TEORIA ORGANICA SOBRE EL ORIGEN DEL PETROLEO Y

TEORIA ORGANICA SOBRE EL ORIGEN DEL PETROLEO Y EL GAS NATURAL TALLER DE PROBLEMATICAS COMPLEJAS 5 TO AÑO – TURNO: MAÑANA Y TARDE PROFESORA: ANDREA K. PASTORI

DE LA MATERIA ORGANICA AL PETROLEO Y EL GAS NATURAL Ø DEPOSICION DE MATERIA ORGANICA (MO) ANIMAL Y VEGETAL, EN EL FONDO DE UNA CUENCA. Ø POR SUBSIDENCIA, SUCESIVAS CAPAS DE CIENTOS O MILES DE METROS LA VAN CUBRIENDO Y APLASTANDO DURANTE MILLONES DE AÑOS. OCURRE UN PROCESO DE LITIFICACION. AUMENTA LA TEMPERATURA (3ºC/100 m) Ø CUALQUIER ROCA DE GRANO FINO RICA EN MO, A LA QUE SE LE DIFICULTA EL ACCESO AL OXIGENO, SERA UNA POTENCIAL ROCA GENERADORA O ROCA MADRE. Ø SI LA MO SE PRESERVA, SE TRANSFORMARA EN PETROLEO Y GAS NATURAL. PARA ELLO DEBEN ESTAR DADAS LAS CONDICIONES DE PRESION, TEMPERATURA, PROCESOS QUIMICOS Y FISICOS, TIEMPO, FALTA DE OXIGENO, Y RAPIDO SEPULTAMIENTO.

CONDICIONES PARA LA FORMACION DE ROCAS GENERADORAS. Ø ABUNDANCIA DE MATERIA ORGANICA (MO) Ø INCORPORACION DE LA MO A LOS SEDIMENTOS DE UNA CUENCA. Ø QUE LAS CONDICIONES DEL AMBIENTE SEAN FAVORABLES PARA QUE LA ACTIVIDAD BIOLOGICA PRODUZCA CANTIDADES DE MO. Ø QUE LAS CONDICIONES LOCALES PERMITAN QUE LA MO SE DEPOSITE Y SE CONCENTRE. ESTO SOLO ES POSIBLE EN AMBIENTES DE BAJA ENERGIA. Ø QUE LAS CONDICIONES POSTERIORES A LA DEPOSICION DE ESA MO SEAN FAVORABLES PARA QUE LA MATERIA ORGANICA SE PRESERVE. ESTO SOLO ES POSIBLE EN MEDIOS ACUATICOS, TALES COMO LAGOS, MARES Y OCEANOS; ADEMAS QUE DEBEN SER AMBIENTES ANOXICOS. Ø CANTIDAD DE MO Ø CALIDAD DE MO Ø MADUREZ DE LA MO POTENCIAL DE GENERACION DE HIDROCARBUROS

PRESERVACION DE LA MATERIA ORGANICA LA MO PRESENTE EN LOS SEDIMENTOS, ESTA CONFORMADA POR : MACROMOLECULAS (BIOPOLIMEROS) PROVENIENTES DE LOS SERES VIVOS. CARBOHIDRATOS PROTEINAS LIPIDOS LIGNINA (CERAS- RESINAS- PIGMENTOS) DESCOMPOSICION EN PRESENCIA DE OXIGENO DESCOMPOSICION EN AUSENCIA DE OXIGENO LA MO DESAPARECE DEL REGISTRO SEDIMENTARIO EN AMBIENTES ANOXICOS LA MO SE PRESERVA. SE GENERAN MOLECULAS COMPLEJAS Y FINALMENTE HIDROCARBUROS. DIOXIDO DE CARBONO Y AGUA BIOPOLIMEROS BIOMONOMEROS GEOPOLIMEROS KEROGENO PETROLEO GAS NATURAL

