Origen del petroleo e historia.pdf - UNAM

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoOrigen del Petróleo e Historiade la Perforación en MéxicoÍNDICEI. ORIGEN DEL PETRÓLEO 3Diagénesis 3Catagénesis 6Metagénesis 7Metagénesis de gas seco 7Formación del gas 8Migración primaria 8Migración secundaria 9II. ERAS GEOLÓGICAS 10Registro contenido en las rocas 12Edad de los fósiles 13Interpretación de la secuencia del Gran Cañón 14Las rocas como registro de los movimientos de la tierra 17Hutton y el uniformitarismo 17Evolución y escala de tiempo 18El tiempo absoluto y la escala de tiempo geológico 18Los relojes en las rocas 19Qué sucede con los átomos radiactivos 19Escalas de tiempo absoluto y estratigráfico 21Descripción de la era precámbrica 22III. CLASIFICACIÓN DE LOS YACIMIENTOS 22Por tipo de trampas 22Por tipo de fluido 26IV. ETAPAS DEL PROCESO EXPLORATORIO 26Estudio de las cuencas 26Sistema petrolero 27Identificación, evaluación y selección de plays 27Identificación, evaluación y selección de prospectos 27Prueba de prospectos 27Delimitación y caracterización inicial 27V. UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LOS YACIMIENTOS EN MÉXICO 27Región Marina 271

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoRegión Marina Noreste 28Región Marina Suroeste 28Región Norte 29Región Sur 31VI. DESARROLLO DE LA PERFORACIÓN DE POZOS EN MÉXICO 34Perforación de pozos petroleros 35Periodo de 1900 - 1937La perforación en México por compañías privadas 37Periodo 1938 - 1960Maduración de la perforación nacionalizada 39Periodo 1961 - 1980La perforación de los grandes yacimientos 40Periodo 1981 - 1998Incorporación de tecnologías y creación de la Unidad de Perforación yMantenimiento de Pozos (UPMP) 45Conclusiones 502

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoOrigen del Petróleo e Historiade la Perforación en MéxicoI. ORIGEN DEL PETRÓLEOLa palabra petróleo significa aceite de piedra. De origenbituminoso, se trata de un compuesto de hidrocarburos,básicamente de carbono e hidrógeno, queen su forma natural se encuentra en estado sólido,líquido y gaseoso.partir de estudios realizados en el laboratorio de rocaspetrolíferas en campos productores se encontraronciertas propiedades ópticas únicas de sustancias orgánicas.Estos resultados constatan el origen orgánicodel petróleo.DiagénesisExisten varias teorías sobre los orígenes de la formacióndel petróleo que, de manera general, se puedenclasificar en dos grandes grupos: la de formación orgánicay la de formación inorgánica.La teoría inorgánica tuvo gran aceptación durantemuchos años. Sin embargo, cuando las técnicas delanálisis geológico se perfeccionaron y se contó coninformación suficiente al respecto, se empezó a darimportancia a las teorías de formación orgánica. Segúnestos postulados, el petróleo es producto de ladescomposición de organismos vegetales y animalesque fueron sometidos a enormes presiones y a altastemperaturas en ciertos periodos de tiempo geológico.La teoría orgánica está basadaen dos principios fundamentales:la producción de hidrocarburosa partir de organismosvivos y la acción del calor sobrela materia orgánica formadabiogénicamente. En las últimasdécadas, el conocimientogeoquímico y la evidenciageológica en los estudiossedimentarios y petroleros handemostrado fehacientementeque la mayor parte del petróleose originó de materia orgánicasepultada en una cuencasedimentaria ( figura 1). El factorfundamental para aceptarlas teorías orgánicas, es que aTrampa artificialMigración secundariaYacimiento de gasYacimiento de aceiteLa diagénesis es el proceso de alteración biológica,física y química de los fragmentos orgánicos debidoal pronunciado efecto de la temperatura. El espectromolecular simple de los hidrocarburos proviene delespectro complejo del petróleo; es decir, se debe a laformación diagenética de un amplio grupo de hidrocarburosderivados de moléculas orgánicas originalessumado a grandes cantidades de hidrocarburosoriginados por alteración térmica de la materia orgánicasepultada profundamente. La mayor cantidad depetróleo se forma de la materia orgánica calentada enla tierra.La materia orgánica sintetizada por los vegetales,de lacual una pequeña parte se preserva e introduce en losMigración primariaRoca madre(lutita)Figura 1 Almacenamiento de HidrocarburosTrampa contra fallasReceptáculo arenaDismigraciónBasamento cristalino ometamórfico3

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicosedimentos, es el origen de los combustibles fósiles:petróleo, gas natural, carbón, arenas y lutitasbituminosas. La síntesis clorofiliana permite a los vegetalesfabricar los constituyentes de sus células. Paraello emplea el agua y el gas carbónico del aire si setrata de vegetales terrestres, o el disuelto en el aguacuando son organismos marinos. La glucosa es el mássimple de los productos así formados y a partir deeste primer compuesto se sintetizan el almidón, lacelulosa y todos los otros constituyentes de la célula,siempre y cuando, las sales minerales indispensablesestén presentes.El aporte orgánico más importante es el de los vegetalessuperiores. Está regido por las condicionesgeográficas, particularmente por el clima (temperatura,lluvia, etcétera). En el mar, el fitoplancton esel productor primario y fundamental de materia orgánica.La presencia de la luz (necesaria para la fotosíntesis)y la abundancia de sales minerales controlansu productividad. El fitoplancton comprendebásicamente dos grupos de algas: las diatomeas ylos dinoflagelados; además de los cocolitofóridosque forman el nivel trófico primario. El zooplancton,las bacterias y toda la fauna marina se alimentan deellos para constituir así una cadena alimenticia compleja.Sin embargo, desde el punto de vista cualitativo,las producciones de materia orgánica marinason, en orden de importancia, las del fitoplancton,las del zooplancton y las de las bacterias.La preservación de materia orgánica sólo puede efectuarseen un medio acuático: lagos, mares y océanos.En todos los medios, la materia orgánica es presa demicroorganismos tales como bacterias, hongos, etcétera.Pero la degradación microbiológica en el medioaeróbico es la más severa: en los suelos terrestres yen el espacio subaéreo, el oxígeno molecular disponiblepermite una destrucción casi completa de la materiaorgánica. Por el contrario, en los sedimentos finosdepositados en un medio marino o lacustre (comolos lodos arcillosos o los lodos calcáreos finos), el accesodel oxígeno molecular se vuelve imposible. Eloxígeno disuelto dentro de las aguas intersticiales delos lodos se elimina fácilmente por la degradaciónmicrobiana de las partículas de materia orgánica y noes reemplazado; el medio se vuelve entoncesanaeróbico. La actividad de los organismosanaeróbicos contribuye a modificar la composición dela materia orgánica restante, aunque esta actividadcesa rápidamente.Las proteínas, los lípidos, los glúcidos, la glucosa y lalignina, que forman parte de los vegetales superiores,constituyen la mayor parte de la materia orgánica viva.Durante la sedimentación, estos compuestos sufrenimportantes transformaciones que deciden, en ciertamanera, el destino de la materia orgánica. Losmicroorganismos, especialmente las bacterias, desempeñanun papel muy importante en estas transformacionesque se producen en condiciones de temperaturay presión muy bajas. La nutrición de las bacteriasse realiza por vía osmótica a través de la membranade la célula; primero destruyen por vía enzimáticaa los polímeros como las proteínas o los polisacáridos,luego los monómeros individuales como losaminoácidos y los azúcares simples son liberados. Enese momento pueden ser utilizados losmicroorganismos, ya sea como fuente de energía – lamateria orgánica se mineraliza y vuelve al estado deCO 2y H 2O – o bien para sintetizar los constituyentesde su célula – la materia orgánica vuelve al ciclo biológico.Por último, se conserva una pequeña parte y precisamenteesta “fuga” del circuito principal constituyela fuente de la materia orgánica fósil. El porcentaje deconservación de la materia orgánica y de su incorporaciónen los sedimentos es pequeño. Esta escalageológica puede evaluarse aproximadamente en 0.1%(figura 2).En ciertos medios como el Mar Negro, el oxígenodisuelto desaparece a partir de los 200 m de profundidad;con el establecimiento de un medio reductor ricoen hidrógeno sulfurado, puede calcularse en alrededordel 4% de la materia orgánica producida.Eventualmente con el incremento de temperatura agrandes profundidades, se inician las reacciones derompimiento térmico y catalítico de la matriz orgánica(kerógeno) para formar cientos de hidrocarburosque son combinados con la mezcla originalbiogénica simple.El resultado de la conservación de los hidrocarburosfósiles, y sobre todo de la formación de nuevoshidrocarburos a partir del kerógeno, es la gran cantidadde petróleo disponible en el subsuelo en estadodisperso. En efecto, los sedimentos porosos ypermeables– arenas, calcarenitas–, en donde seencuentran en la actualidad los yacimientos de petróleo,contienen originalmente muy poca materiaorgánica. Esto se debe simplemente a la necesidadde preservar esta degradación aeróbica en el mo-4

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoMateria Vivagran número de cuencas sedimen-tarias,un gradiente de 3 °C/100m representa unvalor medio aceptable.Acumulación MasivaTurbaLignitoHuilasAntracitaDegradaciónMicrobiológicaPolicondensaciónProteínasglúcidosAminoácidosazúcaressimplesÁcidos fúlvicosÁcidos húmicosEstado DispersoKerógenoKerógenoresidualDegradación TérmicaDesintegraciónLípidosHidrocarburosCO HO2 2PetróleoDegradaciónMicrobiológicaDesintegraciónFigura 2 Formación de hidrocarburos a partir de materia orgánicamento del depósito. En las rocas porosas, el aguacargada de oxígeno disuelto circula libremente,mientras los sedimentos de grano fino (arcilla, lodocalcáreo fino) constituyen rápidamente un mediocerrado. En este último tipo de rocas, comúnmentellamado roca madre, se conserva la materia orgánicapara posteriormente formar el petróleo y el gas.En una cuenca de sedimentación el depósito de nuevascapas continúa, en general, durante millones deaños. Los sedimentos depositados con anterioridadson sepultados bajo cientos o miles de metros de depósitosposteriores, y así se ocasiona un aumento considerablede la temperatura. Este incremento ogradiente geotérmico varía de 1.5 a 8 °C/100m; en unGasConservaciónFósilesgeoquímicosEl factor más importante en el origen delpetróleo es la historia térmica de las rocasgeneradoras. Durante la diagénesis,la mezcla compleja de componentes hidrocarburosproduce toda una serie dereacciones de baja temperatura que a suvez provocan la formación de más hidrocarburos,y de otros materiales, debidoa las pérdidas de oxígeno, nitrógenoy azufre. Aquí la diagénesis se definecon una cubierta de temperatura en elrango que va desde la temperatura superficialhasta los 50 grados centígrados.Uno de los principales agentes de latransformación durante la diagénesistemprana es la actividad microbiana. Losmicroorganismos aeróbicos que vivenen la capa superior de los sedimentosconsumen el oxígeno libre. Losanaeróbicos reducen los sulfatos paraobtener el oxígeno requerido. La energíase suministra a través de la descomposiciónde la materia orgánica, la cual,durante el proceso, se convierte endióxido de carbono, amoniaco y agua.Normalmente, la conversión se efectúacompletamente en las arenas y parcialmenteen los lodos. Algunos sólidoscomo el carbonato de calcio organodetrialy el óxido de silicio se disuelven,alcanzan una saturación y vuelven a precipitarsejunto a los minerales autogénicos, comosulfuros de hierro, cobre, zinc, siderita, etcétera.Dentro del sedimento, el material orgánico tiendeal equilibrio. Los polímeros o “biopolímeros”biogénicos previos (proteínas, carbohidratos) sedestruyen debido a la actividad microbiana durantela sedimentación y diagénesis primaria. Luego, susconstituyentes se reagrupan progresivamente ennuevas estructuras policondensadas (“geopolímeros”)precursores del kerógeno. Cuando el depósitode la materia orgánica derivada de las plantases masivo, comparado con la contribución mineral,se forma la turba y luego los carbones cafés(lignito y carbón sub-bituminoso), el hidrocarburo5

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicomás importante formado durante la diagénesis.El final de la diagénesis de la materia orgánicasedimentaria se sitúa en la forma más convenientecuando los ácidos húmedos extraíbles han disminuidohasta una cantidad menor, y la mayor parte de losgrupos carboxilo han sido eliminados.CatagénesisLos procesos por los cuales la materia orgánica es alteradadebido al efecto del aumento en la temperaturase llaman Catagénesis.El depósito consecutivo de los sedimentos tienecomo resultado el entierro de los lechos previos, auna profundidad que alcanza varios kilómetros derecubrimiento en cuencas subsidentes. Esto, juntocon los movimientos tectónicos, representa un aumentoconsiderable en la temperatura y la presión.Las temperaturas en la tierra se incrementan de 2 a 5grados centígrados por cada 100 metros de profundidad.Un aumento lineal en la temperatura causa unincremento lineal logarítmico en la razón de reacciónpara la mayoría de las reacciones involucradas en laformación del petróleo.0El aumento en la temperatura incrementala solubilidad en los fluidos de los sedimentosde algunos compuestos orgánicos; 1también convierte los sólidos a líquidos ylos líquidos a gas, e incrementa su habilidadpara moverse y migrar. La catagénesisestá definida dentro del rango de 50 a 100grados centígrados.2La presión geostática debida a la sobrecargapuede ser de 300 a 1,000 ó 1,500bars. Tal aumento en la presión y temperaturacoloca al sistema fuera de equilibrio,y da como resultado nuevos cambios.Profundidad en kilómetrosFósiles geoquímicos34La materia orgánica experimenta entoncestransformaciones mayores a través de unaevolución progresiva: el kerógeno produceprimeramente petróleo líquido; en unaetapa subsecuente, se obtiene el gas húmedoy condensado (tanto el aceite líquidocomo el condensado van acompañadosde una cantidad considerable de metano);posteriormente los depósitos orgánicos masivosse modifican como diversas clases de carbón yproducen también hidrocarburos.Conforme la temperatura continúa aumentando, serompen más enlaces por ejemplo, los enlaces de éstery algunos carbono – carbono. Las moléculas de hidrocarburos,particularmente las cadenas asfálticas,se producen a partir del kerógeno y de los compuestosde nitrógeno (N), azufre (S), oxígeno (O) previamentegenerados. Algunos de los hidrocarburos liberadosson moléculas biogenéticas C 15C 30comparablescon los fósiles geoquímicos que fueron anteriormenteentrampados en la matriz del kerógeno. Lamayor parte de los nuevos hidrocarburos producidosdurante la zona principal de la generación de aceitetienen peso molecular de intermedio a bajo. No disponende una estructura característica o distribuciónespecífica, contrariamente a los fósiles geoquímicosque progresivamente se diluyen por estos nuevos hidrocarburos(figura 3).Esta es la etapa más importante en la formación de aceites,aunque la generación de aceite líquido va acompañadade la formación de una significativa cantidad de gas.Hidrocarburos formadosACEITEformado pordegradación térmicadel kerógenoCH Bioquímico4GASformado por desintegración térmicadel kerógeno y del aceiteCH 4Figura 3 Evolución del kerógenoZonas de evolución del kerógeno6

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoA medida que la temperatura y el sepultamientocontinúan aumentando, la ruptura de los enlaces carbono– carbono se presenta con más frecuencia y alteratanto a los hidrocarburos ya formados de la rocageneradora como al kerógeno remanente. Los hidrocarburosligeros se generan a través de esta desintegración,mientras que en los hidrocarburos de la rocageneradora y el petróleo su proporción aumenta rápidamente.Debido a la cinética de la formación y a la estructuradel kerógeno, el metano se convierte velozmente enel compuesto liberado predominante.La transformación global que se presenta durante lacatagénesis es equivalente al proceso de desproporción.Por una parte, se generan hidrocarburos de contenidode hidrógeno creciente con una relación atómicahidrógeno/carbón promedio de 1.5 a 2.0 en elcrudo, y 4.0 en el metano puro. Por otra parte, elkerógeno residual llega a ser agotado en hidrógenocon una relación atómica hidrógeno/carbón de aproximadamente0.5 al final de la etapa de catagénesis.El final de la catagénesis se alcanza en el intervalo endonde se completa la desaparición de las cadenasasfálticas de carbono en el kerógeno, y en donde seinicia el desarrollo de un ordenamiento de sus unidadesbásicas.MetagénesisEn este estado, los minerales experimentan una transformaciónbajo condiciones de temperatura muy alta(entre 150 y 200 grados centígrados). Los mineralesarcillosos pierden su intercapa de agua y alcanzan unalto grado de cristalinidad; los óxidos de hierro contienenagua estructural (Goethita) y cambian a óxidossin agua (Hematita); también ocurre una severa disoluciónpor presión y recristalización, además de la formaciónde cuarcita e, inclusive, la desaparición de laestructura original de la roca.Las rocas ricas en materia orgánica sufren bajoestas condiciones de temperatura la metagénesisde la materia orgánica. En este estado, los constituyentesorgánicos están compuestos solamente demetano y carbón residual, y entonces algunos cristalesordenan su desarrollo. El carbono se transformaen antracita. La producción, acumulación y preservaciónde materia orgánica no degradada es unprerrequisito para la existencia de rocas generadorasde petróleo.El término materia orgánica o material orgánico se refiereal material comprendido de moléculas orgánicasderivadas directa o indirectamente de ciertas partesde los organismos vivos, las cuales son depositadas ypreservadas en sedimentos. En función de los eventosgeológicos que sucedan, parte de la materia orgánicasedimentaria puede ser transformada en compuestosde petróleo. Por eso es importante tomar encuenta que durante la historia de la Tierra, las condicionesde síntesis, depósito y preservación de la materiaorgánica cambiaron considerablemente. Desdeel Precámbrico (más de 570 millones de años) y hastael Devónico (367 millones de años), la producción primariade materia orgánica se realizó a partir delfitoplancton.A partir del Devónico, se dio un gran incremento enla producción primaria debido a la contribución deplantas superiores terrestres. En el presente, elfitoplancton marino y las plantas superiores terrestresproducen igual cantidad de materia orgánica.Metagénesis del gas secoUna vez que el material más débil se elimina, se presentaa través de la catagénesis con un alto gradode ordenamiento, una reorganización estructural enel kerógeno. Sin embargo, en esta etapa(metagénesis) no se generan cantidades significativasde hidrocarburos a partir del kerógeno, exceptouna pequeña cantidad de metano. Las cantidadesgrandes de metano se pueden obtener como resultadode la desintegración de los hidrocarburos dela roca generadora y del petróleo líquido acumuladoen los yacimientos.La estabilidad del metano, aun a temperaturas superiores(hasta cerca de 550 °C), es tal que las profundidadesde perforación actuales y futuras cercanasno alcanzarán las zonas en las que el metanopueda ser destruido a causa de la temperatura.No obstante, el metano se puede destruir debidoa la presencia del azufre que puede presentarseoriginalmente como azufre libre debido a quela materia orgánica puede reaccionar con lossulfatos a temperaturas altas para producir azufrelibre. A su vez, el azufre puede reaccionar con elmetano para formar H S.27

