Yacimiento petrolífero: qué es, cómo se forma y cómo se extrae el petróleo
Un yacimiento petrolífero es una acumulación natural de hidrocarburos situada en rocas del subsuelo capaces de almacenarlos y permitir su desplazamiento. Aunque suele imaginarse como una enorme bolsa subterránea llena de petróleo, la realidad es diferente: el crudo normalmente ocupa poros y pequeñas fracturas dentro de una roca, de manera parecida al agua almacenada en una esponja.
Para que exista un yacimiento explotable no basta con que se haya formado petróleo. Deben coincidir una roca donde se generen los hidrocarburos, otra que permita almacenarlos, una estructura capaz de atraparlos y unas condiciones que hagan técnica y económicamente viable su extracción.
Contenido
Qué es exactamente un yacimiento petrolífero
Un yacimiento petrolífero es una acumulación de petróleo y, con frecuencia, gas natural contenida en una formación geológica porosa y permeable.
Los hidrocarburos pueden encontrarse a cientos o miles de metros de profundidad, tanto bajo tierra firme como debajo del fondo marino.
En un sistema petrolífero convencional intervienen habitualmente varios elementos:
| Elemento | Función |
| Roca madre | Genera los hidrocarburos a partir de materia orgánica |
| Roca almacén | Contiene petróleo y gas en sus poros |
| Roca sello | Impide que los hidrocarburos continúen ascendiendo |
| Trampa geológica | Favorece su acumulación en una zona concreta |
| Sobrecarga sedimentaria | Proporciona enterramiento, presión y temperatura |
| Petróleo y gas | Hidrocarburos acumulados en el yacimiento |
| Agua de formación | Agua presente habitualmente en los poros de la roca |
Esta combinación explica por qué encontrar petróleo comercialmente explotable requiere condiciones geológicas bastante específicas.
El petróleo no está normalmente en grandes cavernas subterráneas
Una de las ideas más extendidas es imaginar el petróleo formando grandes lagos dentro de cuevas.
No suele funcionar así.
En un yacimiento convencional, el crudo se encuentra principalmente dentro de los diminutos espacios existentes entre los granos de determinadas rocas, como areniscas o algunos carbonatos.
Esos espacios reciben el nombre de poros.
Dos propiedades de la roca resultan especialmente importantes:
- Porosidad: cantidad de espacio disponible para almacenar fluidos.
- Permeabilidad: facilidad con la que esos fluidos pueden desplazarse a través de la roca.
Una roca puede tener muchos poros y, sin embargo, permitir poco movimiento si estos no están bien conectados.
Cómo se forma el petróleo
La formación del petróleo es un proceso geológico extremadamente lento que puede necesitar millones de años.
Su origen está relacionado fundamentalmente con materia orgánica acumulada en antiguos ambientes acuáticos.
1. Acumulación de materia orgánica
Durante determinados periodos geológicos, enormes cantidades de microorganismos, algas y otra materia orgánica se depositaron en fondos marinos o lacustres junto con sedimentos.
Para que buena parte de esa materia pudiera conservarse era necesario que no se descompusiera completamente.
Los ambientes pobres en oxígeno favorecieron su preservación.
2. Enterramiento bajo sedimentos
Nuevas capas de sedimentos fueron depositándose progresivamente encima.
Con el paso del tiempo, la materia orgánica quedó enterrada a mayor profundidad y sometida a:
- presión;
- aumento de temperatura;
- transformaciones químicas.
Los sedimentos terminaron convirtiéndose en roca sedimentaria.
3. Formación del kerógeno
Durante las primeras fases del enterramiento, la materia orgánica experimenta diferentes transformaciones hasta generar kerógeno, una materia orgánica sólida presente en determinadas rocas sedimentarias.
El kerógeno constituye uno de los principales precursores del petróleo y el gas natural.
Pero todavía no es petróleo líquido listo para extraer.
