Geoquimica de petroleo

GEOQUMICA ORGNICA

reas de

investigaci

n

Estudios

Ambientales

Origen de la vida

Carbn

Oceangrafa

Sedimentos

recientes

Geoqumica del

Petrleo

Vida

precmbrica

Cosmogeoqumi

ca

(vida

extraterrestre)

GEOQUMICA DEL PETRLEO

SISTEMA PETROLFERO

Sistema Natural que abarca una zona de roca

fuente y todos los hidrocarburos (petrleo y gas)

generados por ella.

Magoon & Dow (1994)

LA EXISTENCIA DE UN SISTEMA PETROLFERO REQUIERE:

ELEMENTOS

Roca Madre

Reservorio

Roca Sello

Trampa

PROCESOS

Generacin

Migracin

Formacin de

Trampa

Preservacin

Sincronismo+

Balance de Masas Positivo

SISTEMA PETROLFERO

Es un mtodo de ordenamiento, integracin e

interpretacin de la informacin geoqumica y

geolgica con el propsito de entender la forma de

ocurrencia y distribucin de las ocurrencias de petrleo

en un rea o cuenca.

DENOMINACION DE LOS SISTEMAS PETROLIFEROS

El nombre de un sistema petrolfero incluye el nombre de la roca

fuente, seguida por el nombre del almacenador principal y el

smbolo que expresa el nivel de certidumbre:

NIVEL DE CERTIDUMBRE

SIMBOLO CRITERIO

Conocido ( ! )Se han realizado correlaciones positivas crudo-roca

Hipottico ( . )No hay correlaciones, pero la evidenciageolgica-geoqumica indica la fuente

Especulativo ( ? )Solo existen evidencias geolgicas o geofsicasde la fuente

6

CARTA DE EVENTOS

La carta de eventos muestra como los elementos y procesos ocurren en el tiempo geolgico.

EVENTOS

M E S O Z O I C O C E N O Z O I C O

C R E T A C I C O P A L E O G E N O N E O G E N O

T Neo Ba Apt Albiano Cen Tur Co San Ca Maest Paleoc Eoceno Oligoceno Mioceno P

1 2 3 4

5 6 y 7 8 9 10 11 12

13 13 14 14 15 15

16 17

18

1919 20 21

22 23 24 25

26

27 27

145 113 98 91 87 79 66 58 36 24 6 2

DE CARGA

GENERADORES

ALMACENADORES

SELLOS

SOBRECARGA

FLUJO CALOR

FORMACION

DE LA TRAMPA

GEN/MIG/EXPLS

PRESERVACION

PERIODO CRITICO

EVENTOS




1 2 3 4

5 6 y 7 8 9 10 11 12

13 13 14 14 15 15

16 17

18

1919 20 21

22 23 24 25

26

27 27 27

145 113 98 91 87 79 66 58 36 24 6 2

EVENTOS




1 2 3 4

5 6 y 7 8 9 10 11 12

13 13 14 14 15 15

16 17

18

1919 20 21

22 23 24 25

26

27 27

145 113 98 91 87 79 66 58 36 24 6 2

DE CARGA

GENERADORES

ALMACENADORES

SELLOS

SOBRECARGA

FLUJO CALOR

FORMACION

DE LA TRAMPA

GEN/MIG/EXPLS

PRESERVACION

PERIODO CRITICO

EVENTOS




1 2 3 4

5 6 y 7 8 9 10 11 12

13 13 14 14 15 15

16 17

18

1919 20 21

22 23 24 25

26

27 27 27

145 113 98 91 87 79 66 58 36 24 6 2

ETAPAS DE LA CARACTERIZACIN

DE UNSISTEMA PETROLFERO

Registro y mapeo de todas las manifestaciones de petrleo y gas (campos,

manifestaciones no comerciales en pozos y superficie).

Caracterizacin geoqumica del petrleo y correlacin con la roca madre.

Evaluacin geoqumica y mapeo de la roca madre.

Caracterizacin y mapeo de los otros elementos (reservorio, sello y trampa).

Modelamiento de los procesos de generacin y migracin de petrleo.

Mapeo de la zona de generacin y realizacin de secciones entre esta y las

acumulaciones.

Evaluacin del sincronismo y del balance de masas.

Denominacin del Sistema Petrolfero, definicin de su grado de certidumbre y

mapeo de su extensin geogrfica.

Que Es Una Roca Generadora?

Cualquier roca que tiene la capacidad de generar y expulsar

suficientes hidrocarburos para formar acumulaciones comerciales

de petrleo y/o gas (Hunt, 1996).

Rocas Generadoras /Definiciones Bsicas

Que Es El Kergeno?

Es la fraccin remanente (insoluble) de la materia orgnica,

despus que una muestra de roca pulverizada ha sido atacada

con solventes orgnicos (Peters y Cassa, 1994).

Que Es El Bitumen?

Es la fraccin orgnica de un sedimento que es extrable con

solventes orgnicos (Tissot y Welte, 1984).

Rocas Generadoras /Definiciones Bsicas

Aromticos

Saturados

Composicin General De La MateriaOrgnica Diseminada En Una Roca Sedimentaria

RocaTotal

Materia Orgnica Total

Bitumen

Resinas yAsfltenos

Molculas pesadas que contienenH,C,O.N y S

Hidrocarburos que contienen solo H y C

Modificado de Tissot y Welte (1984)

Kergeno(Insoluble)

Diagnesis, CatagnesisY Metagnesis De La Materia Orgnica

DIAGNESIS: Proceso que ocurre en condiciones de poco enterramiento

(algunos cientos de metros) y bajas temperaturas (

CATAGNESIS: Proceso de alteracin termal de la materia orgnica por

enterramiento y calentamiento en el rango de 50 a 150 C y tomando varios

millones de aos (Tissot y Welte, 1984 Hunt, 1996 ) . Durante este tiempo la

degradacin termal del kergeno genera hidrocarburos de acuerdo con la

siguiente ecuacin general:

Kergeno -------> Bitumen -------> petrleo + gas + residuo

Esta fase varia entre valores de 0.5 y 2.0 %Ro

METAGNESIS: Es el ultimo estado de alteracin trmica significativa de la

materia orgnica. Durante esta etapa la Generacin de metano disminuye y

comienzan a formarse estructuras de grafito. La metagnesis ocurre en el

rango de temperatura de 200-250 C.