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoEl bióxido de carbono se origina durante la diagénesiscomo parte del proceso de eliminación del kerógeno.También puede generarse algo de metano diagenético,particularmente de la materia orgánica de origen continental.Normalmente a éste se le denomina “gas dediagénesis temprana”.Durante la etapa principal de formación de aceite tambiénse generan hidrocarburos ligeros que se vuelvenprogresivamente más importantes, como lo indica larelación creciente de gas–aceite. Sin embargo, en estaetapa el metano normalmente queda subordinado alos hidrocarburos más pesados.A mayor profundidad, la desintegración da origen ala etapa catagénica de formación de gas (en la que elmetano es definitivamente predominante), y posteriormentea la etapa metagenética de gas seco (cuandosolamente se genera metano), puede reaccionar conel metano para formar H 2S.Formación del gasLos hidrocarburos gaseosos: metano, bióxido de carbonoy sulfuro de hidrógeno, se generan en diversasetapas de la evolución de la materia orgánica en lossedimentos. Se pueden formar por actividad bacterialen el sedimento joven depositado recientementeen el fondo de los mares o lagos.Normalmente se denomina “gas biogénico”.la etapa metagenética de gas seco (cuando solamentese genera metano).Durante la catagénesis y la metagénesis, se produceel sulfuro de hidrógeno junto con metano. Se puedengenerar a partir del kerógeno y de los compuestos deazufre líquidos en el crudo. Cuando hay azufre libre,éste también puede reaccionar con los hidrocarburospara producir H 2S. El sulfuro de hidrógeno es particularmenteabundante cuando la propia materia orgánicaes rica en azufre, como sucede con las secuenciasde carbonatos y carbonato evaporita. En tales condicionesgeológicas, la generación de H 2S parece versefavorecida a gran profundidad (típicamente 3,000 a4,000 m) y generalmente, en el mismo intervalo detemperatura que el metano. Finalmente, el bióxido decarbono se puede generar en la última etapa de la historiadel petróleo, es decir, cuando las acumulacionesde crudo son degradadas, especialmente por actividadbacterial (figura 4).Migración primariaUna vez creado, el petróleo se ubica dentro del espacioporoso de la roca generadora que por su propianaturaleza se encuentra ocupado por agua. Así,como no existe permeabilidad suficiente entre aguaEl bióxido de carbono se origina durante ladiagénesis como parte del proceso de eliminacióndel kerógeno. También puedegenerarse algo de metano diagenético, particularmentede la materia orgánica de origencontinental. Normalmente a éste se ledenomina “gas de diagénesis temprana”.Durante la etapa principal de formación deaceite también se generan hidrocarburos ligerosque se vuelven progresivamente másimportantes, como lo indica la relación crecientede gas–aceite. Sin embargo, en estaetapa el metano normalmente queda subordinadoa los hidrocarburos más pesados.A mayor profundidad la desintegración daorigen a la etapa catagénica de formaciónde gas (en la que el metano es definitivamentepredominante), y posteriormente aFigura 4 Etapas de generación del petróleo8

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicoy petróleo debido a su incompatibilidad de densidades,se crea una fuerte presión interna en la rocaque propicia la expulsión del petróleo por porosminúsculos que, fractura la matriz mineral a su salidao aprovecha fallas preexistentes e inicia el procesodenominado migración primaria (figura 5). Enpromedio, el 40% del petróleo queda aprisionadoen la impermeable roca generadora aunque, excepcionalmente,se pueda tener una tasa de expulsióndel 80%, pero nunca del 100%.Se conocen tres etapas de migración primaria asociadasa la permeabilidad relativa: la inmadurez en la quecon 20% de petróleo y aunque haya mucha agua nose satura el espacio poroso y por lo tanto no hay expulsión;la madurez precoz con el 60% del petróleogenerado, en la que ya se ha saturado el espacio y seha iniciado la expulsión y migración; el resto de lamaduración hasta llegar al 100%, en la que el petróleoexcedente sale de la roca. Finalmente en la senilidadse agota la capacidad de generación y no hay másexpulsión de petróleo.En los espacios porosos presentes en los conductospermeables, las gotas de petróleo se reúnen y semovilizan hacia las zonas de presión más baja paraencontrar en las rocas vecinas las condiciones de porosidady permeabilidad suficientes (rocas almacenadoras)para emplazarse dentro de ellas y habilitar elproceso de migración secundaria.Migración secundariaEs conveniente aclarar que siempreexisten pérdidas de hidrocarburosdurante esta migración debidoa las múltiples vías de comunicaciónalternas (laterales y verticales);además, parte de este petróleopermanece adherido a lassuperficies de los granos de rocapor las que atraviesa. Por su parteel agua intersticial ayuda a vencerla capilaridad del espacio porosoy a que el petróleo llegue a nivelessuperiores.Figura 5 Migración PrimariaEl viaje termina cuando el petróleose encuentra con una roca impermeableque le impide el pasoa posiciones más lejanas y por lotanto no lo deja escapar. Precisamentela ubicación de los yacimientospetroleros depende de laforma de las rocas almacenadoras.Se puede tratar, entreotros, de capas idealmente paralelasasí formadas desde el momentode su depósito con suficienteporosidad y permeabilidadcomo algunas capas de arena, ode las áreas con arrecifes de corales.También se pueden encontrarespacios más sofisticados,resultado de deformaciones pormovimientos tectónicos que modificanlas formas originales y9

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicocrean altos estructurales capaces de acumular petróleo(figura 6).Las estructuras debidas a deformaciones puedenser alteradas por rompimientos de las capas deroca. Estos rompimientos pueden construir víasUn sistema petrolero describe las relaciones genéticasentre un volumen de roca generadora madura y todoel aceite o el gas que emana en su momento crítico. Elanálisis de sistemas petroleros incluye elementos esencialespara detectar una acumulación de petróleo graciasal uso combinado de la geología y la geoquímica.Con la ayuda de estas ciencias es posible predecir lasáreas en donde pueden ocurrir nuevos descubrimientosde aceite y/o gas; conocer mejor los yacimientosexistentes; detectar problemas en las instalaciones deproducción e, inclusive, mejorar los procesos.El estudio de una cuenca describea las rocas sedimentarias en el momentode su depósito y deformaciónestructural, así como a lastrampas individualmente perforables(Prospectos) o a una serie detrampas relacionadas (Plays). Contempla,también, una serie de trampascuya información es insuficientepara sustentarla o carece de lacalidad necesaria, y entonces no seconsideran como prospectos.II. ERAS GEOLÓGICASFigura 6 Migración secundariade migración hacia porciones más someras o biencrear yacimientos múltiples conocidos como trampas(figura 7).La mecánica de generación o de expulsión, migracióny acumulación del petróleo en trampas, así como supreservación en el subsuelo, es en realidad el procesodel sistema petrolero.Una de las diferencias más importantesentre geólogos y científicos es suactitud respecto al tiempo. Muchosprocesos de reacciones físicas y químicasmedidos en laboratorio operansobre periodos o escalas de tiempode segundos o fracciones de segundo,mientras que los procesosgeológicos observables directamenteocupan un lugar muy importanteen un espacio de tiempo determinado.Los terremotos pueden durar minutoso segundos, pero las ondassísmicas generadas por el terremototardan minutos u horas para viajara lo largo de la Tierra o su superficie.La erosión y el transporte de grandes cantidadesde polvo, cantos rodados, arena, sedimentos y arcillaa través de un río, requiere pocos días. Las barras dearena de la playa se mueven hacia dentro y hacia fueradurante días o semanas. En estos procesos podemosver o sentir lo que está ocurriendo, mientras queotros no pueden ser observados directamente. Estoes aún más evidente cuando las escalas de tiemposon de cincuenta años o más; en estos casos nuestramemoria comienza a fallar y es entonces cuando recurrimosa registros históricos como, por ejemplo, paramedir qué tanto se ha llenado un terreno pantanoso,qué tanto se ha erosionado una ladera, o cuánto hacambiado su curso un río.10

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoFigura 7 Generación, migración y acumulación de hidrocarburosEl tiempo se mide por relojes radiactivos y se infierepor el razonamiento de las medidas de los procesosfísicos y químicos involucrados. Se ha concluido quela Tierra tiene cerca de 4.7 billones de años de antigüedad.¿Qué ha sucedido en todo este tiempo?¿Cuánto tiempo le llevó al proceso geológico crear lasmontañas o destruirlas? ¿Cuál es el periodo de vidade un río? Para cada una de estas escalas el tiempovaría desde unas cuantas decenas de años hasta unosbillones de años.Para una sociedad organizada la escala de tiempo esmuy importante. En una escala geológica de milloneso cientos de millones de años, la Tierra está lejos depermanecer estable. Durante ese lapso los continentes,océanos y cadenas montañosas se han movidohorizontal y verticalmente grandes distancias. Aunquela evidencia de gran inestabilidad nos rodea, hace pocosaños que los científicos hanreconocido un patrón mundial detiempo para estos movimientos.¿Por qué se tiene especial cuidadocon la escala de tiempo? Unade las razones más importantesradica en el corazón de la geología:la historia de la evolución dela Tierra tal como la concebimosactualmente. Las montañas queconocemos actualmente son degran importancia en las escalasde tiempo pues proporcionan informaciónvaliosísima sobre losucedido en nuestro planeta durantemillones de años. Esta ideaproviene de una vieja regla de laciencia física: si dos cosas se formaronen diferentes épocas, escomo si se hubieran creado porprocesos diferentes. La mayorparte del tiempo utilizamos estemétodo empírico de manera inconsciente,pero algunas veces lohacemos de forma acertada,como una guía para pensar en unproblema específico.Así, se han encontrado rocas demenos de 200 millones de añosen la profundidad del océano, quenos han llevado a suponer que el mar tiene estamisma edad. Si una distancia de 10,000 km es utilizadapara representar el ancho promedio del océano,que es la distancia entre las placas continentales, laseparación es de 10,000 km /200 millones de años, esdecir, 5 centímetros por año.La conocida Falla de San Andrés en California, EU, quese encuentra a lo largo de la placa del Pacífico Norte,se deslizó en el pasado sobre la placa de Norteamérica.Algunos lugares a lo largo de la falla han sido estudiadosdurante casi un siglo. En este lapso, la falla hasufrido deslizamientos de 4 a 6 centímetros por añodebido a terremotos y a la misma repetición del fenómeno.A lo largo de un gran periodo de tiempo, elrégimen de movimiento puede ser determinado comparandoformaciones geológicas distintivas que se handeslizado por la falla y las partes separadas que semueven a lo largo de una y otra.11

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoLos movimientos verticales pueden ser evaluadospor los datos de depósitos marinos que se encuentrancerca del nivel del mar. Las montañas formadaspor rocas y fósiles marinos han sido levantadas3,000 metros en 15 millones de años, con unpromedio de 0.2 milímetros por año. Hace aproximadamente40,000 años, durante el último glaciar,el área comprendida actualmente por Noruega,Suecia y Finlandia fue cubierta por dos o treskilómetros de hielo.Aunque lentos, los procesos erosionales desgastancontinuamente la corteza terrestre. La velocidad deerosión puede ser estimadasi se añaden los productosdesintegrados y disueltospor este fenómeno y queson transportados por losríos y el viento. La velocidadde erosión que se registra enel continente norteamericanoha sido estimada en cercade 0.03 milímetros poraño. Así, para abrir unacuenca oceánica se necesitancientos de millones deaños; cerca de 20 millonesde años para elevar unamontaña y 100 millones deaños para rebajarla a niveldel mar. La Tierra ha experimentadomuchos ciclos deformación y erosión demontañas en cuatro millonesde años. Sin elevacionesmontañosas y otras formaciones,la Tierra se reduciríaal nivel del mar.Registro contenido en las rocasEl único registro de los fenómenos sucedidos en elpasado geológico se encuentra en las rocas preservadasde la destrucción erosional. Podemos encontrarmuchos lugares en donde las capas de roca conlíneas superficiales expuestas no han sido alteradaspor el suelo o por cantos rodados. Tales exposiciones,denominadas afloramientos, varían su tamañodesde pequeñas proyecciones de roca visibles enuna ladera hasta capas expuestas en los ríos de altosriscos que forman las paredes de los cañonesen las montañas. Los geólogos saben cómo utilizaresta información para realizar trabajos de ingenieríacomo un medio de corte para estudiar las seccionesde roca expuestas. Bajo esta perspectiva, es posiblecalcular las dimensiones de un lugar como el GranCañón del río Colorado que tiene más de 1.5 kilómetrosde profundidad en algunas secciones, con unancho de 6 a 30 kilómetros y una longitud de 450 kilómetros(figura 8).En el Gran Cañón podemos encontrar gran cantidad derocas de distintas formas y tamaños con patrones característicosútiles para reconstruir la historia geológica.Figura 8 Vista panorámica del Gran Cañón del ColoradoLo primero que puede apreciarse en estas rocas essu pronunciada capa horizontal, resultado de losasientos de las partículas acarreadas por aire o aguapara formar capas de sedimentos. Esta afirmaciónestá claramente basada en la observación de estascapas que se han depositado en las playas; y a lasde lodo y sedimento que se acumulan en las orillasde los ríos.Si se considera lo anterior, sería absurdo pensar queuna capa sedimentaria puede ser depositada bajo unacapa previa. Así podemos concluir que cualquier capanueva que se añade a la serie, siempre se hará en la12

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicoparte superior. Evidentemente debemos añadir comocondición indispensable, que ninguna serie deberáser deformada y completamente plegada en una etapaposterior.El tiempo de secuencia de la estratigraficación esla base simple para la escala del tiempoestratigráfico. Estas generalizaciones tan sencillasson un buen ejemplo del conocimiento: los verdaderosgrandes descubrimientos son aquéllosque nos resultan perfectamente obvios gracias aque alguien los ha descubierto para nosotros.Nicolaus Steno, físico italiano, formuló en 1669el principio de la horizontalidad original y el de lasuperposición; también fundamentó el principiode la continuidad original, según el cual, las capassedimentarias forman al mismo tiempo de ladepositación una hoja continua que termina solamentepor adelgazamiento, por cambios gradualesde la capa, diferente por su composición o porconfinamiento de una pared o barrera, tal comola línea costera que confina un área deposicional.Partiendo de la ley de la continuidad se puede tomarintuitivamente la idea de que la cara de unacapa, tal como se puede ver en la excavación deuna carretera o en el Gran Cañón, es la etapa derompimiento o erosión de una hoja continua.Con base en estos tres principios se podría construirel reloj estratigráfico, siempre y cuando, fuera posibleestablecer una longitud total de tiempo y el intervalonecesario para que todas las rocas se acomodaran encada capa; se tuviera idea del tiempo que le toma acada capa depositarse, y que todos los tiempos pudieranser contabilizados por este reloj.Desafortunadamente, la última condición sería muydifícil de lograr. Basándose en la observación deflujo de los ríos y de otros tipos de sedimentación,pensamos que ciertos periodos de tiempo no sonrepresentados en una roca. Los sedimentos depositadosen las orillas de los ríos, como por ejemploel histórico Nilo en Egipto, no se acumulan de maneraconstante y uniforme. La escala de tiempo dedepósitos en lagos es de días; pero también existenescalas para los tiempos entre los lagos a unintervalo que puede variar de pocos años a muchasdécadas. En otras palabras, una laguna o una interrupciónen la sedimentación, puede ser dos o tresveces más grande que la depositación de sedimentosen las lagunas.Edad de los fósilesLos fósiles, organismos antiguos conservados enalgunas de estas rocas, constituyen otra herramientaútil para establecer la secuencia de una serie dedepositaciones de rocas sedimentarias formadaspor carbonato de calcio (CaCo 3) en forma de fragmentosde conchas de animales fósiles. Las pizarrasson rocas endurecidas y compactadas de arcillasy lodo; y las areniscas, que están formadas degranos de arena cementados, también pueden contenermateriales fósiles tales como conchas y fragmentosde conchas. Algunas de estas conchas fósilesson fácilmente identificables cuando se les comparacon sus similares de hoy en día. Muchas otrasse parecen a los animales de la actualidad, peroobviamente son diferentes, y otros, que también sonrestos de conchas animales, no se parecen nada alos actuales. No todos los fósiles son de animalesinvertebrados como las almejas y las ostras. Losexcavadores de capas formadas descubrieron hacemillones de años partes de algunos animalesvertebrados como los reptiles o mamíferos y en algunasocasiones también se pueden observar hastarestos de dinosaurios, esqueletos de peces y dientesde tiburón .Las plantas fósiles son abundantes,particularmente las que se encuentran dentro de lasrocas y en las que contienen capas de carbón, endonde es posible encontrar helechos, hojas, varas,ramas y hasta troncos completos.Así se llegó a la conclusión de que estos fósilesrepresentan formas de vida en diferentes periodosde tiempo y que gracias ellos podemos deducir elflujo de la evolución de los organismos más primitivostan complicados como el homo sapiens. Unode los primeros en dar este salto fue Leonardo daVinci y posteriormente Nicolaus Steno. Él comparó,en el siglo XX, los dientes de los tiburones de laactualidad con los conocidos como dientes lingualesde Malta en el Mediterráneo; concluyó entonces queambos provenían del mismo tipo de tiburón. Muchosobjetaron la conclusión de Steno; pero las similitudesentre las formas de los animales modernosy estos fósiles, especialmente sus partes durascomo dientes, huesos y conchas, se suman a ungran número de evidencias que pueden ayudar adeterminar los orígenes de la Tierra.¿Pero, cómo influye todo esto para determinar unaescala de tiempo? La principal evidencia se puede13

