ORIGEN Y FORMACIóN PETRóLEO

Origen y formación del petróleo

De color variable entre el ámbar y el negro, la palabra petróleo significa “aceite de pedra” por su textura de aceite y su origen en las grandes cantidades de compuestos orgánicos depositados continuamente en las cavidades de rocas sedimentarias en el mundo. Los residuos de organismos microscópicos están repletos de carbono e hidrógeno, los cuales forman los elementos esenciales del petróleo.

Compuesto químico complejo donde coexisten partes sólidas, líquidas y gaseosas, el petróleo producto se presenta de forma natural en depósitos de roca sedimentaria y sólo donde hubo mar, y se produce en una parte por unos compuestos denominados hidrocarburos (formados por átomos de carbono e hidrógeno) y en otra por pequeñas proporciones de nitrógeno, azufre, oxígeno y algunos metales.

Los hidrocarburos se originan del material orgánico alterado derivado de organismos microscópicos, desplazados por arroyos y ríos hasta lagos y/o el mar donde, junto a sedimentos clásticos finamente divididos, son depositados bajo condiciones lacustres, deltaicas o marinas. Estos ambientes producen la mayor parte de los organismos microscópicos, esencialmente fitoplancton, donde son enterrados por limos y arcillas, mientras tiene lugar su deposición. Así se acumula bajo la prevención de la descomposición total del material orgánico.

El petróleo y el gas se forman en sedimentos marinos en cuencas oceánicas generalmente aisladas y protegidas. A) Materiales iníciales ricos en carbono, formados en las aguas superficiales, se acumulan en aguas profundas donde no pueden ser consumidas por otros organismos.  B) Acumulaciones posteriores de sedimentos sellan los materiales ricos en carbono; las altas temperaturas y presiones transforman este material en petróleo y gas. C) Acumulaciones de sedimentos adicionales comprimen los depósitos originales, empujando el petróleo y gas, los cuales emigran hacia rocas más permeables, generalmente arenas y areniscas.

El petróleo se produce generalmente durante millones de años en profundidades de cerca de 5 Km a una temperatura de 150 ºC. La conversión del petróleo en gas se da en profundidades mayores a los 5 Km o bajo excesivo tiempo de ¨cocción¨ a temperaturas de 200 ºC o si más altas, el gas se cambiará inclusive en gas ácido sulfuroso. Si al contrario no hay suficiente calor y la profundidad está por encima de los 4-5 Km, los materiales orgánicos quedan inmaduros y sin utilidad para el hombre, ya que no se da la formación de petróleo.

Aliado al tiempo consumido en el proceso de deposición, la proporción de enterramiento es una función de la cantidad de sedimento descargado por los arroyos y ríos en lagos y mares. Con el tiempo adecuado para el proceso de alteración, las acumulaciones muy espesas de limos, arcillas y materiales orgánicos suelen producir grandes volúmenes de petróleo. Esta conversión se llama catagénesis y se favorece de la presión provocada por el enterramiento, la temperatura (que parece ser el factor más importante), la alteración termal y la degradación (consecuencia de la profundidad), la acción bacteriana (acumulación de materiales orgánicos y clásticos en el fondo del mar o lago) en un ambiente químico no oxidante (reductor) y cerrado, la radioactividad y la catálisis (procesos de cambio de los componentes de la matriz mineral de la roca origen). Con abundante oxígeno, las bacterias aeróbicas actúan sobre la materia orgánica hasta destruirla, lo que disminuye bastante cuando cantidades suficientes de sedimentos de baja permeabilidad son depositadas con alguna velocidad sobre estos materiales orgánicos, frenando así la circulación de aguas que contienen oxígeno y consecuentemente la actividad bacteriana aeróbica, dando lugar a la actividad bacteriana anaeróbica, que aplica el oxígeno de los sulfatos disueltos en el medio (convirtiéndolos en sulfuros), dando como resultado un ambiente de reducción (libre de oxígeno). Esto ocurre en aproximadamente los primeros 20 metros de los sedimentos, cesando por debajo de esta profundidad. La formación del petróleo se da en este ambiente de enterramiento rápido y condiciones de reducción o libres de oxígeno.

La materia orgánica suele madurar como la comida en una olla a presión. Cuando esté parcialmente descompuesta y libre de los procesos de oxidación, sufre el llamado proceso de maduración, involucrando la temperatura, la presión y el tiempo como condiciones esenciales. Los hidrocarburos son madurados según el ambiente de deposición en el que han sido depositados.

Un resumen de este proceso se ve en un diagrama en la figura adjunta. De manera general se podría afirmar que las capas sedimentarias profundas serían más viejas y estarían más calientes, con una mayor proporción de gas que de petróleo que las menos profundas y más jóvenes. De todas maneras, aunque casi todas las zonas tengan un régimen de flujo de calor por encima y por debajo de la media, las profundidades de generación del petróleo son esencialmente variables de lugar a lugar.

En este diagrama se representa la relación tiempo-temperatura para la maduración de los hidrocarburos. Se formará el petróleo si sedimentos orgánicos se mantienen entre 150ºC a 200ºC durante 1 millón de años. Si la temperatura excede los 200ºC, se formará gas. Sin embargo si la temperatura sube aún más, se formará gas ácido. Si por el contrario las capas fuentes de material orgánico se encuentran a solamente 100ºC, entonces harán falta 100 millones de años para que maduren hasta cambiarse en hidrocarburos.

Normalmente el petróleo se localiza fuera de donde se originó, pues al ser un compuesto en estados líquido o gaseoso, se somete a un movimiento anterior vertical o lateral, filtrándose a través de rocas porosas hasta encontrar una salida al exterior (parte se evapora y parte se oxida al contactar con el aire y el petróleo en sí desaparece) o hasta encontrar una roca no porosa que le impide la salida. Se habla entonces de un yacimiento:

Estratigráficos: Formato de cuña alargada que se introduce entre dos estratos. 

Anticlinal: Plegadura del subsuelo, que acumula el petróleo en el arqueamiento del terreno. 

Falla: Los estratos que antes coincidían se separan cuando el terreno se fractura. Se forma la bolsa o yacimiento si en aquel momento el estrato que contenía petróleo encuentra una roca no porosa. 

Aunque los yacimientos bajo el mar se parezcan a los terrestres respecto a la estructura de la bolsa, presentan grandes dificultades de localización y consecuente explotación, pero en las últimas décadas la busca se ha desarrollado inmensamente.