El KEROGENO Y LOS MACERALES. EL KEROGENO ES EL PRECURSOR DEL PETROLEO Y ESTA CONSTITUIDO POR MACERALES. ¿QUE ES UN MACERAL? Ø LOS MACERALES SON LOS COMPONENTES ORGANICOS DEL CARBON, QUE SE PUEDEN RECONOCER AL MICROSCOPIO. EXISTEN TRES GRUPOS DE MACERALES q GRUPO VITRINITA: DERIVA DE FRAGMENTOS DE TEJIDOS CELULARES (CELULOSA, LIGNINA DE PLANTAS SUPERIORES) QUE SE ACUMULARON EN AGUAS ESTANCADAS ANAEROBICAS Y FUERON ENTERRADOS RAPIDAMENTE. q GRUPO LIPTINITA: DERIVA DE ALGAS Y BACTERIAS O PARTES DE PLANTAS SUPERIORES COMO EL POLEN, ESPORAS, CUTICULAS, RESINAS. q GRUPO INERTINITA: DERIVA DE TEJIDOS DE LA MADERA DE PLANTAS SUPERIORES. SE PRESENTA CONSERVACION DE LAS ESTRUCTURAS CELULARES.

EL KEROGENO. Ø CON EL ENTERRAMIENTO, LA MO DISPERSA EN EL SEDIMENTO SE VA DEGRADANDO PROGRESIVAMENTE, PASANDO DE BIOPOLIMEROS A GEOPOLIMEROS (KEROGENO), A MEDIDA QUE LAS MOLECULAS SE VAN FRACCIONANDO, DESTRUYENDO PARCIALMENTE Y REGRUPANDO (POR ACTIVIDAD MICROBIANA) Ø EL KEROGENO ES LA PARTE DE LA MO EN LA ROCA QUE, DEBIDO A SU GRAN TAMAÑO MOLECULAR, ES INSOLUBLE EN DISOLVENTES ORGANICOS. Ø COMIENZA A FORMARSE EN LOS SEDIMENTOS CUANDO LOS ORGANISMOS MUEREN. Ø ES HIDROFOBICO (REPELE EL AGUA) Ø EL KEROGENO, ESTA COMPUESTO POR MOLECULAS COMPLEJAS (MACERALES) QUE SE FORMARON POR LA COMBINACION DE MOLECULAS DE ORIGEN BIOLOGICO.

TIPOS DE KEROGENOS EXISTEN DISTINTOS TIPOS DE KEROGENOS, SEGÚN SU PROCEDENCIA, CADA UNO CON DISTINTO POTENCIAL DE GENERACION DE HIDROCARBUROS. TIPO ORIGEN PRINCIPAL AMBIENTE SEDIMENTARIO I MATERIAL PROVENIENTE DE ALGAS LACUSTRE II MATERIAL PLANCTONICO CON ALGO DE APORTE DE ALGAS MARINO III PLANTAS SUPERIORES TERRESTRE IV MATERIAL OXIDADO REELABORADO VARIADOS

KEROGENO TIPO I q ES POTENCIALMENTE GENERADOR DE PETROLEO. EVENTUALMENTE PUEDE GENERAR GAS. q SE GENERA EN AMBIENTES LACUSTRES Y A VECES MARINOS. q PROVIENE DE ALGAS Y PLANCTON q SE COMPONE PRINCIPALMENTE DE MATERIAL LIPIDICO PRODUCTO DE LA ACCION MICROBIANA. q ES POCO COMUN Y REPRESENTA MENOS DEL 3% DE LAS RESERVAS MUNDIALES DE PETROLEO Y GAS. q PRESENTA UNA ALTA RELACION H/C

