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5. MIGRACIÓN DE HIDROCARBUROS

Como el petróleo y el gas no existen ordinariamente en cantidades comerciales, en las mismas rocas en que probablemente se originaron, es indudable la migración de éstos desde la roca madre hasta la roca almacén. Igualmente se cree, que existe una migración posterior a través de la roca almacén, hasta que los hidrocarburos se escapan o son retenidos en algún tipo de trampa natural. Por lo tanto la migración se sitúa entre la generación y la acumulación de los hidrocarburos. (Landes, 1977) Sobre el gas, debido a su extrema movilidad, no existe duda sobre su migración. El gas, se mueve a través de las rocas, en dirección de la menor presión y usualmente en sentido ascendente. Dado que los petróleos en profundidad se mezclan con el gas en una fase homogénea de vapor, esto hace que presenten una movilidad comparable con la del gas natural. 5.1 MIGRACIÓN DEL PETRÓLEO Sabiendo que el petróleo tiene una movilidad casi igual y hasta superior al agua en superficie, debido a la presencia de gas en solución y a las temperaturas del subsuelo, a continuación se presentan los argumentos en pro y en contra de la migración, los cuales básicamente se refieren a la distancia recorrida. Argumentos en contra: Los que se oponen, creen que el petróleo procede de las rocas inmediatamente adyacentes y que no ha viajado grandes distancias. El mejor argumento es la existencia de petróleo en masas lenticulares de arena rodeadas de arcilla compacta, se supone que éste fue expulsado de la arcilla durante el proceso de compactación. Otro argumento, es la presencia de varios yacimientos superpuestos con diferente tipo de petróleo, indicando que no ha habido mezcla entre ellos. Otros consideran que si el petróleo migra, toda trampa debería contener petróleo y la zona del acuífero inferior debería contener trazas del mismo.

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Argumentos a favor: Partiendo de que el petróleo tiene alta movilidad en el subsuelo, sería como negar las posibilidades de migración de las aguas del subsuelo. Cuando existe una gran diferencia de presiones, el petróleo migra de la roca hacia el pozo y es una evidencia visual. La presencia de filtraciones de petróleo, prueba la migración desde una roca en profundidad. Las acumulaciones en rocas inorgánicas; yacimientos en rocas que nunca presentaron organismos de los que procede el petróleo, como el caso de las areniscas costeras y de calizas (petróleo en fracturas). Existencia de petróleo en rocas ígneas y del basamento. Posibilidad de correlacionar el petróleo de la roca almacén con el de la roca madre. Petróleos químicamente similares en una serie de yacimientos superpuestos, aunque la regla general es contraria. Ajuste del gas, petróleo y agua a las estructuras de las rocas. Consideraciones cuantitativas; presencia de petróleo en cantidades enormes, que no pudo ser generado por acumulaciones locales. La conclusión es que, aunque la migración haya sido pequeña en algunos yacimientos, en otros se ha podido dar a gran escala.

5.2 MIGRACIÓN PRIMARIA Y SECUNDARIA La primera migración que sufre el petróleo es desde la roca madre hasta la roca almacén, esta migración primaria cuando no es hacia lentes aislados, es seguida por migraciones secundarias, hasta que el petróleo es atrapado o escapa. Ver figura 5.1 Además cuando se tiene petróleo y gas en fase vapor, no solo pueden pasar por los poros interconectados, sino a través de los microporos y microfracturas.

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Figura 5.1. Trampa con gas, petróleo y agua, estratificada. Basculamientos o hundimientos, pueden generar la renovación de la migración buzamiento arriba. En este caso se muestra como la trampa al ser ocupada completamente el petróleo y el agua pueden renovar su migración. Tomado de Landes K. 5.3 CAUSAS DEL MOVIMIENTO DEL PETRÓLEO. En la migración primaria dominan las fuerzas hidráulicas y en la migración secundaria la flotabilidad del petróleo respecto al agua asociada.