Tomado de HUNT (1996)

VIDA

Actividad bacterial y reacciones qumicas a baja

temperatura

METAGENESIS

DIAGENESIS

50 C

200 C

250 C

Kergeno

BITUMEN

PETROLEO

GRAFITOMETANO

CATAGENESIS

Diagnesis, CatagnesisY MetagnesisDe La Materia Orgnica

DIA

G

NE

SIS

CA

TE

G

NE

SIS

ME

TA

G

NE

SIS

LIGNINA-CARBOHIDRATOS-PROTEINAS-LIPIDOS

Polomerizacin

Condenzacin

Acidos

Flvicos y

Hmicos

KERGENO

CRAQUEO

ACEITE Y GAS

CARBONO

RESIDUAL

GAS HUMEDO

ACEITE LIVIANO

DEGRADACIN

TRMICA

BIOMARCADORES

PEQUEOS

CAMBIOS

CRAQUEO

Tissot & Welte, 1984

50 C

200 C

Tipos de Kergeno

El Kergeno Tipo I se refiere a aquel con un alto contenido inicial de

hidrgeno. Este tipo de kergeno tiene un predominio de lpidos debido

principalmente a la acumulacin selectiva de material algal. Es

relativamente raro y es especialmente comn en ambientes lacustres de

agua dulce (estratificados) o hipersalinos.

Materia orgnica amorfa con colonias de Botryococcus (ambiente lacustrino) en muestras de la

Formacin Carbonera (Piedemonte LLAO) (Tomado de Giraldo, 2002)

Lagos

Tipos de Kergeno

El Kergeno Tipo II es el mas frecuente en muchas rocas generadoras

del mundo. En general posee altos contenidos de hidrgenos y bajos

contenidos de oxgeno. Este tipo de Kergeno normalmente se

relaciona con sedimentos marinos donde ocurre la mezcla de materia

orgnica derivada de fitoplancton, zooplancton y bacterias.

Materia orgnica amorfa en muestras del Grupo Villeta, Quebrada Calamb-VSM.(Tomado de Giraldo, 2002)

Plataforma marina

Materia orgnica leosa y amorfa en la muestras de la Formacin Carbonera (sector de Tauramena) (Tomado de Giraldo,2002)

El Kergeno Tipo III se refiere a aquel que posee un bajo

contenido inicial de hidrgeno y alto contenido de oxgeno. Este

tipo de Kergeno normalmente se asocia a materia orgnica

derivada de platas continentales (superiores) y es

comparativamente el menos favorable para la Generacin de de

petrleo.

Tipos de Kergeno

Marino Deltico

Evaluacin De Rocas Generadoras

DETERMINACIN E INTERPRETACIN DEL CARBONO ORGANICO TOTAL: El

carbono orgnico total describe la cantidad de carbono orgnico en una muestra

de roca e incluye tanto el Kergeno como el bitumen.

Roca Total

Materia Orgnica Total

Kergeno(Insoluble)

Bitmen

El porcentaje de carbono orgnico total no es por si solo un indicador del potencial

de una roca ya que es frecuente encontrar en algunas secuencias deltaicas del

Terciarias, valores de % COT superiores al 5% con muy poca capacidad de

generacin de hidrocarburos debido a que la materia orgnica es predominante

Tipo III.

Una vez obtenidos los datos de % COT, normalmente se utilizan para construir con

ellos perfiles geoqumicos y mapas de distribucin de riqueza orgnica.

Rocas generadoras con valores de % COT menores de 2.0 % se consideran rocas

con bajo potencial generador (Lewan, 1996), mientras que rocas con valores

superiores a 2% se consideran rocas con bueno a excelente potencial

generador.


PIROLISIS ROCK EVAL: Procedimiento analtico que permite

rpidamente y a partir de una pequea cantidad de muestra de roca

evaluar, diferentes tipos de materia orgnica, grado de evolucin

trmico y potencial generador de petrleo. Una descripcin detallada

del procedimiento analtico esta en Tissot (1978).

De forma simplificada puede describirse el mtodo de la siguiente

forma: una muestra de roca es calentada en un horno en atmsfera

inerte, a una rata aproximada de 25C/min hasta alcanzar 550 C.

Paralelamente, los productos que se obtienen durante el proceso van

siendo medidos.



PICO S1: Corresponde a la

medida de los hidrocarburos

libres que pueden ser

volatilizados fuera de la roca a

temperaturas menores de 200

C , sin craquear el Kergeno

(mg HC/g roca). S1 se

incrementa con madurez

trmica a expensas de S2.


PICO S2: Corresponde a los

hidrocarburos producidos

durante el calentamiento por

craqueo del Kergeno (mg

HC/g roca) y representa el

potencial actual de una roca

para generar petrleo. Esta es

una medida mas realista del

potencial generador de una

roca que el % COT, ya que el

primero incluye carbn que

puede no tener potencial

generador.


PICO S3: Corresponde a una

medida del CO2 producido

durante la pirlisis (mg CO2/g

roca).

POTENCIAL GENETICO

(S1+S2): Es una medida del

potencial gentico o de la

cantidad total de

hidrocarburos que pueden ser

generados por una roca.

TEMPERATURA MXIMA (Tmax):

Corresponde a la temperatura del horno

(C) en el momento de la generacin

mxima durante el anlisis (S2). Se

considera una medida de la madurez

trmica del Kergeno y normalmente

esta controlada por el tipo de materia

orgnica. En general rocas generadoras

inmaduras presentan valores de Tmax <

435 C, rocas en estado de madurez

temprano valores entre 435 - 445 C,

rocas en pico de Generacin entre 445

- 450 C, rocas en el final de la

ventana de aceite 450 - 470 C y rocas

sobremaduras > 470 C.


INDICE DE HIDRGENO

[IH =(S2/COT)x100, mgHC/gCOT].

