clase geoquimica rocas generadoras

La Geoquímica del petróleo es la aplicación de La Geoquímica del petróleo es la aplicación de los principios de la química al estudio del los principios de la química al estudio del origen, migración, acumulación y alteración origen, migración, acumulación y alteración del petróleo (crudo y gas) y el uso de este del petróleo (crudo y gas) y el uso de este conocimiento en su exploración y recobro conocimiento en su exploración y recobro (Hunt, 1996).(Hunt, 1996).

Aunque esta herramienta se desarrollo Aunque esta herramienta se desarrollo paralelamente con la mayoría de las paralelamente con la mayoría de las herramientas utilizadas en la industria del herramientas utilizadas en la industria del petróleo, su uso se generalizó solo hacia petróleo, su uso se generalizó solo hacia finales de los años 70`s y comienzos de los finales de los años 70`s y comienzos de los 80`s .80`s .

INTRODUCCION A LA GEOQUIMICA INTRODUCCION A LA GEOQUIMICA DEL PETROLEODEL PETROLEO

En países como Colombia se puede En países como Colombia se puede afirmar que solo hasta los 90`s, la afirmar que solo hasta los 90`s, la geoquímica del petróleo empezó a geoquímica del petróleo empezó a jugar un papel relevante en la jugar un papel relevante en la actividad exploratoria.actividad exploratoria.

En la actualidad la mayor parte de los En la actualidad la mayor parte de los proyectos de exploración que se proyectos de exploración que se desarrollan en Colombia se apoyan en desarrollan en Colombia se apoyan en estudios geoquímicos.estudios geoquímicos.

INTRODUCCION A LA GEOQUIMICA DEL PETROLEO

CONDICIONES IDEALES PARA LA CONDICIONES IDEALES PARA LA FORMACION DE ROCAS GENERADORAS FORMACION DE ROCAS GENERADORAS

EFECTIVASEFECTIVAS• Alta productividad biológica dentro o hacia el sitio de la cuenca de sedimentación.

• Condiciones anóxicas en el ambiente de sedimentación.

• Tasas de sedimentación medias a bajas.

• Sedimentación de sedimentos de grano fino tipo shale.

De acuerdo con estas condiciones los ambientes de sedimentación más favorables para la formación de rocas generadoras son:

• Lagos anóxicos

• Deltas

• Ambientes marinos someros de plataforma

PRODUCCION Y ACUMULACION DE MOPRODUCCION Y ACUMULACION DE MO

• El fitoplancton que alimenta al zooplancton es el primer El fitoplancton que alimenta al zooplancton es el primer eslabón de la cadena alimenticia. El fitoplancton, originado eslabón de la cadena alimenticia. El fitoplancton, originado en los mares, es la fuente de casi la totalidad de la MO en los mares, es la fuente de casi la totalidad de la MO que se encuentra en los sedimentos y rocas; en contraste que se encuentra en los sedimentos y rocas; en contraste la MO que llega al mar proveniente de los continentes, no la MO que llega al mar proveniente de los continentes, no alcanza a ser el 1% de la MO originada en los mares.alcanza a ser el 1% de la MO originada en los mares.

• En los mares, la fotosíntesis que es el proceso que En los mares, la fotosíntesis que es el proceso que condiciona el desarrollo del fitoplancton, se restringe a la condiciona el desarrollo del fitoplancton, se restringe a la zona fótica de 0 - 200 m. La MO es más abundante en los zona fótica de 0 - 200 m. La MO es más abundante en los sedimentos marinos someros, depositados en ambientes sedimentos marinos someros, depositados en ambientes de margen continental, donde la intensidad de la luz, la de margen continental, donde la intensidad de la luz, la temperatura y los nutrientes son más favorables para la temperatura y los nutrientes son más favorables para la

productividad del plancton. productividad del plancton.

DISTRIBUCIÓN GLOBAL DEL PLANCTONDISTRIBUCIÓN GLOBAL DEL PLANCTON

ACUMULACION Y PRESERVACION DE LA ACUMULACION Y PRESERVACION DE LA MOMO

Acumulación y preservación del plancton entre sedimentos

arcillosos

Enterramiento bajo capas de cobertura y calentamiento del

kerogeno

Conversion del kerogeno en petróleo y gas (requiere millones de

años).