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- Fuerzas Hidráulicas. Durante la compactación de los sedimentos, los fluidos que ocupan los poros son expulsados y si existe algo de petróleo en la roca madre, este es arrastrado por el agua hacia formaciones más porosas, como areniscas y calizas permeables. También cuando existe una superficie piezométrica, inclinada, debido a que el agua tiene un punto de descarga a una cota inferior al punto de toma, los contactos gas - agua y petróleo - agua también se inclinan. Igualmente las fuerzas hidráulicas, son las responsables del movimiento del petróleo a través de la roca almacén, durante la explotación de un campo con empuje hidráulico. - Flotación. Es la causa primaria del movimiento a través de la roca almacén (migración secundaria). Para esto solo son necesarias dos condiciones básicas: 1. Fluidos inmiscibles y 2. Fluidos de diferentes densidades. Debido a que el agua y el petróleo son inmiscibles y el gas natural también; después de alcanzar la saturación correspondiente a las presiones y temperaturas existentes, donde quiera que se encuentren estos dos o tres elementos, en una roca de permeabilidad adecuada, adoptan una estratificación por densidades. Para lograr esta situación, los hidrocarburos han debido migrar a través de los poros de la roca, siendo la roca madre de grano de fino y por el tamaño de los poros, es imposible que se estratifiquen en dicha roca. El proceso de flotación entra en actividad cuando el petróleo llega a la roca almacén, luego de la migración primaria desde la roca madre. Como estas están casi siempre llenas de agua, el petróleo y el gas se acumulan entre esta y un techo impermeable. En caso de no estar totalmente llena de agua, el petróleo yace igualmente encima y si no existe agua, se encuentra en la base de la roca. El petróleo asciende a través de los poros, hasta alcanzar el cierre superior o techo y después el movimiento ascendente se efectúa a lo largo de un plano inclinado. Es muy posible que los petróleos jóvenes y relativamente viscosos, se acumulen en yacimientos en los que los buzamientos tienen menor importancia para su migración con respecto a su movilidad y en este caso se encuentran más o menos dispersos en la parte superior de la roca almacén. La migración secundaria en la roca almacén no termina necesariamente con el primer atrapamiento, los basculamientos posteriores causados por el hundimiento intermitente de la cuenca, dan como resultado la renovación de la migración buzamiento arriba. Ver figura 5.2

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Figura 5-2. Renovación de la migración buzamiento arriba, que puede generar trampas en serie. Tomado de Landes K. - Otras fuerzas posibles. La dilatación o aumento de volumen por fracturamiento, puede ser responsable del movimiento del petróleo de la roca almacén hacia las rocas fracturadas del basamento y ser la causa de disminuciones repentinas de presión. Otra causa citada es la capilaridad, pero juega un mayor papel en la expulsión del petróleo, ya que en la roca almacén sirve más para impedir el movimiento, mientras que el agua singenética que rodea los granos finos es un obstáculo que impide la entrada del petróleo. Otras causas de migración son la expansión del agua, los escapes de gas tipo efervescentes con caída de presión y las presiones creadas por minerales cementantes dentro de la roca almacén.

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5.4 CARÁCTER DEL MOVIMIENTO (MECANISMO DE MIGRACIÓN) Roof y Rutherford citan cuatro mecanismos por los cuales puede migrar el petróleo:

1. Flujo simultáneo de agua y petróleo. 2. Solamente fluye el petróleo y el agua permanece estacionaria. 3. El petróleo migra a escala molecular con el agua fluye 4. El petróleo migra a escala molecular y el agua no fluye

Los anteriores mecanismos se explican brevemente de la siguiente manera: 1. Es aplicable a la migración primaria, donde la comprensión es la causa de la expulsión y el flujo se verifica en cualquier dirección. 2. Difícil de aplicar en la migración primaria, pero es el más indicado para la migración secundaria, debido a que el petróleo asciende por flotación y una vez efectuada la acumulación, puede reanudar su viaje, por basculamiento, u otra causa. 3. y 4. Este mecanismo es accesorio a uno o ambos de los otros dos tipos, sólo que la dirección del movimiento molecular únicamente es ascendente.

5.5. MOVIMIENTO DEL AGUA DESPLAZADA El petróleo que entra en una roca debe desplazar un volumen igual de agua. Si el sistema es abierto, el agua sale por los afloramientos, en un yacimiento cerrado el volumen adicional debe ser creado por: - Comprensión de los fluidos del yacimiento. - Penetración de los estratos superiores por el agua desplazada, dado que una formación puede permitir el paso del agua y retener el petróleo. El problema se presentan en arenas petrolíferas que no contienen agua libre (solo singenética), como el caso de algunas lentes de arenas, que evidentemente estaban ocupados por agua. Se supone que el petróleo la desplazó y una subsecuente contracción de este debido al escape de gas, dejó espacios vacíos.