4. Generación de petróleo y gas
Cuando el enterramiento aumenta suficientemente la temperatura, el kerógeno comienza a transformarse en hidrocarburos.
Existe un intervalo de temperaturas conocido habitualmente como ventana del petróleo, dentro del cual las condiciones favorecen especialmente la generación de petróleo líquido.
Con temperaturas y maduración mayores puede aumentar la generación de gas natural.
La profundidad exacta a la que ocurre depende del gradiente térmico de cada cuenca y de su historia geológica.
No existe, por tanto, una profundidad universal a la que siempre aparezca petróleo.
Cómo llega el petróleo hasta el yacimiento
Aquí aparece una distinción fundamental.
La roca donde se origina el petróleo no tiene por qué ser la misma en la que finalmente queda acumulado.
Una vez generados, los hidrocarburos pueden desplazarse fuera de la roca madre.
Este proceso recibe el nombre de migración.
El petróleo y el gas atraviesan rocas permeables, fracturas y otros caminos disponibles, impulsados por diferencias de presión y flotabilidad respecto al agua presente en el subsuelo.
Si no encuentran ninguna barrera, pueden continuar desplazándose e incluso llegar hasta la superficie.
Para formar un yacimiento hace falta algo capaz de detener ese recorrido.
Qué es una trampa petrolífera
Una trampa geológica es una configuración del subsuelo que permite que los hidrocarburos se acumulen en lugar de continuar migrando.
Por encima suele existir una roca impermeable o de muy baja permeabilidad, denominada roca sello.
El resultado puede visualizarse de forma simplificada como:
roca sello
gas
petróleo
agua
Esta distribución responde a las diferencias de densidad entre los fluidos, aunque los yacimientos reales pueden presentar estructuras mucho más complejas.
Tipos de trampas petrolíferas
Las trampas pueden formarse de varias maneras.
Trampas estructurales
Surgen por deformaciones de las capas geológicas.
Uno de los ejemplos clásicos es el anticlinal, una estructura arqueada donde los hidrocarburos pueden quedar atrapados debajo de una capa impermeable.
Las fallas también pueden crear condiciones capaces de detener la migración.
Trampas estratigráficas
Se producen por cambios en las características de las propias capas sedimentarias.
Una roca porosa puede terminar lateralmente y quedar rodeada por materiales impermeables, creando un espacio donde los hidrocarburos quedan retenidos.
Trampas combinadas
Numerosos yacimientos dependen simultáneamente de factores estructurales y estratigráficos.
La geología real rara vez encaja perfectamente en categorías simples.
Qué hay dentro de un yacimiento de petróleo
Un yacimiento puede contener simultáneamente diferentes fluidos.
Entre los más habituales están:
- petróleo crudo;
- gas natural;
- agua salina de formación;
- hidrocarburos disueltos.
Cuando existe gas libre, este puede acumularse sobre el petróleo formando un casquete de gas.
Por debajo del petróleo puede encontrarse una importante zona saturada de agua.
Estas proporciones condicionan la manera en que se comportará el yacimiento cuando comience la producción.
Qué tipos de yacimientos petrolíferos existen
Una primera clasificación útil distingue entre yacimientos convencionales y no convencionales.
| Característica | Convencional | No convencional |
| Movimiento natural del petróleo | Relativamente fácil | Muy limitado |
| Permeabilidad de la roca | Generalmente mayor | Muy baja en muchos casos |
| Técnica habitual | Pozos convencionales | Técnicas adicionales |
| Ejemplos | Areniscas y carbonatos porosos | Shale, arenas bituminosas, petróleo extrapesado |
| Complejidad de extracción | Variable | Generalmente mayor |
La diferencia no depende únicamente de qué hidrocarburo existe, sino de cómo está almacenado y de la facilidad con la que puede fluir hasta un pozo.
Yacimientos convencionales
En un yacimiento convencional, los hidrocarburos se han desplazado desde la roca madre hasta una roca almacén suficientemente porosa y permeable.