Es un indicador de la cantidad de

hidrgeno disponible en el Kergeno. Altos

valores del IH indican alto potencial

generador para hidrocarburos lquidos.

INDICE DE OXGENO

[IO =(S3/COT)x100, mg CO2/gCOT].

Es un indicador de la cantidad de oxgeno

presente en el Kergeno. En general rocas

con altos valores de IO y bajos de IH

tienen poco potencial de hidrocarburos

lquidos.


2

7

DESCRIPCIN VISUAL DEL KERGENO: El tipo de Kergeno puede ser definido usando por

mtodos de microscopia ptica. Estos mtodos ayudan a la identificacin de los diferentes tipos de

Kergeno y de posibles mezclas de diferentes fuentes orgnicas (2) . Diferentes mtodos existen para

realizar la identificacin , sin embargo el mas utilizado es el estudio bajo luz reflejada de secciones

delgadas de muestras de roca total (sin aislamiento del Kergeno, debido a que esta es una tcnica

delicada que toma mucho tiempo). En general se reconocen por lo menos tres tipos de macrales

principales: liptinita, vitrinita e inertinita. La liptinita puede ser algal (Kergeno Tipo I) o amorfa

(Kergeno Tipo II), mientras la vitrinita (kergeno Tipo III), puede tener estructura de plantas o incluso

de fragmentos de carbn.

REFLECTANCIA DE LA VITRINITA (% Ro): La reflectancia de la vitrinita (maceral) es una

tcnica, derivada de los estudios del carbn, para evaluar el grado de evolucin trmico de una roca .

Hasta ahora este es el mtodo mas ampliamente usado para estudiar la madurez trmica de las rocas.

La vitrinita en general va cambiando su reflectividad en la medida que aumenta la madurez. . En

general para kergenos de Tipo II se reconoce que rocas inmaduras poseen valores de Ro entre 0.2-

0.6, rocas en la parte temprana de la ventana de aceite entre 0.6-0.65, rocas en pico de Generacin

entre 0.65-0.9, rocas en la parte final dela ventana de aceite entre 0.9-1.35 y rocas sobremaduras >

1.35 .

PERFILES GEOQUMICOS: Son perfiles donde Se plantean diferentes parmetros geoqumicos

contra profundidad en secciones de afloramiento o de pozos. Estos perfiles permiten determinar entre

otros: la ocurrencia de rocas generadoras potenciales, efectivas, activas o agotadas, estados de

evolucin trmica de la materia orgnica y ocurrencia de cantidades variables de petrleo in situ o

petrleo migrado.

Adicionalmente en muestras de roca pueden ser realizados anlisis adicionales como extraccin del

bitumen, cromatografa lquida y gaseosa, biomarcadores e istopos de Carbono. Estos sern descritos

mas adelante en la Seccin de evaluacin de crudos.

PERFILES GEOQUMICOS

ST

AG

E

TOC% weight

TOTAL

ORGANIC

CARBON

0 5

POOR

FAIR

GOOD

< 0.5

:

> 2

TmaxC

PYROLYSIS

TEMPERATURE

6 0 03 5 0

S1

GAS + OIL

50

INMATURE

OIL

GAS

< 435

:

> 470

S2mg HC /g rock

RESIDUAL SOURCE

POTE NTIA L

1 00

HImg HC /g TO C

HYDROGEN

INDEX

1 0 0 00

POOR

FAIR

GOOD

< 2

:

> 5

TYPE III

TYPE II

TYPE I

< 300

:

> 700

mg HC /g rock

F ig u r a . P e r f i l G e o q u m ic o . P o z o C a s c a j a le s - 1 . P r o v in c ia V a l le M e d io d e l M a g d a le n a .

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

11000

12000

13000

POTENCIAL COT S1 S2DE PETROLEO % peso mgHC/g roca mgHC/g roca

Pobre 0-0.5 0.05 0-2.5

Favorable 0.5-1 0.5-1 2.5-5

Bueno 1.0 - 2.0 1.0 - 2.1 5.0 - 10

Muy Bueno 2.0 - 4.0 2.0 - 4.0 10.0- 20.0Excelente > 4 >4 > 20

Evaluacin De Rocas GeneradorasParmetros De Evaluacin De Datos De Pirlisis

Durante la ltima mitad de los 90s, diferentes investigadores

(Lewan, 1996) han propuesto que el lmite necesario para tener

rocas generadoras efectivas es mucho mayor al propuesto hasta

ahora. De acuerdo con estos autores, rocas sedimentarias con COT

< 2 %, no logran alcanzar niveles de expulsin significativos,

razn por la cual no son realmente rocas generadoras.

El tipo de Kergeno puede ser definido usando por mtodos de microscopia ptica.

Estos mtodos ayudan a la identificacin de los diferentes tipos de Kergeno y de

posibles mezclas de diferentes fuentes orgnicas. Diferentes mtodos existen para

realizar la identificacin , sin embargo el mas utilizado es el estudio bajo luz

reflejada de secciones delgadas de muestras de roca total.

En general se reconocen por lo menos tres tipos de macrales principales:

liptinita, vitrinita e inertinita. La liptinita puede ser algal (Kergeno Tipo I) o

amorfa (Kergeno Tipo II), mientras la vitrinita (kergeno Tipo III), puede tener

estructura de plantas o incluso de fragmentos de carbn.

Evaluacin De Rocas GeneradorasAnlisis Visual Del Kergeno


Observacin al microscopio bajo luz transmitida y

fluorescencia de secciones delgadas con concentrados de

kergeno aislado de la matriz mineral por acidificacin.

Con este tipo de anlisis se puede caracterizar:

el tipo y origen de la materia orgnica

el grado de madurez por medio de la fluorescencia,

el ndice de Coloracin de Esporas (ICE) o el ndice de

Alteracin trmica (IAT).


