Tema_II_Kerogeno

5/11/2018 Tema_II_Kerogeno - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/temaiikerogeno 1/39

KERÓGENO:

►Es la materia orgánica (MO) diseminada en las rocas

sedimentarias, insoluble en solventes orgánicos (p. ej.Cloroformo, Tri ó Di-Clorometano (CHCl3, CH2Cl2).

► La MO original en sedimentos recientes no eskerógeno, sino que éste se forma durante la

diagénesis. Comienza a formarse en los sedimentoscuando los organismos mueren.

►Está constituido de moléculas complejas formadasaleatoriamente por la recombinación de moléculas

biogénicas.►Es la MO más abundante en la Tierra.

►Es la fuente del Petróleo y Gas



DIAGÉNESIS

50 C

CATAGÉNESIS

200 C

METAGÉNESIS

Carbohidratos, Proteínas,Lípidos, Ligninas

ALTERACIÓN MICROBIAL, HIDRÓLISIS

Azúcares, aminoácidos,ácidos grasos, fenoles

CONDENSACIÓN, DEAMINACIÓN,REDUCCIÓN, CICLIZACIÓN,POLIMERIZACIÓN

Complejos nitrogenadosy húmicos

CRACKING TERMOCATALÍTICO,DECARBOXILACIÓN,DESPROPORCIONAMIENTO DE OXÍGENO

Petróleo, Hidrocarburosy compuestos orgánicosde bajo peso molecular.

CRACKING TÉRMICO

Gas y Pirobitúmenes

BIOPOLIMEROS

BIOMONÓMEROS

GEOPOLÍMEROS

GEOMONÓMEROS

PRODUCTOS FINALES

0metros

~1

~100

~3000





A los 60° C empieza la generaciónprincipal de hidrocarburos líquidos,los cuales son pesados y ricos ennitrógeno, azufre y oxígeno.

Con el incremento de temperaturalos aceites se van haciendosucesivamente más ligeros: a los100 °C se produce la máxima

generación. Por encima de los 100°,la generación disminuye y seforman hidrocarburos condensadosy gases.

La ventana de generación de

hidrocarburos líquidos se cierra alos 175 °C. Es importante señalarque la generación directa desde elkerógeno termina en los 225°C



Prácticamente toda la materia orgánica puede serclasificada en Sapropélica y húmica (Potonie 1908).

El término sapropélico se refiere al producto obtenido dela descomposición y polimerización de la materia algáceay herbácea principalmente, depositada en condicionesacuáticas con bajo contenido de oxígeno atmosférico.

La materia orgánica sapropélica genera principalmenteaceite y tiene una relación H/C de 1.3 a 1.7

La palabra húmico se aplica al producto obtenido de ladescomposición de plantas terrestres superiores,

depositadas en medios terrígenos con abundante oxígenoatmosférico.

Los kerógenos húmicos producen principalmente gas ytienen una relación H/C alrededor de 0.9, esta materiaorgánica esta constituida por lignita.



La clasificación delKerógeno proviene de:

►Petrografía Orgánica.►Palinología.

►Química.

Del tipo de Kerógenodependerá el donde ycuando se generarán los

HC's, si serán líquidos ogaseosos y su cantidad.



CLASIFICACIÓN QUÍMICA DEL KERÓGENO

Los Kerógenos se clasifican quimícamente (Tissot y Durand

1974) en Kerógeno tipo I, II, III y IV, dependiendo de sucomposición elemental y de su evolución con respecto a lagrafíca de Van Krevelen que relaciona H/C vs. O/C.

O/C300

0

200

400

600

800

1000

1200

0 100 200

H/C

ACEITE

ACEITEY

GAS

I

II

III GAS

KEROGENO DERIVADO DE MATERIAORGANICA MARINA

I

KEROGENO DERIVADO DE MATERIAORGANICA MARINA Y TERRESTREII

KEROGENO DERIVADO DE MATERIA

ORGANICA TERRESTREIIIINMADURO

MADURO

SOBREMADURO


http://slidepdf.com/reader/full/temaiikerogeno 8/39Modelos esquemáticos de tres diferentes tipos de Kerógeno

Tipo I

Tipo II

Tipo III



TIPOS DE KERÓGENOS

Tipo I

● Poco común, derivado de algas lacustres.● Se limita a lagos anóxicos y raramente a ambientesmarinos.

● Tiene gran capacidad para generar hidrocarburos líquidos.

Tipo II● Fuentes diversas: algas marinas, polen, esporas, ceras de

hojas y resinas fósiles y lípidos bacteriales.● Gran potencial para generar HC's líquidos y gaseosos.

● Se asocia a sedimentos marinos de ambientes reductores.



