Trampas Petrolíferas: Condiciones, Tipos y Ocurrencia

La acumulación de cantidades económicamente significativas de petróleo y gas bajo tierra se deben a la formación de estructuras geológicas denominadas trampas petrolíferas, la cual interrumpe la migración ascendente de los hidrocarburos. 

Diversas estructuras geológicas pueden actuar como trampas petrolíferas, pero sólo ocurre cuando están presentes fundamentalmente 4 factores: la fuente, la trampa, el sello y una roca porosa-permeable (yacimiento).

La fuente productora de hidrocarburos se considera generalmente que es la materia orgánica depositada simultáneamente con las partículas de roca, que generalmente son lutitas. 

La materia que da origen a los hidrocarburos por factores como las bacterias, presión y temperatura, luego son expulsados a medida que continua la depositación y la compactación. 

El hidrocarburo, más liviano que el agua emigra hacia arriba a través de la roca hasta llegar a la superficie o ser atrapado.

¿Qué son las Trampas Petrolíferas?

La trampa petrolifera es cualquier condición física que detiene la emigración ascendente del hidrocarburo. Existen en general 3 tipos diferentes de trampas petrolíferas:

• Estructural: son causadas por esfuerzos tectónicos, la cual pueden ser ocasionada por una falla (de menor ocurrencia), y las trampas de tipo anticlinal (las más frecuentes). Otro tipo de trampa estructural menos común son las originadas por domos salinos.

• Estratigráfica: el cambio de las propiedades capilares de la roca es tal que el petróleo no puede desplazar el agua contenida en los poros y esto resulta en el entrampamiento del petróleo. Una trampa estratigráfica resulta de la pérdida de permeabilidad y porosidad en la misma roca que es el yacimiento. La pérdida de permeabilidad generalmente esta asociada con cambio en el tipo de roca.

• Combinada: muchos yacimientos de petróleo y/o gas se consideran constituidos por combinación de trampas petrolíferas. Ello significa que tanto el aspecto estructural como los cambios estratigráficos en el estrato que forma el yacimiento influenciaron el entrampamiento de los hidrocarburos. 

Siempre requiere una estructura para que existe una acumulación petrolífera, ya que el contenido original del yacimiento se acumula porque el petróleo emigra o flota buzamiento arriba.

El sello, para que exista cualquier tipo de trampa petrolífera efectiva se requiere una roca impermeable que la recubra. 

La roca impermeable puede estar cubriendo la capa superior del yacimiento como en el caso de un anticlinal o el yacimiento entrecortado como el caso de un domo salino o de un homoclinal fallado.

El yacimiento, es el ente o unidad física limitada subterránea conectada hidráulicamente, capaz de contener fluidos.

Características fundamentales del yacimiento

• Ser subterráneo, estar en el subsuelo, estar enterrado.
• Ser poroso, es decir, poseer un volumen vacío dentro de su unidad física.
• Ser permeable, es decir, que ese espacio vacío este conectado entre sí, para que pueda existir movimiento de los fluidos contenido en él.

Condición física y energética del yacimiento

• Posee propiedades que son propias y específicas: porosidad, permeabilidad, resistividad, saturación de fluidos, etc.

• Posee energía y/o mecanismos de producción que permite la movilización de los fluidos contenidos.

• Contiene fluidos los cuales son hidrocarburos (gas y/o petróleo) y agua. Estos fluidos contenidos, también tienen sus características y propiedades físicas que permiten diferenciarlos los unos de los otros, estudiarlos, etc.

• El Factor de Recobro de Hidrocarburos es el principal objetivo de la ingeniería de yacimientos, a cual debe hacerse de forma óptima. Este recobro depende de tres factores:
  • Características físicas de las rocas y de la trampa petrolífera.
  • Características físicas de los fluidos.
  • Forma de explotación ejercida por el operador.

Tipos de Trampas Petrolíferas

Existen muchos tipos diferentes de trampas de hidrocarburos. Básicamente las trampas petrolíferas pueden clasificarse en 3 tipos mayores: estructurales, estratigráficas, combinación, y en menor medida, las hidrodinámicas. En la Tabla 1, se hace un resumen de los tipos de trampas y sus causas.