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicoencontrar en las rocas del Gran Cañón en dondeexiste una gran variedad de fósiles en las rocasexpuestas, particularmente en las calizas. Cadacapa de calizas encierra una importante cantidadde fósiles de distintas especies, diferentes de unacapa a otra. Este arreglo vertical de diversos fósilesse conoce como sucesión de fauna. En estaforma de vida en secuencia, los fósiles representana las capas de rocas sedimentarias de los fósiles,la secuencia estratigráfica, la fauna y las seriesestratigráficas que tienen el mismo orden. Porconveniencia, para representar en un mapa lascalizas y otras rocas, se deben agrupar en funciónde las capas de la misma edad estratigráficay de los materiales con las mismas propiedades yapariencia física. Esta combinación de propiedadesy apariencia se conoce como litología. Cadaformación representa un conjunto de capas derocas distintivas que pueden ser reconocidas fácilmentecomo una unidad.Una vez que las formaciones y las secuenciasestratigráficas hayan sido dibujadas en papel a travésde los años, y en todo del mundo se lleguena formar todas las sucesiones de fauna, se podráncomparar con las secuencias. Esta es la reglaen las formaciones fosilíferas de todas las edadesdesde el inicio del Periodo Cámbrico, cuandolos animales con conchas evolucionaron.Estos ensambles fósiles pueden ser utilizados como“huellas” de formaciones; cada ensamble tiene unacaracterística distintiva, aun cuando algunas especiesparticulares pueden presentarse en diversas formaciones.Esta característica de los fósiles en los sedimentosfue observada por William Smith en los conjuntosde fósiles que encontró en Inglaterra en1793. Smith, ingeniero e inspector, trabajó en lasminas de carbón y elaboró mapas topográficosde túneles. No tenía idea de la evolución orgánicaque Darwin enunció años más tarde, sin embargo,hizo hincapié en las formaciones que conteníanfósiles distintos pero con similitudes útilespara distinguir una formación de otra. Como parael siglo XIX ya se conocían los elementos necesariospara dibujar una sucesión estratigráfica derocas en diferentes lugares y niveles, los planosde Smith contaron con esos adelantos.Interpretación de la secuencia del Gran CañónEn el Gran Cañón, las rocas expuestas en la parte deabajo son oscuras y forman capas o cuerpos insertadosen un corte transversal de estructuras. Algunasde ellas están formadas por cristales de cuarzo y otraspor partículas tan pequeñas que son imperceptiblesa simple vista. Estas características son interpretadaspor los geólogos como evidencias de origen ígneo;esto quiere decir que estas rocas fueron formadas porel enfriamiento y solidificación de material caliente fundidoo magma. Se infiere que los cuarzos cristalinosse formaron en las rocas mientras estuvieron sepultadasen la profundidad de la tierra; estas intrusivas seoriginaron como magma caliente que migró hacia lasfracturas y otras fisuras que rodean las rocas. Los cristalesgrandes son característicos de las intrusivas y elresultado de un enfriamiento lento del magma quetiene lugar debajo de la superficie. Las rocas de granofino, extrusivas, fueron formadas como flujos de lavay depósitos de ceniza de erupciones volcánicas. Suscaracterísticas de textura fina indican el rápido enfriamientoen la superficie.Otro grupo de rocas expuestas en este río son las detextura laminar o de hojas, conocidas como foliadas,formadas por la alineación de minerales a lo largo oen planos ondulados. La foliación puede confundirsecon las capas. Estas rocas metamórficas fueronsedimentarias e ígneas, pero han sido alteradas por laacción del calor y la presión que ejerce la profundidadque las sepulta.Las rocas más bajas del río, de la formación Vishnu,son una mezcla compleja de rocas ígneas ymetamórficas. No tienen fósiles y no hay forma deconocer su edad observando sus minerales y su textura.No obstante, se sabe que la formación Vishnues la roca más antigua del Gran Cañón. Debido a suposición, proporciona la primera vista de su historia.Las rocas del Vishnu, originalmente formadaspor flujos de lava, depósitos de ceniza y sedimentos,fueron sepultadas profundamente por rocas queactualmente las cubren; su metamorfosis se debióal calor y a la presión, y posteriormente fueron invadidaspor el magma. Siguiendo a la Vishnu, seobserva una capa en línea discontinua; es decir unadisconformidad angular con una superficie de erosiónque separa dos conjuntos de rocas depositadasen forma no paralela. Esto significa que origi-14

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxiconalmente las capas horizontales de abajo fuerondeformadas y se erosionaron, aunque la capa inferiorse depositó horizontalmente. Las rocas muestranen muchas partes la evidencia de tales deformacionesfísicas. Las capas sedimentarias, una vezque se encuentran horizontales, están en lugaresfoliados (inclinados en una estructura ondulada) yfallados (quebrados y desplazados a lo largo de fracturas).Las mismas características estructurales, algunasveces más difícilmente reconocidas, se encuentranen rocas ígneas y metamórficas. Sin embargo,se puede añadir un episodio de deformacióny levantamiento a la historia de sedimentación,sepultamiento y metamorfosis.Las rocas que se encuentran en el Vishnu son calizas,pizarras y areniscas. En las series del Gran Cañón,estas rocas no contienen fósiles de organismoscon conchas como las del Cámbrico, ni rocasde eras más jóvenes, así es que no pueden ser atadasa una sucesión de fauna estándar. Las conclusionesde la inspección de estas series, es que sonmás jóvenes que la Vishnu, pero más antiguas quelas rocas subsecuentes, y su inclinación es posteriora su posición horizontal original. Las rocassedimentarias como éstas son perfectamente ordinariasen todos los aspectos, excepto por dos características:contienen fósiles sin conchas aunque pudierancontener organismos como las algas, y puedenestar asociados con deformacionesy rocas metamorfizadas como lasdel Vishnu. En el siglo XIX, las rocasde este tipo eran parte de unconjunto de estratos fosilíferos jóvenesconocidos como elPrecámbrico, no obstante, siemprepermanecieron en un foliamientocomplejo y fallado en contraste conun menor número de deformacionesde rocas jóvenes. (figura 9).Otra disconformidad claramenteobservable es la que separa las seriesdel Gran Cañón en los guijarroscafés de tepetate. El tepetateno contiene fósiles pero su edad sepuede determinar refiriéndola aotras formaciones porque se mezclaentre ellas creando una sucesión.Más arriba de esta formaciónse encuentra otra constituida básicamentede pizarra, denominada Angel Brillante. Estapizarra contiene pocos fósiles, muchos de los cualesson trilobites artrópodos extintos relacionados con losactuales cangrejos. Las distinciones entre los trilobitesde diferentes edades pueden ser utilizadas por lospaleontólogos para fechar estas rocas. Comparandolas especies de trilobites de diferentes secuenciasestratigráficas en distintas partes del mundo se ha elaboradouna sucesión compuesta. Como resultado deestos estudios, los geólogos han encontrado que lapizarra de Ángel Brillante que se encuentra abajo deltepetate no fosilífero en la parte oeste del Cañón esmás antigua que la del este del mismo. Esto indicaque el mar en el que se depositó esta pizarra se movióposteriormente al este. La pizarra Ángel Brillante empezóa depositarse en el mar y gradualmente se movióhacia la tierra como prueba de la trasgresión. Unavez más, la simple evidencia geométrica permite concluirque el mar avanzó lentamente del oeste al este;transporta continuamente la arena a lo largo de lasplayas, y el lodo a la profundidad del mar. Por el contrario,la retirada del mar y la distribución inversa desedimentos con relación a las líneas marinas se conocecomo regresión. Aun a gran distancia, la mayoríade las formaciones que se ven en las paredes del GranCañón se pueden distinguir fácilmente.La siguiente formación es una caliza llamada TempleButte, delgada y fácilmente imperceptible a loFigura 9 Afloramiento de una estructura ondulada15

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicolargo de las paredes del Cañón. Lo importantede éstas calizas es que contienen esqueletosfósiles de organismos primitivos. Sesabe, por la sucesión general de animales fósilesque estos peces vivieron en una etapamuy posterior a la de los trilobites del Muav.Los fósiles de animales marinos que vivieronen la etapa de sedimentación del Muav y elTemple Butte se han visto en formaciones devarias partes del mundo. Estas son evidenciasde una gran brecha en los registros, de unadisconformidad entre la Muav y el TempleButte. Si algún sedimento fue depositado duranteesta etapa, representada por una disconformidad,fue posteriormente erosionado sindejar rastro. La secuencia implicó una historiade sedimentación del Muav y sepultamiento(pero sin deformación, permanece horizontal),antes de ser levantada, erosionada y posteriormentecubierta por los sedimentos que integranahora la formación Temple Butte.La disconformidad entre Temple Butte y lascalizas de Redwall representan un tipo debrecha, al igual que la disconformidad entrelas formaciones Redwall y la Supai. Laera de Redwall es conocida por su esparcidocontenido de fósiles no marinos y de plantascomo aquéllos que se encuentran en lascapas de carbón de Estados Unidos y Europa.De igual importancia son las huellas dereptiles primitivos de la formación Supai (figura10).En las paredes del Gran Cañón se encuentranotras disconformidades, precisamente en laparte superior de la formación de pizarras rojasllamada Supai. La Hermit es sucedida porlas arenas de Coconino que contienen máshuellas de animales vertebrados, aunque se distinguede otras capas porque no es uniforme y horizontal yestá compuesta por muchos sedimentos compactadoscon materiales con inclinaciones de 35°. Este tipo decapas se conoce como cruzadas; característica de lasdunas de arena sobre la tierra y de las formadas encorrientes de ríos y bajo el mar. Basándose en huellasde animales vertebrados y en los tipos de dunas encapas cruzadas, muchos geólogos creen que la formaciónCoconino nació por acción del viento. La siguienteformación que se observa en esta secuenciaes la Kaibab.SinclinalFalla NormalFalla InversaAnticlinFigura 10 Tipos de estructurasDepositaciónHorizontalCapas FoliadasFallasPlegamientoFalladoSi se hiciera una inspección detallada de las seccionesdel Gran Cañón, se observarían formaciones másjóvenes que el Kaibab. Partiendo de las sucesionesfragmentarias, se podría construir una composiciónque incluiría arenas rojas, cafés, grises y amarillas, conglomeradosy pizarras que contienen los famosos troncospetrificados, y en algunos lugares hasta restos dedinosaurios.Las rocas del Gran Cañón contienen muchas historiassobre el avance y retroceso de los mares, de la aparicióny desaparición de diferentes tipos de organismos16

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicoy de los de medios terrestres y marinos en los queesta remarcable variedad de sedimentos fue depositada.Pero una de las historias más importantes es ladel tiempo que está representado en las rocas del GranCañón y registrado en las disconformidades entremuchas de las formaciones. De la escala de tiemporadiactivo, basada en los elementos radiactivos de losminerales, se sabe, por ejemplo, que la formaciónVishnu tiene una edad que va de 1,400 a 1,500 millonesde años, y que la parte superior de Kaibab tienecerca de 225 millones de años.Las rocas como registro de los movimientos de la TierraLas disconformidades no sólo datan los intervalos deerosión, también registran los movimientos más antiguosde la Tierra. Las capas ubicadas bajo talesdisconformidades fueron foliadas, inclinadas, falladasy levantadas antes de que se produjera la erosión. Estefenómeno antecedió a los movimientos de la Tierrapor la subsidencia de la corteza que pudo contabilizarno sólo los cambios debidos a la erosión sino tambiéna la sedimentación.Las disconformidades se pueden explicar como registrosde periodos de la construcción de las montañas,aunque en la actualidad sólo se ven sus raíces.Las disconformidades –brechas de tiempo entre dosunidades que han formado capas planas paralelas –son menos drásticas pero también implican la mismasecuencia general de levantamiento, erosión ysubsidencia.Existen otras formas para describir las secuenciasde tiempo. No obstante, las rocas ígneas no estánestratificadas como sedimentos, también tienen característicasque las colocan en una escala de tiempo.Las intrusiones ígneas inyectadas como un magmamóvil pueden mostrar contactos suaves. Estoscontactos cortan de manera cruzada e interrumpenlas estructuras originales en las rocas. Tales cortesde intrusiones forman las discordancias. Sontipificadas por hojas delgadas denominadas diquesque se pueden acoplar a cualquier ángulo. Lasintrusiones pueden mostrar contactos concordantes,como los travesaños, que siguen las capas de lossedimentos dentro de los cuales son intrusionadas.Las concordancias y las discordancias relacionadasentre las rocas ígneas y las sedimentarias adyacentes,metamórficas y otras rocas ígneas, puedenser utilizadas para datar estas formaciones de lamisma forma que las leyes de Steno relacionadascon la horizontalidad original y la superposición quese puede usar para figurar las edades relativas de lossedimentos. De manera similar, los pliegues y las fallaspueden encajar en secuencias de tiempo comoun pozo.Hutton y el uniformitarismoNo obstante que se ha utilizado el razonamiento en lainterpretación de las secuencias del Gran Cañón y aparentementeésta es correcta, fue hasta el siglo XVIIcuando los geólogos estuvieron listos para creer quehabía habido una evolución en la superficie de la Tierra.Hasta entonces se encontraron con el reto de daruna explicación sobre la formación de rocas bajo laperspectiva de que la Tierra fue creada por Dios consus valles, ríos y montañas tal como se ve actualmente.La manera actual de observar la Tierra reconoceademás los constantes cambios debidos a las fuerzasgeológicas que modifican la superficie y el interior denuestro planeta.Un caballero escocés, James Hutton, mostró el caminocon su libro Teoría de la Tierra con pruebas eIlustraciones, presentada por primera vez a la SociedadReal de Edimburgo en 1785. La gran orientaciónde Hutton es su reconocimiento a la naturalezacíclica de los cambios geológicos y la forma comolos procesos ordinarios, operaciones por grandesintervalos de tiempo, pueden efectuar cambios importantes.Él razonó, partiendo de la observación,que las rocas decaen lentamente y se desintegranbajo la acción del agua y el aire. Este proceso –descomposiciónde la roca – produce ruinas de grava,arena y sedimentos, y fomenta la erosión de la Tierra.El agua y el aire también actúan como mediosde transporte de las partículas, muchas de las cualesterminan muy arriba o abajo del nivel del mar.Los depósitos son compactados, cementados hastaque finalmente se vuelven rocas sedimentarias,en un tiempo posterior según Hutton, el calor subterráneoy la expansión térmica pueden producir unaintrusión de rocas ígneas. El episodio plutónico podríaestar acompañado por un levantamiento de sedimentosy deformación interna de pliegues y fallasy por la construcción de montañas u orogenia. Lossedimentos marinos emergen en forma de tierra llevandolos depósitos a las partes altas en donde sonerosionados en la tierra que nuevamente emerge yasí vuelve a iniciarse el ciclo.17

