2.3 Origen, Acumulación y Preservación de la Materia Orgánica

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 transformadas en hidrocarburos.

Para que en un área se den las condiciones necesarias para que exista acumulación de hidrocarburos se tienen que dar una serie de elementos que vamos a ir explicando:

       -Un sistema de carga que comprende la generación de una roca madre y la expulsión de los fluidos (migración primaria), y una migración secundaria.       -Formaciones almacén capaces de almacenar el petróleo y permitir la extracción comercial.       -Sello original o roca cobertera.       -Trampas donde se concentra el petróleo permitiendo su extracción comercial.

El origen del petróleo se deriva de la materia orgánica enterrada en las rocas sedimentarias. Los hidrocarburos son un estadio de transición en el ciclo del carbono. El ciclo del carbono se inicia con la fotosíntesis de las plantas y algas marinas mediante la cual convierten el CO2 (monóxido de carbono) atmosférico y contenido en el agua del mar en C (carbono) y O (oxígeno) usando la energía proporcionada por la luz del sol. El CO2es reciclado de diferentes maneras: respiración de plantas y animales, descomposición bacteriana y oxidación natural de la materia orgánica muerta y combustión de los combustibles fósiles. Sin embargo una parte del carbono se escapa a este ciclo al depositarse en medios donde la oxidación a CO2 no puede producirse. La proporción de la materia orgánica enterrada en los sedimentos es muy pequeña respecto al total de la producida (menos del 1%).

Las condiciones de anoxia (falta de oxígeno) son un factor determinante en la preservación de la materia orgánica en los sedimentos. Para la predicción de la roca madre un primer paso sería donde se produjeron condiciones de anoxia en el

pasado geológico. Los principales ambientes de sedimentación de las rocas madre son los lagos, deltas y cuencas marinas.

El petróleo es una mezcla de compuestos hidrocarburados y de otros compuestos que contienen cantidades importantes de N (nitrógeno), S (azufre) y O en menor proporción. Existe una línea límite en el número de carbonos entre el gas y el crudo, este límite corresponde a 4 carbonos. El refinado del crudo permite obtener por destilación o fraccionamiento (calentamiento) los productos deseados. El orden es el siguiente: Gasolina y nafta (4-10 Carbonos), keroseno y petróleo para la iluminación (11-13 C), gasoils ligeros y diesel (14-18 C), gases pesados y gas oil de calefacción (19-25 C), lubricantes y fuel oil ligeros (26-40 C), aceites residuales y fuel oil pesados (más de 40).

Transformación de la Materia Orgánica en Petróleo

La materia orgánica dispersa en los sedimentos tiende al equilibrio pasando de biopolímeros a geopolimeros (o kerógeno) a través de fraccionamiento, destrucción parcial y reagrupamiento de los componentes elementales de las macromoléculas.

Se pueden distinguir tres etapas:       -Degradación bioquímicaLa etapa de degradación bioquímica se inicia con la acción bacteriana sobre la materia orgánica. Este proceso se realiza a través de la respiración en condiciones aerobias o por fermentación o fermentación en condiciones anaerobias (sin oxígeno).       -PolicondensaciónMuchas de las moléculas presentes en los organismos muertos son muy reactivas químicamente y espontáneamente reaccionan entre si para dar otro tipo de polímeros con estructuras al azar, estos son los geopolimeros.       -InsolubilizaciónLa última etapa en la que hay una mayor policondensación y reordenamiento molecular.El resultado de estas tres etapas (degradación, policondensación e insolubilización) es un policondensado insoluble en álcalis (compuestos de pH básico), llamada húmin, con una estructura análoga al kerógeno, del que se diferencia en que una parte del húmin es hidrolizable. El kerógeno es el húmin desmineralizado.El kerógeno es la fracción orgánica contenida en las rocas sedimentarias que es

insoluble en disolventes orgánicos. Bajo condiciones de presión y temperatura, el kerógeno empieza aser inestable y se produce reagrupamiento en su estructura con objeto de mantener el equilibrio termodinámico. La generación de petróleo es pues una consecuencia natural del ajuste del kerógeno a condiciones de incremento de temperatura y presión.

Migración, Almacén y SelloUna vez formados los hidrocarburos estos tienen que migrar, es decir desplazarse desde la roca madre a través de formaciones porosas y permeables, hasta los lugares de acumulación(almacenes) y posteriormente hasta aquellos lugares donde quedan atrapados(trampas). La migración primaria es el desplazamiento desde la roca madre a otros puntos (llamados "carrier bed"). La migración secundaria concentra el petróleo en lugares específicos (trampas) de donde se extra comercialmente. La diferencia entre estas dos migraciones son las condiciones de porosidad, permeabilidad y distribución de los tamaños de los poros de los poros de la roca en la cual se produce la migración.Como hemos dicho el hidrocarburo se acumula en el llamado almacén. Conocer las características de porosidad y permeabilidad permite evaluar las reservas de un yacimiento y la viabilidad económica de su puesta en producción.Otro factor que influye en la presencia de hidrocarburos son las rocas cobertera o sello. Son uno de los elementos básicos en la prospección de hidrocarburos. La naturaleza de las rocas cobertera determina no solo la eficacia de la trampa, sino que también influye las vías de migración del petróleo desde la roca madre. La continuidad lateral, regional de las rocas cobertera determina de modo claro, si la migración se produce fundamentalmente en la vertical u horizontal.

TrampaFinalmente el último requisito en la prospección de hidrocarburos es la existencia de trampas. Una trampa representa la localización de un obstáculo en el subsuelo que impide la migración del petróleo a la superficie y origina por tanto acumulaciones locales de petróleo. Se han clasificado las trampas en: 1.-Estructurales originadas por procesos tectónicos, diápiricos, gravitacionales y procesos de compactación. 2.-Estratigráficas, aquellas que tienen que ver con la geometría sedimentaria. 3.-Hidrodinámicas, originadas por el flujo del agua a través del almacén.