Petróleo: Orígenes.

"Man is the only real enemy we have. Remove Man from the scene, and the root cause of hunger and overwork is abolished for ever" 

(George Orwel)

El petróleo y sus derivados forman parte de la sociedad moderna en que vivimos, y eso es un hecho indiscutible. Dejando a un lado la controversia y las polémicas que se puedan generar en torno a el uso de los hidrocarburos, su repercusión en la economía mundial o los daños que estos puedan generar, un mundo tal como lo concebimos en la actualidad, no podría sustentarse sin el preciado oro negro. Son multitud sus usos y aplicaciones. No solo cuando repostamos en una gasolinera o llenamos el depósito de nuestra calefacción estamos consumiendo hidrocarburos, sino también en infinidad de plásticos, fibras sintéticas, metales, productos de limpieza, agricultura, medicina, muebles o incluso en productos alimenticios cotidianos como los conservantes, colorantes y antioxidantes. 

Pero para llegar a estos productos finales, el petróleo ha sufrido numerosos procesos de trasformación. Un largo viaje que empieza hace millones de años (la mayor parte del petróleo tiene su origen en mares ecuatoriales en el Cretácico, hace entre 145 y 65 millones de años). En este capítulo solo nos ocuparemos de las primeras paradas de este viaje que comprende desde la formación de los distintos hidrocarburos hasta su emplazamiento definitivo en un yacimiento, y dejaremos los procesos de exploración, explotación, producción (upstream), refinado y comercialización (downstream) para un futuro. 

El origen (orgánico*) del petróleo: 

La formación de un yacimiento de petróleo y gas a partir de materia orgánica es proceso complejo y geológicamente lento que requiere seguir una secuencia determinada y concreta: 

1º. Deposito de la materia orgánica en grandes cantidades.

2º. Enterramiento de esta materia en en un medio no oxidante.

3º. Trasformación de la materia orgánica en hidrocarburos. 

4º. Migración desde la roca madre hasta la roca almacén.

5º. Acumulación gracias a algún tipo de barrera. 

*Existen otras hipótesis que creen en la existencia de un origen abiótico pero hasta la fecha la mayor parte de la comunidad científica internacional se decanta por catalogar todos los yacimientos explotables de hidrocarburos dentro del origen biótico, es decir a partir de materia orgánica.

Comencemos por el principio....

Imaginemos un mar como el Caribe en la actualidad (o en su defecto un gran lago), con  numerosa vida orgánica, algas, plancton... esta materia orgánica al morirse, se va acumulando en el lecho marino <y no, los dinosaurios no forman parte de esta materia orgánica>. Imaginemos también un gran río que desemboca en un mar arrastrando con él numerosas plantas, semillas, arboles, produciéndose también una gran acumulación de materia orgánica ¿Lo tenemos imaginado? Ahora imaginemos que este mar o gran lago es profundo y en su lecho se va produciendo la acumulación de la materia orgánica en un ambiente anóxico (sapropel), o que la tasa de sedimentación sea tan abundante que se produzca un rápido enterramiento de esta materia orgánica. Es fundamental para la generación de petróleo que se den estas condiciones ya que si los componentes de esta materia orgánica (carbohidratos, grasas y proteínas principalmente) se oxidan <es decir se pudren> se paraliza el proceso de generación del petróleo. De esta forma ya hemos cumplido los dos primeros supuestos: depósito importante de materia orgánica y enterramiento en condiciones no oxidantes. 

La transformación de la materia orgánica: 

En esta fase, la materia orgánica acumulada en los sedimentos es "cocinada" progresivamente a una mayor temperatura y presión para obtener los distintos tipos de hidrocarburos que son los componentes del petróleo crudo, y gas natural (húmedo y seco). Se trata de la etapa más compleja de todas, en la que debido a este progresivo aumento de temperatura y presión (por continua sedimentación y subsidencia) se van produciendo diferentes transformaciones químicas que dan lugar a la generación de los distintos hidrocarburos a partir de la materia orgánica. Entrando un poco más en detalle esta trasformación tiene tres estadios que se desarrollan a medida que la temperatura y presión van aumentando según los gradientes de profundidad: 

1º. Diagénesis:  

Al principio los sedimentos marinos contienen una gran cantidad de agua por volumen y se encuentran poco consolidados. La diagénesis, que ocurre desde los primeros cientos de metros de enterramiento (por lo que la presión y la temperatura tienen menor importancia), describe los cambios químicos que ocurren mientras estos sedimentos se van consolidando, es decir, mientras la roca se va formando. Además durante este proceso se pasa definitivamente a un medio reductor donde organismos anaeróbicos se aprovechan de esta materia orgánica acumulada, descomponiéndola y degradándola, para finalmente separarla en sus partes constituyentes o biopolímeros. Estos constituyentes se agrupan en los llamados geopolímeros que posteriormente se condesan formando según su naturaleza los distintos tipos de kerógenos que son considerados como la materia prima de los hidrocarburos. 

