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fecha de publicación06.04.2016
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Instituto politécnico nacional

Escuela superior de ingeniería y arquitectura

Unidad ciencias de la tierra



Geología del petróleo

1PM5

Gabriela Sánchez Aragón

Actividad 1 (blog)

Integrantes del equipo

Barajas Hernández Marco Polo

De La Garma Romo Jorge Alberto

Franco Villegas Moisés

Mancera Cortez Karen Anel

Vázquez Salas Armando



Introducción.

En el presente trabajo se exponen diversos temas tales como las teorías que dan origen al petróleo, la composición química de este, a su vez se explica que es el kerogeno y sus tipos, que es y para qué sirve un biomarcador, las etapas de la materia orgánica y un esquema de la materia orgánica en un ambiente marino.

Todo esto con el fin de conocer el origen y composición del petróleo y como este tiene relación con la materia orgánica.

Origen.

Existen tipos de teorías que intentan explicar el posible origen del petróleo a continuación se mencionaran.

Teoría Inorgánica

Según los trabajos de Berthelot (1866), Mendeleiev (1897), Moissan (1902), la formación de los aceites minerales se deberían a la descomposición de carburos metálicos por la acción del agua. Las aguas de infiltración, en contacto con los carburos metálicos contenidos en las profundidades del suelo, darían hidrocarburos acetilénicos de cadena corta, que se transformarían en hidrocarburos saturados, cada vez más complejos, polimerización y condensación.

Así es como una hipótesis, emitida por Sabatier y Senderens, hace intervenir una reacción catalítica con fijación de hidrógeno, en presencia de metales como el níquel, en estado muy dividido.

Algunos geólogos han pensado vincular la formación de aceites minerales a fenómenos volcánicos: en efecto, los restos de terrenos eruptivos a menudo contienen hidrocarburos, y el azufre, producto volcánico por excelencia, constituye casi constantemente las tierras petrolíferas. Se comprueba también, en el curso de las erupciones, un desarrollo de hidrocarburos gaseosos que podrían polimerizarse en el curso de los fenómenos posvolcánicos. Pero esta Hipótesis no encara la posibilidad de descomposición de los petróleos a la temperatura de las bocas de erosión es muy elevado, y aunque se ha verificado en algunos yacimientos (Caúcaso, Rumanía, Galitzia), no ha sucedido lo mismo en las regiones petrolíferas del Canadá, Texas y Rusia del Norte.

Teoría Orgánica

Según el naturalista Alemán Hunt, los petróleos se habrían formado en el curso de los siglos por descomposición de plantas y de animales marinos. En apoyo de esta hipótesis se invoca generalmente la presencia de tal gema y restos orgánicos en los sondajes petrolíferos. La destilación bajo presión del aceite de hígado de Bacalao o de cuerpos grasos provenientes de animales marinos mostraría, según el químico Egler, que los petróleos se originan por la acción del calor central, ejercido bajo fuertes presiones, sobre los cadáveres fósiles de esos animales.

Apoyaría la hipótesis del origen animal de estos aceites el poder rotatorio que posee la mayor parte de ellos, que probablemente se debe a la presencia de colesterina. Desgraciadamente, los yacimientos de petróleo se encuentran en terrenos antiguos donde la geología nos enseña que la vida se hallaba muy poco desarrollada.

Teoría Microorgánica

Sería muy posible que la génesis de los petróleos derivasen, al menos en parte, de formas animales y vegetales de organización muy primitiva como las algas, diatomeas, los protozoarios (foraminíferas). La descomposición por el agua del plancton marino, y sobre el Faulschlamn, de las profundidades constituido por plantas y animales microscópicos, podría proporcionar petróleo en ciertas condiciones. Lo que parece confirmar esta idea es la coexistencia de antiguas líneas costeras o de formaciones marinas, con ciertos yacimientos.

En la actualidad se da más crédito a la hipótesis orgánica para explicar la enorme cantidad de sustancias madres necesarias para la producción de miles de millones de petróleo extraídas hasta el presente, a sido menester como en cierta época, un hundimiento o una brusca modificación de las condiciones de vida que provoco la muerte de numerosos animales marinos. Para el químico marino Mrazec, no sería extraña a la transformación de los restos orgánicos, una acción microbiana anaerobia, y el biólogo francés Laigret a demostrado que el bacillus Perfringens puede producir fermentaciones, dando metano y hidrocarburos análogos a los petróleos.