Tipo de Trampa	Subtipo	Causas
Estructurales	Pliegues Compresionales	Procesos Tectónicos
	Pliegues por Compactación	Deposicional / Procesos Téctónicos
	Diapiros	Procesos Tectónicos
	Fallas	Procesos Tectónicos
Estratigráficas	—	Morfología deposicional o diagénesis
Hidrodinámicas	—	Flujo de agua
Combinadas	—	Por combinación de las anteriores

Trampas Estructurales

Una Trampa Estructural es una variedad de estructura geológica sellada con capacidad para retener hidricarburos, tal como una falla o pliegue, la cual es originada principalmente por efectos del tectonismo.

Pliegues

Las trampas por pliegue pueden ser divididas en muchos tipos: aquellas debido a la compresión causadas por el acortamiento de la corteza, aquellas debido a la compactación diferencial del sedimento sobre un rasgo resaltante topográficamente y aquellas relacionadas con procesos diapíricos.

Por otra parte, las trampas anticlinadas son debidas a compresión y la mayoría tiende a encontrarse en o cerca de depresiones geosinclinales, usualmente asociadas a márgenes continentales activos o límites de placas tectónicas donde hay un acortamiento neto de la corteza terrestre. 

Las trampas anticlinales de un carácter amplio y suave pueden también formarse grandes cuencas cratónicas de sedimentos de plataforma estable. En la Figura 1, se muestra una trampa de tipo anticlinal clásica.

En áreas de formación estructural mas intensas, el desarrollo de anticlinales puede estar asociado con fallamiento inverso, el cual causa un espesamiento de la columna sedimentaria debido a la presencia de secciones repetidas.

El segundo tipo de pliegues, la compactación ocurre frecuentemente donde la tensión vertical asociada a procesos de divergencia de placas, ocasiona la formación de una cuenca sedimentaria. 

El basamento adquiere una morfología de “Horsts” y “Grabens”. Una fase inicial de depositación rellena esta topografía irregular. 

Los anticlinales pueden ocurrir entonces en la cubierta sedimentaria, sobre los bloques estructurales altos o “Horsts”. Estos anticlinales se desarrollan por compactación diferencial del sedimento. Estos pliegues también pueden ocurrir sobre arrecifes o cualquier otro rasgo rígido en el suelo.

Hay muchas diferencias entre los pliegues causados por compresión y los causados por compactación. Los pliegues compresionales se forman después de la sedimentación, por lo que la porosidad del reservorio esta más relacionada a causas deposicionales que a la estructura. 

Estos pliegues también pueden contener porosidad por fractura, ya que ellos están normalmente litificados cuando son deformados.

En los pliegues por compactación, la porosidad puede variar entre la cresta y el flanco, pudiendo haber control depositacional primario de la calidad del reservorio. 

Además, una porosidad diagenética secundaria puede desarrollarse sobre las crestas de los pliegues compactacionales, ya que tales estructuras están propensas a exposición subaérea y lixiviación.

Los pliegues compresionales están generalmente orientados con su eje más largo perpendicular al eje de acortamiento crestal, mientras que los compactacionales son a menudo de forma irregular debido a la forma de los rasgos infrayacentes que les dan origen. 

Los pliegues compresionales comúnmente se forman debido a un evento tectónico mayor, mientras que los pliegues compactacionales pueden tener una historia compleja debido al rejuvenecimiento de las fallas del basamento infrayacente.

Fallas

En muchos campos, el fallamiento juega un papel esencial en el entrampamiento. En general, las fallas tienen más tendencias a sellar en rocas plásticas que en rocas frágiles. 

Las fallas en arenas inconsolidadas y lutitas tienden a sellar, particularmente donde el salto excede el espesor del reservorio.

Las trampas anticlinales contienen el 75% de las reservas mundiales de petróleo conocidas: las fallas cerca del 1% y las trampas asociadas con domos de sal el 2%. Solamente el 13% de las reservas mundiales conocidas ocurren en campos gigantes de naturaleza estratigráfica y un 9% en trampas petrolíferas combinadas.

La arcilla dentro de un plano de falla, sin embargo, puede actuar como un sello aún cuando dos arenas permeables queden frente a frente, a uno y otro lado de la falla. 

Un importante grupo de trampas petrolíferas están asociadas con fallas de crecimiento, en aquellas áreas caracterizadas por una sedimentación deltaica rápidamente progradante. En la Figura 2, se puede observar una trampa por fallamiento.

Diapiros

Los diapiros son un mecanismo importante para la generación de muchos tipos de trampas petrolíferas. Los diapiros son producidos por el movimiento hacia arriba de sedimentos menos densos, usualmente sal o arcilla sobrepresurizada. 

La arena y arcilla depositada recientemente tiene densidades menores que la sal, que tiene una densidad alrededor de 2,16 g/cm³. 