Diagrama de Van Krevelen

2º. Catagénesis: 

A medida que la profundidad de enterramiento se incrementa, la temperatura y la presión también lo hacen según sus gradientes de profundidad <aumentando aproximadamente la temperatura unos 30ºC y la presión unos 200-300 bar por cada kilómetro> afectando a los kerógenos, produciendose su rotura y la posterior liberación de hidrocarburos, y resultando en la formación de moléculas más complejas. Este proceso es denominado catagénesis, y tiene lugar principalmente a unas profundidades entre 1500m y 6000m. En los cuales se produce la rotura o "craqueo"  del kerógeno en petróleo crudo, y su gas asociado o gas húmedo.

3º. Metagénesis: 

La metagénesis es la fase final de la evolución de los hidrocarburos, las altas presiones y temperaturas causan el craqueo del  kerógeno en hidrocarburos ligeros, formados en su mayor parte por metano. Esto es conocido como la zona de gas seco. En este estadio, la materia orgánica remanente, principalmente carbono puro, es convertida en grafito debido a la gran presión y temperatura. 

En resumen: 

Podemos concluir con que en este proceso de transformación de la materia orgánica en petróleo, existe un amplia variedad de rangos de temperaturas y presiones que darán lugar a diferentes tipos de hidrocarburos atendiendo a los distintos tipos de kerógenos que han sido transformados. Si queremos generalizar <existen muchos condicionantes que no vamos a entrar a discutir> podemos decir que la ventana correspondiente para la formación de petróleo se corresponde con unas temperaturas de 60-140ºC, situándose por encima de estas temperaturas las ventadas que dan lugar a gas.

La migración: 

En raras ocasiones el petróleo se encuentra en la misma roca donde se produjo la transformación de la materia orgánica. Estos sedimentos (normalmente marinos) ricos en materia orgánica, que tras el proceso de enterramiento han dado lugar a la generación de distintos hidrocarburos son conocidos como roca madre y generalmente se tratan de lutitas o pizarras bituminosas. En la mayoría de los casos existe un desplazamiento (o migración) desde la roca madre, a través de rocas permeables, hasta la roca donde se encuentra almacenado o roca almacén. 

En un primer momento se produce la migración primaria de los hidrocarburos (que estarán en fase líquida o gaseosa cuando la temperatura varíe entre 50ºCy 250ºC) a través de microporos o fracturas la roca madre. La presión hidrodinámica es la responsable de este movimiento dentro de la roca madre, ayudada a su vez por la compresión que se produce con el enterramiento. A continuación se produce una migración secundaria, en la cual el petróleo o el gas, se desplaza hacia la superficie a través de rocas clásticas (como calizas o areniscas) que tienen una porosidad relativamente mayor. Este movimiento pude ser debido a la flotabilidad de los hidrocarburos, o debido a capilaridad o presiones hidrodinámicas.

Acumulación: 

Para la formación de un yacimiento de hidrocarburos, en especial de un yacimiento explotable, se requiere que estos finalmente queden almacenados en grandes cantidades por algún tipo de barrera que los impida continuar con su ascenso hacia la superficie. Esta acumulación se produce en el espacio poroso de la roca almacén <no, el petróleo no se acumula en grandes bolsas de petróleo como si fueran enormes piscinas subterráneas> gracias normalmente a una roca cobertera relativamente impermeable, produciéndose una estratificación por diferencia de densidad, situándose de más a menos profundidad, el gas natural, el petróleo y el agua contenidos en este espacio poroso. 

Existen numerosas estructuras geológicas que hacen posible esta acumulación y concentración de petróleo, manteniéndolo atrapado y constituyendo de esta forma un yacimiento petrolífero. De modo muy simplificado podemos clasificar los distintos tipos de trampas petrolíferas en trampas estratigráficas, trampas estructurales y trampas mixtas.

Trampas estratigráficas: Cuando en una sucesión estratigráfica las capas superiores a una roca almacén sean impermeables, impidiendo el flujo del petróleo hacia la superficie. Los cambios laterales de facies y las discordancias pueden formar este tipo de trampas. 

Trampas estructurales: Cuando la causa de encontrarse una roca impermeable en contacto con la roca almacén se deba a razones tectónicas. El caso de los anticlinales sobre todo (representando el 80% de las tramas) y de las fallas son ejemplos de este tipo de trampas. 

Trampas mixtas: que están formadas por las combinación de los dos tipos anteriores. 

Alguno de los tipos más frecuentes de trampas petrolíferas

Concluyendo: 

En este capítulo hemos descrito a grandes rasgos los procesos que van desde el origen de la materia orgánica, su depósito en el fondo de lechos marinos y posterior enterramiento. A continuación hemos visto como la materia orgánica se iba cocinando a presión hasta convertirse en hidrocarburos para después migrar desde la roca madre, a través de la roca almacén hasta quedar atrapada en alguna de las numerosas trampas petrolíferas que existen. Un pocos párrafos hemos desarrollado un proceso que pude durar varios millones de años y sobre el que han corrido ríos de tinta en numerosos estudios y artículos <mucho más precisos y rigurosos que este> y ahora solo tenemos que esperar algunos millones de años más hasta que la "civilización" moderna llegue y descubra que ese material negro y pegajoso, al que los griegos denominaron aceite de roca,  tiene mucho interés gracias a su poder energético y sus numerosas aplicaciones y sobre todo a la importancia económica y socio-política que los seres humanos hemos creado en torno suyo. Pero de eso ya nos ocuparemos en otro momento...