CARACTERISTICAS FISICAS, QUIMICAS Y BIOLOGICAS DE LAS ROCAS GENERADORAS. Montiel A, R; Morales C, G; Cadenas B, J; Sanchez D, L, C, E; Torres G, F; Cruz B, L.M, Hernández M, J, I Y Gonzalez-Zarate, C.
RESUMEN Las rocas generadoras son aquellas rocas donde se acumula la materia orgánica proveniente de animales y vegetales que quedaron incorporados en el fondo de mares y lagos. Como sabemos esta materia orgánica es la causante de que se produzca el petroleó, con ayuda de diferentes procesos ayudados por los microorganismos existentes en el ambiente. En la roca generadora existen 3 características que ella posee, las cuales son:
física
química
biológicas
Estas 3 ayudan ala materia orgánica para que se sedimente y se pueda convertir en una roca generadora.
PALABRAS CLAVE Roca, materia, materia orgánica, microorganismos, proceso, tierra, poro, permeable, tiempo, ambiente, fluido, acidez, dureza, petróleo.
I.- INTRODUCCION
Como sabemos una roca generadora es aquella que ya ha tenido la concentración de la materia orgánica, que son provenientes de animales y vegetales que quedaron inmersos en el fondo del mar y/o lagos. En geología se le denomina roca a la asociación de uno o varios minerales, natural, inorgánica, heterogénea, de composición química variable, sin forma geométrica determinada, como resultado de un proceso geológico definido (Alejandro N, J. y Thierry C, J. 2007). Las rocas están sometidas a continuos cambios por las acciones de los agentes geológicos, según un ciclo cerrado (el ciclo de las rocas), llamado ciclo litológico, en el cual intervienen incluso los seres vivos. Es por ello que debemos considerar la diferencia entre una roca y una roca generadora, en este caso las rocas generadoras tienen un proceso pera convertir la M.O en kerogeno (Alejandro N, J. y Thierry C, J. 2007). También poseen características definidas entre ellas las cuales son:
químicas
físicas
biológicas
Es por ello que en el siguiente trabajo se muestra información detallada de los procesos que esta roca sufre y la descripción de cada una de sus características.
II.- OBJETIVOS 2.1.- General Conocer gran parte de la roca generadora y analizar cada uno de sus componentes de cómo se transformar y su proceso que hace la misma naturaleza para que se transforme la materia orgánica.
2.2.- Particular
identificar las características de la roca generadora como la química, física y biológica y analizar cada una de ellas para obtener mejor conocimiento de esos procesos para que se transforme la materia orgánica. Evaluaremos también cada una de ellas y su función que hace y que tanto participa para que se transforme el crudo o también llamado petróleo
III.- HIPOTESIS 3.1.- General Conocer sobre la roca generadora y su característica física, química y biológica. Y su función de cada una ellas para que hay una transformación de petróleo su porosidad que tiene cada roca o extracto que permite pasar mas rápido el fluido o retenerlo.
3.2.- Particular Se pretende dar a conocer la transformación de la materia orgánica y las características de genera el crudo para que haiga un proceso y se pueda crear el crudo.
IV.- MATERIALES Y METODOS Para poder realizar este trabajo se realizo un proceso de búsqueda de información en diferentes fuentes bibliográficas, principalmente en fuentes que fueran de origen científico y que se pudiera comprobar su veracidad, para ello se tubo que buscar dicha información una semana antes, para que así se pudiera revisarla y poder trabajar con ella. Se necesito la ayuda del internet principalmente, ya que es un medio de utilidad.
V.- RESULTADOS Y DISCUSIÓN 5.1.- características físicas, químicas y biológicas de las rocas generadoras Es la roca donde se acumula la materia orgánica proveniente de animales y vegetales que quedaron incorporados en el fango del fondo de mares y lagos 5.1.1.- Químicas
porosidad por disolución en calidez
La porosidad es el porcentaje de volumen total de la roca generadora ocupada por espacios vacíos. El valor de la porosidad y potencias mínimas dependen de las condiciones locales (Bermúdez. 2005).
Figura 1
Porosidad (Bermúdez. 2005)
La facilidad con que una roca se desprende de los hidrocarburos que contiene, depende de su permeabilidad. Son necesarios tres requisitos para la permeabilidad.
porosidad
poros interconectados
poros tamaño súper capilar
La permeabilidad es la capacidad de la roca almacenadora para transmitir los fluidos (Bermúdez. 2005).