Al perforar correctamente esa formación, el petróleo puede fluir hacia el pozo debido a las condiciones de presión existentes o mediante sistemas de producción relativamente convencionales.
Esto no significa que su explotación sea sencilla.
Algunos campos se encuentran a enormes profundidades, bajo kilómetros de agua o en estructuras geológicas extremadamente complejas.
Yacimientos no convencionales
En los recursos no convencionales, los hidrocarburos presentan mayores dificultades para desplazarse o extraerse.
Un ejemplo es el petróleo contenido en formaciones de lutitas de muy baja permeabilidad.
En estos casos se han extendido técnicas como:
- perforación horizontal;
- fracturación hidráulica;
- estimulación del yacimiento.
También existen petróleos muy pesados y arenas bituminosas cuya producción requiere procesos distintos a los utilizados en un yacimiento convencional.
Cómo se encuentra un yacimiento petrolífero
Antes de perforar hay que determinar dónde pueden existir acumulaciones de hidrocarburos.
La exploración moderna combina varias disciplinas.
Estudio geológico
Los geólogos analizan:
- tipos de roca;
- edad de las formaciones;
- fallas;
- pliegues;
- historia de sedimentación;
- posibles rocas madre, almacén y sello.
El objetivo es reconstruir cómo evolucionó una cuenca sedimentaria durante millones de años.
Prospección sísmica
La sísmica de reflexión constituye una de las herramientas fundamentales.
Se generan ondas que penetran en el subsuelo y se registran las señales reflejadas por las distintas capas geológicas.
El análisis permite construir imágenes de la estructura subterránea.
Las técnicas tridimensionales proporcionan representaciones muy detalladas que ayudan a seleccionar los lugares donde podría resultar interesante perforar.
Pero una imagen sísmica no demuestra por sí sola que exista petróleo comercial.
El pozo exploratorio confirma si realmente hay petróleo
La única forma de comprobar directamente qué existe en el subsuelo es perforar.
Un pozo exploratorio atraviesa las diferentes capas hasta alcanzar el objetivo geológico seleccionado.
Durante la perforación se obtiene información sobre:
- tipo de roca;
- presión;
- temperatura;
- presencia de hidrocarburos;
- porosidad;
- permeabilidad;
- saturación de fluidos.
También pueden extraerse muestras de roca y realizarse mediciones mediante herramientas introducidas dentro del pozo.
Encontrar petróleo, sin embargo, todavía no significa haber descubierto un campo rentable.
Qué ocurre después de descubrir petróleo
Después de un descubrimiento comienza una fase de evaluación.
Pueden perforarse pozos adicionales para averiguar:
- extensión del yacimiento;
- grosor de las capas productivas;
- cantidad estimada de hidrocarburos;
- calidad del crudo;
- presión;
- conectividad de la roca;
- productividad esperada.
Con esos datos se crea un modelo del yacimiento.
El objetivo ya no consiste únicamente en demostrar que hay petróleo, sino en determinar cuánto podría recuperarse y cuánto costaría hacerlo.
Petróleo existente no significa petróleo recuperable
Este concepto resulta esencial para comprender un yacimiento.
Puede existir una cantidad enorme de petróleo bajo tierra sin que sea posible extraerla completamente.
Hay que diferenciar:
Petróleo originalmente presente: cantidad total estimada dentro del yacimiento.
Petróleo técnicamente recuperable: parte que puede extraerse utilizando tecnologías disponibles.
Reservas: cantidades recuperables bajo determinadas condiciones técnicas, económicas y comerciales.
Por eso decir que un campo «contiene mil millones de barriles» no significa automáticamente que puedan producirse mil millones de barriles.
Siempre quedará una parte del petróleo dentro de la roca.
Cómo se perfora un pozo petrolífero
La perforación moderna se realiza mediante equipos diseñados para atravesar formaciones rocosas de forma controlada.
Una broca gira y rompe la roca mientras avanza el pozo.