MADURACION TERMAL DE LA MOMADURACION TERMAL DE LA MO

Ver guía:

“Generación de Hidrocarburos”

La temperatura es un factor importante en la generación de hidrocarburos, pero el tiempo también lo es.

Las rocas antiguas requieren menores temperaturas que las rocas jóvenes.

VENTANA LIQUIDA DE VENTANA LIQUIDA DE GENERACIONGENERACION

Calcular el limite superior e inferior de la ventana liquida para una cuenca con GG=1.3° F/100 piesTs= 60° F

VENTANA VENTANA LIQUIDA DE LIQUIDA DE GENERACIOGENERACIO

NN

190 ° F

120° F

350° F

EaES 350-3EaES 350-3 1010

OIL SHALE FIREOIL SHALE FIRE

http://www.soton.ac.uk/~imw/jpg-Kimmeridge/KM-bangoil.jpg

ROCAS GENERADORASROCAS GENERADORAS

QUE ES UNA QUE ES UNA ROCA ROCA GENERADORA?GENERADORA?Una roca Una roca generadora esta generadora esta definida como una definida como una roca que tiene la roca que tiene la capacidad de capacidad de generar y expulsar generar y expulsar suficiente cantidad suficiente cantidad de hidrocarburo de hidrocarburo para formar para formar acumulaciones acumulaciones comerciales de comerciales de petróleo y/o gas petróleo y/o gas (Hunt, 1996)(Hunt, 1996)

COMPOSICION GENERAL DE LA COMPOSICION GENERAL DE LA MATERIA ORGANICA DISEMINADA MATERIA ORGANICA DISEMINADA

EN UNA ROCA SEDIMENTARIAEN UNA ROCA SEDIMENTARIA

Kerógeno(Insoluble)

Resinas yAsfáltenos

Aromáticos

ROCA TOTAL

Materia Orgánica Total

Moléculas pesadas que contienen H, C, O, N y S

Hidrocarburos que contienen solo H y C

Bitumen

QUE ES EL BITUMEN?QUE ES EL BITUMEN?

Es la fracción orgánica de una Es la fracción orgánica de una roca que es extraíble con roca que es extraíble con solventes orgánicos (Tissot y solventes orgánicos (Tissot y Welte, 1984)Welte, 1984)

Tiene alto contenido inicial de hidrógeno; es rico en lípidos debido a que la MO que contiene proviene principalmente de algas.

Es especialmente común en ambientes lacustre de agua dulce o hipersalinos.

Tiene alto potencial para generar crudo.

Kerógeno Tipo I

DIAGRAMA DE VAN KREVELEN

Es el tipo más frecuente en muchas rocas generadoras del mundo; posee alto contenido de hidrógeno y bajo contenido de oxígeno.

Este kerógeno normalmente es de origen marino y la MO se derivada de fitoplancton, zooplancton y bacterias.

Tiene alto potencial para generar crudo y gas

Kerógeno Tipo II


Posee bajo contenido de hidrógeno y alto contenido de oxígeno.

Este Kerógeno normalmente se asocia a materia orgánica derivada de plantas continentales (superiores).

Tiene alto potencial para generar gas.

Kerógeno Tipo III


Corresponde a “carbón muerto” o inerte que posee un contenido inicial de hidrógeno muy bajo y sin ningún potencial generador.

Este Kerógeno proviene de otros kerógenos que han sido retrabajados o reciclados.

La identificación del tipo de Kerógeno normalmente se hace usando el diagramas de Van Krevelen

Kerógeno Tipo IV


Correlación de los parámetros ópticos (SCI, Correlación de los parámetros ópticos (SCI, TAI, VR) con el TTI y con la Tmax de Pirolisis, TAI, VR) con el TTI y con la Tmax de Pirolisis, para determinar zonas de generación y para determinar zonas de generación y destrucción de petróleo. destrucción de petróleo.