A medida que los sedimentos son enterrados, ellos se compactan, ganando densidad: hasta que se alcanza una profundidad donde los sedimentos son más densos que la sal (800 – 1200 metros). 

Cuando esto ocurre, la sal tiende a fluir hacia arriba y desplaza a la sobrecarga más densa. Si el movimiento es iniciado tectónicamente, la estructura resultante puede mostrar algún alineamiento. 

Sin embargo, en muchos casos, el movimiento de la sal es, generalmente, iniciado aleatoriamente. En la Figura 3, se muestra un ejemplo clásico de una trampa asociada a un diapiro.

El movimiento de la sal desarrolla muchas formas estructurales, desde almohadones de sal muy profundos, que generan anticlinales en el sedimento suprayacente, hasta domos de sal diapíricos que intrusionan los estratos suprayacentes. 

Las estructuras diapíricas de lodo, pueden también generar trampas de hidrocarburos. 

Algunas veces, los diapiros de arcilla sobrepresurizadas intrusionan las rocas suprayacentes más densas y más jóvenes y, al igual que los domos de sal, los “mud lumps” (protuberancias de lodo), pueden alcanzar la superficie.

Trampas Estratigráficas

Una trampa estratigráfica se define como aquella en la que el principal elemento de entrampamiento es alguna variación en la estratigrafía, litología, o ambas, de la roca reservorio, tales como un cambio de facies, variación local de la porosidad y permeabilidad, o una terminación estructural arriba de la roca reservorio, independiente de la causa. 

En la Figura 4, se puede observar un esquemático de una trampa estratigráfica.

Las trampas estratigráficas son más difíciles de localizar que las estructurales, debido a que no son fácilmente identificables por la información sísmica de reflexión, y los procesos que la originan son más complejos que aquellos que originan las trampas estructurales.

Puede realizarse una amplia clasificación de las trampas estratigráficas, tal como se muestra en el esquemático de la Figura 5, pudiéndose establecer una distinción mayor entre las trampas estratigráficas que ocurren dentro de secuencias concordantes normales y aquellas asociadas a discordancias. 

Esta distinción es algo arbitraria, ya que existen algunos tipos, tales como los canales, que pueden ocurrir tanto en secuencias concordantes como asociadas a discordancias.

Trampas Depositacionales

En las Trampas Deposicionales que ocurren dentro de secuencias concordantes normales, puede distinguirse entre aquellas debidos a procesos de depositación y aquellas a procesos diagenéticos. 

Las trampas depositacionales o asociadas a cambios de facies incluyen canales, barras y arrecifes.

La geometría de estas trampas se debe a variaciones en la litología, y es el segundo grupo más importante de trampas. 

Las Trampas Diagenéticas son formadas por la creación de porosidad secundaria en una roca no reservorio, ya sea por remplazamiento, disolución o fracturamiento; siendo la misma roca inalterada el sello para la trampa. 

Las trampas depositacionales y diagenéticas pueden ocurrir tanto en secuencias concordantes, como con las asociadas a discordancias.

Trampas relacionadas con Discordancias

Otro grupo mayor de trampas estratigráficas está representado por aquellas en las que una discordancia es esencial, pudiendo clasificarse en las que se encuentran por encima (Onlap, Valle Rectilíneo y Canal) y las que ocurren por debajo de la discordancia (Truncamiento).

Trampa Hidrodinámica

En estas trampas, el movimiento hacia abajo del agua inhibe el movimiento hacia arriba del petróleo o gas. Las trampas puramente hidrodinámicas son muy raras, pero un número importante de las mismas resultan de la combinación de fuerzas hidrodinámicas y estructura y/o estratigrafía.

Una trampa hidrodinámica ideal se muestra en la Figura 6. Una trampa hidrodinámica como esta es muy rara. 

Sin embargo, hay un gran número de campos con contactos agua-petróleo inclinados donde el entrampamiento es una combinación de estructura y fuerza hidrodinámica.

Ocurrencia de las trampas petrolíferas en el mundo

Los campos gigantes de petróleo se definen como aquellos con más de 500 MMBN de reservas recuperables. De estos como se observa en la Figura 7, las trampas anticlinales contienen el 75% de las reservas mundiales de petróleo conocidas: las fallas cerca del 1% y las trampas asociadas con domos de sal el 2%. 

Solamente el 13% de las reservas mundiales conocidas ocurren en campos gigantes de naturaleza estratigráfica y un 9% en trampas combinadas.

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