Figura 2
Permeabilidad de la roca (Bermúdez. 2005)
5.1.2.- Físicas
fracturación de cualquier tipo quebradizo de roca
Las fracturas pueden aumentar la capacidad de almacenar, la fracturación tiene a producir esquemas geométricos aunque la forma de este esquema depende de la naturaleza de las fuerzas que producen la fracturación (Bermúdez. 2005).
Figura 3
Fracturas en las rocas (Bermúdez. 2005)
Estos suelos menos compactos tienen más espacios porosos para retener un mayor volumen de agua y realiza los intercambios gaseosos, facilitan la conductividad del agua y propician un mejor ambiente para el desarrollo de los microorganismos. La ganadería, en los primeros 10 cm de suelo presentan valores de resistencia a la penetración que van de 2.6 a 3.3 kg/cm 2 los cuales se consideran elevados. La porosidad se refiere al volumen de espacios vacíos con valores alrededor del 57% en promedio. La conductividad hidráulica se define como la velocidad de filtración de fluidos en suelos saturados (suelos con sus espacios porosos ocupados por agua). Los sistemas
ganaderos
presentan valores bajos de conductividad hidráulica (de 8 a 18 cm 3/hora). Estos sitios donde una infiltración pobre es acompañada por pendientes profundas, se pueden presentar serios problemas de erosión, fenómeno caracterizado por el arrastre de suelo, fertilizantes y enmiendas aplicadas hacia sitios mas bajos y fuentes de agua, causando de esta manera una contaminación de ríos y humedales (Bermúdez. 2005).
5.2.- PROPIEDADES PETROFÍSICAS DE UNA ROCA GENERADORA Se considera como roca generadora (RG) a toda aquella roca que sea capaz de generar, de manera natural, suficientes hidrocarburos para formar una acumulación con valor comercial. El término de roca generadora se aplica independientemente de que la materia orgánica sea madura o inmadura. El rendimiento de petróleo de las rocas generadoras se relaciona con la riqueza y calidad de la materia orgánica sedimentaria incorporada, así como con su etapa de madurez (Benítez. 19201945).
Figura 4
Roca generadora y capas (Bermúdez. 2005).
De las de rocas sedimentarias, se consideran aquellas de grano fino, con suficiente materia orgánica, (cualquier roca que contenga cerca del 0.5% de carbono orgánico) depositada en un ambiente reductor y que haya sufrido un proceso de sepulta miento. Los constituyentes minerales de las rocas generadoras varían notablemente de acuerdo a su génesis. Algunas son rocas con alto contenido de minerales del tamaño de los limos y arcillas (lutitas); pero en otras se observan gran contenido de carbonatos (calizas). La materia orgánica contenida en las lutitas está formada principalmente por un material sólido insoluble, que recibe el nombre de kerogeno, en este caso no existe aceite y bitumen que se pueda extraer, el aceite se genera durante el calentamiento de la roca por procesos de sepulta miento, de forma general (Benítez. 1920-1945).
5.3.- CONDICIONES DE DEPÓSITO. Dentro de cada sistema de depósito, los procesos sedimentarios entrelazados, tales como deltas progradantes, valles de incisión y abanicos submarinos (turbinitas), crean rocas almacén, sellos y rocas generadoras, que pueden acumular hidrocarburos, por lo cual es básico conocer los principales ambientes de depósito y sus procesos de sedimentación, para la exploración y desarrollo de los yacimientos petroleros (Benítez. 1920-1945). Se abordarán sólo algunos de los sistemas de depósito claves para predecir la localización y características de los yacimientos petroleros, particularmente los sistemas costeros de aguas someras, entre los cuales se tienen a los siguientes: - Islas de barrera. Son sistemas depositacionales asociados a la línea de costa, comúnmente se forman durante periodos de elevación relativa lenta Y de estabilidad del mar. - Sistema de valle cortado. Éstos consisten en canales fluviales, que cortan estratos subyacentes, en respuesta a un descenso relativo en el nivel del mar, varían desde unos pocos a decenas de metros de espesor, incluyen sedimentos clásticos.