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Otra explicación es, que el agua haya sido absorbida por minerales hidratantes de la roca adyacente o que se haya evaporado por el gas natural.

5.6 DIRECCIÓN DE LA MIGRACIÓN Considerando la migración con respecto a los planos de estratificación, el petróleo migra paralela o transversalmente a la estratificación. Siendo paralela = lateral y transversal = vertical, aunque estos términos no son muy precisos cuando las capas están inclinadas. Como generalización la migración primaria es transversal, o sea hay presencia de zonas permeables que cruzan la estratificación y la migración secundaria es a través de la roca almacén o sea paralela. (Landes, 1977) Migración transversal Si el petróleo se mueve por diferencia de densidades la dirección es ascendente, pero si está siendo expulsado bajo presión será descendente, ascendente o lateral. El único requisito es que exista una roca receptiva, que posea porosidad, permeabilidad y una presión de fluidos menor, de tal manera que el petróleo pueda penetrar estratos superiores e inferiores. Los canales usados por los fluidos son las interconecciones existentes entre los poros de la roca. En la migración transversal posterior también se lleva a cabo por canales secundarios, como fracturas, planos permeables de falla o diques de areniscas. Migración paralela Es posible cuando existe un estrato poroso y permeable en la sección sedimentaria, también puede utilizar los canales y barras arenosas presentes en secciones potentes de arcillas o materiales finos de baja compactación. Siendo la presencia de acumulaciones de petróleo en los niveles más altos de la roca almacén, la evidencia de que el petróleo se movió a través de dicha roca. Sin duda gran parte de la migración desde ciertas rocas a otras más antiguas, es en realidad más paralela que transversal, o sencillamente porque las rocas más antiguas están estructuralmente más altas. En general la migración de petróleo de la roca madre hasta la trampa, ha seguido vías tanto transversales como paralelas a los planos de estratificación.

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5.7 DISTANCIA Y EPOCA DE LA MIGRACIÓN Partiendo de que la acumulación de petróleo o gas es posible únicamente, por medio de una combinación de factores físicos que tengan lugar siguiendo una secuencia definida, si esta secuencia se altera no es posible la acumulación. Por lo tanto a la lista de requisitos, de un yacimiento es necesario añadirle el factor tiempo expresado en épocas de la siguiente forma: - La época de migración primaria. De la Roca madre a la Roca almacén. - Epoca de la primera de las migraciones secundarias hasta la trampa. - Epoca de migraciones posteriores a trampas más elevadas, por fuga de la

primera. Estas tres épocas dependen a su vez, de las siguientes actividades: 1. Antes de ser expulsado el petróleo de la roca madre a la roca almacén, éstas debe existir. 2. Puede ser que la roca exista, pero que su porosidad sea por disolución posterior o por fracturamiento. 3. Epoca de formación de la trampa y los movimientos posteriores de la corteza. La migración primaria puede comenzar antes de la depositación completa de la roca madre, si es que ya existía petróleo y continuar hasta que la compactación sea completa. La migración secundaria tiene probablemente un comienzo muy lento, por el carácter viscoso de los petroleros jóvenes y otras causas vistas en el aparte de flotación. Una vez iniciada puede tener interrupciones temporales, como irregularidades del cierre, micro trampas o trampas transitorias, que lo retienen hasta que suceden basculamientos. En general se puede pensar que la migración primaria es de duración relativamente corta, mientras la migración secundaria es discontinua y puede suceder en un espacio de tiempo muy largo.

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5.8 CAMBIOS EN EL PETRÓLEO DURANTE LA MIGRACIÓN La migración no impide la evolución natural del petróleo y de hecho este proceso podría acelerarla. Debido a que el petróleo se mueve de puntos de presión mas alta a más baja, esto puede conllevar cambios debido al escape de gas. Los cambios de temperatura, también pueden afectar la cantidad de gas retenido en solución, además el petróleo al paso por el subsuelo, a través de rocas de diferente permeabilidad, está expuesto a un efecto filtrante por el cual, al final de su migración será diferente al petróleo inicial. Finalmente el petróleo y el agua migran íntimamente mezclados y la propiedad del agua de penetrar en los poros más finos de las zonas arcillosas, da como resultado, un enriquecimiento gradual del petróleo en las rocas situadas posteriormente a estas barreras arcillosas.