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoHutton observó y estudió cada etapa del ciclo: enel caso de las montañas erosionadas, los ríos transportanlas partículas de roca al mar, las olas del margolpean las rocas, las arenas y los lodos caen al fondoy posteriormente son sepultados en el fondo delmar. Debido a las leyes químicas y físicas, elcomportamiento geológico no cambia y entoncescon el tiempo se puede inferir, mediante el estudiode los procesos en el presente, su comportamientoen el pasado. Hutton, seguido por CharlesLyell (Principios de Geología, 1830), utilizó y publicóeste principio de uniformitarismo. Esteuniformitarismo, como se conoce actualmente, noapoya el precepto de que la velocidad de los cambiosgeológicos o su naturaleza precisa tenganque ser los mismos. El vulcanismo pudo ser másfrecuente en el pasado que ahora. No obstante,los volcanes de la antigüedad seguramente liberarongases y depositaron capas de ceniza y flujode lava, tal como los modernos cuando hacenerupción. Uno de los razonamientos de losgeólogos sobre el estudio de la erupción del volcánSanta Helena, fue aprender cómo interpretarlos depósitos de los volcanes antiguos.Muchos de los conceptos utilizados en el campomoderno de la interpretación se basan en los descubrimientoshechos por los geólogos a fines delos siglos XVIII y XIX, pero fue Hutton el primeroen reconocer que los cuerpos ígneos deben sermás jóvenes que las rocas que intrusionan. Huttontambién observó que los fragmentos de rocas enformaciones sedimentarias o ígneas deben pertenecera rocas más antiguas de las que formanparte, y fue la primera persona que tuvo la ideade que un ciclo de levantamiento, erosión,subsidencia y sedimentación, podría mostrarsecomo una disconformidad en los registrosestratigráficos.Con estos principios, los geólogos del siglo XIXabrieron una nueva era. La historia contenida enformaciones de rocas pudo finalmente ser descrita,y quienes escribieron lograron viajar tiempoatrás para ver las capas antiguas. Esto hizo posiblereconstruir las interrelaciones entre montañas,océanos, climas, animales y plantas desdehace mucho tiempo. Ahora, la geografía y la geologíatienen una contraparte histórica: lapaleogeografía y la paleología.Evolución y escala de tiempoEl concepto de la evolución tuvo gran impacto debidoa que su estructura teórica apoyó el concepto de queel tiempo relativo cambió en las especies fósiles yque podrían utilizarse para elaborar una escalaestratigráfica de tiempo. Los nombres de los periodosde tiempo fueron tomados con base en tres preceptos:la localidad geográfica en donde las formacionesse presentaron mejor; el lugar en donde fueron primeramenteestudiadas; o bien, por algunas característicasparticulares de su propia formación. Por ejemplo,el Jurásico se denominó así por las montañas Jurade Francia y Suiza, así como el Carbonífero fue denominado,a su vez, por las rocas sedimentarias con carbónde Europa y Norteamérica.Cada periodo de la escala de tiempo estratigráfico esrepresentado por un sistema apropiado de rocas, ydiferenciado por periodos de tiempo y sistemas. Cadauna de estas unidades es representada por épocas ylos sistemas por series. Las épocas y las series tienennombres geográficos, a excepción de los nombresantiguos de muchas de las épocas que son llamadassimplemente Superiores, Medias e Inferiores.El tiempo absoluto y la escala de tiempo geológicoLa pregunta sobre cuántos años están exactamenterepresentados en una roca en la escala de tiempoestratigráfico ha sido debatida durante los últimos2,500 años. Se sabe que Xenophanes (570 – 470 añosAC) fue el primero en reconocer a los fósiles comorestos de formas de vida así como en relacionarloscorrectamente con las rocas originadas por sedimentosen el fondo marino. Más aún concluyó que talesrocas y fósiles deben tener una gran edad. Alrededordel año 450 antes de Cristo, el gran historiador griegoHerodotus navegó a lo largo de la parte baja del ríoNilo. Sus observaciones le permitieron razonar que eldelta del Nilo fue formado por una serie de inundaciones;después dedujo que si una simple inundaciónformó una delgada capa de sedimentos, debió tomarlemiles de años crecer al delta del Nilo.La evidencia demanda un gran periodo de tiempopara tener cualquier efecto en la transformación delas montañas y la acumulación de sedimentos. Enla búsqueda de la escala de tiempo de procesos yutilizando la idea del uniformitarismo, los geólogos18

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicohan podido definir que las rocas son muy antiguasy aún más la Tierra.Al mismo tiempo, los físicos disfrutan de una nuevaserie de actividades. Aplicando las ideas de Galileo yNewton, quien en 1687 estableció las bases para lateoría de la gravedad, los físicos pudieron calcular eltiempo que se requiere para la formación y órbitas delos miembros del sistema solar. El tiempo necesarioobservado es mucho mayor que el registrado en laBiblia. Sin embargo, antes del siglo XIX los físicos sólose apegaban a los preceptos religiosos ortodoxos.Isaac Newton fue un hombre devoto. A pesar de esto,a mediados del siglo XVIII el francés Comte de Bufónanalizó la velocidad de disolución y enfriamiento deunas bolas de acero. Sus conclusiones las resumió enuna interrogante: en el interior de la Tierra debe habermetal para calcular cuánto tiempo le tomó enfriarse.Su resultado, 75,000 años, no fueron tan satisfactorios:para los fundamentalistas, fue mucho tiempo ypara muchos geólogos fue muy poco.Más tarde, Herman Ovni Helmholtz, uno de los fundadoresde la ciencia termodinámica, analizó el problemade la luminosidad del sol y posteriormenteImmanuel Kant calculó que si la luminosidad del solproviene de una combustión ordinaria solamente podríapermanecer ardiendo mil años. Después determinóque provenía de un calor que requería una contraccióngravitacional de la gran masa del sol y partiendode este estudio, determinó que la edad de laTierra era de 20 a 40 millones de años.El descubrimiento de mayor importancia para elmundo llegó en 1895 cuando, un físico francés, HenriBecquerel descubrió la radiactividad en sales de uraniocasi al mismo tiempo que el alemán Willhelmdescubrió los rayos X. Poco después, Marie Curiehizo el crucial descubrimiento y aislamiento del radio,elemento radiactivo. En 1905 el físico ErnestRutherford complementa el estudio al descubrir quelos procesos radiactivos de los minerales podían serutilizados para fechar las rocas. Él dató un mineraluranio en su laboratorio en la Universidad de McGillen Montreal, Canadá. En el mismo año, Boltwooden Yale, Estados Unidos, descubrió el “ionium” queera un isótopo de torio. Fue hasta 1913 cuandoSoddy clarificó la naturaleza de los isótopos cuyosmétodos podrían ser refinados y hacerlos másaproximados.Los relojes en las rocasLos pioneros de la física nuclear descubrieron que losátomos de ciertos elementos, como los radioactivos,se desintegran espontáneamente para formar átomosde diferentes elementos y liberan energía en el proceso.Lo más importante de esta herramienta es que lavelocidad promedio de desintegración es fija y no varíacon ninguna de las condiciones químicas o físicastípicas que afectan a muchos de los procesos físicoso químicos. Esto significa que una vez que una pequeñacantidad de un elemento radiactivo es creadoen algún lugar del Universo, comienza a actuar firmementecomo un engrane de reloj balanceado apagandoel estallamiento de un átomo y después otro a unavelocidad definida.Para utilizar esta herramienta es necesario tener unmarco de referencia: los números que se utilizan paraleer el reloj radiactivo son proporcionados en formade átomos nuevos, los hijos de los elementos que estánformados de otros que se desintegraron anteriormente,los elementos padres. Si se pueden identificary contar los elementos hijos de los átomos y si se conocela velocidad promedio de decaimiento, se puededeterminar el tiempo en que no existían los hijos.La idea es simple, pero su aplicación práctica requiereun mayor esfuerzo por parte de aquellos geólogosque combinan sus conocimientos de física nuclear conlos de geología: los expertos en geocronología.Qué sucede con los átomos radiactivosTodos los átomos contienen un núcleo denso en dondeprácticamente se encuentra toda la masa del átomo.Alrededor del núcleo hay una nube de electrones.El núcleo contiene dos tipos de partículas: el protóncon una carga eléctrica positiva de +1 y el neutróneléctricamente neutro. En un átomo completo, elnúmero de protones en el núcleo está balanceado porigual número de electrones en el exterior de la nube;cada uno de ellos tiene una carga negativa de –1. Elnúmero de protones (o electrones) es único para cadaelemento y se denomina número atómico (generalmentesimbolizado con una “Z”). La suma de las masasde los protones y neutrones es el peso atómicodel átomo. Todos los átomos del mismo elemento tienenel mismo número atómico; por ejemplo, el númeroatómico del carbón es 6. Los diferentes isótoposde un elemento tienen el mismo número de protones19

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicopero diferente número de neutrones. Los isótopos decarbón existen con 6, 7 y 8 neutrones, con masas atómicasde 12, 13 y 14. De estos isótopos, el carbono 12( 12 C) y el carbono 13 ( 13 C) son estables; es decir, nocambian o se desintegran espontáneamente. Pero el14C decae también de manera espontánea al elementonitrógeno. Otro elemento que experimenta el mismofenómeno es el rubidio 87 ( 87 Rb), que se transformaa estroncio 87 ( 87 St). Una diferencia importanteentre el decaimiento del 14 C y el 87 Rb es la velocidad ala que los átomos decaen. Esa velocidad es conocidacomúnmente como término de vida media: el tiemporequerido por la mitad del número original del átomoradiactivo para que decaiga. Es decir, que después deque un elemento radiactivo es incorporado dentro deun mineral, al término de la primera vida media, sequeda una mitad; al fin de la segunda vida media sequeda un cuarto; al fin de la tercera un octavo y asísucesivamente.Se puede comparar la velocidad de decaimiento de14C, 5,570 años, con el del 87 Rb que tiene una vida mediade 47 billones de años. Es la vida media que dicta que14C es comúnmente utilizado para cronometrar únicamentelos últimos 30,000 años o para la historia de laTierra, poco más de 5 vidas medias. En contraste, tresbillones de años, relacionadas con la edad de muchasrocas encontradas en la tierra, es solamente cerca de1/16 de una simple vida media del 87 Rb. Este factorhace del rubidio 87 una fácil elección para determinarla edad de las rocas.El carbono 14 y el rubidio 87 experimentan un simpleproceso de decaimiento. El primer esquema de decaimientoque ha sido utilizado para fechar es el elementouranio, utilizado ampliamente en la actualidad. El uraniotiene dos isótopos radiactivos, cada uno de ellos decae aun isótopo de plomo y helio. Otro elemento, el torio, tambiénpuede decaer a plomo. Las vidas medias de estosdecaimientos es de miles de millones de años, lo cual loshace apropiados para datar los objetos más antiguos denuestro sistema solar.Otro isótopo radiactivo de gran importancia para datarla antigüedad de las rocas es el potasio 40. Decaepor un esquema que tiene dos rutas. En una deellas, el 40 K decae a un isótopo de calcio, 40 Ca. Cercadel 89% de los átomos del 40 K en cualquier grupode átomos sigue esta ruta. El 11% restante de losátomos del 40 K decaen a la forma del gas inerteargón, 40 Ar. La ruta de decaimiento posterior es laque se utiliza para fechar, debido a que la hija, 40 Ar,puede ser fácilmente distinguida del argón ordinarioformado de otra forma; mientras que 40 Ca es calcioordinario y los átomos de origen radiogénico no puedenser distinguidos de otros.Una vez que se descubrieron los isótopos y se inventaroninstrumentos que permitieron realizar análisis químicos,comenzó la tarea de identificar la edad de las rocas.El decaimiento del uranio–torio fue el primero que se estudióy es en esencia el más utilizado. Esto se debe a sufacilidad de uso, pues sólo requiere un análisis químicoordinario para uranio y plomo. Es bastante exacto paradar una fecha aproximada en rocas que contienen mineralesde uranio y en rocas que se considera contienenpoco plomo. Desafortunadamente, no se puede distinguirentre el plomo que se origina de los diferentesisótopos de uranio y de torio.El siguiente desarrollo en orden de importancia se dioentre 1920 y 1930, cuando el espectrómetro de masafue inventado. Ese instrumento fue diseñado para producirun haz de átomos eléctricamente cargados de lamuestra que se va a estudiar. El haz pasa a través decampos magnéticos y eléctricos, de tal forma que losátomos son deflectados por una cantidad que dependedirectamente de su masa. Estos isótopos de elementospueden ser separados. La precisión y sensibilidadde estos instrumentos se ha improvisado firmemente,por lo que actualmente se pueden analizar hastacantidades por minuto de isótopos individuales.No todos los decaimientos radiactivos pueden ser analizadospor la espectrometría de sus masas. Muchasetapas del 14 C son determinadas del carbón en unaplanta muerta. Durante el crecimiento, las plantas seincorporan fijamente a una pequeña cantidad de 14 C alo largo de otros isótopos de carbón contenidos en eldióxido de carbono de la atmósfera. Cuando una plantamuere se detiene la fotosíntesis y no se lleva unnuevo 14 C. La cantidad relativa de 14 C en este punto,es aproximadamente el mismo que el radio en la atmósfera(un radio que se considera con un constanteremanente para los últimos cien mil años), pero decrecefirmemente con la edad como el decaimientoradiactivo del 14 C. La cantidad de 14 C remanente se mideindirectamente por el conteo del decaimiento de partículasemitidas por el 14 C que aún permanece en lamuestra. El conteo, llamado 14 C activo, puede ser utilizadopara calcular la edad, si partimos de que el decaimientode partículas producidas es proporcional al20

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxiconúmero de átomos de 14 C presentes, y ese conteo puedeser comparado con la actividad más alta de unamuestra contemporánea de 14 C.Hasta hace pocos años, era difícil extender este métodohacia eras mayores de 40,000 años. Apenas hacecinco años, los físicos comenzaron a desarrollar métodosque utilizan aceleradores de partículas para medirlos átomos del 14 C en la muestra, más que el conteode las partículas que decaen. Esto ha permitido datarmateriales de 70,000 años de edad, como la habilidadde fechar eventos relacionados a la reciente era glaciary el crecimiento de la cultura humana ha mejoradonotablemente.Una vez que los minerales en una roca son formados,cualquier elemento radiactivo guarda todo el tiempotranscurrido. Lo que actualmente se mide, es el tiempotranscurrido del elemento padre radiactivo que formaparte de una roca y cuyos elementos hijos nopueden escapar. Por ejemplo, cuando el uranio se incorporaa una roca formada de minerales que se congelande un estado líquido, es separado por el procesode cristalización del plomo formado por el decaimientoprevio. Una vez que el proceso de decaimientose transforma en una roca sólida, los elementoshijos son atrapados y las cantidades de plomo soneventualmente producidas. Esta cantidad de parientese hijos en una muestra de roca son una medidadel intervalo de tiempo entre lo actual y el tiempo enque la roca se cristalizó. Estos métodos basados en eldecaimiento del uranio, rubidio y potasio proporcionanla fecha de cristalización de las rocas en las quese encuentran estos minerales y, por interferenciageológica, de cualquier otra roca que tiene una edaddefinida en relación con la roca analizada. Así, cuandose fecha la cristalización de un granito, se sabe tambiénque está rodeado por rocas sedimentarias, en lasque el granito se intrusionó cuando se cristalizó, yque puede no ser más joven que el granito. Para determinarla edad absoluta de las rocas sedimentariasfechadas estratigráficamente es necesario saber laedad geológica de las rocas sedimentarias así comoconocer los fósiles y estratos que la cubren, siemprey cuando sean más jóvenes que otras rocasradiactivamente fechadas o contengan mineralesfechables.Muchos factores pueden originar errores en las fechasobtenidas directamente por métodos radiactivos. Porejemplo, si las soluciones de agua subterránea handisuelto parte del plomo producido por el decaimientodel uranio, la edad puede ser subestimada. Otroseventos geológicos como el calentamiento o la disoluciónparcial de una roca en un episodio metamórficoposterior pueden poner en cero el reloj geológico.La interpretación de las edades de potasio-argón escomplicada debido a que el elemento hijo es argón,un gas que puede difundirse fuera del mineral sólido,y esto provoca una falsa edad jóven de la roca. Sipartimos de que la velocidad de difusión del argóndepende en gran medida de la temperatura, que sefecha actualmente, y puede ser interpretada como eltiempo en que la roca se enfrió, permitiendo el suficienteargón para que la roca se detuviera, ese tiempose ha mostrado para apreciar posteriormente la formaciónde la roca. Entonces una dificultad en la interpretaciónde la fecha radioactiva es proporcionadacomo una ventaja y usada para aprender más acercade la historia compleja de las rocas, tales como el tiempode enfriamiento o episodios metamórficos.Escalas de tiempo absoluto y estratigráficoLos geólogos que trabajan en sedimentos fósiles tienenun reloj fino para medir el tiempo. Este artefactoes suficiente para que los geólogos puedan distinguirlas edades relativas de formaciones de pocos metrosde espesor, pero que pueden representar periodos detiempo superiores a un millón de años. Se debe recordar,un millón de años, que es solamente 1/5000de la historia de la tierra. El registro de las rocas delmundo entero de sedimentos fósiles ha sido mapeaday subdividida en el esquema de eras, épocas y edades,los geólogos estudian las rocas fosilíferas en elcampo que necesita solamente conocimientos depaleontología para hacer un cálculo aproximado de laépoca en que las rocas se estudiaron.Utilizar la escala de tiempo estratigráfico es comoleer un reloj que permite definir un tiempo de otro,pero sin dar una idea exacta de la realidad. Estedescubrimiento no fue tan sorprendente como elde la edad radioactiva inmediatamente vista por algunosgeólogos como un medio para hacer un relojcombinado que funcionara como un guardador detiempo absoluto. Diez años después del descubrimientode la radioactividad se fechó la primera rocapor el método del uranio-plomo. Ocho años mástarde Arthur Holmes, un joven geólogo inglés, queaún no recibía su grado de doctorado, publicó laprimera edición de lo que sería una obra clásica: La21

