MÉTODOS GEOQUÍMICOS APLICADOS A LA BÚSQUEDA DE YACIMIENTOS PETROLÍFEROS *

R A F A E L M O L I N A B E R B E Y E R * *

R E S U M E N

E n e s t e t r a b a j o s e e n l i s t a n l o s d i f e r e n t e s m é t o d o s g e o q u í m i c o s a p l i c a b l e s a

l a b ú s q u e d a d e h i d r o c a r b u r o s e n e l s u b s u e l o y s e d a n l o s l i n c a m i e n t o s g e n e r a l e s

d e c a d a u n o d e e l l o s .

S e i n i c i a c o n u n b o s q u e j o d e l d e s a r r o l l o d e e s t a c i e n c i a a p l i c a d a , d e s d e l o s

e x p e r i m e n t o s d e V . A . S o k o l o v , e n 1 9 3 0 y l o s d e G . L . H a s s l e r e n e s e m i s m o

a ñ o , h a s t a l o s m á s r e c i e n t e s m é t o d o s p a r a d e t e r m i n a r l a s h u e l l a s d e c e r a y

p r o d u c t o s o x i d a d o s p o r l a a c c i ó n b a c t e r i a n a s o b r e l o s h i d r o c a r b u r o s .

P a r a f i n a l i z a r , s e h a c e a l u s i ó n a l o s m é t o d o s g e o b o t á n i c o , b a c t e r i o l ó g i c o y

r a d i o q u í m i c o , i n d i c a n d o s u s f u n d a m e n t o s , a p l i c a c i o n e s y a l c a n c e s .

I N T R O D U C C I Ó N

En el presente la ciencia en su continuo proceso de expansión ha desarrollado una nueva disciplina científica dentro de las ciencias de la tierra, l lamada Geoquímica, con miras a tener métodos nuevos para la resolución de problemas de interés de la geología económica, principalmente a lo que se refiere a la localización, distribución y cuantificación de recursos petroleros y mineros.

El uso de métodos geoquímicos para localizar yacimientos petro­leros sin duda alguna se deben al geoquímico ruso V. A. Sokolov, quien en 1930, junto con M . G. Gurevitch, construyó un aparato para medir pequeñas cantidades de gases que se liberan durante el proceso de desintegración radiactiva de ciertos minerales o elementos. Sokolov

* O r i g i n a l r e c i b i d o e n m a r z o d e 1 9 5 8 .

T r a b a j o p r e s e n t a d o e n l a I I C o n v e n c i ó n d e l a A . M . G . P . M é x i c o , 1 9 5 8 .

* * G e o q u í m i c o . I n s t i t u t o d e G e o f í s i c a d e l a U . N . A . M .

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pensó que este aparato podr ía ser usado p a r a medir pequeñas canti­dades de gases que se desprenden de los depósitos de petróleo y ambos investigadores ejecutaron una serie de micro-pruebas de gases en las regiones de Grozny y Bakú .

En 1930, también en los Estados Unidos G. L . Hassler tuvo la idea de trabajar en este problema, usando métodos gasométricos para definir áreas de acumulación petrolera y en Alemania G. Laubmeyer trabajó en anál is is de los gases que se l iberan del suelo p a r a identificar los principales hidrocarburos que surgen de un depósito de petróleo.

Últimamente se han desarrol lado métodos p a r a determinar las hue­l las de ceras, productos oxidados por la acción bacteriana sobre los hidrocarburos naturales que han surgido a la superficie, la concen­tración de elementos huella e iones producto de la alteración que sufren los suelos en la superficie al ser atravesados por los hidrocarburos procedentes de los depósitos de petróleo. También se han desarrollado métodos p a r a el estudio botánico de ciertas especies de plantas que crecen en suelos alterados por los gases e h idrocarburos que proceden de depósitos petroleros y como final tenemos los métodos radioquímicos que últimamente han sido apl icados .

Lo anterior pone de manifiesto la importancia que actualmente tienen los métodos geoquímicos al ser apl icados a la búsqueda de ya-cimiezitos petrolíferos.

A continuación se señalarán en forma breve a lgunos de los métodos geoquímicos que más se aplican a la búsqueda de yacimientos petro­líferos :

1 .—MÉTODO G A S O M E T R I C O (V. A. S O K O L O V )

El método de Sokolov se basa en medir gasométricamente la con­centración de gases que existe en una serie de muestras de suelos, to­madas estratégicamente de la zona en estudio.

Los gases determinados son:

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Metano C

Etano CaHg

Propano Cglíg

Butano ^^^lo Todos estos son hidrocarburos gaseosos a la temperatura ambiente.

Estos gases son determinados por medio del aparato de V. A. Sokolov, ampliamente conocido a través del libro de Heiland titulado "Expío ración Geofísica" y del libro de Jakosky J . T. titulado también "Ex­ploración Geofísica".

Existe en el mercado el aparato Laubmeyer para determinar la concentración de gas que existe en el suelo. Este aparato es fabricado por la American Askania Corp. En este aparato solamente se deter­minan gases de hidrocarburos en total, sin hacer la distinción entre el Metano y el Etano.

Ahora bien, el muestreo de gas en el campo y la técnica analítica con el uso del aparato de Sokolov, requieren un personal adiestrado especialmente para esta clase de trabajo, adiestramiento que en sí es difícil.