- Abanico. Incluye abanicos de piso de cuenca como los de abanico de talud (Vail), con una variedad de geometrías y contienen arenas depositadas por varios procesos de flujo – gravedad (relacionados con las turbinitas) (Benítez. 1920-1945). . - Complejo de canal.
Es un volumen de sedimentos consistente de rellenos de canal, de grano grueso, flanqueados por capas delgadas y sedimentos aluviales de llanura de inundación de grano fino (leeves). - Flujo gravitacional. Término general para el movimiento descendente, de rocas y sedimentos no consolidados, por mecanismos de transporte gravitacional, que van desde el deslizamiento lento de bloques, hasta movimientos más rápidos de flujos densos como son las corrientes de turbidez, los cuales depositan capas relativamente delgadas, graduadas de arena y lodo, mediante una combinación de sedimentación directa y procesos de tracción. Lo anterior da como resultado un conjunto distintivo de estructuras sedimentarias, llamada secuencia Bouma. Los flujos de turbinitas de alta densidad, depositan capas de arena masiva gruesas, cubiertas por intervalos delgados de arena y limos (Benítez. 1920-1945). Los principales ambientes sedimentarios en que se depositan las rocas generadoras han sido revisados por Duncan (1967), el cual cita los siguientes ambientes:
1.- Cuencas lacustres Formadas durante el levantamiento orogénico de montañas, litológicamente son margas o calizas arcillosas.
2.- Mares someros Representan grandes plataformas estables con estratos delgados de rocas clásticas, pero que se pueden extender por distancias muy grandes, se depositan minerales de arcilla y sílice, aunque puede estar presente el carbonato.
5.4.- El kerogeno La M.O. dispersa en el sedimento se degrada progresivamente, pasando de biopolímeros A geopolímeros (kerogeno) a través del fraccionamiento, destrucción parcial y Reagrupamiento de los componentes elementales de las macromoléculas.
5.5.- Degradación bioquímica Se inicia con la acción bacteriana sobre la M.O. El proceso se realiza a través de la respiración en condiciones aerobias, o por fermentación en condiciones anaerobias. La M.O. sedimentada en presencia de bacterias, es oxidada a compuestos inorgánicos (mineralización), utilizando el oxidante disponible (oxígeno, en medios oxigenados) que proporcione la más alta entalpía libre por mol de compuesto orgánico oxidado. En condiciones anaerobias, las bacterias actúan de modo preferente sobre determina dos sustratos (perforadora latina.1971).
5.6.- BIOMARCADORES Una vez que la materia orgánica ha entrado en las etapas de diagénesis y parte De las catagénesis, sólo las moléculas más resistentes son las que se mantienen Casi intactas sus estructuras originales; esas moléculas son llamadas Biomarcadores. Los marcadores biológicos o biomarcadores del petróleo son Fósiles moleculares, es decir compuestos que son derivados de organismos Vivientes antiguos. Los biomarcadores usados en forma rutinaria son complejos Compuestos orgánicos constituidos de carbono e hidrógeno, es decir, que son
Hidrocarburos, tanto saturados como en aceites crudos y muestran relativamente Poco cambio en su estructura con respecto a las moléculas originales. Los biomarcadores son útiles debido a que su compleja estructura revela más Información acerca de sus orígenes que otros compuestos. A diferencia de los biomarcadores, el metano (CH4) y el grafito (carbono puro) son comparativamente Menos informativos debido a que, a excepción de su composición isotópica, no Preservan rasgos que ayuden a identificar las características de los compuestos De los cuales se derivan.
Las características distintivas de un biomarcador son las siguientes:
Los biomarcadores del petróleo estudiados en forma rutinaria, son compuestos en El intervalo aproximado de C17 a C35, aunque la mayoría se concentran alrededor De C30 a C40.
La concentración, tanto de bitumen como en aceite crudo, es en cantidades traza.
Muestran una estructura que indican cual fue o pudo haber sido él o los Compuestos originales de los que se derivaron.
Él o los compuestos originales se encuentran en altas concentraciones en los Organismos vivientes, los cuales presentan una amplia distribución.
