecular del calcio por el magnecio en los carbonatos de la caliza original en los sedimentos

Trampas lutíticas: Esta clase de yacimientos no es muy importante comercialmente, pero pueden encontrarse en todas las series de rocas sedimentarias. El desarrollo de porosidad efectiva en lititas ocurre solamente por medio de fracturamiento, lo que presupone la existencia de deformación orogénica.

Trampas de rocas Evaporitas: Las rocas evaporitas son sal, anhidrita y yeso. Depósitos de considerable espesor de estas sales se forman con frecuencia en cuencas de sedimentación cuando tales cuencas no tienen un abastecimiento suficiente de clásticos. La roca de sal, lo mismo que la roca de yeso, rara vez constituyen rocas de acumulación. Sin

embargo, las formaciones de anhidrita impura pueden llegar a convertirse en formaciones con buena porosidad como resultado de la lixiviación de anhidrita por el efecto de circulación de aguas, lo que produce drusas y canales. No obstante, los yacimientos de anhidrita son poco frecuentes.

En la siguiente figura se muestran algunos ejemplos de trampas estratigráficas.

Figura Nº 4. Ejemplos de algunos tipos de Trampas Estratigráficas.