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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