EVALUACION DE ROCAS EVALUACION DE ROCAS GENERADORASGENERADORAS

DETERMINACION E INTERPRETACION DEL CARBONO ORGANICO TOTAL:

El carbono orgánico total TOC (%) describe la cantidad de carbono orgánico en una muestra de roca e incluye tanto el kerógeno como el bitumen (fracciones insoluble e soluble respectivamente).

El porcentaje de TOC no es por si solo un buen indicador del potencial de una roca generadora, ya que es frecuente encontrar en algunas secuencias deltaicas del Terciario, valores superiores al 5% de TOC, pero que tienen muy poca capacidad para generar crudo debido a que la materia orgánica es predominante kerógeno Tipo III ; también pueden contener kerógeno tipo IV .

El TOC se utiliza para construir perfiles geoquímicos y mapas de distribución de riqueza orgánica.

Rocas generadoras con TOC < 2.0% se consideran rocas con bajo potencial generador (Lewan, 1996), mientras que rocas con TOC > 2% se consideran rocas con alto potencial generador.


ROCK EVAL PYROLYSIS:

Este procedimiento analítico permite a partir de una pequeña cantidad de muestra de roca evaluar rápidamente:

•los diferentes tipos de kerógeno presentes en una muestra

•su grado de evolución termal (del kerógeno)

•su potencial generador de petróleo o de gas.


• Tissot (1978) describe así el método: una muestra de roca es calentada en un horno en atmósfera inerte, a una rata aproximada de 25º C/min hasta alcanzar 550º C. Paralelamente, los productos que se obtienen durante el proceso van siendo medidos.

• Las mediciones se expresan mediante los siguientes parámetros: pico S1, pico S2, pico S3 y Tmax

ROCK ROCK EVAL EVAL PYROLYSISPYROLYSIS

ESQUEMA GENERAL DE LA ESQUEMA GENERAL DE LA PIROLISIS ROCK-EVAL (Peters, PIROLISIS ROCK-EVAL (Peters,

1986)1986)

S1 (mg HC/g roca)

S2 (mg HC/g roca)

S3 (mg CO2/g roca)

IH = (S2 / COT) x 100

IO = (S3 / COT) x 100

0º C 550º CTemperatura máxima

• PICO S1: corresponde a la cantidad de hidrocarburos libres que pueden ser volatilizados fuera de la roca a temperaturas menores de 200º C, sin craquear el Kerógeno (mg HC/g roca).

•PICO S2: corresponde a los hidrocarburos producidos durante el calentamiento por craqueo del Kerógeno (mg HC/g roca) y representa potencial de una roca para generar petróleo.

El Pico S2 es una medida más realista del potencial generador de una roca que el TOC , ya que el TOC incluye carbón que puede no tener potencial generador (inertita)

ESQUEMA GENERAL DE ROCK-EVAL ESQUEMA GENERAL DE ROCK-EVAL PYROLYSIS (Peters, 1986)PYROLYSIS (Peters, 1986)

S1 (mg HC/g roca)

S2 (mg HC/g roca)

S3 (mg CO2/g roca)

IH = (S2 / COT) x 100

IO = (S3 / COT) x 100


•PICO S3:

•Corresponde a la cantidad de CO2 producida durante la pirolisis (mg CO2/g roca).

S1+S2:

Es una medida del potencial genético o de la cantidad total de hidrocarburos que pueden ser generados por una roca.

INDICE DE PRODUCTIVIDAD PI = S1 / S1 + S2.

Es una medida de la productividad de una roca generadora. Para rocas de grano fino, el PI aumenta con la profundidad de enterramiento en la medida en que compuestos del Kerógeno (S2) son convertidos en Hidrocarburos libres (S1).

INDICE DE HIDROGENO IH=(S2 /TOC)x100.

Es un indicador de la cantidad de hidrogeno presente en el Kerógeno. En general rocas con altos valores de IH y bajos de IO tienen alto para generar potencial de hidrocarburo líquido (crudo).

INDICE DE OXIGENO IO=(S3/TOC)X100.

Es un indicador de la cantidad de oxigeno presente en el kerógeno. Rocas con altos valores de IO y bajos valores de IH tienen alto potencial para generar gas.