2 . — A N Á L I S I S DE SUELOS

El análisis de suelos para geoquímica de petróleo, es de gran im­portancia. Con este proceso se deben efectuar las siguientes determi­naciones :

a.—Cuantificar el contenido de ceras. (Producto del proceso de oxidación de los hidrocarburos que surgen a la superficie).

b.—Cuantificar el contenido de aniones y cationes, solubles e in-solubles, que contienen los sueles.

c.—Cuantificar el contenido de elementos-huella, para encontrar la distribución o halos de alteración que han sufrido los suelos por la acción de los gases procedentes de los depósitos de petróleo.

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d.—Cuantif icar el contenido de minerales pesados , también pro­ducto de alteración de los suelos.

Todas estas determinaciones se hacen con el único fin de saber cómo distribuyen los halos de m á x i m a concentración de cada una de ellas y de esta distribución poder deducir, por medio de la interpre­tación coordinada, cuál es el comportamiento geoquímico de ellas en la superficie con respecto a los h idrocarburos en la profundidad, ya que la distribución geoquímica de estos halos en la superficie es fun­ción de la distribución migrator ia que sufren los gases y productos del petróleo al moverse a la superficie a través del medio poroso que los encierra.

En esta clase de t rabajos han co laborado, V. A . Sokolov, L. Hor-vitz, E . E . Rosaire y D. H. Storment, con métodos analíticos de gran sensibil idad tales como la espectroscopia de absorción infrarroja, la fluorometría, la polorograf ía y el espectrógrafo de masas .

L a propiedad que tienen a lgunos h idrocarburos de activarse por la luz ultravioleta hace que estos compuestos puedan ser determinados aunque se encuentren en pequeñas cantidades. L a presencia de peque­ñas cantidades de compuestos inorgánicos puede ser determinada tam­bién por medio de la luz ultravioleta.

L a s propiedades moleculares que presentan algunos compuestos orgánicos extraídos por solventes y aun la de los gases que existen en los suelos pueden ser determinadas por medio de la espectroscopia de absorción de los rayos inf raro jos .

L a aplicación del método polorográf ico en el análisis de suelos en la búsqueda de petróleo se usa p a r a determinar pequeñas cantidades de iones metálicos.

Por lo anterior se puede ver que al ir avanzando la geoquímica, paralelamente hay un incremento en el desarrollo de la técnica analí­tica cualitativa y cuantitativa.

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MÉTODOS GEOQUÍMICOS EN LA BÚSQUEDA DEL PETRÓLEO

3 . — M É T O D O S B I O L Ó G I C O S

En los métodos biológicos aplicados hasta la fecha solamente se pueden considerar dos y son:

a) .—El geobotánico (comprende la distribución geográfica de ciertas especies de plantas que tienen la propiedad de crecer y repro­ducirse en suelos que contienen elementos biogenéticos producto de gases e hidrocarburos procedentes de yacimientos petroleros).

b) .—El bacteriológico (comprende el estudio de un grupo deter­minado de bacterias que se desarrollan en suelos cuyos productos or­gánicos de alteración son un medio de vida para ellos) .

En el estudio geobotánico intervienen las observaciones biogeoquí-micas de algunos o varios compuestos orgánicos e inorgánicos que brindan a ciertas plantas un medio de vida adecuado para su desarrollo y evitan el crecimiento de otras. En esta clase de observaciones bio-geoquímicas intervienen los estudios antes indicados en análisis de suelos.

El comportamiento y distribución biogeoquímico de ciertos micro­organismos está en función de la distribución y acumulación de los hidrocarburos que se encuentran en los suelos. Estos microorganismos son sensibles a los cambios de concentración de iones metálicos, hidro­carburos y gases que se encuentran en el suelo. Esta sensibilidad hace que el estudio de la distribución de esta clase de microorganismos pueda ser usados en la búsqueda biogeoquímica de yacimientos de petróleo.

4 . — M É T O D O R A D I O Q U Í M I C O

Últimamente se han aplicado los métodos radioquímicos y radioac­tivos en la búsqueda de yacimientos de petróleo.

Estos métodos consisten en correr medidas de radioactividad que se hacen por medio de un cintilómetro. Este aparato consiste de una pastilla que contiene una sustancia la que por medio de las radiaciones

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BIBLIOGRAFÍA

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alfa, beta o gainma tiene la propiedad de hacerse luminosa y esta lu­minosidad es ampli f icada y medida por medio de un fototubo y de aquí a p a s a a un amplif icador electrónico en el cual se hacen las me­didas que indican el número de radiaciones que han pasado por la pastilla.

L a distribución geográfica de las medidas radioactivas y la distri­bución radioquímica de un elemento radioactivo, indican las áreas o zonas en donde existe condición anormal producto de la alteración del suelo.

El método radioquímico es de gran importancia porque indica cuál es el proceso de acumulación de algunos elementos químicos al sufrir los suelos una alteración por efectos biogeoquímicos de micro­organismos específicos que £;e encuentran en los yacimientos petroleros.

5 . — C O R R E L A C I Ó N D E L O S D A T O S

Los datos proporcionados por el análisis de gases, análisis de suelos, métodos biológicos y métodos radioquímicos , deben ser cuidadosamen­te revisados y criticados con el fin de tener datos de confianza y que estos datos al situarse en los planos y tener con ellos configuraciones de distribución, den una íntima relación que muestre cuáles son las zonas de mayor acumulación de h idrocarburos; a su vez estos datos deben de ser relacionados con los obtenidos por medio de la geología, o geofísica para deducir finalmente cuál o cuáles son las áreas más adecuadas p a r a f i jar los lugares de perforación.

Se puede decir que por medio de los estudios geoquímicos, geofí­sicos y geológicos perfectamente coordinados se puede reducir el nú­mero de pozos de exploración.

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