Tipos de Materia Orgnica identificados:

SIN ESTRUCTURA

Materia Orgnica Amorfa

CON ESTRUCTURA

Palinomorfos: Esporomorfos (polen, esporas); Fitoplancton

(Acritarcos, Dinoflagelados, Tasmanaceas, Botriococos) y Zoomorfos

(Escolecodontes, Foraminferos, Quitinozoarios)

Fitoclastos: Hongos y Macrofitas (Cutculas, Tejidos de corteza,

Madera, Madera oxidada)

Zooclastos: Fragmentos de Graptolites y Artropodos y Frag. de

Bivalvos y Ostracodos

MATERIA ORGNICA AMORFA (MOA)


ESPOROMORFOS

Esporas

Polen


FITOPLANCTON

Tasmanaceas

Acritarcos

Dinoflagelados

Botriococos


ESPOROMORFOS

Esporas

Polen


ZOOMORFOS

Escolecodontes

Quitinozoarios

Foraminferos


HONGOS


FRAGMENTOS DE MACROFITAS

Oxidados

Tejidos de

corteza

Cutculas


MADERA FRAGMENTOS LEOSOS


I C E

ndice De

Coloracin De

Esporas


La reflectancia de la vitrinita (maceral) es una tcnica, derivada de los estudios

del carbn, para evaluar el grado de evolucin trmico de una roca . Hasta ahora

este es el mtodo mas ampliamente usado para estudiar la madurez trmica de

las rocas. La vitrinita en general va cambiando su reflectividad en la medida que

aumenta la madurez.

En general para kergenos de Tipo II se reconoce que rocas inmaduras poseen

valores de Ro entre 0.2-0.6, rocas en la parte temprana de la ventana de aceite

entre 0.6-0.65, rocas en pico de Generacin entre 0.65-0.9, rocas en la parte final

dela ventana de aceite entre 0.9-1.35 y rocas sobremaduras > 1.35 .

Evaluacin De Rocas GeneradorasReflectancia De La Vitrinita

En la petrografa orgnica plugs de carbones o rocas madre

(roca total o concentrados de kergeno) son analizados bajo

luz reflectada y fluorescencia.

Con esta tcnica tambin es posible caracterizar los

diferentes tipos de materia orgnica y reconocer los

diferentes macerales (componentes orgnicos de los

carbones o kergenos; equivalente a los minerales en la

petrografa convencional).

Evaluacin De Rocas GeneradorasPetrografa Orgnica

Perfil de Ro vs. Profundidad del

pozo Bosques-2 (VMM).

Se observan dos gradientes

trmicos diferentes, uno para el

Terciario y otro para el Cretceo.

La diferencia tan marcada en los

dos gradientes es consecuencia de

la erosin del Eoceno medio, la cual

elimin buena parte del Cretceo

Superior y del Terciario Inferior

(Cenomaniano al Paleoceno).


Perfil de Ro vs. Profundidad del pozo

Infantas -1613 (VMM).

Se observan dos gradientes trmicos

diferentes, uno para el intervalo

Barremiano-Cenomaniano Tardo y otro

para el Turoniano Temprano-Santoniano.

La diferencia de gradientes puede estar

asociada con la historia de flujo de calor

desde el basamento durante el final de la

fase rift en el Neocomiano Tardo. Este

flujo de calor fue muy importante para las

rocas depositadas durante los 50 m.a.

siguientes al pico de calor (tiempo terico

de disipacin de un 70% del calor inicial).


VSM / PUT / LLAO

VMM / CO

1.00 10.00

log % Ro

0

2000

6000

10000

14000

18000

0.10

Dept

h( ft)

1.00 10.00

log % Ro

1.00 10.00

log % Ro

0

2000

6000

10000

14000

18000

0.10

Dept

h( ft)

0

2000

6000

10000

14000

18000

0.10

Dept

h( ft)


Perfiles de % Ro vs. Profundidad con datos

de diferentes cuencas colombianas

Valores altos a profundidades

muy bajas

Valores bajos a profundidades

muy altas

Clasificacin De Los Hidrocarburos De Acuerdo Con El Tamao Molecular

Clasificacin De Hidrocarburos

(Hunt, 1996)

C5 - C7

C7 - C10

C11 - C13

C14 - C18

C20 - C50

Gasolina liviana

120 C

Gasolina pesada

190 C

Kerosn

250 C

Diesel

360 C

Lubricantes

530 C

Residuo

Separacin del petrleo de acuerdo con el tamao de las molculas por destilacin. Lasmolculas mas grandes van quedando en las cmaras inferiores y solo las mas pequeasvan subiendo. Solo la gasolina liviana es capaz de llegar hasta el tope.

Gravedad API (API)

Medida de la densidad de crudos definida por el

Instituto Americano del Petrleo (API).

API = (141.5 / @16C) - 131.5

Gravedad API del agua dulce = 10API

TIPO DE CRUDO API

Condensado > 45

Crudo Liviano 35 - 45

Crudo Mediano 25 -35

Crudo Pesado < 25

Caracterizacin Y Evaluacin De Crudos

Cromatografa Lquida

Mtodo de anlisis que permite separar crudos y bitumenes en

compuestos del tipo saturados, aromticos y resinas+asfltenos:

% Saturados: Fraccin de hidrocarburos saturados separados

durante la cromatografa lquida.

% Aromticos: Fraccin de hidrocarburos aromticos separados

durante la cromatografa lquida.

% Resinas+Asfltenos (NSO): Fraccin de hidrocarburos pesados

separados durante la cromatografa lquida.


Cromatograma (Cromatografa de gases)

Parafinas de bajo peso molecular

< C20

Parafinas de alto peso molecular> C20

Alcanos normales

CICLOALCANOS


Pr

Fi

El petrleo es un fluido frgil, el cual normalmente es destruido

o perdido en la atmsfera. Una vez el petrleo se separa del

bitumen en la roca fuente, se inician cambios composicinales

que continan durante la migracin y la acumulacin. Los

procesos y factores que influencian la composicin del petrleo

en una acumulacin tienen lugar antes, durante y despus del

entrampamiento.

Alteraciones del Petrleo

Los factores primarios que influencian la composicin del

petrleo son las caractersticas de la roca fuente, migracin

primaria y migracin secundaria. Los principales procesos que

afectan la composicin del petrleo durante el entrampamiento

son la presin y la temperatura, los cuales a su vez establecen

las condiciones bajo las cuales ocurre la alteracin secundaria.