Durante el proceso circula un fluido de perforación que cumple varias funciones:
- transportar fragmentos de roca hacia la superficie;
- refrigerar y lubricar;
- ayudar a controlar las presiones;
- estabilizar el pozo.
A medida que se profundiza se instalan secciones de tubería de revestimiento que posteriormente se cementan.
El objetivo es mantener la integridad del pozo y aislar distintas formaciones.
Los pozos no siempre son verticales
La imagen clásica del pozo completamente vertical representa solo una posibilidad.
Las técnicas actuales permiten perforar:
- verticalmente;
- con trayectorias desviadas;
- horizontalmente;
- mediante varios ramales en determinadas operaciones.
La perforación horizontal permite recorrer largas distancias dentro de una formación productiva.
Esto aumenta la superficie de contacto entre el pozo y la roca que contiene hidrocarburos y resulta especialmente relevante en determinadas explotaciones no convencionales.
Cómo sale el petróleo del yacimiento
Una vez preparado el pozo, el crudo debe desplazarse desde la roca hasta el interior del mismo y posteriormente hasta la superficie.
La extracción suele describirse mediante recuperación primaria, secundaria y mejorada.
No todos los campos necesitan obligatoriamente pasar por todas ellas.
Recuperación primaria
Durante las primeras etapas puede existir suficiente energía natural en el yacimiento para impulsar los fluidos hacia el pozo.
Entre los mecanismos naturales se encuentran:
- expansión del gas;
- gas disuelto que se libera;
- empuje de agua;
- expansión de fluidos y roca;
- gravedad.
A medida que se produce petróleo, la presión puede disminuir.
Cuando la energía natural ya no resulta suficiente, pueden utilizarse sistemas de levantamiento artificial.
Las bombas petrolíferas no succionan un lago de petróleo
La conocida bomba de balancín que aparece en numerosos campos terrestres no introduce una tubería dentro de un depósito vacío.
El petróleo tiene que desplazarse primero desde los poros de la roca hasta el pozo.
El sistema de bombeo ayuda después a elevar los fluidos hacia la superficie cuando la presión natural no basta.
Otros campos utilizan métodos de levantamiento artificial diferentes según sus características.
Recuperación secundaria
Con el paso del tiempo puede ser necesario introducir energía adicional en el yacimiento.
Uno de los sistemas más conocidos consiste en inyectar agua a través de determinados pozos.
El agua ayuda a mantener la presión y desplazar petróleo hacia los pozos productores.
También puede emplearse inyección de gas en determinadas circunstancias.
Un campo puede contar así con:
- pozos productores, de los que salen hidrocarburos;
- pozos inyectores, utilizados para introducir fluidos.
Su distribución se diseña buscando mejorar el barrido del yacimiento.
Recuperación mejorada de petróleo
Incluso después de las etapas anteriores puede permanecer mucho crudo atrapado.
Las técnicas de recuperación mejorada, conocidas también por sus siglas inglesas EOR, intentan movilizar una parte adicional.
Entre ellas se encuentran:
Métodos térmicos
Se utiliza calor, frecuentemente mediante vapor, para disminuir la viscosidad de determinados petróleos pesados y facilitar su desplazamiento.
Inyección de gases
Determinados gases pueden alterar las propiedades de los fluidos y favorecer la recuperación bajo condiciones adecuadas.
Métodos químicos
Pueden emplearse polímeros, surfactantes u otras sustancias para modificar el comportamiento del agua, del petróleo o de sus interfaces.
La elección depende totalmente de las propiedades del campo.
Una técnica adecuada para un yacimiento puede resultar inútil o económicamente inviable en otro.
Cuánto petróleo se consigue extraer de un yacimiento
Nunca se recupera necesariamente todo el petróleo existente.
El porcentaje recuperable depende de numerosas variables:
- viscosidad del crudo;
- porosidad;
- permeabilidad;
- fracturas;
- presión;
- temperatura;
- geometría del yacimiento;
- mecanismos naturales de empuje;
- tecnología utilizada;
- viabilidad económica.
