Cum se formeaza zacamintele de hidrocarburi

Unele dintre cele mai controversate dezbateri din ultima saptamana s-au axat in jurul zacamintelor de petrol care ar putea exista pe platforma continentala a Marii Negre recent atribuita Romaniei. Numerosi termeni au fost folositi in dezbaterile presei, mai mult sau mai putin corect. De aceea Hotscience va propune o scurta prezentare simplificata a conditiilor necesare pentru formarea unui zacamant de hidrocarburi.

Roca bituminoasa Foto: AP

Combustibilii fosili – sau hidrocarburile – sunt compusi chimici cu structuri complexe, de regula bazate pe legaturile dintre atomii de carbon si hidrogen. Cea mai acceptata teorie a originii hidrocarburilor (deci si a petrolului) este cea biologica.

Cum se formeaza petrolul?

In conditiile unui mediu acvatic lipsit de oxigen (anoxic) organismele moarte – fie ele vegetale sau animale – nu se descompun – ci intra intr-un proces lent de transformare in care rolul principal il au bacteriile anaerobe, cele care traiesc adica in lipsa oxigenului.

In anumite bazine marine care sunt semi-izolate de Oceanul Planetar si in care, datorita slabei circulatii verticale a apelor apare o penurie de oxigen (cum, de exemplu, este in prezent bazinul Marii Negre) organismele moarte care cad pe fundul marilor nu se mai descompun.

La scara timpului geologic, in aceste bazine se acumuleaza astfel volume importante de materie organica, care intra in amestec cu celelalte sedimente ajunse pe fundul bazinului marin (de exemplu particule de argila carate aici de fluviile de pe marginea marilor – sau de vanturi). Pe fundul marilor, in zonele lipsite de oxigen, se formeaza astfel maluri – sau noroaie – numite sapropelice – care sunt foarte bogate in materie organica (noroiul sapropelic are in compozitia sa mai mult de 10% carbon de origine organica).

Un exemplu elocvent de zona marina bogata in mal sapropelic este zona abisala a Marii Negre. Aici acest proces de acumulare a noroaielor sapropelice a inceput in ultimele mii de ani si e in curs de acumulare in perioada actuala.

In timpul geologic, datorita permanentei miscari a placilor tectonice, bazinul marin lipsit de oxigen evolueaza – iar acumularea sedimentelor de aici poate duce la acoperirea malurilor sapropelice. Aceste strate incep sa fie ingropate din ce in ce mai mult – si datorita miscarii bazinului in care se afla pot cobori la adancimi din ce in ce mai mari. In aceste conditii, malurile incep sa se transforme in roci (se solidifica – iar din ele incep sa fie expulzate fluidele datorita presiunilor din ce in ce mai mari). Rocile acestea – numite bituminoase – datorita bogatiei lor in materie organica – reprezinta rocile din care rezulta petrolul. Hidrocarburile iau nastere in anumite intervale de temperatura si presiune mai ridicate, intr-o “fereastra” de timp bine stabilita.

Datorita presiunilor ridicate, hidrocarburile (lichide – petrolul – si gazoase – gazul metan) sunt expulzate din rocile nou formate si incep sa urce spre suprafata. Drumul lor spre suprafata se face prin porii rocilor, precum si prin fisurile si crapaturile formate deasupra stratelor-sursa si in lungul posibilelor falii care au modelat partea superficiala a Pamantului.

Migrarea hidrocarburilor se poate incheia in anumite situatii direct la suprafata (atunci cand se formeaza lacurile de asfalt). In aceasta situatie metanul se pierde in atmosfera iar petrolul se oxideaza – intra adica in descompunere sub actiunea oxigenului. In alte situatii insa, acest fenomen de migrare se poate incheia prin acumularea hidrocarburilor in zacaminte.

Care sunt conditiile necesare formarii unui zacamant de hidrocarburi?