KEROGENO TIPO II q PUEDE GENERAR PETROLEO Y GAS AL AUMENTAR LA TEMPERATURA. q SE GENERA EN AMBIENTES MARINOS SOMEROS DONDE SE ACUMULA MO AUTOCTONA Y LA TRANSPORTADA HASTA ALLI. q PROVIENE DE RESTOS DE FITOPLANCTON Y ZOOPLANCTON RE-ELABORADOS POR BACTERIAS EN UN AMBIENTE REDUCTOR. q A ESTE TIPO DE KEROGENO CORRESPONDE LA GENERACION DE LA MAYOR PARTE DE LOS PETROLEOS PRODUCIDOS QUE SE ENCUENTRAN EN LOS YACIMIENTOS DE HIDROCARBUROS. EL AZUFRE SE ASOCIA CON ESTE TIPO DE KEROGENO. q TIENE UNA MENOR RELACION H/C QUE EN EL CASO DEL KEROGENO TIPO I, POR LO QUE EL POTENCIAL GENERADOR DE PETROLEO Y GAS DISMINUYE EN ESTE CASO.

KEROGENO TIPO III q ESTE TIPO DE KEROGENO NO PRODUCE PETROLEOS PERO PUEDE GENERAR GAS A PROFUNDIDAD SUFICIENTE. q TIENDE A GENERAR CARBON O GAS SECO. q LA MAYORIA DE LOS CARBONES CONTIENEN KEROGENO TIPO III q PROVIENE DE PLANTAS CONTINENTALES (ALTO CONTENIDO DE VITRINITA PROVENIENTE DE CERAS)QUE HAN SIDO DEPOSITADAS EN AMBIENTES MARINOS O NO MARINOS, SOMEROS O PROFUNDOS. q TIENEN MUY BAJA RELACION H/C Y ALTA RELACION O/C

KEROGENO TIPO IV q NO TIENE POTENCIAL DE GENERACION DE HIDROCARBUROS YA QUE EL MACERAL PREDOMINANTE ES LA INERTINITA. q SE GENERA A PARTIR DE MO RESIDUAL DE SEDIMENTOS MAS ANTIGUOS, RE-DEPOSITADOS DESPUES DE LA EROSION.

MADUREZ TERMICA. LLAMAMOS MADUREZ TERMICA AL PROCESO DE AUMENTO DE PRESION Y TEMPERATURA TEMPERTURA EN ENLA LAROCA GENERADORA DEBIDO AL SEPULTAMIENTO Y CONSECUENTE GENERACION DE PETROLEO Y GAS A PARTIR DE DE LA DESCOMPOSICION DE LA MATERIA ORGANICA (MO) RICA EN CARBONO E HIDROGENO. DESCO ESTE PROCESO DE MADUREZ TERMICA PUEDE DIVIDIRSE EN TRES ETAPAS DIAGENESIS CATAGENESIS METAGENESIS A MAYOR PROFUNDIDAD A MAYOR TEMPERATURA A MAYOR PRESION MAYOR MADUREZ TERMICA

DIAGENESIS Ø ES UNA ETAPA INMADURA EN LA CUAL ES FUNDAMENTAL LA ACTIVIDAD MICROBIANA. (DEGRADACION MICROBIOLOGICA). Ø ESTE PROCESO SE SUCEDE A TEMPERATURAS NO MAYORES A LOS 50 ºC. Y A POCA PROFUNDIDAD. Ø LA MO ORIGINAL, EN FORMA DE BIOPOLIMEROS (POLISACARIDOS, PROTEINAS, LIPIDOS, RESINAS, ETC) COMIENZA A DEGRADARSE EN AMBIENTES AEROBICOS POR ACCION DE LOS MICROORGANISMOS Y FORMA MONOMEROS INDIVIDUALES TALES COMO AMINOACIDOS Y AZUCARES.