Despus del entrampamiento, los procesos de alteracin

secundaria que afectan la composicin del petrleo son:

madurez trmica, degradacin fsica y biolgica, segregacin

gravitacional, dismigracin y desalfaltizacin.

Blanc & Connan, 1994


Principales Procesos Que Afectan La Composicin De Los Crudos


PROCESOS PRIMARIOS QUE INFLUENCIAN LA COMPOSICION DE LOS CRUDOS ANTES

DEL ENTRAMPAMIENTO

FACTORES QUE AFECTANLA COMPOSICION DEL

CRUDO EN EL YACIMIENTO

PROCESOS DE ALTERACION SECUNDARIA QUE AFECTAN LA COMPOSICION DEL CRUDO

DESPUES DEL ENTRAMPAMIENTO

ROCAS GENERADORASTipo de kergenoGrado de evolucin trmica

MIGRACION PRIMARIATiempo de generacin yexpulsin

MIGRACION SECUNDARIADistancia, litologa, fluidosencontrados

CRUDO/YACIMIENTO

CONDICIONESPVT

AGENTE PRINCIPAL

EFECTO PRODUCTOS GRAV APIPROFUNDIDAD

FLUIDOS

Pirobitumen

HC livano, gasMadurez

SegregacinGravitacional

HC livano, gas

Crudo pesadoSegregacinGravitacional

HC livano, gas

Crudo pesado

DismigracinHC livano

Crudo pesadoDismigracin

HC livano

Crudo pesado

DesasfaltizacinHC livano, gas

Residuo slido

Lavado por agua

OxidacinEvaporacin

Crudos promediosy crudos pesados

Crudo muy pesadoa bitumen solido

Temperatura

Flujo de aguaBacteriasoxigeno

Gravedad Presin

Eficiencia de laroca sello

Influencia de gas

Blanc and Connan (1994)

PROCESOS PRIMARIOS QUE INFLUENCIAN LA COMPOSICION DE LOS CRUDOS ANTES

DEL ENTRAMPAMIENTO

FACTORES QUE AFECTANLA COMPOSICION DEL

CRUDO EN EL YACIMIENTO

PROCESOS DE ALTERACION SECUNDARIA QUE AFECTAN LA COMPOSICION DEL CRUDO

DESPUES DEL ENTRAMPAMIENTO

ROCAS GENERADORASTipo de kergenoGrado de evolucin trmica

MIGRACION PRIMARIATiempo de generacin yexpulsin

MIGRACION SECUNDARIADistancia, litologa, fluidosencontrados

CRUDO/YACIMIENTO

CONDICIONESPVT

AGENTE PRINCIPAL

EFECTO PRODUCTOS GRAV APIPROFUNDIDAD

FLUIDOS

Pirobitumen

HC livano, gasMadurez

SegregacinGravitacional

HC livano, gas

Crudo pesadoSegregacinGravitacional

HC livano, gas

Crudo pesado

DismigracinHC livano

Crudo pesadoDismigracin

HC livano

Crudo pesado

DesasfaltizacinHC livano, gas

Residuo slido

Lavado por agua

OxidacinEvaporacin

Crudos promediosy crudos pesados

Crudo muy pesadoa bitumen solido

Temperatura

Flujo de aguaBacteriasoxigeno

Gravedad Presin

Eficiencia de laroca sello

Influencia de gas

Principales Alteraciones Del Petrleo

MADUREZ TRMICA (CRACKING): Proceso que ocurre dentro de unatrampa debido al aumento de temperatura cuando la trampa esenterrada a grandes profundidades. Favorece la formacin dehidrocarburos livianos, incrementa el GOR y aumenta la gravedad APIdel crudo.

BIODEGRADACIN: Alteracin por efecto de las bacterias sobre el crudo,normalmente a bajas profundidades y temperaturas menores de 80 C.Las bacterias atacan primero los compuestos de menor complejidadestructural y menor peso molecular, ocasionando una disminucin de lagravedad API.

LAVADO POR AGUA: Alteracin del crudo por remocin de loshidrocarburos mas solubles en el agua (Aromticos, especialmentebenceno y tolueno) causando disminucin de la gravedad API.


Principales Alteraciones Del Petrleo

SEGREGACIN GRAVITACIONAL: Proceso en el cual el crudo se vuelvemas pesado con la profundidad, debido a un proceso simple de efectode la gravedad que ocasiona que las molculas mas pesadas seubiquen en la base de la columna de aceite.

DISMIGRACIN: Alteracin del crudo por prdida significativa decompuestos livianos en una acumulacin debido a un sello pocoefectivo. Ocurre en dos procesos; primero la disminucin de presinpermite el cambio de una fase a dos en el yacimiento formando unacapa de gas y segundo los hidrocarburos livianos empiezan a escaparhacia superficie o hacia trampas mas someras.

DESASFALTIZACIN: Alteracin del crudo en una acumulacin porentrada de gas (producido por la roca fuente, por craqueamiento o porinyeccin), volviendo mas liviana una parte del yacimiento yocasionando la precipitacin de los asfltenos.