Este necesara indeplinirea simultana a mai multor conditii, fara de care hidrocarburile expulzate din stratele bituminoase nu pot fi stocate.

1. Existenta unei roci-rezervor. Hidrocarburile se acumuleaza si apoi pot fi gasite in roci permeabile poroase si/sau fisurate, de regula gresii (vechi nisipuri cimentate in timp, petrolul existand in porii dintre particule), calcare sau dolomite fisurate.
2. Existenta unui acoperis impermeabil al rocii-rezervor. Pentru ca hidrocarburile sa nu migreze mai departe spre suprafata, roca-rezervor trebuie sa fie protejata la partea sa superioara de o alta roca, impermeabila, cum este de exemplu argila.
3. Existenta unei “capcane”. Rocile-rezervor in care putem gasi hidrocarburi au fost de regula lipsite de comunicare (impermeabilizate) de stratele alaturate, ceea ce a blocat migratia hidrocarburilor pe laturi. Aceste capcane sunt – de multe ori – structuri formate datorita miscarilor Pamantului. Cele mai clasice sunt structurile numite anticlinale, care au forma de clopot sau dom. Hidrocarburile se acumuleaza astfel in partea de sus a domului (clopotului) si, daca roca-rezervor nu este afectata de  miscari tectonice care sa o dezizoleze, acestea pot ramane aici pentru multa vreme. Aceste structuri sunt depozitele de hidrocarburi care, daca au volume semnificative economic de petrol si/sau gaze, sunt considerate zacaminte.

Sonda de petrol Foto: AP

Datorita greutatii specifice diferite si a faptului ca nu se pot amesteca, hidrocarburile sunt separate de apa – prezenta la randul ei in porii rocilor si care se poate, de asemenea, afla in migratia ei spre verticala. In cazul in care hidrocarburile sunt acumulate intr-un rezervor, atunci acestea se vor afla intotdeauna la partea superioara a acestuia, iar apa la partea de jos.

Cazul zacamantului clasic de petrol este numit cu “cap de gaze”, pentru ca metanul, cel mai usor, se separa in varful clopotului, sub acesta se acumuleaza petrolul iar apa este prezenta totdeauna la partea inferioara.

Evident, un factor vital pentru cautarea zacamintelor de petrol este TIMPUL. Daca rocile bogate in materie organica sunt prea “tinere”, atunci, chiar daca geologii descopera capcane cu roci-rezervor bine izolate, in porii acestora se va gasi de regula apa. Daca hidrocarburile au aparut acum foarte multa vreme, acestea au putut migra si s-au putut si acumula in zacaminte, care au putut fi mai apoi afectate de miscarile Pamantului.

De aceea, geologii si geofizicienii care studiaza si prospecteaza pentru hidrocarburi parcurg intotdeauna mai multe etape obligatorii:

1. Studiul evolutiei bazinului de sedimentare (adica a zonei in care se acumuleaza roci sedimentare) pentru a descoperi daca s-au putut forma roci bituminoase, care sa poata forma hidrocarburile.

2. Zacamant de petrol in exploatare Foto: AP

   Studiul geometriei corpurilor sedimentare, in cautarea rocilor rezervor si a “capcanelor” in care s-ar putea acumula hidrocarburile. Acest studiu se face de regula prin metode seismice (emiterea controlata a unor unde elastice care se reflecta atunci cand traverseaza medii de diferite densitati. Inregistrarea si prelucrarea acestor reflexii – in functie de timpul in care acestea se intorc la aparate – da forma si pozitia sedimentelor de sub pamant sau sub mare).  

3. In cazul in care geologii au detectat capcane si au gasit indicatii care arata prezenta unor roci bituminoase – doar forajele pe partea cea mai de sus a unei capcane pot arata daca aceasta contine sau nu petrol sau gaze.

Un material video educativ privind formarea, migrarea si acumularea hidrocarburilor poate fi vizualizat aici: