INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL.

GEOLOGIA DE EXPLOTACION DEL PETRÓLEO.

TEMA:2.4 CARACTERISTICAS FISICAS, QUIMICAS Y

BIOLOGICAS DE LAS ROCAS GENERADORAS.

CATEDRÁTICO:BIOL. JUAN RICO PÉREZ.

INTEGRANTES:

MEDINA VEGA ANA FERNANDAMEJÍA HERNÁNDEZ LOURDES

SAGAHÓN PORTES ANTONIO DE JESÚSHERRERA GONZÁLEZ OSCAR JEZIEL

RAMÍREZ REYES EVERARDOMARTÍNEZ RAMÍREZ ABRIL

MONTALVO HERNANDEZ RICARDO

ROCA GENERADORALa roca generadora o también llamada roca madre es la roca donde se acumula la materia orgánica proveniente de animales y vegetales que quedaron incorporados en el fango del fondo de mares y lagos. El término Roca Generadora se ha empleado para asignar a las rocas que son ricas en materia orgánica que son o han sido capaz de generar hidrocarburos para formar yacimientos de petróleo económicamente explotables.

ROCA GENERADORALas rocas madres del petróleo son arcillas o lodos carbonatados depositados en cuencas.

Los sedimentos de grano mas grueso como arenas limpias, arrecifes y oolitas no son generalmente rocas generadoras del petróleo porque son depositadas a profundidades muy someras, donde el movimiento del agua barre a la materia orgánica y la oxidación destruye los hidrocarburos.

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

POROSIDADLa porosidad es el porcentaje de volumen total de la roca generadora ocupada por espacios vacíos. El valor de la porosidad y potencias mínimas dependen de las condiciones locales.

• La porosidad absoluta es una propiedad importante de la roca y se define como el volumen total de poros dividido entre el volumen total de la roca y se expresa como:

Sin embargo, desde el punto de vista petrolero, lo que realmente es importante es la llamada porosidad efectiva ya que es una medida que permite estimar el volumen de los hidrocarburos en un yacimiento de manera potencial. Esta porosidad se define como el porcentaje del volumen total de roca ocupada por vacíos interconectados y se expresa como:

La porosidad también se procesa como fracción del volumen de roca. Esta propiedad es la que determina el volumen de aceite o de gas que podría moverse del yacimiento al pozo. El espacio poroso puede ser clasificado de acuerdo al tiempo en que se desarrolló, como;

• porosidad primaria

• porosidad secundaria.

Porosidad PrimariaSe le conoce como porosidad original o primaria debido a que se formó durante la depositación de los sedimentos. Se tienen 3 principales tipos:

1.- Porosidad intergranular. El tipo de poro más común en rocas sedimentarias y depende del tamaño y forma de los granos y del arreglo espacial, así como de la proporción del volumen ocupado por materiales cementantes. La porosidad intergranular puede ser mayor de 0.5 en sedimentos no consolidados consistentes de granos de tamaño relativamente uniforme.

2.- Porosidad intrapartícula. Particularmente en sedimentos carbonatados, con restos fósiles, encontrándose la porosidad dentro de los granos detríticos.

3.- Porosidad intercristalina. Ocurre entre los cristales de una roca cristalina, es una característica de los carbonatos, los cuales han sufrido cristalización, particularmente en dolomías.

Porosidad SecundariaEs aquella que resulta de efectos de cualquier tipo de actividad geológica, después de que los sedimentos han sido convertidos en rocas. La porosidad secundaria o de post-depósito es más diversa en morfología y su génesis es más compleja que la primaria; los principales tipos son:

Porosidad fenestral. Ocurre en fragmentos de arenas carbonatadas, pero es más característica en lodos con pellets, laminitas de algas y lodos homogéneos de origen intermarea y lagunar.

Porosidad vugular. Se forma por disolución de la roca y se lleva a cabo por las corrientes subterráneas de agua que disuelven la roca. Se presenta en rocas carbonatadas.