Cromatograma de gases de crudo del pozo La Cira-468, mostrando evidencia de mezcla de crudos

Mezcla de crudos

N-C

11

Pri

sta

no

Fitano

Crudo Biodegradado

(primer pulso)

Crudo Liviano/Refreshing

(segundo pulso)

N-C

11

Pri

sta

no

Fitano

N-C

11

Pri

sta

no

Fitano

Crudo Biodegradado

(primer pulso)

Crudo Liviano/Refreshing

(segundo pulso)

Tomado de: Colombian Sedimentary basin

C

U

E

N

C

A

S

C

O

L

O

M

B

I

A

N

A

S

1. Amag

2. Cagun-Putumayo

3. Catatumbo

4. Cauca-Pata

5. Cesar-Ranchera

6. Choc

7. Choc Off shore

8. Colombia

9. Colombian Deep Pacifi c

10. Eastern Cordillera

11. Eastern Llanos

12. Guajira

13. Guajira Off shore

14. Los Cayos

15. Lower Magdalena Valley

16. Middle Magdalena Valley

17. Sin-San Jacinto

18. Sin Off shore

19. Tumaco

20. Tumaco Off shore

21. Upper Magdalena Valley

22. Urab

23. Vaups-Amazonas

Tomado de: Colombian Sedimentary basin

La cuenca del Catatumbo es la parte colombiana de la Cuenca de Maracaibo, una

cuenca petrlifera supergigante que representa alrededor del dos por ciento (2%) de los

las reservas de hidrocarburos del mundo. Sus lmites norte y este estn marcados por las fronteras

geogrficas con Venezuela, al sur el lmite son afloramientos Cretcicos con

rocas de la Cordillera Oriental y al oeste con rocas gneas y metamrficas

del macizo de Santander

Informacin general en: Mann et al., 2006;

Talukdar y Marcano, 1994; Yurewicks et al., 1998, Alfonso y Mondragn,

2000.

CUENCA DEL CATATUMBO

Tomado de: Colombian Sedimentary basin, Geotec, 2006.

CUENCA DEL CHOCO EN OFFSHORE

El Off shore de la Cuenca del Choc est situada al oeste de

Colombia, al sur de la frontera con Panam, bajo las aguas del Ocano Pacfico. Esta cuenca

de la costa se extiende desde el oeste de la lnea costera actual a la trinchera de la zona de

subduccin actual. Hacia el norte el lmita con Panam, y al sur el lmite es aproximadamente

la traza de la falla Garrapatas..


CUENCA CORDILLERA ORIENTAL

La cuenca de la Cordillera Oriental est compuesto por rocas formadas en la fase de rift del

Trisico que result de la desintegracin de Pangea (Roln et al., 2.001)

y finalmente fue llenada por sedimentos continentales del Mesozoico y Cenozoico. A principios de

Palegeno una deformacin dextral transpresional disparado fallamiento y plegamiento

y desempe un papel fundamental en la inversin estructural de esta cuenca.

Como consecuencia de su origen y evolucin de las estructuras lmites el da de hoy

de la cuenca son muy irregulares y difcil de describir.

Tomado de: Colombian Sedimentary basin, ANH

CUENCA LLANOS ORIENTALES

La cuenca Llanos Orientales es la cuenca de hidrocarburos ms importante de Colombia.

El lmite norte de esta cuenca es la frontera colombo-venezolana, para el sur de la cuenca

se extienden hasta la alta de la Macarena, el Arco y el Vaups Precmbricas metamrficas

rocas que afloran al sur del ro Guaviare; el lmite oriental se caracteriza por los

afloramientos de rocas plutnicas del Precmbrico Escudo Guayans y al oeste de la

cuenca est limitada por el sistema de empuje frontal la Cordillera Oriental. Informacin

general: Casero et al., 1997; Gmez et al., 2005; Etayo-Serna et al., 1983; Cooper et al.,

1995.

Tomado de: Colombian Sedimentary basin, . Ingeominas, 2006; Montes et al., 2005.

CUENCA VALLE INFERIOR DEL MAGDALEMA VIM

La cuenca del Valle Inferior del Magdalena (LMVB) es una cuenca transtensional triangular

Limita al oeste y al norte por el sistema de fallas Romeral y al sur y

al sur-este con el complejo metamrfico e gneas de la Cordillera Central

y la Serrana de San Lucas. El lmite oriental de la cuenca es la

parte norte del sistema de fallas Bucaramanga-Santa Marta.


CUENCA VALLE MEDIO DEL MAGDALENA

El MMVB corresponden a lo que Kingston et al., 1983 llamo una cuenca poli-histrica.

El desarrollo estructural se llev a cabo a travs de esta, se produjeron distintas etapas

relacionadas con la tectnica, acontecimientos relacionados a la esquina noroeste de Amrica

del Sur que ocurri a fines del Trisico, Cretcico Palegeno Medio, Temprano y Medio

Negeno. La cuenca se extienden a lo largo del curso medio del Ro Magdalena y est

limitada a la

norte y sur por el sistema de fallas y el Espritu Santo. Gmez, et al.

2005; Gmez, et al., 2003; Roln y Toro, 2003 Roln;, et al. 2001; Restrepo-Pace,

1999; Schamel, 1991; Barrero y Vesga, 1976; Feininger et al., 1970.


CUENCA VALLE SUPERIOR DEL MAGDALENA

El UMVB es una cuenca ntermontana situada en la parte alta de la Ro Magdalena. Limita al este y al

oeste por rocas pre-cretcica de la Cordillera Oriental y paleozoicas de la Cordillera Central, : Girardot y

Neiva. Buttler y Schamel, 1998; Jaimes y De Freitas, 2006; Montes, 2001; Radic y Jordania, 2004; Ramn

y Rosero, 2006.

Tomado de: Cartilla Geologia Geofisica ANH

QUE ES GEOFISICA

Es una ciencia ms nueva que la geografa o la geologa, que obtiene informacin de

variables fsicas como velocidad de ondas, densidad de rocas o susceptibilidad

magntica, procesa los datos adquiridos y luego los interpreta, de modo tal que siendo

coherente con la informacin de otras geociencias, permita obtener modelos lgicos y

explicativos del planeta o parte de l.

Se puede recalcar como fundamento caracterstico de la geofsica, la capacidad para

combinar informacin netamente cuantitativa, con datos cualitativos para elaborar

modelos. diferencia, por ejemplo, de la geografa o la geologa, que emplean a veces

herramientas cualitativas o descriptivas.

La mayora de mtodos geofsicos son no invasivos, por lo tanto no afectan los

ecosistemas del sector en el que se aplican. De hecho la toma de datos geofsicos, se

efecta en muy pocos segundos, y la mayor inversin de tiempo se da en la movilizacin de

personal y equipos.

