La catagénesis es un término utilizado en geología del petróleo para describir el proceso de craqueo que resulta en la conversión de kerógenos orgánicos en hidrocarburos .
Reacción teórica [ editar ]
La catagénesis es la segunda etapa de maduración del carbono orgánico en el camino para convertirse en grafítico. Este proceso geológico explica cambios muy significativos en los materiales biogénicos que componen el sedimento carbonoso. Durante la catagénesis, la temperatura aumenta, la presión aumenta y los constituyentes orgánicos e inorgánicos "ajustan" su fase o forma para compensar. El proceso de "litificación" comienza durante esta etapa. En términos generales, un aumento de temperatura da como resultado la volatilización de especies o elementos inestables que están débilmente unidos a los átomos de carbono. El aumento de temperatura y presión también resulta en el cese de los procesos biogénicos. Una forma de expresar estos cambios es observar la proporción de oxígeno a carbono o de hidrógeno a carbono a medida que madura el sedimento. En casi todos los casos,a medida que el material biogénico madura en un ambiente geológico, los elementos volátiles como el oxígeno y el hidrógeno se reducen significativamente, lo que resulta en una reducción de las proporciones O / C y H / C. Un valor típico de la relación O / C para un carbono en etapa de catagénesis completamente madurado podría ser menor que 0,1. Esto significa que por cada 100 átomos de carbono hay menos de 10 átomos de oxígeno. También son evidentes reducciones similares en el nivel de hidrógeno.
Se cree que esta reacción química es un proceso dependiente del tiempo , la temperatura y la presión que crea Hc hidrocarburo líquido y / o gaseoso a partir del kerógeno X primario y se puede resumir usando la fórmula:
donde X 0 es la concentración inicial de kerógeno y X (t) es la concentración de kerógeno en el tiempo t.
En general, se sostiene que la dependencia de la presión es insignificante, de modo que el proceso de catagénesis se puede dar como una ecuación diferencial de primer orden :
donde X es el reactivo (kerógeno) y κ es la constante de velocidad de reacción que introduce la dependencia de la temperatura a través de la ecuación de Arrhenius .
Parámetros importantes [ editar ]
Se han sugerido varios parámetros de control del metamorfismo generalmente no reconocidos pero importantes. [1]
- La ausencia o presencia de agua en el sistema, porque la destrucción térmica de hidrocarburos se suprime significativamente en presencia de agua.
- El aumento de la presión del fluido suprime fuertemente todo el metamorfismo de la materia orgánica.
- El producto se escapa de los sitios de reacción, ya que la falta de escape del producto retrasa el metamorfismo.
- El aumento de temperatura como principal impulsor de reacciones.
Trabajo futuro [ editar ]
Se requiere una gran cantidad de investigación futura para aislar los parámetros que son más significativos para inducir el proceso catanético. El trabajo futuro en el campo involucrará lo siguiente:
- Establecer la relación precisa entre el tiempo de enterramiento y el agrietamiento de los hidrocarburos.
- Determinar cómo el hidrógeno del agua se incorpora finalmente al kerógeno.
- Establecimiento del efecto de la cizalla regional.
- Determinar cómo la presión estática del fluido afecta la generación de hidrocarburos. Algunos experimentos han demostrado que la presión estática del fluido puede explicar la presencia de concentraciones de hidrocarburos en profundidades donde de otro modo no se esperaría su composición.
- Muchas mediciones del contenido de hidrocarburos en rocas de muestra se han realizado a presión atmosférica. Esto ignora la pérdida de grandes cantidades de hidrocarburos durante la despresurización. Las muestras de roca a presión atmosférica se han medido en un 0,11 a 2,13 por ciento de las muestras a la presión de formación. Las observaciones en los pozos incluyen la formación de astillas de roca y películas de petróleo que cubren los pozos de lodo de perforación .
- No se pueden ignorar los tipos de materia orgánica. Los diferentes tipos de materia orgánica tienen diferentes enlaces químicos, patrones de fuerza de enlace y, por lo tanto, diferentes energías de activación.
- Los hidrocarburos C 15 + son estables a temperaturas mucho más altas que las predichas por la cinética de reacción de primer orden.
Por ejemplo, si bien alguna vez se asumió que los procesos catagenéticos eran reacciones de primer orden , algunas investigaciones han demostrado que este puede no ser el caso. [1]
Ver también [ editar ]
Referencias [ editar ]
- ↑ a b Price, Leigh C. (1997). "Niveles mínimos de estabilidad térmica y parámetros de control del metano, según lo determinado por las estabilidades térmicas de los hidrocarburos C 15 +" . Controles geológicos de los recursos de gas natural profundo en los Estados Unidos (USGS Bulletin 2146) . USGS: 139-176 . Consultado el 10 de octubre de 2006 . CS1 maint: discouraged parameter (link)