Porosidad de fracturas. Se origina en rocas duras pero quebradizas. Este tipo de porosidad caracteriza a las rocas compactadas, formada generalmente después de las otras variedades de porosidad. Las fracturas son sumamente importantes, ya que no tienen gran influencia en el aumento de porosidad de la roca, pero si en el aumento de la permeabilidad. Su origen puede deberse a plegamientos, fallas, tectonismo o intrusión de domos salinos.

PROCEDIMIENTOS PARA MEDIR LA POROSIDAD

La porosidad de una roca puede ser determinada mediante técnicas de medición en el laboratorio o a través de perfiles de pozos .

• Las técnicas de medición en el laboratorio consisten en determinar dos de los tres parámetros básicos de la roca (volumen total, volumen poroso y volumen de los granos). Para ello se utilizan núcleos de roca, los cuales son obtenidos durante la etapa de perforación del pozo

• Medición de la porosidad con registros de pozos

- Registro sónico.

Las mediciones de estos registros no solo dependen de la porosidad, sino que también dependen de la litología de la formación, los fluidos presentes en el espacio poroso, y, en algunos casos, la geometría del medio poroso.

PERMEABILIDAD La permeabilidad es la propiedad que tienen algunas rocas para permitir el movimiento de fluidos (líquidos o gases) dentro de ellas, debido a la intercomunicación de los poros; en otras palabras, es una medida de la conductividad del fluido en la roca.• Poros interconectados.• Porosidad.• Poros tamaño súper capilar

PARÁMETRO PARA MEDIR LA PERMEABILIDAD

• La permeabilidad intrínseca de cualquier material poroso, se determina mediante la fórmula de Darcy:

Donde:kI= Permeabilidad Intrínseca.C= Constante adimencional relacionada con la configuración del fluido.d= Diámetro promedio de los poros del material.

PROBLEMA.• Una arena suelta uniforme de granos redondeados

tiene un diámetro efectivo D es igual a 0.3 mm y una constante adimencional relacionada con la figuración del fluido es igual a 100.Estime el coeficiente de permeabilidad.

Permeabilidad absoluta: es la habilidad de una roca para para transmitir un solo fluido cuando esta 100% saturada de el.

Permeabilidad efectiva: es la habilidad de una roca para transmitir un fluido en presencia de otro, cuando ambos son immiscibles ó no pueden mezclarse.

Permeabilidad relativa: indica la cantidad de fluido que fluirá, de a cuerdo a la saturación del mismo, con respecto a la permeabilidad absoluta.

Tenemos dos tipos de permeabilidad:

• La permeabilidad primaria es toda aquella perteneciente a la matriz de la roca.

• La permeabilidad secundaria es la ocasionada por huecos de disolución, como cavernas o molduras, o por fracturas y fisuras

CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS.

Degradación Bioquímica Se inicia con la acción Bacteriana sobre la MO. El proceso se realiza a través de la respiración en condiciones aerobias, o por fermentación en condiciones anaerobias.La MO sedimentada en presencia de bacterias es oxidada a compuestos inorgánicos (mineralización), utilizando el oxidante disponible (oxigeno, en medios oxigenados) que proporcione la mas alta entalpia libre por mol de compuesto orgánico oxidado.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS.

• Carbonato de Calcio: El carbonato cálcico o carbonato de calcio es el producto obtenido por molienda fina o micronización de calizas extremadamente puras, por lo general con más del 98.5% de contenido en CaCO3.

• Magnesio: es el elemento químico de símbolo Mg y número atómico 12. Su masa atómica es de 24,305 u. Es el séptimo elemento en abundancia constituyendo del orden del 2 % de la corteza terrestre y el tercero más abundante disuelto en el agua de mar. El ion magnesio es esencial para todas las células vivas. El metal puro no se encuentra en la naturaleza. Una vez producido a partir de las sales de magnesio, este metal alcalino-térreo es utilizado como un elemento de aleación.