Cuando se desea resolver un problema de inters particular, segn sea el tipo de

propiedad fsica a medir, se suele recurrir a diversos mtodos geofsicos. Cada

uno de estos, a su vez define las principales ramas de la geofsica, que son:

oSismologa

oSsmica

oGravimetra

oMagnetometria

oGeoelectromagnetismo

oGeotermologia

oRadiometria

CLASIFICACION DE METODOS GEOFISICOS



Aplicacin de diferentes mtodos geofsicos desde plataformas de observacin (satelital, aerotransportado, terrestre, pozos).


SISMOLOGA

La tierra es un planeta dinmico, mas parecido a un rompecabezas tridimensional que a una

esfera compacta. Debido a diferentes tipos de fuerzas, se producen variados movimientos

tanto en la vertical como en la horizontal. Estas masas en movimiento generan presiones

adicionales que pueden dar lugar a rompimientos repentinos en las rocas del entorno,

generando los denominados sismos tectnicos. La energa liberada en esos sismos, puede

ser muy destructiva para el hombre, si su foco es relativamente superficial (unos pocos

kilmetros).

Son muchos los sismos que apenas son sentidos por el hombre y que pueden ocurrir en un

da o en un mes.
http://www.sciencecourseware.com/VirtualEarthquake/


SSMICA

Este mtodo se basa en la emisin y recepcin de ondas ssmicas artificiales

generadas en superficie, a partir, por ejemplo de una explosin. Estas ondas se

transmiten hacia el interior de la Tierra en forma de ondas ssmicas, y regresan a

superficie, despus de ser reflejadas o refractadas por las discontinuidades que

se encuentran en el subsuelo. La transmisin de las ondas es funcin de las

caractersticas geomecnicas del subsuelo, principalmente contrastes de

velocidad de propagacin y densidad de los cuerpos de roca. A partir de estas

definiciones se pueden enunciar dos tipos de estudios ssmicos: ssmica de

reflexin y ssmica de refraccin.


SSMICA

Con la ssmica de reflexin se analizan las ondas que han sido reflejadas por las

discontinuidades de la corteza, cuya causa son contrastes en las propiedades elsticas

de los materiales. Estas ondas reflejadas son detectadas por medio de unos sensores

llamados gefonos. Con este tipo de ssmica se cubren grandes profundidades. Este

mtodo es ms utilizado en la prospeccin de hidrocarburos.

Con la ssmica de refraccin, las ondas ssmicas van atravesando cada una de las

capas del subsuelo y recorren grandes distancias para luego ser detectadas por los

gefonos. Dado que en este caso las ondas viajan ms horizontal que verticalmente, la

informacin aportada por este mtodo se refiere a reas ms extensas y permite

obtener imgenes regionales de la corteza, aunque con una profundidad de

penetracin ms somera. Por este motivo, en esta tcnica se utiliza una mayor

distancia fuente receptor.

Tomado de: www.teledeformacin .edu

PRINCIPIOS Y LEYES FISICAS IMPLICITAS EN EL

COMPORTAMIENTO DE LAS ONDAS

Algunas leyes fsicas necesarias para entender el comportamiento de las ondas

ssmicas son:

PRINCIPIO DE HUYGENS

Cada punto alcanzado por un frente de onda acta como una nueva fuente de ondas

que se expande en todas direcciones. (Frente de onda: lugar geomtrico que ocupa

una deformacin que se transmite en un medio, en un momento dado).
http://www.teledeformacin/



Un rayo dado sigue de un punto a otro el camino que produce el tiempo mnimo en el

recorrido. Este tiempo mnimo no siempre es una recta. (Rayo: trayectoria seguida por

una deformacin al transmitirse en un medio. No tiene realidad fsica).

PRINCIPIO DE FERMAT




LA LEY DE LA REFLECCIN


Es la Ley fsica que establece que el ngulo de incidencia de una onda es igual al

ngulo de reflexin de la misma.



LA LEY DE SNELL


Esta Ley dice que el Seno del ngulo de incidencia i, es al del ngulo de refraccin r,

como lo son sus respectivas velocidades.



PRINCIPIOS DEL REGISTRO SISMICO

Se genera una onda de energa por medio de una fuente y esta se transmite hacia el

interior de la Tierra. Esta onda viaja por el interior de la corteza terrestre encontrndose

con las discontinuidades presentes en el subsuelo. Las leyes que rigen el

comportamiento de las ondas permiten que se identifiquen los lmites entre cuerpos de

diferentes propiedades fsicas. El mtodo clsico de registro de datos ssmicos es el

cubrimiento continuo de ondas generadas a partir de una fuente de energa. ondas

reflejadas son registradas por grupos de gefonos que se han ubicado sobre una lnea

en la superficie de la Tierra. Los gefonos as como las fuentes de energa se

distribuyen sobre la superficie de mltiples formas.


METODOLOGIA DE ADQUISICIN SISMICA


METODOLOGIA DE ADQUISICIN SISMICA

Tomado de: Colpetsys 2009, GEMS SA

OTROS TIPOS DE ADQUISICIN SISMICA

Tomado de: www.slb.com


OTROS TIPOS DE ADQUISICIN SISMICA


ADQUISICIN SISMICA

GRAVIMETRIA

Este mtodo est ntimamente ligado con la Ley de Gravitacin Universal de Newton,

en la que se relaciona la atraccin entre los cuerpos con las masas involucradas y la

distancia que las separa. De esta relacin se deduce que si en un rea determinada

se encuentran cambios en densidad, stos se mostrarn como discontinuidades

gravimtricas causadas por la variacin de masas en la vecindad del sector. La

magnitud y geometra de las anomalas halladas depender de la densidad,

profundidad y extensin horizontal de los cuerpos presentes en las cercanas donde se

tome la medicin.


GRAVIMETRIA


APLICACIONES


o Gravimetra clsica. investigacin geolgica y minera.

oMicrogravimetra. Gravimetra local. Geotecnia.

oSismologa. Gravimetra de alta sensibilidad.

oDeteccin por exceso de masa: sulfuros masivos, diques, etc.

oDeteccin, por ausencia de masa de: carbn, depsito de sal, potasa,

cavidades, huecos subterrneos, etc.

oEvaluacin de depsitos masivos.

oCartografa geolgica regional: cuencas, grabens, etc.

oMorfologa del basamento, estructuras.

oModelamiento de cuencas sedimentarias con posible presencia de aguas

subterrneas.