VIAS ALTERNATIVAS DE LA DIAGENESIS Ø CAMINO 1: SI ESOS MONOMEROS INDIVIDUALES SON USADOS POR LOS MICROORGANISMOS PARA SINTETIZAR LOS CONSTITUYENTES DE SUS CELULAS, ENTONCES EL CARBONO REINGRESA AL CICLO BIOLOGICO. Ø CAMINO 2: CUANDO LOS MICROORGANISMOS USAN ESTOS MONOMEROS INDIVIDUALES (AMINOACIDOS Y AZUCARES) COMO FUENTE DE ENERGIA, ESTOS SE MINERALIZAN, SE CONSUME OXIGENO Y SE FORMA CO 2 Y AGUA. LA MO NO SE HA PRESERVADO. Ø CAMINO 3: SI ESOS MONOMEROS INDIVIDUALES SE PRESERVAN, SE VAN POLIMERIZANDO Y CONDENSANDO, CONVIRTIENDOSE PRIMERO EN HUMIN Y LUEGO EN KEROGENO. SI EN ESTA ETAPA HAY BACTERIAS QUE VIVEN EN AMBIENTES ANOXICOS, SE PUEDE GENERAR GAS METANO (GAS BIOGENICO) QUE REPRESENTA CERCA DEL 20% DEL GAS NATURAL EN EL MUNDO. AL FINAL DE ESTA ETAPA, PARTE DE LA MO ORIGINAL SE HA CONVERTIDO EN KEROGENO FORMADO POR FRAGMENTOS ORGANICOS LLAMADOS MACERALES. EL KEROGENO ES RESISTENTE A LA DESCOMPOSICION, POR LO QUE SE NECESITAN ALTAS TEMPERATURAS PARA ROMPER LOS ENLACES QUIMICOS DEL KEROGENO Y ASI SU ESTRUCTURA

CATAGENESIS LA TEMPERATURA Y LA PRESION JUEGAN UN PAPEL FUNADAMENTAL, CARACTERIZADA POR LA MADUREZ TERMICA DE LA MO. LA DEGRADACION MICROBIANA DE LA MO EN ESTA ETAPA YA NO ES POSIBLE DEBIDO A LAS ALTAS TEMPERATURAS Y PRESIONES QUE HACEN INSOSTENIBLE LA VIDA DE LOS MICROORGANISMOS. A MEDIDA QUE AUMENTA LA TEMPERATURA POR MAYOR PROFUNDIDAD DE SEPULTAMIENTO, LAS MOLECULAS DE KEROGENO SE VAN ROMPIENDO EN FRACCIONES MAS PEQUEÑAS (CRACKING PRIMARIO) SE VAN FORMANDO HIDROCARBUROS LIQUIDOS (PETROLEOS) ENTRE LOS 60 ºC Y LOS 175 ºC, SE PRODUCE LA MAYOR GENERACION DE HIDROCARBUROS LIQUIDOS DE ENTRE 15 Y 30 ATOMOS DE CARBONO. SE GENERAN GASES HUMEDOS.

METAGENESIS EN LA METAGENESIS; SE ROMPEN LA MOLECILAS DE HIDROCARBUROS EN UNIDADES MAS PEQUEÑAS (CRACKING SECUNDARIO) SE FORMA GAS SECO Y UN RESIDUO DE CARBONO. EL GAS SECO NO TIENE CADENAS DE HIDROCARBUROS LARGAS (CONTIENE COMO MAXIMO 5 CARBONOS) ESTOS CAMBIOS OCURREN ENTRE LOS 220ºC LOS 315ºC DONDE LA RELACION H/C YA ES MENOR DE 0. 4 A ESTAS ALTAS TEMPERATURAS LOS CONSTITUYENTES ORGANICOS ESTAN FORMADOS SOLO DE METANO Y CARBON RESIDUAL. CUANDO EL SEPULTAMIENTO ES MAYOR A LOS 10 KM, INICIA ELPROCESO DE METAMORFISMO, TENIENDO COMO RESULTADO LA TRANSFORMACION DEL CARBON EN META-ANTRACITA Y DEL KEROGENO RESIDUAL EN GRAFITO. LA METAGENESIS ES IGUAL A LA CARBONIZACION Y LO QUE ERA PETROLEO, GAS HUMEDO, GAS CONDENSADO, TERMINA SIENDO GAS SECO (METANO-PROPANO)