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicoedad de la Tierra. Holmes dijo que el fechado de laedad radioactiva era opuesto a la escala de tiempoestratigráfico que encerraban las relaciones de laedad de los sedimentos fechados por los fósiles eintrusionados por las rocas ígneas, los cuales fueronfechadas por la radioactividad. La primera estimacióndel comienzo del Cámbrico fue colocada cercade 600 millones de años antes del presente. Suúltima estimación, publicada en 1959, poco antesde su muerte, fue la misma.La edad Fanerozoica contiene rocas con fósiles de organismosaltos que representan cerca de 600 millonesde años. Está dividida en etapas desiguales queson: la Paleozoica de 350 a 400 millones de años, lamesozoica de 150 millones de años; la Cenozoica de70 millones de años. Los estratigráficos del siglo XIXdividieron en partes la columna geológica de acuerdocon lo que creían conveniente o apropiado en el áreaque estudiaban. Si los chinos y los indios hubieranhecho el mismo trabajo estratigráfico, la columnapodría tener diferencias lejanas.Descripción de la era PrecámbricaDebido a que no hay fósiles para relacionarla, laPrecámbrica ha guardado siempre un misterio paralos estratigráficos. Aunque no han estado disponiblespara revelar las secuencias complicadas de rocassedimentarias, ígneas y metamórficas en pequeñasáreas donde fue posible correlacionar una capa a lasiguiente, la conjetura completa que se requirió paracorrelacionar una parte de un continente con otro.Existen dos importantes diferencias entre el fechadoradiactivo del Precámbrico y el fechadoestratigráfico del Fanerozoico. En primer lugar, loseventos del Precámbrico que pudieron ser datadosson episodios significativos de intrusiones ígneas,metamorfismo o construcción de montañas; mientrasque el Fanerozoico es fechado por las edadesde los sedimentos. Debido a estas diferencias, elPrecámbrico proporciona un mayor registro discontinuopor la ocurrencia de intrusiones,metamorfismo y construcción de montañas que sonirregularmente comparados a casi todos los registroscontinuos de sedimentación. En segundo lugar,la resolución o aproximación del fechadoradiactivo en el Precámbrico, aunque está firmementeimprovisado, permanece más bajo que el fechadoestratigráfico en el buen conocimiento de laspartes del Fanerozoico. Como se ha notado anteriormente,los estratígrafos pueden dividir sus columnasen dos unidades que pueden tener menos de cienaños de edad, y pueden estimar casualmente el tiemporelativo a los diez millones de años más cercanos.Con todo lo anteriormente descrito, se puede formarun reloj geológico que describe la historia dela Tierra. El reloj mostrado en forma de espiral(figura 11) está formado de tal manera que cadarevolución representa un billón de años cada subdivisión;las horas, corresponden a 100 millonesde años y los minutos, representan un periodo de10 millones de años. A simple vista en este relojse puede observar que la era Fanerozoica representaun periodo corto de tiempo en la historia dela Tierra y el poco tiempo en que la humanidadha evolucionado (figura 12).Ejercicios1.¿Qué son las escalas de tiempo y cómo puede medirsesu duración?2.Elabore un dibujo que muestre: la depositaciónde los sedimentos; una intrusión de rocas ígneas;una capa de sedimentos deformados; erosiones;intrusiones por diques ígneos y lavas extrusivas,y depositación de sedimentos.3.Muchas partículas finas de material se depositana una velocidad de 1 cm/1,000 años. A estavelocidad de depositación ¿cuánto tiempo tardaríaen acumularse una secuencia de un kilómetro,si la secuencia fuera interrumpida cada diez añospor una disconformidad durante la cual no haydepositación por un millón de años?III. CLASIFCACIÓN DE LOS YACIMIENTOSLos yacimientos petrolíferos se clasifican básicamentepor el tipo de trampa en que se forman o por laclase de fluidos que almacenan (figura 13).Por el tipo de trampa en que se almacenan, los yacimientosse clasifican en:Trampas de Tipo Estructural.- Son aquellas en las quelos hidrocarburos se encuentran asociados a pliegueso fallas tales como los anticlinales y los sinclinales (simétricosy asimétricos).22

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoFigura 11 Evolución de la TierraEPr = Era PrecámbricaPC= Periodo CámbricoPO = Periodo OrdovícicoPS = Periodo SilúricoPD = Periodo DevónicoEP = Era PaleozoicaPM = Periodo MisisípicoPP = Periodo PensilvánicoPPe= Periodo PérmicoPTr = Periodo TriásicoPJu = Periodo JurásicoEMe = Era MesozoicaPCr = Periodo CretácicoMA = Millones de añosEPa = Época del PaleocenoEEo = Época del EocenoEOl = Época del OligocenoEM = Época del MiocenoEPl = Época del PliocenoEPLs = Época del Pleistoceno o recienteEH = Época del HolocenoECe = Era CenozoicaPC = Periodo CuaternarioPT = Periodo TerciarioBA= Billones de años23

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoSECCIONES DE TRAMPAS GEOLOGICASANTICLINAL (A)COMBINACIÓN PLIEGUEY FALLA (E)INTRUSIÓN SALINA (F)INTRUSIÓN IGNEA (G)SELLO SÓLIDO DEHIDROCARBUROSLENTES DE ARENAS (I)MONOCLINAL Y VARIA-CIÓN DE POROSIDAD YPERMEABILIDAD (J2)DISCORDANCIA (7)ZONA FRACTURADA (H)CAMBIO DE POROSIDADPOR METASOMATISMODOLOMÍTICOACEITECOMBINACIÓN DEPLIEGUE Y VARIACIÓN DEPOROSIDAD YPERMEABILIDAD (J)COMBINACIÓN DEPLIEGUE, FALLA Y VARIA-CIÓN DE POROSIDAD (J)Figura No. 1325

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoTrampas estratigráficas.- Son diversas y dependenexclusivamente del carácter sedimentológicode las formaciones que las constituyen. Un cambiolateral de arena a lutita constituye una trampaestratigráficaTrampas combinadas.- Se refieren a las trampas enlas que se conjugan aspectos estratigráficos ytectónicosTrampas asociadas a intrusiones ígneas.- Se conocencasos en los que una intrusión ígnea (sill) hacelas funciones de roca sello.Otra forma de clasificar los yacimientos es por eltipo de fluidos que almacenan, y son:Aceite negro.- Contiene hidrocarburos líquidos viscososde color café obscuro a negro con densidadesque varían de 30 a 40 °API.Aceite volátil.- Los hidrocarburos contenidos por esetipo de yacimiento son de color café claro con matizamarillo, rojo, o verde, y su densidad varía de 40a 50 °API.Gas y condensado.- Estos yacimientos contienen hidrocarburoscondensados, en los que predominael gas en fase líquida. Típicamente, su densidad seencuentra entre 50 y 70 °API.Gas húmedo.- Almacenan gas con pequeñascantidades de líquido de colorclaro o rosado, y sus densidades varíanentre 60 y 70 °API.Gas seco.- Estos yacimientos contienengas seco como el metano, quetiene una fracción mol superior al95%; básicamente no contienen líquidos.IV. ETAPAS DEL PROCESOEXPLORATORIOmarco estricto de seguridad industrial y protecciónecológica.Con el fin de cumplir los objetivos anteriores, la exploraciónpetrolera se debe realizar en las siguientesetapas: (figura 14).1. Estudio de cuencas.2. Sistema petrolero.3. Identificación, evaluación y selección de plays.4. Identificación, evaluación y selección de prospectos.5. Prueba de prospectos.6. Delimitación y caracterización inicial.1. Estudio de las cuencasLos estudios de cuencas están encaminados a definirla secuencia estratigráfica, espesor y tipo de roca(depositadas inicialmente en forma de sedimentosen depresiones marinas como el actual Golfo deMéxico), así como el tiempo de su deformación. Estocon la finalidad de estimar qué tipo de rocas puedenalmacenar petróleo o gas. Para lograrlo, se requiereapoyarse en investigaciones como la interpretaciónde imágenes (fotografías) de satélite, estudiode afloramientos, estudios geoquímicos,cartografiado de chapopoteras, y levantamientosgeofísicos regionales. La sismología exploratoria esla más resolutiva: mediante la inducción por mediosartificiales (vibrosismos, dinamita, étera.) deCHAPOPOTERALUTITAS Y ARENISCASEl objetivo de la exploración en Méxicoes evaluar el potencial petrolíferodel subsuelo, patrimonio de la Nación,e incorporar reservas probadasde hidrocarburos dentro de normasde excelencia a nivel mundial bajo elROCA IGNEACARBONATOSFigura 14 Etapas del proceso exploratorio26

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicoenergía acústica al interior de la tierra y la detecciónde las ondas reflejadas por las diferentes capasgeológicas ayuda a predecir la estructura y probablecomposición de las rocas en el subsuelo. Estahipótesis se corrobora posteriormente con la perforaciónde pozos de sondeo estratigráfico.2. Sistema petroleroUna vez definida la potencialidad de la pila de sedimentosde una cuenca para almacenar hidrocarburos,se inician los estudios para detectar las áreas derocas que generan y concentran aceite o gas (Sistemapetrolero) en algún lugar de la cuenca sedimentaria.Los métodos más valiosos utilizados son análisisgeoquímicos de la rocas e hidrocarburos presentes(chapopoteras e impregnaciones en las rocas) y modeladode madurez térmica.3. Identificación, evaluación y selección de playsPlay.- Es un grupo de prospectos o campos con similitudesgeológicas en cuanto a generación, acumulación,trampa, maduración, migración y preservación.La organización de los tipos de plays para análisis económicoes fundamental para el proceso de evaluación.Los trabajos de identificación y evaluación de los objetivospetroleros (play) permiten delimitar aquellasáreas con mayor probabilidad de encontrar hidrocarburos;es decir, que las rocas generadora yalmacenadora, trampa y sello asi como la sincronía ymigración estén presentes. Para ello se requieren estudioscomplementarios, de sismología y análisis delaboratorio, así como la perforación de un pozo denominadode “evaluación de potencial”.4. Identificación, evaluación y selección deprospectosProspecto.- es una trampa mapeada no perforada sobreun play, en donde existe información sísmica desuficiente calidad para definir totalmente los cierresestructurales y/o estratigráficos. El prospecto deberátener el volumen suficiente de reservas y un bajo riesgopara obtener un VPN(Valor Presente Neto) y VME(Valor Monetario Esperado) positivos.La siguiente etapa es la identificación y selección deprospectos (localizaciones de pozos exploratorios)para lo cual se detallan los cuatro elementos ya citadoscon el fin de seleccionar el área más factible deperforarse y que incorpore el mayor volumen depetróleo. Para alcanzar esto, es necesario efectuartrabajos de detalle sismológico, interpretacióngeológica y geofísica detallada y modeladogeoquímico.5. Prueba de prospectosLocalizado el mejor sitio, se realiza la prueba de prospectosde perforación con la finalidad de confirmarlos postulados objetivos petroleros. Los geólogos ypaleontólogos del estudio de las muestras cortadaspor el pozo y del análisis de los registros geofísicosevalúan las capas del subsuelo y seleccionan aquellasen donde es factible extraer hidrocarburos.6. Delimitación y caracterización inicialLead.- Es una trampa parcialmente mapeada y noperforada sobre un play, en una trampa estructural y/o estratigráfica sin definición suficientemente comopara aprobarse su perforación y sin un trabajo adicionalque reduzca su incertidumbre.Descubierto el yacimiento, es posible entrar a la últimafase del proceso exploratorio: la evaluación decampos. En esta etapa se realizan los estudios necesariospara conocer con mayor seguridad la anatomíainterna del yacimiento, la cantidad de reservas depetróleo que contiene la estructura descubierta, asícomo la forma más rentable y racional para extraerlos hidrocarburos. En esta etapa, la geología, geofísicae ingeniería de yacimientos entran en acción.Es importante mencionar que en cada una de las etapasde este proceso exploratorio se realiza un análisiseconómico con la finalidad de determinar la rentabilidadde las inversiones y descartar las áreas de mayorriesgo.V. UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LOS YACIMIEN-TOS EN MÉXICOLos yacimientos petrolíferos ubicados en el territoriomexicano han sido agrupados en tres regiones confines de estudio, control y desarrollo: la Región Marina,la Región Norte y la Región Sur.La Región Marina, a su vez, está integrada por dosregiones: la Marina Noreste y la Marina Suroeste.27

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoLa Marina Noreste se encuentra ubicada al surestedel país, dentro de la plataforma continentaly del talud del Golfo de México. Abarca una superficiede más de 166 mil kilómetros cuadradosy queda totalmente incluida dentro de las aguasterritoriales nacionales, frente a las costas deCampeche, Yucatán y Quintana Roo.Estados Unidos de Américacomo para la adquisición de información sísmica tradicional,en 1979.Gracias a la elaboración de secciones geológicas estructuralesy a los planos correspondientes, con el apoyode diferentes actividades geológicas de evaluaciónregional y de detalle, se definieron los sistemas de depósitoy su evoluciónNgeológica, y además se obtuvouna mejor caracteriza-WEción de los yacimientos.SSonoraBaja California NorteBaja California SurOcéano PacificoSinaloaChihuahuaDurangoCoahuilaZacatecasNuevo LeónSan Luis PotosíNayarit AguascalientesGuanajuato VeracruzJaliscoQuerétaroHidalgoMéxicoColimaMichoacánD.F. TlaxcalaMorelosPueblaGuerreroTamaulipas0 100 200 300 400 500 kmOaxacaGolfo de MéxicoTabascoChiapasCampecheYucatánGuatemalaRegiónMarinaNoresteQuintana RooBeliceEl SalvadorHondurasLa Región Marina Suroestese encuentra ubicada alsureste del país, dentro dela plataforma continental ydel talud continental delGolfo de México. Abarcauna superficie de 352,390kilómetros cuadrados; en laparte sur limita con los estadosde Veracruz, Tabascoy Campeche, en direccióneste con la Región MarinaNoreste; al norte por las líneaslimítrofes de las aguasterritoriales; y al oeste conel proyecto Golfo de Méxicode la Región Norte.Con la información geológica obtenida de los pozosperforados en la península de Yucatán, norte deCampeche y los del área continental de Chiapas–Tabasco, se inició la elaboración de mapaspaleogeográficos del Jurásico y Cretácico que indicaroncondiciones estructurales y sedimentológicas similaresentre la Sonda de Campeche y del área deChiapas–Tabasco.En esta porción se delinearon 30 estructuras con cierreestructural favorable para la acumulación de hidrocarburos.De las estructuras interpretadas, sobresalieronlas del complejo Cantarell, una de las cualesfue perforada en 1975. El pozo exploratorio Chac–1confirmó la acumulación de hidrocarburos en la Sondade Campeche, en donde se producen aceite y gasen dolomías clásticas (brechas) del Paleoceno Inferiory Cretácico Superior. Su producción inicial diaria deaceite fue de 952 barriles. Este descubrimiento fue unincentivo para los trabajos de operación geológica, procesadointerpretación de información sísmica, asíDesde el punto de vista exploratorio, la región se localizadentro de la Provincia Geológica Marina de Coatzacoalcos.Sus antecedentes se remontan a 1923, cuando compañíaspetroleras extranjeras realizaron estudios geofísicosen la porción continental. En 1949, bajo la administraciónde Petróleos Mexicanos, se hicieron estudios de la porciónmarina frente a las costas de Coatzacoalcos yVeracruz; se perforó un pozo terrestre con dirección almar, denominado Tortuguero–1. La actividad exploratoriacontinuó en forma irregular hacia el mar y en 1959 sedescubrió el campo Santa Ana, productor de aceite enarenas del Mioceno de la formación Encanto. El descubrimientode este campo confirmó el potencial petrolerodel área marina. Sin embargo, es posible considerar comoel verdadero inicio de la historia de la Región Marina Suroesteen 1971, cuando se concluyó el pozo Marbella-1.A partir de esa fecha, la actividad exploratoria seincrementó, particularmente hacia la Sonda deCampeche. En 1979, se descubrió un yacimiento deaceite ligero con el pozo Abkatún 1–A que se termi-28