MAGNETOMETRIA


La tcnica de exploracin manomtrica se usa en las etapas inciales de la exploracin

geofsica.

El mtodo se basa en que la Tierra acta como un gigantesco imn. La direccin del

campo magntico depende de la localizacin de los polos magnticos (no de la

ubicacin de los polos geogrficos).

El comportamiento magntico de la Tierra se manifiesta mediante la deteccin de

esta atraccin en cualquier punto de la superficie terrestre. La interpretacin ms

aceptada hoy en da para explicar el comportamiento magntico de la Tierra es el

efecto dnamo, en el cual la combinacin de un ncleo interno slido metlico, ms

un ncleo externo de carcter fluido, generan el campo magntico a causa de la

rotacin terrestre.

A diferencia de un imn, no es posible encontrar los dos polos en extremos

diametralmente opuestos. Sin embargo, para simplificar la explicacin de este

comportamiento, se ha adoptado el modelo de un dipolo ubicado en el centro del

planeta y cuyas proyecciones hacia la superficie se constituyen en los polos

geomagnticos. El eje de este dipolo est inclinado con respecto al eje de rotacin

de la Tierra.

MAGNETOMETRIA


Comportamiento Magntico de las Rocas

El hecho ms importante en exploracin es que las rocas sedimentarias se

consideran prcticamente como no magnticas, esto debido a que tienen una

susceptibilidad magntica muy pequea en comparacin con rocas del basamento.

De esta manera, a partir de esta propiedad se puede inferir que las anomalas

magnticas indican ausencia de sedimentos. Los levantamientos magnticos se

utilizan para descartar reas en las que no habra inters exploratorio en

hidrocarburos, o para determinar espesores de la cobertura sedimentaria, al definir la

profundidad de cuerpos con mayor susceptibilidad magntica.

MAGNETOMETRIA


APLICACIONES DE LA MAGNETOMETRIA


Estos mtodos tienen la ventaja de ser rpidos, econmicos y de alta confiabilidad.

Entre las aplicaciones ms importantes que tiene este mtodo geofsico se

encuentran:

oDesarrollo y exploracin de depsitos minerales.

oExploracin de hidrocarburos, por medio de la localizacin del

basamento y sus lmites.

oEstudios geolgicos regionales.

oCartografa geolgica.

oLocalizacin de objetos metlicos.

oArqueologa, principalmente cuando estn involucrados

objetos metlicos.

PROSPECCIN GEOELECTRICA


Este mtodo utiliza campos magnticos alternos para inducir corriente elctrica cuya

respuesta, una vez que ha interactuado con el terreno, es medida en superficie. La

manera en que se comporta esta corriente elctrica inducida, as como los campos

generados en el subsuelo es lo que se interpreta a partir de la seal adquirida en un

receptor.

La aplicacin tradicional de ste mtodo ha sido en la exploracin minera y en la

bsqueda de depsitos de sulfuros masivos de alta conductividad.

APLICACIONES PROSPECCIN GEOELECTRICA


oExploracin de hidrocarburos (carbn, gas, petrleo).

oDesarrollo y exploracin de depsitos minerales.

oGeotecnia e Ingeniera.

oHidrogeologa.

oDeteccin de cavidades.

oLixiviados y plumas de contaminacin.

oLocalizacin de objetos metlicos.

GEOTERMOLOGIA


Los mtodos geotermales aprovechan la propiedad de la tierra para conducir el

calor. Esta caracterstica se mide ya sea in situ, o determinando sus variaciones en

la vertical, por ejemplo en un pozo. Al medir estas variaciones se puede establecer

de qu manera el flujo de calor vara con respecto a la profundidad. La posibilidad de

medir gradientes de temperatura es de gran importancia para definir y determinar las

propiedades del subsuelo, lo que es muy til en la perforacin de pozos

exploratorios y de desarrollo en la industria de hidrocarburos, de recursos hdricos y

de energa geotermal.

GEOTERMOLOGIA


INSTRUMENTOS DE MEDIDA

Los instrumentos utilizados en este tipo de prospeccion son basicamente termometros

analogos o digitales que buscan encontrar el gardiente de temperatura, o del flujo de

calor de un lugar especifico.
http://www.google.com.co/imgres?imgurl=http://lazkano92.files.wordpress.com/2009/04/termometro-1.jpg&imgrefurl=http://instrumentalmedico.wikispaces.com/Term%C3%B3metro&h=763&w=440&sz=29&tbnid=jsFch51PXRwTFM:&tbnh=142&tbnw=82&prev=/images?q=termometro&hl=es&usg=__93pDUcOsFKGJS-5NMpkFTJRKpPo=&ei=7tn2S6-FGoOB8gb85PXfCg&sa=X&oi=image_result&resnum=5&ct=image&ved=0CCwQ9QEwBA

GEOTERMOLOGIA


RADIOMETRIA

Este tipo de prospeccin se basa en la bsqueda de elementos radiactivos como Uranio

(U), Torio (Th) y Potasio (K), los cuales se pueden detectar de manera independiente o

con equipos que miden los tres agrupados. Estos elementos tienen la propiedad de emitir

radiaciones bajas que pueden ser detectadas para conocer la proporcin que de ellos

contienen las rocas. En algunos casos, como por ejemplo donde hay presencia de

sulfuros, este mtodo es muy til ya que ante su oxidacin se acelera la movilizacin de

Uranio.


RADIOMETRIA APLICACIONES


Una de las aplicaciones ms importantes de este mtodo es la bsqueda de elementos

radioactivos como el Uranio y el Torio, cuya importancia como generadores de energa

alternativa, crece da a da. Otra aplicacin es la deteccin de alteracin de suelos

residuales, ya que tanto las rocas gneas como sedimentarias, contienen trazos de

elementos radiactivos y es posible hacer una cartografa geolgica por medio del

contraste con estos elementos.

Geoquimica de petroleo

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