S1 (mg HC/g roca)

S2 (mg HC/g roca)

S3 (mg CO2/g roca)

IH = (S2 / COT) x 100

IO = (S3 / COT) x 100


TEMPERATURA MAXIMA (Tmax):

Corresponde a la temperatura del horno (ºc) en el momento de la generación máxima durante el análisis (S2). Se considera una medida de la madurez térmica del Kerógeno y normalmente esta controlada por el tipo de materia orgánica. En general se considera:

rocas inmaduras presentan valores de Tmax <435º C rocas en madurez temprana Tmax entre 435º-445º C rocas en pico de generación Tmax entre 445º-450º Crocas en el final de la ventana de aceite Tmax 450°-470º C y rocas sobremaduras Tmax >470º C.


S1 (mg HC/g roca)

S2 (mg HC/g roca)

S3 (mg O2/g roca)

IH = (S2 / COT) x 100

IO = (S3 / COT) x 100


DATOS BASICOS OBTENIDOS EN ROCK-EVAL DATOS BASICOS OBTENIDOS EN ROCK-EVAL PYROLYSISPYROLYSIS

No.No. PROFPROF..

TOCTOC TmaxTmax S1S1 S2S2 S1+SS1+S22

S3S3 IOIO IHIH PIPI

217217 38853885 0.870.87

218218 38703870 0.740.74

219219 38403840 1.161.16 429429 0.40.4 3.493.49 3.893.89 0.350.35 3030 301301 0.10.1

220220 38103810 1.421.42 432432 0.680.68 5.385.38 6.066.06 0.360.36 2525 379379 0.110.11

221221 37803780 0.800.80

222222 37503750 0.760.76

233233 34203420 1.481.48

234234 33903390 1.841.84 427427 0.640.64 8.948.94 9.589.58 0.470.47 2626 489489 0.070.07

235235 33603360 2.112.11 427427 0.830.83 11.6211.62 12.4512.45 0.460.46 2222 551551 0.070.07

236236 33303330 1.871.87 428428 0.640.64 9.799.79 10.4310.43 0.450.45 2424 524524 0.060.06

237237 33003300 2.292.29 427427 0.850.85 13.4413.44 14.2914.29 0.420.42 1818 587587 0.060.06

238238 32703270 1.771.77 426426 0.990.99 9.589.58 10.5710.57 0.420.42 2424 541541 0.090.09

239239 32403240 1.441.44 428428 0.570.57 7.047.04 7.617.61 0.340.34 2424 489489 0.070.07

240240 32103210 1.091.09 428428 0.40.4 4.344.34 4.744.74 0.320.32 3030 402402 0.080.08

241241 31803180 1.111.11

253253 28202820 0.740.74

254254 20402040 1.861.86 427427 1.321.32 10.0110.01 11.3311.33 0.50.5 2727 538538 0.120.12

256256 19801980 1.171.17 422422 1.651.65 5.225.22 6.876.87 0.50.5 4343 446446 0.240.24

258258 19201920 2.462.46 422422 0.870.87 13.1313.13 1414 0.690.69 1818 536536 0.060.06

259259 18901890 2.242.24 424424 0.720.72 11.6411.64 12.3612.36 0.580.58 2626 520520 0.060.06

290290 360360 0.680.68

291291 330330 0.930.93

PARAMETROS GEOQUIMICOS QUE DESCRIBEN PARAMETROS GEOQUIMICOS QUE DESCRIBEN EL POTENCIAL GENERADOR EN ROCAS EL POTENCIAL GENERADOR EN ROCAS