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoSonoraBaja California NorteBaja California SurOcéano PacificoSinaloaChihuahuaDurangoEstados Unidos de AméricaCoahuilaZacatecasNuevo LeónSan Luis PotosíNayarit AguascalientesGuanajuato VeracruzJaliscoQuerétaroHidalgoMéxicoColimaMichoacánD.F. TlaxcalaMorelosPueblaGuerreroTamaulipas0 100 200 300 400 500 kmOaxacaGolfo de MéxicoRegiónMarinaSuroesteTabascoChiapasCampecheWYucatánGuatemalaBeliceEl SalvadorNSQuintana RooEHondurasfranja oolítica del Kimmeridgiano(Campos Uechy Och), de las calizas fracturadasdel Cretácico (CamposYum, Misón y Kix); losde las brechas distales delCretácico Superior (CamposChuc, Abkatún, Pol yCaan).La Región Norte es la másextensa del sistema petroleronacional con más de 2millones de kilómetros cuadrados.Limitada al nortecon Estados Unidos deNorteamérica, al este con elGolfo de México, al ponientecon el Océano Pacífico yal sur con el RíoPapaloapan.nó el 10 de abril del mismo año. Ahí se produceaceite de 28 grados API, a una profundidad total de3,600 metros, en la formación Brecha Paleoceno yCretácico Superior.El marco geológico de la región contiene elementosque constituyen el Golfo de México: la Plataformade Yucatán, las CuencasTerciarias del Sureste, laCuenca de Veracruz y la Sierrade Chiapas, sobre lascuales ocurrieron diversoseventos estructurales. LaSonoraBaja California Nortetectónica regional está definidapor las placas deNorteamérica, el Caribe yCocos.La estratigrafía de la RegiónMarina Suroeste la constituyen,básicamente, rocasterrígenas y carbonatadas.Las primeras son más frecuentesen el Terciario y lassegundas en el Mesozoico.Los mejores yacimientos dela región se localizan en elMesozoico, como los de laBaja California SurOcéano PacificoSinaloaEsta región abarca los estadosde Baja California Norte, Baja California Sur,Sonora, Sinaloa, Chihuahua, Coahuila, Nuevo León,Tamaulipas,Durango, Zacatecas, San Luis Potosí,Nayarit, Aguascalientes, Jalisco, Colima, Michoacán,Guanajuato, Querétaro, Hidalgo, Puebla, Tlaxcala,México, Morelos, Distrito Federal y parcialmente enlas entidades de Guerrero, Oaxaca y Veracruz.ChihuahuaDurangoEstados Unidos de AméricaCoahuilaRegión NorteZacatecasNuevo LeónSan Luis PotosíNayarit AguascalientesGuanajuato VeracruzJaliscoQuerétaroHidalgoMéxicoColimaMichoacánD.F. TlaxcalaMorelosPueblaGuerreroTamaulipas0 100 200 300 400 500 kmOaxacaTabascoChiapasGolfo de MéxicoCampecheWYucatánGuatemalaQuintana RooBeliceEl SalvadorNSEHonduras29

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoLa historia de la región comienza en abril de 1881, fechaen la que el doctor Adolph Autrey tomó posesiónde una mina de petróleo ubicada en la Hacienda deFuebero, municipio de Coatzintla, Veracruz, que bautizócon el nombre de La Constancia. Desde entonces,se han realizado trabajos de exploración y explotaciónde las zonas con chapopoteras que existen enla región cercana a la actual ciudad de Poza Rica. Estostrabajos dieron como resultado la instalación de laRefinería ubicada en la actual población de Papantla,Veracruz.La historia comercial de la industria petrolera se iniciaen México en 1900, cuando los norteamericanos CharlesA. Candfield y Edward L. Doheny compraron lahacienda El Tulillo, en el municipio de Ébano, San LuisPotosí y crearon la empresa Mexican Petroleum ofCalifornia. En los terrenos de esta propiedad de 113hectáreas, que se extendía hacia los estados deTamaulipas y Veracruz, se habían advertido señalesde hidrocarburos en el subsuelo. Los nuevos propietariospronto comenzaron a perforar en un campo cercanoal cerro de La Dicha. A este primer campo petrolerolo llamaron El Ébano.El 14 de mayo de 1901, al llegar a la profundidad de433 metros, brotó aceite de un pozo que fue bautizadocon el nombre de Doheny–1, con una producciónde apenas 50 barriles diarios. Entre esta fecha y 1903se perforaron 19 pozos más, con resultados similareso menos favorables. Cabe señalar que la producciónque se obtuvo de los pozos de este campo no llegó alos 200 barriles diarios, por lo que se consideró unfracaso. Posteriormente la compañía MexicanPetroleum revivió debido a dos hechos concretos: uncrédito por 50 mil pesos que concedió el Banco deSan Luis Potosí a Doheny, y a la interpretación del ingenieromexicano Ezequiel Ordóñez, quien marcó elsitio correcto para hallar el petróleo muy cerca del cerroLa Pez, en Ébano, San Luis Potosí. El 3 de abril, cuandose perforaba a una profundidad de 500 metros,brotó un chorro de aceite negro a quince metros dealtura del pozo denominado La Pez-1, del cual se extrajeron1,500 barriles diarios de petróleo crudo durantevarios años. Con esta producción inició el vertiginosonegocio que comprendía la exploración, explotacióny comercialización del petróleo en México.Sin duda, uno de los pozos más espectaculares en lahistoria petrolera no sólo de México sino del mundofue el Cerro Azul -4, localizado en los terrenos llamadosel Toteco y Cerro Azul, propiedad en aquel entoncesde la Huasteca Petroleum Company. El 10 defebrero de 1916, el pozo Cerro Azul-4 al llegar a laprofundidad de 545 metros, arrojó la tubería delpozo, destrozó la torre y alcanzó una altura de 180metros. Lo primero que salió a la superficie, fue gascon una presión constante después de arrojar lasherramientas y haber roto la válvula. La produccióndel Cerro Azul-4, al 31 de diciembre de 1921, alcanzómás de 57 millones de barriles. En la actualidadfluye con 17 barriles diarios, y junto con el Casino-7 y el Potrero del Llano-4, han sido de los pozosmás productivos en la historia petrolera mundial.En el área cercana a Poza Rica fueron definidas lasprimeras localizaciones basadas en las chapopoterasdel lugar. El primer pozo productor de la región fueel pozo Furbero-2, de la compañía El Águila, que seterminó en el mes de octubre de 1907, a 581 metros.Este aportó una producción inicial de 25 barrilesdiarios de aceite, con lo cual se propició que dichacompañía decidiera instalar una vía de ferrocarrily un oleoducto hasta la estación de Cobos, a 7kilómetros del puerto de Tuxpan, Veracruz.La compañía de petróleo El Águila continúo con laexploración en los campos Mecatepec y Poza Rica.En febrero de 1928 terminó la perforación del pozoMecatepec-4 a 1,000 metros de profundidad con unaproducción diaria de 7,051 barriles de aceite, y el 24de julio de 1920 es terminado el pozo Poza Rica-2 a2,047 metros de profundidad, con una produccióndiaria inicial de 31 barriles de aceite y 101,777 piescúbicos de gas.De entre 1940 a 1950, y después de la nacionalizaciónde petróleo en 1938, se construyó la refineríaPoza Rica y se intensificó la exploración en las áreasde Miquetla, Jilapa, Poza Rica, Presidente Alemán,Vicente Guerrero y Tecolutla. Entre 1950 y 1951, seincrementaron las actividades y se estudiaron lasáreas en donde se encuentran los campos de la nuevaFaja de Oro.De 1955 a 1960, en la Región Norte, se realizaron descubrimientosde hidrocarburos fuera de las áreas tradicionalmenteproductoras, y se incorporaron reservas decampos como Tres Higueras, Tamaulipas- Constituciones,San Andrés Hallazgo, Tres Hermanos y Cerro delCarbón, entre otros. Durante los años sesenta se dieronlos descubrimientos de la porción marina entre los que30

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicodestacan los campos Esturión, Tiburón, Atún, Bagre, Arenque,Tintorera, Morsa y Escualo.Los años setenta fueron una etapa importante para laRegión Norte. Se localizaron importantes yacimientosen el área de Papaloapan como Remudadero, MataPionche, Cópite, Mecayucan y, en especial, se estimaronlas reservas del Paleocanal de Chicontepec. De1980 a 1998, los descubrimientos se han dado principalmenteen el área de Burgos y pequeñas reservasde aceite a lo largo de la región.La Región Sur se encuentra ubicada al sureste de laRepública Mexicana. Limitada al norte con el Golfo deMéxico con la Región Norte en el paralelo 18 grados,al noroeste con el Río Tesechoacán, hacia el surestelimita con el Mar Caribe, Belice y Guatemala, y al surcon el Océano Pacífico. Su superficie es aproximadamentede 390 mil kilómetros cuadrados y comprendeBaja California NorteBaja California SurSonoraOcéano PacificoSinaloaChihuahuaDurangoEstados Unidos de AméricaCoahuilaZacatecasNuevo LeónSan Luis PotosíNayarit AguascalientesGuanajuato VeracruzJaliscoQuerétaroHidalgoMéxicoColimaMichoacánD.F. TlaxcalaMorelosPueblaGuerreroTamaulipas0 100 200 300 400 500 kmRegión SurOaxacalos estados de Guerrero, Oaxaca, Veracruz, Tabasco,Campeche, Chiapas, Yucatán y Quintana Roo.La exploración en la porción sur y sureste de Méxicose inició prácticamente desde fines del siglo pasado,cuando en 1863 el sacerdote Manuel Gil y Sáenz descubriólo que el llamó Mina de San Fernando, cercadel poblado de Tepetitán, en el estado de Tabasco. En1883, el doctor Simón Sarlat, gobernador de Tabasco,perforó un pozo a 27.4 metros de profundidad, en elanticlinal identificado con su mismo apellido, Sarlat.En 1886, estableció una pequeña producción de aceiteque no llegó a explotarse comercialmente.Durante 1905, las compañías extranjeras que operabanen México produjeron aceite en forma comercialen el campo denominado Capoacán, en domos salinoscercanos a Coatzacoalcos, Veracruz. Más tarde,fue producido aceite de diversas estructuras. Así, en1911, se extrajo aceite de la estructura denominadaIxhuatlán; en 1928, de la de Concepción; en 1929, dela de Tonalá–El Burro; y en 1931, de la llamada El Plan,todas ellas situadas en el sur de Veracruz. Los dos últimoscampos fueron los de mayor importancia. Suproducción de arenas proviene del Mioceno Inferior,Medio, Superior y Plioceno, asociadas a domos salinoso masas de sal existentes en el área.Golfo de MéxicoWYucatánNSEEn 1940, se descubre el campoProgreso, ubicado al surestede Villahermosa, Tabasco.Después, en 1949, se descubrióel yacimiento de hidrocarburosde La Venta, cuyo primerpozo entró en operaciónen 1954, con una producciónde 125 barriles diarios de aceitecon una densidad de 36 gradosAPI; de hecho, es una delas mejores calidades de aceiteen la producción nacionalde crudo.Paralelamente, en 1950, entraronen operación los cam-Quintana RooCampecheTabascopos Fortuna Nacional y SarlatBeliceChiapasen Macuspana, y aunque enGuatemala esa época, la falta de una carreteraal interior del estadoHondurasEl Salvadordificultaba las comunicacionesy limitaba la actividadexploratoria, se perforaron pozos en los municipiosde Cárdenas, Huimanguillo y Macuspana, pertenecientesa las áreas denominadas Comalcalco – Terciarioy Ciudad Pemex. Sin embargo, con la llegadadel ferrocarril del sureste y la construcción del tramocarretero Coatzacoalcos – Villahermosa, se facilitóla construcción de algunos caminos por partede Pemex, con el propósito de realizar exploracionesen los municipios de Cárdenas, Huimanguillo,31

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoTeapa, Jalapa, Macuspana y Tenosique, culminandocon la perforación, en 1951, del pozo JoséColomo y el decubrimiento de los camposCuauhtémoc y Bitzal, todos productores de gas, localizadosen el municipio de Macuspana.La importancia de estos hallazgos motivó el establecimientode la planta de absorción de gas licuadoen Ciudad Pemex, primera planta industrial petroleraen Tabasco, inaugurada el 3 de marzo de1958. En ese mismo año, se inició también la construccióndel gasoducto Ciudad Pemex–Minatitlán,por donde sería enviada la producción gasera haciael Bajío y al centro y oeste del país.Hasta finales de los años cincuenta, las principaleszonas petroleras se localizaron al oriente del estadode Tabasco, en el actual sector operativo CiudadPemex, que comprende parte de los municipios deMacuspana, Jonuta y Centla. Por otro lado, la exploraciónal margen derecho del Río Tonalá, al ponientede La Chontalpa, permitió el descubrimientode los yacimientos Cinco Presidentes, SánchezMagallanes, Ogarrio y La Central.Durante la década de los sesenta, el aumento dela demanda nacional de crudo, de gas natural, delíquidos de absorción, de productos derivados delgas natural y de productos petroquímicos, provocóuna expansión moderada de la actividad petroleraen Tabasco, apoyada en parte por la construcciónde la red carretera. Así, en 1963 se inicióla construcción de la planta de absorción de LaVenta, y la explotación de los campos Samaria,Carrizo y Platanal en las cercanías de Villahermosa.Asimismo, se intensificó el desarrollo de los camposde gas natural de los municipios de Centla,Jonuta y Macuspana.En 1965, la producción diaria de crudo alcanzó lacifra de 104 mil barriles por día y la de gas llegó a596 millones de pies cúbicos. Entre ese mismo añoy 1972, se intensificó la exploración en el DistritoComalcalco–Terciario, que dio como resultado eldesarrollo y operación de los campos Tupilco, ElGolpe y Mecoacán. En ese periodo, el área petrolerade Tabasco estaba configurada por las zonas deexplotación Macuspana y La Venta. Estas estabanunidas por ductos que permitían enviar hidrocarburosa la zona de Coatzacoalcos – Minatitlán.En 1972, se inició una nueva etapa en la producciónde hidrocarburos en esta porción del país, con losdescubrimientos de los campos que correspondenal Mesozoico Chiapas–Tabasco. La producción dehidrocarburos se consolidó como una de las principalesactividades económicas del país. Este saltocualitativo debido a las formaciones del Mesozoicoen el área Chiapas–Tabasco permitió la expansiónde la industria petrolera, a partir de 1974. Un factorimportante en esa expansión fue el alza en los preciosdel petróleo que permitió la perforación depozos con más de 3,500 metros de profundidad.El Gobierno Federal dio un fuerte impulso a la industriapetrolera en la región. En 1977 esto permitióal distrito de Comalcalco consolidarse como áreaproductora con un potencial que justificó el incrementode 36 equipos de perforación en 1972, a 46en 1974. Hacia 1977, la cifra llegó a 50 y, con la contrataciónde compañías perforadoras, se logró incrementara 134 en 1980. Esto significó que en 1980se utilizaran en el estado de Tabasco y su área adyacentea Reforma, Chiapas, casi la mitad del total deequipos de perforación disponibles en el país.El desarrollo de los campos Cactus, Sitio Grande,Níspero, Samaria y Cunduacán, dio como resultadoun incremento notable en la producción de crudo ygas. La producción anual en el distrito deComalcalco fue de 92 mil barriles por día en 1973, yde 370 mil barriles por día en 1975. Con el desarrollode los nuevos campos Paredón, Oxiacaque yGiraldas, el volumen de producción diaria en 1979llegó a 1’163 mil barriles por día. Por su parte, laproducción de gas natural creció de 701 millonesde pies cúbicos por día en 1972 a 1,132 millones depies cúbicos por día en 1975. Esta producción fueduplicada en 1981, cuando los distritos deComalcalco y Ciudad Pemex obtuvieron 2,600 millonesde pies cúbicos por día.Desde el punto de vista de la infraestructura, entre1973 y 1981 se construyeron las líneas de conducciónnecesarias para interconectar las diversas instalacionesde procesamiento y transformación: CiudadPemex con Cactus; Cunduacán con Samaria;Paredón con Cactus y el complejo marítimo Akal conla terminal Dos Bocas. En ese periodo, se tendieronalrededor de 4,500 kilómetros de ductos para estosfines, que incluyen el troncal del Sistema Nacional32

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicode Gas puesto en operación en 1978, con 78 kilómetrosde ductos que atraviesan el municipio deHuimanguillo de oriente a poniente.A principios de los ochenta, se descubrieron nuevoscampos como Jujo–Tecominoacán, CárdenasMora y Bellota, que resultaron productores en estructurasdel Cretácico Inferior y Jurásico Superior.Durante los siguientes cinco años se encontraronen la parte norte y occidental de la región, los yacimientosmás significativos de esta década: PuertoCeiba, Caparroso, Sen y Pijije.La suma de la producción comercial de los camposSen en 1984, Luna en 1985, Pijije en 1986 yotros campos, permitieron integrarlos en un complejode producción denominado Miguel A.Zenteno Basurto. El desarrollo de este complejocompensó la declinación natural de la región. Aunquehay que enfatizar que en la década de losochenta también sobresalen los campos Jujo yTecominoacán por su producción.CUESTIONARIO1- El origen del petróleo es:a) Orgánicob) Inorgánico2.- Las propiedades ópticas del petróleo apoyan lateoría:a) Orgánicab) Inorgánica3.- La Diagénesis es:a) El proceso de alteración biológico físico y químicob) Una alteración biológicac) Generación de petróleo por calentamientod) Ninguna de las definiciones mencionadas4.- El principal aporte de materia orgánica para laformación del petróleo actual es:a) Pequeños animalesb) Animales marinosc) Vegetales superiores5.- Las producciones más importantes de materiaor gánica fósil son:a) Peces y moluscosb) Algas marinasc) Fitoplancton, zooplancton y bacterias6.- El porcentaje de conservación de materia orgánicafósil es:a) 50%b) Menor al 4%c) Entre 7 y 18%7.- La reacción del rompimiento térmico y catalíticode la matriz orgánica se llama:a) Térmisisb) Sedimentación térmicac) Kerógenod) Ninguna8.- Durante la diagénesis el factor más importanteen el origen del petróleo es:a) Historia térmica de las rocas generadorasb)Velocidad de sedimentaciónc) Salinidad del agua de mar9.- De acuerdo con tu criterio, la actividadmicrobiana durante la diagénesis es:a) Muy importanteb)Intranscendentec) No afecta10.- La catagénesis se define como:a) El proceso de transformación en el lecho marinob) Alteración de la materia orgánica debido alefecto del aumento de temperaturac) Transformación por presión11.-La temperatura definida a la actividad decatagénesis es:a) Entre –5 y 12 °Cb)Mayor de 150 °Cc) En un rango de 50 a 100 °C12.- A la reorganización estructural del kerógeno sele llama:a) Catagénesisb)Estabilidad del gasc) Metagénesis13.-La migración primaria del petróleo ocurre por:a) No existe espacio poroso dentro de la rocageneradorab)Por la permeabilidad de la roca generadorac) Por la presión de sobrecarga33