• Kerogeno: Es una mezcla de compuestos químicos orgánicos presente en las rocas sedimentarias. Son insolubles en los solventes orgánicos comunes, debido a su enorme peso molecular (por encima de 1.000 Daltons). La porción soluble es conocida como bitumen. Al ser calentados dentro de la corteza terrestre, (ventana del petróleo a aprox. 60°-120 °C, ventana del gas natural a aprox. 120°-150 °C) algunos tipos de querógeno desprenden petróleo crudo o gas natural, conocidos colectivamente como hidrocarburos(combustibles fósiles). Cuando tales querógenos se hallan presentes en concentraciones elevadas en rocas tales como la pizarra, es posible que se trate de roca madre. Las pizarras ricas en querógenos que no han estado sometidas a temperatura suficiente para desprender hidrocarburos, pueden formar depósitos de pizarra bituminosa.

DIAGÉNESIS

Es el inicio de transformación de la materia orgánica que ocurre a profundidades someras donde se desarrollan los procesos de alteración biológica, física y química, ocurriendo la pérdida principal de los productos oxigenados por lo que se genera principalmente CO2, NH3, H2O y CH4 biogénico. Dentro de esta etapa, las sustancias orgánicas contenidas en la materia orgánica (biopolímeros) son consumidas por algunos organismos y atacados por microbios que usan enzimas para degradar a estas y transformarlas en biomonómeros, los cuales se condensan y forman complejas moléculas (geopolímeros), los cuales son los precursores del kerógeno. Durante la diagenésis y bajo condiciones reductoras a temperaturas relativamente bajas (< 50 °C) se realizan las primeras reacciones químicas y biológicas para la formación de hidrocarburos.

CATAGÉNESIS

Es la etapa principal de rompimiento térmico del kerógeno, para producir la formación de hidrocarburos líquidos de C15 a C30. Esta es la etapa principal de formación de aceite, condensado y gas húmedo, conforme se incrementa la temperatura y la profundidad de sepultamiento. Esta zona en que las rocas generan petróleo y lo expulsan es conocida como la “Ventana del petróleo” o “fase principal de formación de aceite”, y se encuentra en un rango de temperaturas de 60 °C a 175 °C, dentro del cual ocurre la generación principal de hidrocarburos líquidos, mientras que entre 175° a 225 °C se tiene la generación principal de gases húmedos.

METAGÉNESIS

Es la etapa tardía de alteración de la materia orgánica, posterior a la generación de los hidrocarburos líquidos, la que se caracteriza por la formación principal de metano metagenético (gas seco) y un enriquecimiento de carbono que constituye un kerógeno residual. La metagenésis ocurre a temperaturas entre 225° a 250° C; a estas temperaturas la relación H/C es menor de 0.4

CALIZAS

La caliza es una roca sedimentaria compuesta mayoritariamente por carbonato de calcio (CaCO3), generalmente calcita. También puede contener pequeñas cantidades de minerales como arcilla, hematita, siderita, cuarzo, etc., que modifican (a veces sensiblemente) el color y el grado de coherencia de la roca. El carácter prácticamente monomineral de las calizas permite reconocerlas fácilmente gracias a dos características físicas y químicas fundamentales de la calcita: es menos dura que el cobre (su dureza en la escala de Mohs es de 3) y reacciona con efervescencia en presencia de ácidos tales como el ácido clorhídrico.

Numerosos organismos utilizan el carbonato de calcio para construir su esqueleto mineral, debido a que se trata de un compuesto abundante y muchas veces casi a saturación en las aguas superficiales de los océanos y lagos (siendo, por ello, relativamente fácil inducir su precipitación). Tras la muerte de esos organismos, se produce en muchos entornos la acumulación de esos restos minerales en cantidades tales que llegan a constituir sedimentos que son el origen de la gran mayoría de las calizas existentes.