INMADURASINMADURASCONCEPTO USADO HASTA FINALES DE LOS 90´S

POTENCIAL POTENCIAL DE DE

PETROLEOPETROLEO

TOCTOC

% peso% pesoS1S1

mg HC/g mg HC/g rocaroca

S2S2

mg HC/g mg HC/g rocaroca

PobrePobre

FavorableFavorable

BuenoBueno

Muy BuenoMuy Bueno

ExcelenteExcelente

0 - 0.50 - 0.5

0.5 - 10.5 - 1

1.0 - 2.01.0 - 2.0

2.0 - 4.02.0 - 4.0

> 4> 4

0 - 0.50 - 0.5

0.5 - 10.5 - 1

1.0 - 2.11.0 - 2.1

2.0 - 4.02.0 - 4.0

> 4> 4

0 - 2.50 - 2.5

2.5 - 52.5 - 5

5.0 - 105.0 - 10

10.0 - 20.010.0 - 20.0

> 20> 20

Desde finales de los 90`s, diferentes investigadores (Lewan, 1996) han propuesto que el límite necesario para tener rocas generadores efectivas sea mayor a 2%. De acuerdo con estos autores, rocas sedimentarias con TOC < 2%, no logran alcanzar niveles de expulsión significativos, razón por la cual no son consideradas rocas generadoras efectivas.

DIAGRAMA DE VAN KREVELEN MODIFICADO:

En este diagrama se grafican datos de IO vs. IH provenientes de la Rock Eval Pyrolysis, con el propósito de definir el tipo de Kerógeno.

El diagrama es muy útil para evaluar rocas inmaduras o que han alcanzado el inicio de la ventana de aceite, en las cuales el contenido de hidrógeno actual no es muy diferente al contenido de hidrógeno inicial que tenia la roca

Para rocas en pico o rocas sobremaduras esta técnica no es útil, debido a que el contenido actual de hidrógeno ha sido bastante disminuido con relación al contenido inicial.

DIAGRAMA DE VAN KREVELEN MODIFICADO:

DIAGRAMA DIAGRAMA DE VAN DE VAN KREVELEN KREVELEN MODIFICADOMODIFICADO

DESCRIPCION VISUAL DEL KERÓGENO:DESCRIPCION VISUAL DEL KERÓGENO:El tipo de Kerógeno puede ser identificado por diferentes métodos de microscopia óptica:

INDICE DE COLORACION DE ESPORAS (SCI)INDICE DE COLORACION DE ESPORAS (SCI)

La madurez termal del kerogeno se cuantifica con el índice de coloración de esporas y polen en una escala de 1-10. El índice 1 corresponde al color amarillo pálido que resulta de baja madurez termal.

INDICE DE ALTERACION TERMAL (TAI)INDICE DE ALTERACION TERMAL (TAI)

Parámetro óptico que se expresa en una escala de 1 a 5; 1 significa que no ha existido cambio en el color original de la materia orgánica (amarillo pálido), mientras que 5 (negro) significa que ha ocurrido una alteración severa de todos los fitoclástos y es evidente que ha ocurrido metamorfismo. Para que una roca tenga alto potencial de generación el TAI debe oscilar entre 2 y 3.

REFLECTANCIA DE LA VITRINITA (RV o Ro)REFLECTANCIA DE LA VITRINITA (RV o Ro)

Es el método óptico más utilizado y consiste en estudiar secciones delgadas de muestras de roca total (sin aislamiento del Kerógeno) bajo el microscópio.

SPORE SPORE COLORATION INDEX COLORATION INDEX SCI SCI

• A mayor A mayor temperatutemperatura el color ra el color de las de las esporas se esporas se hace más hace más oscuro.oscuro.

REFLECTANCIA DE LA VITRINITA VR o RoREFLECTANCIA DE LA VITRINITA VR o Ro

VITRINITA: Tipo de materia orgánica no fluorescente que se halla en el kerogeno de las rocas generadoras y que proviene de restos vegetales.

VR: Mide la fracción de luz incidente que es reflejada por la vitrinita.

La reflectancia de la vitrinita es uno de los mejores indicadores del rango del carbón y de la maduración termal del kerogeno

REFLECTANCIA DE LA VITRINITA (RV o REFLECTANCIA DE LA VITRINITA (RV o Ro):Ro):

• La reflectancia de la vitrinita es una técnica derivada de La reflectancia de la vitrinita es una técnica derivada de los estudios del carbón, que identifica el tipo de Kerógeno los estudios del carbón, que identifica el tipo de Kerógeno y evalúa el grado de evolución térmica de una roca y evalúa el grado de evolución térmica de una roca midiendo la reflectancia de la vitrinita. midiendo la reflectancia de la vitrinita.