Teoría Convencionalmente aceptada

La composición química del petróleo (con 95 a 99 por ciento de carbono o hidrogeno) no implica forzosamente un origen orgánico. No obstante, generalmente se le considera así por dos razones:

1.- El petróleo tiene ciertas propiedades ópticas.

2.- El petróleo contiene nitrógeno y ciertos compuestos (porfirinas) que únicamente pueden proceder de materiales orgánicos.

Por otra parte, el petróleo casi siempre se encuentra en rocas sedimentarias marinas. En efecto el muestreo realizado en algunos del fondo de los mares sobre las plataformas continentales ha revelado que los sedimentados de grano fino que están acumulándose hoy día contienen hasta 7 por ciento de materia orgánica que es potencialmente apta desde el punto de vista químico para transformarse en petróleo. En este hecho vemos una aplicación mas del principio de uniformidad.

Aunque las etapas de formación del petróleo apenas si se conocen, la teoría que se expone a continuación esta ampliamente difundida y apoyada por superficies hechas como para estar, al menos un tanto cerca de la verdad.

La materia original consiste en organismos marinos simples, principalmente plantas que viven en abundancia en la superficie y cerca de la misma. Ciertamente no falta tal material: la observación y las medidas practicadas indican que el mar producen cuando menos 400 kilogramos de materia proteica por hectárea cada año y en las aguas más productivas cerca de la orilla crecen hasta 2.5 toneladas por hectárea al año. Esta última cifra representa más de lo que podría cosechar el rancho o la granja más productiva.

La materia orgánica se acumula en el fondo, sobre todo en cuencas donde el agua está estancadas y es pobre en oxígeno y en consecuencia los animales necrófagos no devoran la sustancia orgánica ni esta se destruye por oxidación. En cambio sufre el ataque y la descomposición por bacterias, que separan y eliminan el oxígeno, nitrógeno y otros elementos, dejando el carbono y el hidrogeno residuales. Los sedimentos ricos en materia orgánica actualmente en proceso de acumulación, están llenos de bacterias.

Al sepultarse profundamente bajo sedimentos más finos que se depositan posteriormente, se destruyen las bacterias y se aportan presión, calor y tiempo para que puedan verificarse los cambios químicos posteriores que convierten las sustancias orgánicas en gotitas de petróleo líquido y en minúsculas burbujas de gas.

La compactación gradual de los sedimentos que las contienen a consecuencia de su peso cada vez mayor, reduce el espacio entre las partículas de roca y expulsa el petróleo y gas hacia las capas cercanas de arena o arenisca, donde los poros son más grandes.

Ayudados por su menor peso específico que les permite flotar y quizá por la circulación de las aguas subterráneas, el aceite y el gas generalmente se mueven hacia arriba a través de la arena hasta que alcanza la superficie se disipan o bien, hasta que se detiene y acumulan una trampa y forman un yacimiento.

Composición.

Todos los tipos de petróleo se componen de hidrocarburos, aunque también suelen contener unos pocos compuestos de azufre y de oxigeno; el contenido de azufre varía entre un 0,1 y un 5%. Dichos hidrocarburos pueden separarse por destilación fraccionada de la que se obtienen aceites ligeros (gasolina), vaselina, parafina, asfalto y aceites pesados.

El petróleo contiene elementos gaseosos, líquidos y sólidos. La consistencia del petróleo varía desde un líquido tan poco viscoso como la gasolina hasta un líquido tan espeso que apenas fluye. Por lo general, hay pequeñas cantidades de compuestos gaseosos disueltos en el líquido; cuando las cantidades de estos compuestos son mayores, el yacimiento de petróleo está asociado con un depósito de gas natural.

La composición elemental del petróleo normalmente varía entre estos intervalos:

Elemento

Peso %

Carbono

84-87

Hidrógeno

11-14

Azufre

0-2

Nitrógeno

0,2

El petróleo es un líquido insoluble en agua y de menor densidad que ella. Dicha densidad está comprendida entre 0.75 y 0.95 g/ml. Sus colores varían del amarillo pardusco hasta el negro.