TIPOS DE KERÓGENOS, Cont…

Tipo III●Se compone de Materia orgánica terrestre (celulosa y

lignina) carente de compuestos grasos o cerosos.●Tiene muy bajo potencial generador, principalmente de

gas.●Con inclusiones de kerógeno tipo II puede generar algo

de líquidos.

Tipo IV●Consiste principalmente de material orgánico

retrabajado y de compuestos altamente oxidados decualquier origen.●Se le considera como un kerógeno sin potencial para

generar hidrocarburos.



Algáceo, es el material que puede ser positivamenterelacionado con algas. Químicamente consiste de

moléculas de bajo peso molecular con menos anilloscondensados y más cadenas parafínicas largas, conanillos de naftenos.

TIPOS DE KERÓGENO



TIPOS DE KERÓGENO

-

-

0.1 mm

-1

Herbaceo, es el material que abarca todos los

materiales membranosos de las plantas, incluyendocutículas, hojas, polen, esporas etc.



TIPOS DE KERÓGENOMaderáceo, esta formado por los detritos más lignitificados de

los remanentes de la estructura de las plantas (ramas y tallos).Químicamente consiste de moléculas de alto peso molecular quecontiene anillos aromáticos condensados.

LIGNOCELULOSICA



TIPOS DE KERÓGENO

Carbonáceo, esta más relacionado a la apariencia negra quepresentan las partículas que lo constituyen. Puede provenir decualquier tipo de kerógeno retrabajado o sobremaduro





MADUREZ DEL KERÓGENO

Son los cambios que sufre el Kerógeno con el incrementode la temperatura, durante la Catagénesis y laMetagénesis.

La catagénesis corresponde a la etapa de transformacióndel kerógeno donde se genera petróleo y gas húmedo.

La metagénesis corresponde a la etapa de generación del

gas seco. No es sinónimo del metamorfismo de las rocas.



Al incrementarse la madurez, en el kerógeno….

El contenido de Hidrógeno se reduce.

Las partículas se oscurecen.La reflectividad aumenta.

La capacidad para generar HC’s disminuye.

La madurez es un fenómeno irreversible…



INDICE DE ALTERACIÓN TÉRMICA (TAI)

SEGUN EL COLOR DE DE LA MATERIA ORGANICA SE PUEDEDETERMINAR LA MADUREZ DE LA MISMA

MADUREZ:

INMADUREZ

MADUREZ.

FASE PRINCIPAL DEGENERACION DE ACEITE

SOBREMADUREZ.FASE PRINCIPAL DEGENERACION DE GAS



Kerógeno:Conforme el Kerógeno se madura,

su estructura se aromatiza y sehace más plana, mas organizada, ylas partículas van reflejandomayormente la luz.El porcentaje de luz que reflejan las

partículas de vitrinita es mayorconforme mayor sea su madurez. Aesto se le llama poder de reflexiónde la vitrinita ó reflectancia devitrinita (Ro).

Los kerógenos fluorecen y lalongitud de onda de lafluorescencia está en función de lamadurez del kerógeno.

Baja Madurez

Alta Madurez

Aromáticos

Nafténicos Cadenas alifáticas

HeterocíclosAromáticos



REFLECTANCIA DE LA VITRINITA

MACERAL VITRINITA

PRINCIPAL MATERIAL

PARA MEDIR LA

REFFLECTANCIA Ro

TIPO DEKEROGENO MACERAL

I

II

III

ALGINITA

EXINITA

VITRINITA

MACERAL

MACERAL

MACERAL



Escala de madurez los valores de lareflectancia de la vitrinita son:

Madurez Reflectancia ( Ro % )

Inmadurez 0.2 a 0.5Madurez temprana 0.5 a 0.65Madurez media 0.65 a 0.9Madurez tardía 0.9 a 1. 35

Sobre-madurez > 1.35



Macerales* Tipo deKerógeno

Materia Orgánica Original

AlginitaExinitaCutinitaResinita

Liptinita

Vitrinita

Inertinita

IIIIIII

II

III

IV

Algas de agua dulce.Polen y esporas.Cutículas de plantas terrestres.Resinas de plantas terrestres.

Lípidos de plantas terrestres yalgas marinas.Material leñoso y celulósico deplantas terrestres.Carbón: materia altamenteoxidada o retrabajada

Macerales: constituyentes del carbón con estructura molecular similar a lamateria orgánica de la cual se derivan, su poder de reflexión al hacerles incidir

un rayo de luz es proporcional a su madurez



La mayoría de los sedimentos acumulados en el mar, sobre todo los degrano fino (arcillas, limos y calcareoarcillosos), contienen gran cantidadde materia orgánica que fue transportada junto con el sedimento o quese precipitó a la muerte de organismos que vivían en el entorno.

A distintas profundidades, en los sedimentos viven bacterias y hongosque al morir forman parte de la materia orgánica que se puedetransformar en petróleo.