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en México14.- El porcentaje de petróleo residual de la roca generadora es:a) Del 5%b) Del 5 al 15%c) Del 20 al 40%15.- La migración primaria consta de:a) Una expulsión (primera etapa)b) Tres etapas asociadas a la permeabilidad relativaVI. DESARROLLO DE LA PERFORACIÓN DE POZOSEN MÉXICOUna vez explicados los conceptos primordiales sobreel origen del petróleo, en este capítulo describiremosel desarrollo de la perforación de pozos en México.La cadena de explotación de la industria petroleraabarca varias especialidades. Una de las másimportantes, por el monto de la inversión y el altoriesgo que representa, es la “perforación”. Estaactividad nació a mediados del siglo XIX y seconvirtió en generadora de riqueza y efervescenciatecnológica y comercial en una buena parte delmundo actual durante el siglo XX; genera, además,una gran cantidad de puestos laborales y propiciapolos de desarrollo en los puntos geográficos endonde se asienta.La perforación petrolera nació accidentalmente: suobjetivo original era la búsqueda de agua. El primerpozo perforado con el propósito de producir petróleofue el bautizado como “Drake”, que se terminó el 27de agosto de 1859 en Estados Unidos de América,con una profundidad de 22.4 metros. Sin embargo,se tienen antecedentes de perforación petrolera enChina y Egipto, aunque fue hasta finales del sigloXIX y a lo largo del XX cuando se lograron losavances tecnológicos que hoy admiramos.En México, el desarrollo de la industria de laperforación ha respondido históricamente a factoresde tipo económico, político y social que se han vistoreflejados en la oferta y demanda de este servicio.Durante las dos terceras partes del presente siglo, laexplotación de hidrocarburos estuvo enfocadaprincipalmente a la extracción de grandes volúmenespor medio de la perforación intensiva. Al disminuirlos yacimientos fáciles y someros y, debido a condicionesmás severas, la perforación se convirtió enuna actividad estratégica que debió apoyarse enotras disciplinas para obtener el éxito deseado y eldescubrimiento de nuevas reservas.En este capítulo, se presenta un análisis histórico delos aspectos más sobresalientes de la perforaciónilustrado con datos estadísticos que aclaran laspolíticas de explotación que ha tenido nuestro paísen esta disciplina. También se describen los avancestecnológicos más trascendentes, y los que sepromueven actualmente para enfrentar los retos delpróximo milenio.A unos cuantos meses de finalizar el siglo, resultainteresante hacer una retrospectiva de la evoluciónde este importante segmento de la industriapetrolera, sin el cual no hubiera sido posible laextracción de hidrocarburos. La perforación de pozoses una actividad generadora de interesantes ángulosde análisis que confluyen en la creatividad humana,la fuerza indomable de la naturaleza y, sobre todo, lavoluntad decidida del hombre por generarsatisfactores.Los diferentes objetivos de la perforación de pozosen México y el mundo son:La explotación de aguas subterráneas, que comoobjetivo primario no sólo cubrió las necesidades deriego y consumo doméstico e industrial, sino quetambién dio a conocer la geología, hidrología,características y potencial de los acuíferos. EnMéxico hasta 1968 había alrededor de 14 mil 399 (1)pozos perforados para este fin, algunos de los cualesson utilizados aún para la observación, explotacióny recarga de mantos acuíferos.Otro de los objetivos está relacionado con la industriadel azufre. Para la explotación de ese recurso seusaron un total de 379 pozos con una profundidadpromedio de 288 m en ese mismo año.La industria de la electricidad se benefició tambiéncon la perforación. Hizo posible la explotación dezonas geotérmicas contenedoras de grandescantidades de vapor que se utiliza para generar laenergía eléctrica tan indispensable en la vida(1) Perforadora Latina, S.A. México y el aprovechamiento de sus aguas subterráneas. México, 1971.34

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicomoderna. Hasta 1997 el país contaba con 495 pozosgeotérmicos, con una profundidad promedio de1,600 m. (2)En la porción oriental del Valle de Mexicali, en elcampo geotérmico de Cerro Prieto, se perforó en1990 el pozo M-205 con 4 mil 389 metros,considerado en esa fecha como el más profundodel mundo.CONDUCTOR 30" a 50 mOtro objetivo de la perforación fue la construcciónde cavernas almacenadoras de hidrocarburos endomos salinos, que desempeñan un papelestratégico en la seguridad y el manejo de esterecurso en los tiempos de crisis. Actualmente existen12 cavernas perforadas en los domos salinos deTuzandepetl, a una profundidad promedio de 900 m,con una penetración de 300 a 400 m dentro de la sal.La capacidad total de almacenamiento de lascavernas es de 9.7 MMBP (figura 15).T.R. DE 18" A 546 MCIMA DE SAL 511 m.LINER 13 3/8" DE 526-670 MLa perforación ha contribuido, además, al descubrimientode grandes yacimientos de uranio y carbón.Por último, también ha sido utilizada parasolucionar problemas que se presentan en las zonassísmicas y para determinar parámetros de lasformaciones atravesadas que ayuden a laconstrucción de viviendas más seguras.A continuación, centraremos nuestro análisis en laperforación realizada exclusivamente con propósitospetroleros.Perforación de pozos petroleros:A lo largo del siglo esta actividad se ha visto afectadapor un sinnúmero de factores políticos, económicosy sociales que han propiciado una serie de repuntes(Gráfica 1); el primero, debido al incremento delprecio del petróleo, favoreció la actividad deperforación hasta alcanzar en el año de 1926 la cuotade 808 pozos perforados, sin duda alguna la mayordel siglo.El segundo repunte se presentó en 1960, con 762pozos perforados. Este fenómeno se debió a losT.R. 10 3/4" A 450 m.T.R. 9 5/8" DE 450 A 935 m.950 MFigura 15 Pozo Tuzandepetl 312Capacidad de almacenamiento 764,000 blsproblemas entre naciones del Medio Oriente, quepropiciaron un alza en el precio del barril de crudoque llegó a los 3.1 dólares por barril.En 1966, se presentó una drástica caída en laactividad perforadora ocasionada por la disminucióndel gasto público; así sólo se perforaron 296 pozos.De cualquier manera, en 1968 se presentó un tercerrepunte debido a la perforación de 612 pozos quemantuvieron el costo del crudo en un promedio de3 dólares por barril.(2) Comisión Federal de Electricidad, Geometría, Revista mexicana de geoenergía, Vol. 7 Mayo-Agosto 1991.35

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoPozos Perforados y Profundidad Media50004500Pozos perforadosProfundidad media9008004000700Metros35003000250020001500600500400300Pozos100020050010001901-16 1921 1926 1931 1936 1941 1946 1951 1956 1961 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996Fuente: Estadística UPMP.0Gráfica 1En 1980, cuando el precio del barril del petróleomexicano alcanzó casi los 40 dólares, se inició elcuarto repunte que propició el retorno de la actividady la perforación de 422 pozos en ese año.Es importante señalar que para localizar nuevosyacimientos es necesario perforar a profundidadescada vez mayores. A principios del siglo los pozosperforados no alcanzaban más allá de los 100metros. En la actualidad el promedio nacional es de3 mil 477 m, y en las divisiones geográficas Norte,Sur y Marina, se tienen 3 mil 054, 4 mil 543 y 3 mil550 m, respectivamente, para pozos de desarrollo.En cuanto al número de equipos en operación , únicamentese tienen datos a partir de la expropiaciónpetrolera, mismos que se clasifican en propios y decompañías; estos últimos alcanzaron en 1960 elnúmero máximo de 56 equipos.Se puede concluir que para diciembre de 1999 sehabían perforado 23,156 pozos para la búsqueda oexplotación de yacimientos de hidrocarburos confines comerciales.México, en función de la cantidad de pozos queperfora, y por el número de equipos que operapor año no alcanza el nivel de Estados Unidos deNorteamérica; sin embargo, es importante señalarque el índice de producción por pozo de acuerdocon las estadísticas realizadas entre 1985 y 1996lo ubica en el tercer lugar mundial sólo superadopor los grandes productores de crudo como Irány Arabia Saudita (gráfica 2).Con el fin de realizar el análisis de lo acontecido alo largo del presente siglo, se optó por dividirloen cuatro periodos de acuerdo con losacontecimientos que han marcado los grandes36

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoÍndice de Producción(Miles de barriles/Pozo/Año)1,5901,502697523 5212261498 8IránArabiaSauditaMéxico Noruega EmiratosArabesInglaterra Venezuela USA CanadáCalculado con información de Oil and Energy Trends Annual Statistical Review, Mayo 1998.Año base 1985, producción y pozos acumulados a 1996.Gráfica 2cambios en Pemex y, por consiguiente, en laperforación de pozos:1900-1937 La perforación en México porcompañías privadas.1938-1960 Maduración de la perforaciónnacionalizada.1961-1980 Perforación de los grandesyacimientos.1981-2000 Incorporación de tecnologías ycreación de la Unidad dePerforacióny Mantenimiento de pozos.A continuación se presenta la reseña de cada etapa.Periodo 1900 – 1937La perforación en México por compañías privadasLa perforación de pozos se inició en el siglo XIX;como ya señaló, el primer pozo petrolero en Américafue el “Drake”, perforado en 1859, en Titusville,Pennsilvania EU, a una profundidad de 22.4 m, y conuna producción de 20 barriles diarios. En México, laperforación del primer pozo con fines petroleros serealizó en el Cerro del Tepeyac (3) en 1862. En el presentesiglo, en 1900, se descubrió “La Faja de Oro”, uno delos mejores campos del mundo. A raíz de esto y de lasconcesiones petroleras otorgadas por el gobierno alas compañías en 1901, se inició la perforación depozos en México y la producción de hidrocarburoscon carácter industrial.En este mismo año se descubrió y empezó adesarrollar el campo El Ebano, en San Luis Potosí.El primer pozo Doheny No. Uno (4) , de 19 quefueron perforados, alcanzó una profundidad de165 m y su producción fue de 50 barriles diarios;cuatro pozos más fueron productores: tres, con100 barriles por día y uno con escasos diezbarriles diarios; los otros catorce resultaron secos.De 1901 a 1917 la información disponible sobre lacantidad de pozos perforados por año es escasa. Sinembargo, se sabe que el pozo La Pez 1, perforado enel Cerro de La Pez Ebano, San Luis Potosí, en 1904, a(3) Agenda estadística Pemex, 50 aniversario. 1988.(4). Episodios petroleros. Pemex. 50 aniversario. 1988.37

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicouna profundidad de 501 m, tuvo una producción de1,500 barriles diarios. Al final de 1916 se habíanperforado un total de 279 (5) pozos, de los cuales el 63%habían resultado productores (174). La producciónanual creció de 10 mil 334 a 55.3 millones de barriles (6) .Fue 1918, un año crucial para la industria, cuandose concedió a las compañías la explotación delsubsuelo, a cambio del 5% en regalías; estomantuvo el nivel de actividad de perforación en 42pozos productores y 13 improductivos.Para esta época, la actividad perforadora se habíaincrementado y la explotación de los yacimientosse realizaba al máximo de producción, hastaagotarse; por esta razón las cuotas de produccióneran enormes y declinaban rápidamente. El gasera prácticamente quemado en su totalidad.En 1920 los precios promediode crudo alcanzaron losvalores más elevados. Estefenómeno motivó un incrementonotable en la perforaciónque pasó de 43pozos perforados en 1919hasta alcanzar 808 en 1926:su valor más alto antes dela expropiación petrolera ycon un crecimiento promedioanual de 110 pozos,(tabla 1).Los porcentajes de éxito quese alcanzaron en el periodoque antecedió a la expropiación,fluctuaban en unabanda del 40 al 60% (gráfica3), con una tendencia adisminuir en aquellos añosen los que se logró perforarun mayor número de pozos.A su vez la producción anualpresentó un comportamientosimilar con 182.3millones de barriles en 1922.Pozos1,0008006004002000Años Dólares / Barriles1892 0.511920 5.071929 1.671930 1.391931 1.911932 1.021933 0.871934 1.211935 1.171936 1.30El Petróleo de México, 1963.Tabla 1A partir de 1926, la baja en el precio del crudo se vioreflejada en la actividad de perforación, que alcanzósu nivel más bajo en 1932 con 50 pozos. El promedioanual de pozos que se dejaron de perforar era de126. Hasta 1937 el total de pozos perforados fue de5 mil 743.Exito de la Perforación/Producción1915 1920 1925 1930 1935 1940Total Pozos Pozos Taponados ProducciónFuente: Compilación de datos Históricos del Petróleo en México.Petroleos Mexicanos 1968 yKrauze Enrique, Historia de la revolución mexicana.Gráfica 3250200150100500Millones de barriles(5) El petróleo en México. Tomo 1, Pemex 50 Aniversario. Gobierno de México. Santos Llorente, Javier.(6) Compilación de datos históricos del petróleo en México. Pemex. 1968.38

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoPeriodo 1938–1960Maduración de la perforaciónnacionalizada5,000Perforación para incorporar reservas120En el primer año de la industrianacionalizada se perforaron solamente17 pozos; de éstos, 11 resultaronproductivos y 6 improductivos. Lacarencia de personal capacitado parala operación de los equipos y elbloqueo decretado por las compañíasextranjeras a quienes les fueronexpropiadas instalaciones obligaron areducir la perforación. Prácticamenteen toda la década de los 40 los nivelesde perforación fueron muy bajos: elpromedio anual de pozos perforadosentre 1938 y 1949 sólo alcanzó 32; en1942 se perforaron únicamente 15pozos, (tabla 2).MMBReservas4,0003,0002,0001,000Año Productivos Improductivos Total1938 11 6 171942 7 8 151946 31 18 491950 133 85 2181954 193 100 2931958 286 93 379El petróleo en México, 1963.Tabla 20Pozos ExploratoriosReservas1938 1942 1946 1950 1954 1958 1960Fuente: El petróleo de México, Enrique González y Agustín Acosta, 1963.Y Estadística UPMP.Gráfica 4A este periodo se le ha denominado “Maduraciónde la perforación nacionalizada”, aunque esimportante señalar que a finales de la década de los,40 incursionaron nuevamente las compañías perforadorascontratadas por Petróleos Mexicanos, concero participación en los beneficios obtenidosde la producción de crudo. Para 1960 operaban56 equipos de compañías, la cifra más altaregistrada desde la expropiación hasta nuestrosdías, (gráfica 5).100Mantener la tasa de crecimiento de la producciónanual en 5% durante este periodo fue una de lasrazones que obligaron a incrementar la806040200PozosEn 1950 empezó a consolidarse la perforación.Se apreció por el incremento en el éxitode pozos productores que alcanzó el 61% auna tasa de crecimiento de 16% anual.160140Equipos de Perforación1938-1960La perforación de la industria nacionalizadalogró mantener un balance adecuado entrereservas y producción. Obtuvo un vigorosocrecimiento propiciado en gran parte pordos factores: un mayor número de pozosexploratorios perforados gracias a la capacitacióndel personal dedicado al trabajode perforación, y por la localización dereservas que crecieron a una tasa del 6%anual, (gráfica 4).1201008060402001938 1940 1942 1944 1946 1948 1950 1952 1954 1956 1958 1960Pemex CompañíasFuente: Estadística UPMPGráfica 539

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en Méxicoperforación de pozos. De ahí que elcomportamiento de los equipos en operacióntenga una tendencia similar, (gráfica 6).Otro factor importante en el incremento de laperforación de pozos fue el precio internacional delcrudo que llegó a 3.1 dólares por barril (8) , debidoprincipalmente a los problemas de Irán y a la crisisocasionada por el cierre del Canal de Suez, (gráfica 7).Dolarés porbarrilMMBProducción1201003.42.92.4806040200Precio Internacional del CrudoFuente: WTRG Economics1.91938 1940 1942 1944 1946 1948 1950 1952 1954 1956 1958 1960Gráfica 7Perforación para incorporar producción1938 1942 1946 1950 1954 1958 1960Equipos Pemex Equipos Cías. ProducciónFuente: Compilación de datos Históricos del Petróleo en México. PetroleosMexicanos 1968 y Estadística UPMP.Gráfica 6Pozos perforadosPrecio promedioDe 1938 a 1960 se perforaron un total de 4 mil 669pozos, de los que 1,036 fueron exploratorios y 3 mil633 para desarrollo de campos, con una longitudperforada de 8 mil 6 km. El total de pozosacumulados al año de 1960 fue de 10 mil412. La profundidad media por pozo en1201938 era de 1,000 m, cifra que fue creciendoen forma paulatina hasta 1950 y1001960, cuando se incrementó en más de80 100% para pasar de 1,481 a 3 mil 159 m,(gráfica 8).6040200EquiposPeriodo 1961 – 1980La perforación de los grandesyacimientosLos cambios ocurridos en el escenariointernacional originaron ajustes en losobjetivos y estrategias de la actividadexploratoria. Se orientó hacia áreas demayor potencial y con mejores perspectivasen términos económicofinancieros.Consecuentemente, PetróleosMexicanos reorientó sus trabajos deexploración y perforación hacia zonas de mayorpotencial productivo.En este lapso se perforaron 9 mil 310 pozos en losestados de Tamaulipas, Nuevo León,Coahuila, Veracruz, Tabasco, Chiapas yCampeche, de los cuales, 2 mil 167 fueron1,000exploratorios con una profundidadpromedio de 3 mil 400 m. El porcentaje de800éxito de pozos productores queincorporaron reservas, osciló del 10 al 40%(gráfica 9). Cabe destacar que durante el600 periodo anterior, 1951 y 1953, se incursionóen proyectos marinos frente a las costasde Tuxpan, en donde se perforaron 16400pozos en Isla del Toro y 14 en Cabo Rojo (10) .Se encontró petróleo solamente en tres de200ellos ubicados en la formación “El Abra” delCretácico Medio, extensión de la Faja deOro terrestre en donde se encontró en 19630 la primera estructura comercialmenteproductora. Fue descubierta por el pozo“Isla de lobos 1-B” sobre una isla artificialconstruida en un pequeño arrecife formadoPozos(8) WTRG Economics, Crude oil price, history(10) Conacyt, El petróleo mexicano en el mundo, 2da. Edición, Ciencia y desarrollo.40