• La Vitrinita aumenta su reflectancia Ro conforme aumenta La Vitrinita aumenta su reflectancia Ro conforme aumenta su madurez termalsu madurez termal

• rocas inmaduras poseen valores de Ro entre 0.2-0.6, rocas inmaduras poseen valores de Ro entre 0.2-0.6, • rocas en el inicio de la ventana de aceite entre 0.6-0.65rocas en el inicio de la ventana de aceite entre 0.6-0.65• rocas en pico de generación de aceite entre 0.65-0.9 rocas en pico de generación de aceite entre 0.65-0.9 • rocas al final de la ventana de aceite entre 0.9-1.35rocas al final de la ventana de aceite entre 0.9-1.35• y para rocas sobremaduras Ro>1.35.y para rocas sobremaduras Ro>1.35.

INDICE TIEMPO INDICE TIEMPO TEMPERARURA TEMPERARURA TTITTI

El científico ruso N.V. Lopatin calculó la madurez termal de la materia orgánica en los sedimentos, con base en el índice tiempo-temperatura (TTI), que se obtiene graficando la profundidad de enterramiento versus la edad de los sedimentos

Los valores de TTI varían de 15 a 1000, pero el máximo de generación de petróleo por unidad de peso de kerógeno ocurre cuando el TTI es igual a 75. (Tabla 1)

INDICE TIEMPO INDICE TIEMPO TEMPERARURA TEMPERARURA TTITTI• En todas las En todas las

técnicas de cálculo técnicas de cálculo de profundidad de de profundidad de enterramiento, es enterramiento, es necesario corregir necesario corregir por episodios de por episodios de levantamiento y levantamiento y erosión. erosión.

• Esta técnica se Esta técnica se aplica mucho en aplica mucho en zonas falladas y zonas falladas y afectadas por afectadas por discordancias. discordancias.

Correlación de los parámetros ópticos (SCI, Correlación de los parámetros ópticos (SCI, TAI, VR) con el TTI y con la Tmax de Pirolisis, TAI, VR) con el TTI y con la Tmax de Pirolisis, para determinar zonas de generación y para determinar zonas de generación y destrucción de petróleo. destrucción de petróleo.

CORRELACION DE INDICADORESCORRELACION DE INDICADORES

HC Generation 1-Source RocksHC Generation 1-Source Rocks

Rocas generadoras depositadas en Rocas generadoras depositadas en ambientes favorables para ambientes favorables para acumulacion y preservación de la MOacumulacion y preservación de la MO

OM (kerogeno) genere hidrocarburosOM (kerogeno) genere hidrocarburos

Kerogeno marino tiende a generar Kerogeno marino tiende a generar crudo y el kerogeno terrestre tiende a crudo y el kerogeno terrestre tiende a generar gas.generar gas.

Se forma metano termogénico a alta Se forma metano termogénico a alta temperatura y a baja temperatura temperatura y a baja temperatura (<50 (<50 ooC) se forma metano biogénicoC) se forma metano biogénico

HC Generation 2-Temperature HC Generation 2-Temperature EffectsEffectsLa alteración thermals del kerogeno requiere La alteración thermals del kerogeno requiere

mínimo de 50-60 mínimo de 50-60 o o CC

La generación del petróleo es un proceso que La generación del petróleo es un proceso que depende del tiempo y de la temperaturadepende del tiempo y de la temperatura

La cantidad de petróleo generado aumenta La cantidad de petróleo generado aumenta linealmente con el tiempo y geométricamente con linealmente con el tiempo y geométricamente con la temperaturala temperatura

A alta temperatura el gas húmedo o seco es más A alta temperatura el gas húmedo o seco es más estable que el petróleo liquidestable que el petróleo liquid

Las pruebas de labpratorio a alta Temperatura Las pruebas de labpratorio a alta Temperatura reproducen aspectos generales de la generación reproducen aspectos generales de la generación de HC.de HC.

GRACIAS !!!! GRACIAS !!!!

clase geoquimica rocas generadoras

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