LUTITALa lutita es una roca sedimentaria detrítica o clástica de textura pelítica, variopinta; es decir, integrada por detritos: clásticos constituidos por partículas de los tamaños de la arcilla y del limo. En las lutitas negras el color se debe a existencia de materia orgánica. Si la cantidad de ésta es muy elevada se trata de lutitas bituminosas. Colores gris, gris azulado, blanco y verde son característicos de ambientes de posicionales ligeramente reductores. Coloraciones rojas y amarillas representan ambientes oxidantes.

Las lutitas son porosas pero poco permeables, porque sus poros son muy pequeños y no están bien comunicados entre ellos. Pueden ser rocas madre de petróleo y de gas natural.

TIPOS DE ROCAS GENERADORAS

Roca Generadora Efectiva: cualquier roca sedimentaria que ha generado y expelido hidrocarburos.

Roca Generadora Posible: cualquier roca sedimentaria en la que su potencial generador no ha sido aún evaluado pero la cual pudo haber generado y expelido hidrocarburos.

Roca Generadora Potencial: cualquier roca sedimentaria inmadura con riqueza orgánica ,la cual puede generar y expeler hidrocarburos si su nivel de maduración termal fuera más alto.

EVELUACION DE LA ROCA MADRE

EVALUACION DE

CANTIDAD

• En términos de riqueza orgánica se considera que las muestras con COT de menos del 0,5 por ciento no son rocas generadoras. COT del 0,5 al 1,0 por ciento, del 1,0 al 2,0 por ciento y de más del 2,0 por ciento son característicos de rocas generadoras que son, respectivamente, regulares, buenas y excelentes.

Un análisis típico del COT mide tanto el carbono total (CT) presente como el carbono inorgánico total (CIT). Restando el Carbono inorgánico total del Carbono total obtenemos el Carbono orgánico total.

PARA ENTENDER LA EVALUACIÓN DE CALIDAD…

¿Qué es la pirólisis?La pirólisis es la descomposición de la materia orgánica por calentamiento en ausencia de oxígeno.Se utiliza para medir la riqueza y la madurez de potenciales rocas generadoras.En un análisis de pirólisis, el contenido orgánico se piroliza en ausencia de oxígeno, a continuación, se quema. La cantidad de hidrocarburos y dióxido de carbono liberado se mide. La técnica de pirólisis más utilizado es Rock-Eval.

Pirólisis Rock-Eval.En Rock-Eval pirólisis, una muestra se coloca en un recipiente y se calienta progresivamente a 550 ° C, 823,15 K, 1022 ° F, 1,481.67 R ° bajo una atmósfera inerte. Durante el análisis, los hidrocarburos ya presentes en la muestra se volatilizan a una temperatura moderada. La cantidad de hidrocarburos se mide y se registra como un pico conocido como S1. El siguiente pirolizado es el kerógeno presente en la muestra, lo que genera hidrocarburos y compuestos hidrocarbonados como (grabadas como el pico S2), CO2, y el agua. El CO2 generados se registra como el pico S3. Carbono residual también se mide y se registra como S4.Volatilizar: Hacer pasar un cuerpo del estado sólido o líquido al estado gaseoso.

S3Liberación de CO2 atrapado

S2pirólisis de kerógeno

S1volatilización de HC existente

Aumenta la temperatura de

pirólisisEnfriamiento

Tiempo

EVALUACION DE CALIDAD

EVALUACION DE CALIDAD

PARA ENTENDER SOBRE LA MADUREZ TERMAL…

• La vitrinita son los restos carbonizados de material vegetal leñoso, que se encuentran en casi todas las rocas sedimentarias formadas desde la evolución de las plantas terrestres vasculares hace alrededor de 400 millones de años. La reflectancia de la vitrinita cambia sistemáticamente con el grado de enterramiento y calentamiento experimentado por la roca.

• "Por lo tanto, la reflectancia de la vitrinita puede utilizarse como termómetro para inferir la madurez térmica de las rocas que la contienen,"

• La madurez térmica o termal se puede describir como el grado de transformación alcanzado por la materia orgánica contenida en rocas sedimentarias hasta convertirse en petróleo.

MADUREZ TERMAL