La composición varía con la procedencia. Se los clasifica según el tipo de hidrocarburos que predominan en el:

  • Petróleo a base parafínica (fluidos).

  • Petróleo a base asfáltica (viscosos).

  • Petróleo a base mixta.

El petróleo a base asfáltica es negro, viscoso y de elevada densidad: 0,95 g/ml. En la destilación primaria produce poca nafta y abundante fuel oil, quedando asfalto como residuo. Estos petróleos son ricos en compuestos cíclicos como el ciclopentano y el ciclohexano, y en hidrocarburos aromáticos como el benceno y sus derivados.

Los petróleos a base parafínica tienen color claro, son fluidos y de baja densidad: 85 g/ml. Cuando se refinan sus aceites lubricantes se separa la parafina. De estos petróleos se pueden extraer grandes cantidades de nafta, kerosene y aceites lubricantes.

Los de base mixta tienen características y rendimientos comprendidos entre las otras dos variedades principales. Después de destilar sus porciones más volátiles abandonan nafta y asfalto.

Tipos de Kerogeno

El kerogeno es  una materia precursora del petrolero y que tiene del 80 al 90% de materia orgánica, dentro de ella se encuentra una materia en menor cantidad que es soluble en solventes orgánicos y se denomina Bitumen.


Dentro de los tipos de kerogeno podemos encontrar 3:


El Kerogeno Tipo I: Es de alto contenido de C/H y de bajo contenido de Oxigeno. Es procreador de Aceite.


El Kerogeno Tipo II y III: tienen contenido de C/H regular y de oxigeno también, son preocreadoras de gas.


El Kerogeno Tipo IV: Es aquel que produce carbono, básicamente este es por materia orgánica continental como plantas terrestres, insectos y otro tipo de animales, produce carbono y gas.


En cuanto a los ambientes de creación de los tipos de kerogenos, el kerogeno tipo I, se crea en ambientes de cuenca oceánica, en donde la materia orgánica es basta y puede ser sepultada rápidamente por un evento tectonico, sepultando algas y fito-plancton entre otros.


El Kerogeno tipo II y III: Este tipo de kerogenos pueden ser creados igualmente que los de tipo uno pero los diferencia el hecho de que están mas evolucionados y que la roca generadora ya no produce aceite en lugar de eso ahora genera gas.

Este tipo de kerogenos son grandes fuentes de gas.


El Kerogeo Tipo IV: Se trata de kerogeno con materia más continental con restos de plantas, insectos de zonas continentales las cuales son sepultadas. Producen principalmente Carbón Mineral y gas.

¿Qué son los biomarcadores?

Los biomarcadores o marcadores biológicos, son substancias que indican un estado biológico sea bioquímicos, fisiológicos o morfológicos.

Es decir son unos indicadores que pueden medirse objetivamente, el cual nos indicaría que un proceso biológico es normal o patológico (indicativo de una enfermedad).

En general los biomarcadores se clasifican en tres grupos:

  • De exposición, si permiten la medida de la dosis interna mediante el análisis químico del compuesto tóxico o un metabolito del mismo en los fluidos corporales

  • Los biomarcadores de efecto indican cambios bioquímicos que acontecen tras una exposición a xenobióticos.




  • Los biomarcadores de susceptibilidad sirven como indicadores de la respuesta individual frente a la agresión de un tóxico o grupo de tóxicos.


¿Para qué se utilizan?
Los biomarcadores se utilizan para:

 Detectar la presencia de una exposición

 Determinar las consecuencias biológicas de la exposición

 Detectar los estados iniciales e intermedios de un proceso patológico

 Identificar a los individuos sensibles de una población

 Fundamentar la decisión de intervenir, tanto a nivel individual como ambiental

 Permiten tratamientos más efectivos
En geología, un biomarcador es un compuesto orgánico complejo, un fósil molecular, composición que consiste en carbono, hidrógeno y otros elementos. Sus estructuras se pueden interpretar en términos de su origen biológico. Se encuentra en las rocas, sedimentos y carbón. Su estructura tiene muy baja cambio de las moléculas orgánicas originales presentes en las membranas plasmáticas de los organismos de origen.
En rocas de origen, los biomarcadores se utilizan para determinar ambientes de depósito, la maduración térmica del material orgánico y el grado de biodegradación.
Los biomarcadores se encuentran presentes en las muestras geológicas, en concentraciones menores al 1%, formando parte de mezclas complejas con otros compuestos de diversas clases químicas. Para lograr detectarlos es necesario, primero, separar los extractos de roca o aceites en familias de compuestos utilizando cromatografía líquida. Una vez obtenidas las fracciones más simples y concentradas en biomarcadores, éstas son analizadas por CG-EM computarizada. Este modo de detección se conoce como monitoreo selectivo de iones (SIM, por sus siglas en inglés) y la gráfica resultante que relaciona la intensidad de un ion particular en función del tiempo de retención, se conoce como perfil de la corriente iónica seleccionada (PCIS). Si bien los métodos clásicos tales como la gravimetría, magnetometría y sismología, utilizados en la localización de yacimientos de petróleo han demostrado ser confiables, la imperante necesidad de encontrar nuevas áreas productoras de hidrocarburos, que contribuyan a incrementar las reservas disponibles de crudo, ha impulsado la aplicación del estudio de biomarcadores como herramienta geoquímica notablemente confiable y precisa en la prospección petrolera.

Etapas de la evolución de la materia orgánica.

La materia orgánica de los suelos es el producto de la descomposición química de las excreciones de animales y microorganismos, de residuos de plantas o de la degradación de cualquiera de ellos tras su muerte. En general, la materia orgánica se clasifica en compuestos húmicos y no húmicos. En los segundos persiste todavía la composición química e incluso la estructura física de los tejidos animales o vegetales originales. Los organismos del suelo descomponen este tipo de sustancias orgánicas dejando solamente residuos dificilmente atacables, como algunos aceites, grasas, ceras y ligninas procedentes de las plantas superiores de origen. El resto son transformados por parte de los microorganismos, reteniendo una parte como componentes propios (polisacáridos , por ejemplo). El producto de tal transformación es una mezcla compleja de sustancias coloidales y amorfas de color negro o marrón oscuro denominado genéricamente humus (Brady, 1984). El humus constituye aproximadamente entre el 65 y el 75 % de la materia orgánica de los suelos minerales. Los suelos minerales son los de un contenido de materia orgánica menor del 20 %, ocupando el 95 % de la superficie terrrestre mundial. Los suelos con un mayor contenido en materia orgánica se denominan suelos orgánicos. El contenido medio aproximado de materia orgánica en los suelos de labor oscila entre el 1 y el 6 %.

La consecuencia radiométrica de mayor interés debido al contenido en materia orgánica es la pérdida de reflectancia del suelo en el espectro visible, que se manifiesta en un oscurecimiento característico de este tipo de suelos. Así, por ejemplo, los suelos desarrollados en condiciones de pradera semiárida suelen presentar altos contenido en materia orgánica, razón por la cual ofrecen una pigmentación muy oscura.

Esquema de la materia en ambiente marino.

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Conclusión.

Se estudió las diversas teorías que intentan explicar el origen del petróleo y como antes de este existe una sustancia llamada kerogeno, este hidrocarburo como su nombre lo dice está compuesto en su mayoría de hidrogeno, carbono, azufre y demás elementos que como nos dice una teoría puede que procedan de materia orgánica que se sedimento en cuencas y ahí se descompusieron en diversos compuestos químicos como el metano pero de igual forma se pueden formar compuestos más complejos un ejemplo son los biomarcadores que nos dan información del tipo de ambiente donde se sedimento toda la materia orgánica pasando por varios procesos y así llegar a convertirse en petróleo. Concluimos que esta gran cadena es de suma importancia en el ámbito de la geología porque nos da una idea de cómo eran los ambientes antes de, y en la ingeniería petrolera debido a los indicativos de posibles yacimientos que explorar.

Referencias.

http://elpetroleo.50webs.com/composicion.htm

http://www.ujaen.es/huesped/pidoceps/telav/fundespec/materia_organica.htm

http://www.suelos.org.ar/publicaciones/vol_2n1/Mussini.pdf

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen1/ciencia2/39/html/sec_8.html

https://frackingvinaros.wordpress.com/2013/04/01/que-es-el-kerogeno/

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