Sus características estructurales principales son identificables y químicamente Estables durante la sedimentación y el sepultamiento temprano. En etapas posteriores, usualmente experimentan modificaciones en su estructura química, aunque preservan rasgos distintivos que hacen evidente su origen orgánico. La mayoría de los compuestos naturales contienen muchos centros quirales, pero Los organismos usualmente sintetizan sólo un pequeño número de isómeros los Cuales pueden ser posibles (perforadora latina.1971). Si el centro quiral es parte de un sistema de anillo, las configuraciones que se manejan son α y β (Fig.12), α se refiere a elementos que se encuentran más Alejados del observador, y β cuando lo s elementos se dirigen hacia el observador.
Figura 5
Sistema de numeración del carbono en un hopano típico que contiene en su estructura cuatro anillos de seis y uno de cinco átomos de carbono (perforadora latina.1971).
Si se aplican las consideraciones antes mencionadas, el punto quiral en la Fig. 12 Sería β (OH) o α (H). A Cada átomo de carbono en una molécula le es dado un Número por convención; por tanto la estereoquímica se puede definir al usar estas Convenciones combinadas. Los centros quirales son dibujados en dos formas diferentes. Un triángulo sólido o De línea punteada representa un enlace carbono-carbono (o un enlace carbono a Un heteroátomo mostrado como O ó N) por encima/por debajo del plano del papel.
5.7.- TIPOS DE BIOMARCADORES.
Existe una amplia gama de tipos de biomarcadores. A continuación se describen Exclusivamente los tipos de biomarcadores utilizados en este trabajo, es decir hopano (figura 13), estéranos (figura 14) y fenantrenos (figura 15). Los dos Primeros tipos son hidrocarburos saturados, mientras que el tercero pertenece a Los hidrocarburos aromáticos (perforadora latina.1971).
Figura 6
Sistema de numeración del carbono en un hopano típico que contiene en su estructura cuatro Anillos de seis y uno de cinco átomos de carbono (perforadora latina.1971).
Biomarcadores en la fracción saturada
Hópanos: Los hópanos son un tipo de biomarcadores que contienen varios centros quirales En su estructura con lo que en teoría se puede tener una gran cantidad de Isómeros de cinco átomos de carbono. Los hópanos son encontrados en la Fracción saturada de los aceites crudos. La fig. 13 muestra la estructura de un hopano.
Estéranos Este tipo de biomarcadores al igual que los hópanos, contiene en su estructura Varios centros quirales; pero a diferencia de éstos, su estructura contiene tres Anillos de seis átomos y un anillo de cinco átomos de carbono. Los estéranos También son encontrados en la fracción saturada de los aceites crudos. La fig. 14 Representa un esterano.
Figura 7
Representación de un esterano típico que contiene tres anillos de seis y una de
cinco
átomos
de
(perforadora latina.1971). Biomarcadores en la fracción aromática Fenantrenos y Metilfenantreno Dentro de los hidrocarburos aromáticos existe un grupo llamado de los
carbono
Hidrocarburos aromáticos policíclicos bencenoides. Los compuestos dentro de este Grupo consisten de moléculas que tienen en su estructura 2 o más anillos de Benceno fusionado. El fenantreno consiste de 3 anillos de benceno fusionados. Los Metilfenantreno son moléculas de fenantreno con un radical metilo Adicionado (perforadora latina.1971). En el fenantreno existen sólo nueve posiciones a las cuales se les pude adicionar Algún elemento (Fig. 15).
Figura 8
(a) Representación de la estructura del fenantreno, (b) representación de la estructura del 2-metilfenantreno, (c) representación del 9 metil-fenantreno. Metilfenantreno, (c) representación del 9-metilfenantreno (perforadora latina.1971).
VI.- CONCLUSION Nuestro equipo llego a la conclusión de que la roca generadora es aquella que se encarga de transformar la materia orgánica con ayuda de diferentes procesos de acuerdo con las características:
físicas
química
biológicas
Que ayudan a la rápida transformación de la materia orgánica.
VII.- LITERATURA CITADA
Alejandro N, J. y Thierry C, J. 2007. El petróleo en México. colección los raros. 375 p.
Bermúdez J.A. 2005. La roca generadora y la roca madre. editorial Joaquín mortiz S.A. 101 p.
Benítez M, R. 1920-1945. La expropiación petrolera, la influencia de la roca generadora. editorial limusa. 2da ed. 180 p.
perforadora latina.1971. México y la producción en kerogeno. 34-52 p.
Alejandro N, J. y Thierry C, J. 2007. La roca generadora y sus características, editorial Márquez. 2da ed. 340 p.