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoMetros2,5002,0001,5001,000500Pozos Perforados y Profundidad Media001938 1940 1942 1944 1946 1948 1950 1952 1954 1956 1958 1960Fuente: Estadística UPMPGráfica 8Ex ito45%40%35%30%25%20%15%10%5%Pozos perforadosProfundidad mediaExito Perforación/Exploración0%1961 63 65 67 69 71 73 75 77 79Fuente: Estadística UPMPGráfica 9Pozos perforados% Exito900800700600500400300200100180160140120100806040200PozosPozos PerforadosEl éxito alcanzado en la exploración dehidrocarburos durante los 70 fue elapoyo fundamental para que Méxicopasara de ser importador neto aexportador: Se convirtió en uno de losproductores con mayores reservas aescala mundial y en un participantedestacado en el mercado petrolerointernacional.En 1972 se descubrió el área cretácicade Chiapas-Tabasco, con los pozos“Sitio Grande No. 1” y “Cactus No. 1”;en 1976 se perforó el pozo “Páramo 1”,el más profundo del periodo, en elentonces Distrito Villahermosa, a unaprofundidad de 7 mil 300 m; tambiénse descubrió el campo “Chac” en laSonda de Campeche, con el cual seiniciaron las operaciones marinas enel sureste.Las reservas probadas totales dehidrocarburos se incrementarondebido a varias razones. Primero, porla revisión de procedimientos decálculo y la adopción de nuevosconceptos de clasificación; por laincorporación de nuevos campos delmesozoico de Tabasco y Chiapas en1977, del paleocanal de Chicontepecen 1978, y de la Sonda de Campecheque aportó incrementos notables apartir de 1979 con el descubrimientodel campo “Akal”. Esta extensión del“Chac” que incluye a ambos y seconoce como Complejo “Cantarell”,es uno de los yacimientos másgrandes del mundo, y permitióalcanzar un incremento sustancial enlas reservas, (gráfica 10).en la porción norte de la Faja de Oro marina. Comoreferencia, es interesante citar que el desarrollo formalde las operaciones costa afuera en los EstadosUnidos de Norteamérica inició en 1948 (11) , en las costasde Louisiana y Texas.En desarrollo de campos se perforaron 7 mil 143pozos, con una profundidad promedio de 2 mil 900m y un 85% de éxito en pozos productores. Lareestructuración de Pemex por líneas de negocioscoadyuvó a este propósito, (graficas 11 y 12).(11) API. History of petroleum engineering, Tomo II.41

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en México100.0Perforación para incorporar reservasPozos ExploratoriosReservas400350300250MMMB10.0200150100Pozos501.01961 1964 1967 1970 1973 1976 19790Fuente: El petróleo de México, Enrique González y Agustín Acosta, 1963. yEstadística UPMP.Gráfica 10Exito Perforación ProducciónEx it o90807060504030201001961 63 65 67 69 71 73 75 77 797006005004003002001000Pozos P erforadosFuente: Estadística UPMPPozos perforados% ExitoGráfica 1142

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoPozos Perforados y Profundidad Media4,0008003,000600Met ros2,000400P1,00020001961 63 65 67 69 71 73 75 77 79Pozos perforados Profundidad media0Fuente: Estadística UPMPEn el período, los equipos operados por compañíasse mantuvieron en un promedio de 6 por año, parafinalizar con un repunte de 45 equipos en 1980. Secalcula que la participación de las compañías en laperforación de pozos, fue del 13%, (gráfica 13).25020015010050Gráfica 12Equipos de Perforación1961-198001961 1964 1967 1970 1973 1976 197PemexCompañíasPor lo que se refiere a kilómetros perforados, sealcanzaron 24 mil 588 que corresponden a un 285%de incremento con respecto al periodo anterior,(gráfica 14).En el renglón de los precios delbarril de crudo se manifestarondos tendencias principales queafectaron la perforación; la primera,fue la persistencia en elprecio de 2 dólares por barrilque generó una pendientenegativa en la actividad, conalgunas variaciones por año; lasegunda, se presentó altérmino del periodo cuando elcrudo alcanzó sus valoresrécord (gráficas 15,16), y seactivó así la perforación con unincremento de 53 pozos enpromedio por año, lo quejustificó el empleo de un mayornúmero de equipos decompañías.Fuente: Estadística UPMPGráfica 13Gracias a la evolución de latecnología y del personal califi-43

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en México2,000,000Metros Perforados(1961 - 1980)1,600,0001,200,000800,000400,00001961 63 65 67 69 71 73 75 77 79ExploraciónDesarrolloFuente: Estadística UPMPGráfica 14Precio Internacional del Petróleo35100030800Dólare s por barril25201510600400Pozos perforados520001961 1963 1965 1967 1969 1971 1973 1975 1977 19790PozosPrecio barrilFuente: British Petroleum, Statical Review of World Energy, 1998,y Estadística UPMP.Gráfica 1544

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoPerforación para incorporar producción1000900800700140120100MMB6005004008060Eq uipos300402001002001961 1964 1967 1970 1973 1976 1979Equipos Pemex Equipos Cías. Producción0Fuente: Memorias de labores y Estadística UPMP.Gráfica 16cado para perforar a profundidades mayores, sedescubrieron los yacimientos más grandes e importantesdel país. México pasó de importador aexportador; no obstante, se continúa incrementandola brecha tecnológica con respecto a los paísespetroleros más desarrollados.La fundación del Instituto Mexicano del Petróleofortaleció la capacitación de los trabajadores a todoslos niveles; logró disminuir la frecuencia deaccidentes al mismo tiempo que procuró la preservacióndel medio ambiente.Periodo de 1981 - 1998Incorporación de tecnologías y creación de laUnidad de Perforación y Mantenimiento de Pozos(UPMP).El desarrollo de la perforación y exploración entirantes de agua cada vez mayores marcó el iniciode la explotación en la Sonda de Campeche.En la década de los 80 se registraron cambiosimportantes en el escenario del mercado petrolerointernacional. En 1981, el crudo mexicano Istmoalcanzó su valor máximo de 39 dólares por barril(gráfica 17), debido principalmente a los grandesvolúmenes de crudo que consumían los paísesdesarrollados como Estados Unidos deNorteamérica, Alemania y Francia, y a las estrategiasadoptadas por esas mismas potencias para comprary almacenar hidrocarburos. Esto mantuvo los nivelesde perforación con un promedio de 327 pozos/añode 1980 a 1985, y como consecuencia, se alcanzaronlas máximas cuotas de producción de este periodo,como la registrada en 1982 que fue de 1,313MMBPCE.En 1986, al producirse un drástico abatimiento delprecio del crudo por debajo de los 10 dólares, seinició un periodo de incertidumbre con crisisrecurrentes, que obligó a bajar los niveles deperforación a un promedio de 136 pozos/año hasta1992. En consecuencia, entre 1993-94 los nivelesde actividad de la perforación fueron los más bajosde las últimas décadas, con promedios de 70 pozos/año, que prácticamente igualaron a los obtenidos afinales de los años 40. Es importante destacar larelación directa que se da entre el volumen de lasreservas y el número de pozos que se perforaronen este periodo: “A mayor número de pozos45

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoDLS/BL45403530252015105Precios promedio del crudo45040035030025020015010050POZOS PERFORADOS01980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 19980Fuente: INEGI y Estadística UPMP.Pozos perforados Itsmo Maya OlmecaGráfica 17perforados mayor incorporación de reservas”,según se muestra en la gráfica 18.Las reservas declinaron a una tasa media anual de1.2%. Esta tendencia refleja, por una parte, el efectoPozos perforados9060300Perforación para incorporar reservas80 83 86 89 92 95 98Pozos exploratoriosde restricciones financieras que en algunos añossignificaron ritmos de reposición menores a losvolúmenes de extracción y, por la otra, a estimacionesmás exactas y confiables que las estimadas en añosanteriores. Para la perforación exploratoria la tasaanual de declinación fue del 6% hasta 1995; es apartir de 1996 cuando laactividad tiende arecuperarse con un crecimientoanual de 25%.75 En las reservas por pozo73 productor se observa71una drástica reducciónen 1998, pues con la69 perforación del pozo67 delimitador Ayin DL165 quedó definido el yacimientodel mismo nombreque no incrementó6361 reservas, (gráfica 19).ReservasFuente: Pemex, Memorias de labores 1984, 1986, 1988, 1989 y Secretaría de Energía.Gráfica 18595755Billones de barrilesGracias a la crecienteeficiencia en cuanto a laperforación de pozos, yen general en todas lasactividades, se logró aprincipios del periodo unéxito superior al 80%,hasta un 90 y 98% en1998 (Gráfica 20). Esto46

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoReserva incorporada por pozo productor69157338.31494.824710173 1687.630.824611.23718212.248.2 46.940523.4 21.334319.2 19282 21.116.4 1891151474.5593451983 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 1999Reserva incorporada (MMBPCE)Reserva incorporada por pozo productor (MMBPCE / Pozo productor)Fuente: Ingeniería Petrolera, Agosto 1997. Artículo "Plan Estratégico de Exploración".Gráfica 19Exito en Perforación de DesarrolloPorcentaje1008060402035030025020015010050Pozos Perforados080 82 84 86 88 90 92 94 96 98ExitoPozos0Fuente: Memorias de Labores Pemex, Secretaría de Energía y Estadística UPMPGráfica 2047

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoMetrosdemuestra el grado de desarrollo de la perforaciónen México. (tabla 3).RegiónMiles debarriles deaceiteMillones depies cúbicosde gasNorte 81 1224Sur 587 1996Marina 2238 1570Sistema 2906 4790Tabla 3La perforación en este último periodo, al 31 deDiciembre de 1999, llegó a 3 mil 467 pozos de loscuales 702 fueron de exploración. Uno de ellos,el “Jolosín 1”, alcanzó la profundidad de 7 mil 615mts. que representa el récord nacional a la fecha,comparable solamente con los registrados porEstados Unidos en pozos tanto con finespetroleros como con el de mayor profundidad,cuyo objetivo fue obtener información sobre elorigen de la corteza terrestre para fines científicos,(gráfica 21).02,0004,0006,0008,00010,00012,00014,000Tabscoob 1*6,900Gráfica 21Sureño 1-A6,9253 Higueras 17,000Pozos ProfundosMéxico USA RUSIAGaucho 17,005Menonita 17,050Sabanero 17,500* Pozo marino. Tirante de agua: 196 m.** Perforado con fines científicos.Fuente: Oil Field Review Winter 1997, World OilFebrero 98 yEstadística UPMP.Jolosín 17,615Cerf Ranch 19,046En lo referente a desarrollo de campos, seperforaron 2 mil 765 pozos a una profundidadpromedio de 3 mil 323 m, entre los que estánincluidos los pozos inyectores, horizontales ymultilaterales, (gráfica 22).Al cierre de 1999 se habían perforado 12 mil 320kilómetros en todo el periodo, y de la expropiacióna la fecha citada, se tiene un total acumulado de 44mil 887 kilómetros incluidos los de exploración ydesarrollo, (gráfica 23).En la perforación marina, la cercanía de nuestroscampos a la costa mantuvo la perforación en aguassomeras debido a la naturaleza de los yacimientoso megayacimientos, como en algunos casos se lesha llamado, que se encuentran en tirantes de 45 mpromedio; sin embargo, en los últimos años seempezó a incursionar a mayores profundidades,como el pozo “Chucktah 1”, en el Golfo de México,perforado en un tirante de agua de 384 m a unaprofundidad de 4,968 m como récord nacional,(gráfica 24).Actualmente, debido al incremento de la demanda degas, su producción ha tenido gran importancia y poresta razón se ha incrementado la actividad deperforación principalmente en la Cuenca de Burgos,en donde las profundidades medias son del orden de3 mil m.Bertha Rogers9,586SG-3**12,869Es importante señalar que en labúsqueda de alternativas paraoptimizar la perforación se realizóun estudio comparativo (Benchmarking)de Perforación y Mantenimientode Pozos con las compañíasinternacionales de perforaciónque operaban en el norte del Golfode México, denominado por sussiglas en inglés OFSE (Oil Field Servicesand Equipment), y cuyasconclusiones permitieron reorientarlos esfuerzos de la perforaciónen México.Con estos antecedentes, se generóel programa denominado OTP(Optimización de Tiempos de48

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoMetros5,0004,5004,0003,5003,0002,5002,0001,5001,000500Profundidad Media de Perforación40035030025020015010050Pozos01981 1986 1991 19960Fuente: Estadística UPMP.Gráfica 22PozosProfundidad1,400,000Metros Perforados(1981 - 1999)1,200,0001,000,000800,000600,000400,000200,00001981 83 85 87 89 91 93 95 97 99Gráfica 23ExploraciónDesarrollo49

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoRécord en Tirántes de Agua01999 19851988 1992 1994 1997 1999 1999*500384 38349210007621,027150020001,7091,8532500MéxicoBrasil* Marca MundialProfundidad (metros)3000Fuente: Oil & Gas Journal, Revista Latinoamericana. Mayo/Junio 1998.Offshore Marzo 1999Gráfica 242,777Perforación) que se aplicó en todo el sistema, tantopara la perforación propiamente dicha, como parala reparación y el mantenimiento de pozos.El énfasis en el mejoramiento de la competitividadha derivado en procesos generalizados para capitalizarel conocimiento, de tal forma que al cerrar elsiglo, los indicadores señalan que la perforación hallegado a obtener tales niveles de eficiencia operativaque la ubican a nivel internacional.El número de equipos y pozos perforados en la UniónAmericana es superior a los de México, (gráficas 25 y26). Cabe destacar que, en el país vecino, un grannúmero de esos pozos se perforan a profundidadessomeras y en algunos casos con producciones de 10a 20 barriles por día; aún con esta mínima cuotaresultan rentables para sus propietarios. Los índicesde producción por pozo en México revelan que conmenos pozos perforados se obtienen grandesvolúmenes de producción.La eficiencia operativa obtenida en los últimosocho años, en función del índice de pozosperforados por equipo/año, se debe a la aplicaciónde prácticas mejoradas y a la tecnología utilizada,(gráfica 27).Conclusiones1.- La perforación es fundamental para la producciónde hidrocarburos. Es también una importantefuente de ocupación y desarrollo en los puntosgeográficos en los que se asienta.2.- La tecnología y el personal experto han sido labase para descubrir y desarrollar los grandesyacimientos que han ubicado al país dentro delos primeros productores del mundo.3.- Para mantener e incrementar la producción yreservas es necesario sostener un nivel deactividad de perforación equilibrado en funciónde la demanda mundial de petróleo y de sucosto en el mercado internacional.4.- Las alianzas y desarrollo de proyectos compartidoscon empresas líderes en el ramo, y laglobalización en la que se ve inmerso nuestro50

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en MéxicoPozos y Equipos de México(1981 - 1999)400374400300303300Equipos200162171162229200Pozos100100081 83 85 87 89 91 93 95 97 990Fuente: Estadística UPMPGráfica 25Eqs. MéxicoPozos MéxicoPozos y Equipos de USA(1981 - 1999)500092,33386,000100000400080000Equipos3000200031,44925,63127,85718,982*6000040000Pozos100020000081 83 85 87 89 91 93 95 97 99Eqs. USAPozos USAFuente: Oil and Energy Trends Annual Statistical Review, Mayo 1998. Baker Hughes Rig Count.* Octubre de 1999. Spears and Associates, Inc.Gráfica 26051

Origen del Petróleo e Historia de la Perforación en México4Pozos perforados por equipo(exploración y desarrollo)70003.5Pozos32.521.515500400025001000Metros0.5081 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97Años-500Pozos / EquiposProfundidad mediaGráfica 27país, han reducido la brecha tecnológica entreMéxico y las grandes potencias petroleras delmundo.BIBLIOGRAFÍA- El petróleo en México y en el mundo. BernardTissot.- Petroleum Engineering PE 406, Reservoir Fluids:- Sampling and Analisys, Karl R. Lang, David A. T.Donohue, Ph. D., J. D.;- Petroleum Engineering PE 502, Reservoir FluidFlow and Natural Drive Mechanism, Aziz S. Odeh.- Earth, Frak Press, Raymond Siever- Las Reservas de Hidrocarburos de MéxicoVolumen I y II. Evaluación al 1 de enero de 1999,PEMEX- Documentos diversos, Archivo de PEMEX, 1999.52