GENERACIÓN DE HIDROCARBUROS



La roca generadora debe ser enterrada a una profundidad suficiente(más de 1000 m) para que la materia orgánica contenida puedamadurar hasta convertirse en aceite y/o gas.

Es necesario que la roca generadora se encuentre dentro de unaCuenca Sedimentaria que sufra procesos de subsidencia (hundimientopor su propio peso) y enterramiento, con un aporte suficiente desedimentos; esto limita el número de cuencas en el mundo que tieneninterés petrolero al 50% de las existentes.



Dentro de la roca generadora, no toda la materiaorgánica se transforma en petróleo, se estima que el70% permanece como residuo orgánico insoluble, por lo

que el rendimiento promedio de las rocas generadorases de aproximadamente 30%.

Pero este porcentaje no es el del petróleo quefinalmente obtenemos, pues se estima que sólo 1 % delpetróleo generado es capaz de migrar hacia la rocaalmacén y acumularse en ella, mientras que 99% nollega a migrar o se pierde debido a que no existe unsello que impida que el crudo o el gas escape de la rocaalmacén.

Por otro lado, se tiene el problema de la cantidad depetróleo recuperable con rendimiento económico de losyacimientos, que es en general menor del 60%.



Extractable organic matter

Asphaltenesand

Total organic matter Resins

Total rock

CH2Cl2

HCl& HF

Kerogen

Aromatics

Alkanes

Minerals

Organic matter in source rocks



Carbon Water CO2

Oil, gasHydrogen

Kerogen

Maturation(heat and time)

Cooked kerogen

O x y g e n

Mass balance considerations 1



ROCA GENERADORA:

Es una roca sedimentaria de grano fino que en

condiciones naturales ha generado ydesprendido suficientes HC s como paraformar una acumulación comercial.

►POSIBLE: Es aquella roca sedimentaria cuyo potencial aún no ha sido

evaluado pero que se pudo haber generado y expulsado HC s.►EFECTIVA: Cualquier roca sedimentaria que ya ha generado y expulsado

hidrocarburos.

►POTENCIAL: Es una Roca sedimentaria, Inmadura que se conoce sucapacidad de generar y expulsar HC s si su nivel de madurez se

incrementa.

Ó



PIRÓLISIS, Rock-Eval



CARBONO ORGÁNICO TOTAL (TOC ó COT)

•Analizador LECO•La roca sin carbonatos se calienta a altas Temperaturas.•Se atrapa y mide el CO2 y se calcula el Carbono Orgánico.



PIRÓLISIS, Rock-EvalS1 = HC s Libres en la RocaS2 = HC s Remanentes (G)S3 = Eq. Oxígeno Contenido en el Kerógeno

S1

S2

S3

HI

OI

Tmax

300 C 550 C

600 C



PIRÓLISIS, Rock-Eval

Gas

Diagrama Van Krevelen



Con el incremento dela madurez:S1 - Aumenta

S2 - DisminuyeTmax - AumentaIP = S1/(S1+S2) – Aumenta

El pico S3 equivale al O2 calculadodel CO2 detectado durante la

pirólisis.

Toarciano, Cuenca París



S2 = Potencial para generar HC s< 2 RG pobre2-5 RG regular5-10 RG Buena

> 10 RG muy buena

Índice de Hidrógeno: IH = (S2/TOC) x 100Índice de Oxígeno: IO = (S3/TOC) x 100Índice del Tipo de HC s: = S2/S3

< 2, gas

> 5, aceite

Tmax = Temperatura máxima de S2:< 430 Inmadurez

~430 a 470 Ventana del petróleo>470 Sobremadurez

CARBONO ORGÁNICO TOTAL (TOC o COT)



CARBONO ORGÁNICO TOTAL (TOC o COT)♦ El COT corresponde solamente a la cantidad de carbono de la MO, no implica

calidad de MO. Tampoco involucra el Carbono relacionado a los minerales.♦ Los análisis se hacen en muestras de núcleo, canal o afloramientos, por lo

que representan solo una mínima parte de la sección.♦ Es un análisis rápido y barato para discriminar análisis posteriores.





COT (%) Implicaciones como Roca Gen.

<0.5 Capacidad despreciable (Pobre)

0.5-1.0 Capacidad (regular)1.0-2.0 Capacidad moderada (Buena)

>2.0 Capacidad (muy Buena a Excelente)



Cantidad promedio de TOC en varias litologías

Cantidad de TOC en varias litologías %TOC



Cantidad de TOC en varias litologías %TOC



Organic richness and lithology

Clastics (% TOC) Source rock grade Carbonates (%

TOC)

<0.5 Very poor <0.3

0.5-1.0 Poor 0.3-0.5

1.0-2.0 Fair 0.5-1.0

2.0-4.0 Good 1.0-2.0

4.0-12.0 Very good 2.0-6.0

>12.0 Oil shale >6.0

Documents

Tema_II_Kerogeno