Un porcentaje considerable puede permanecer atrapado en los poros después de décadas de explotación.
Precisamente por eso la ingeniería de yacimientos intenta aumentar el factor de recuperación sin comprometer la seguridad ni la rentabilidad del proyecto.
Qué ocurre cuando el petróleo llega a la superficie
Lo que sale del pozo no siempre es petróleo puro.
La corriente producida puede contener una mezcla de:
- petróleo;
- gas natural;
- agua;
- sedimentos;
- otras sustancias.
En las instalaciones de producción se separan estos componentes.
El crudo debe alcanzar unas condiciones adecuadas para poder almacenarse y transportarse.
El gas puede procesarse y aprovecharse, reinyectarse en determinados proyectos o gestionarse de otras maneras según las instalaciones existentes.
El agua producida requiere tratamiento y puede llegar a reutilizarse para inyección si sus características y el proyecto lo permiten.
Cómo se transporta el petróleo extraído
Una vez acondicionado, el crudo puede desplazarse mediante diferentes sistemas:
- oleoductos;
- buques petroleros;
- trenes;
- camiones;
- combinaciones de varias infraestructuras.
El destino suele ser una refinería o una instalación intermedia de almacenamiento y distribución.
El petróleo extraído del yacimiento todavía es crudo.
Necesita pasar por una refinería para obtener numerosos productos comerciales.
Qué ocurre en una refinería
La extracción y el refino son procesos diferentes.
El yacimiento produce petróleo crudo.
La refinería transforma ese crudo mediante procesos físicos y químicos.
De una refinería pueden obtenerse o producirse componentes destinados a:
- gasolinas;
- gasóleos;
- queroseno;
- combustibles para aviación;
- lubricantes;
- asfaltos;
- materias primas petroquímicas.
Por tanto, una plataforma petrolífera no produce directamente gasolina lista para introducir en un automóvil.
Qué diferencia hay entre yacimiento y campo petrolífero
Aunque los términos se utilizan a veces de manera poco estricta, no son exactamente idénticos.
Un yacimiento puede entenderse como una acumulación concreta de hidrocarburos dentro de una formación geológica determinada.
Un campo petrolífero constituye una zona de explotación que puede contener uno o varios yacimientos y numerosas instalaciones asociadas.
Dentro de un mismo campo pueden existir diferentes niveles productores separados geológicamente.
Qué es un yacimiento offshore
Un yacimiento offshore se encuentra debajo del fondo marino.
Para producirlo pueden utilizarse diferentes tipos de instalaciones dependiendo de:
- profundidad del agua;
- condiciones marítimas;
- distancia a la costa;
- tamaño del descubrimiento;
- profundidad del yacimiento.
Entre las soluciones disponibles se encuentran plataformas fijas, estructuras flotantes y sistemas submarinos conectados con instalaciones de producción.
Los proyectos en aguas profundas pueden requerir pozos que atraviesan kilómetros de agua y posteriormente otros kilómetros de sedimentos y roca.
Cómo se extrae petróleo en alta mar
El principio geológico sigue siendo similar al de tierra firme: hay que perforar hasta la formación que contiene los hidrocarburos.
La diferencia es que primero existe una columna de agua entre la instalación y el fondo marino.
Los pozos pueden conectarse a equipos submarinos y conducir los fluidos hacia una plataforma o una unidad flotante.
La ingeniería necesaria aumenta considerablemente cuando se trabaja en aguas profundas o ultraprofundas debido a las elevadas presiones, bajas temperaturas y dificultad de intervención.
Cuánto dura un yacimiento petrolífero
No existe una duración fija.
Un campo puede producir durante varias décadas, aunque normalmente su producción cambia con el tiempo.
Una evolución típica puede incluir:
- descubrimiento;
- evaluación;
- desarrollo;
- crecimiento de producción;
- meseta productiva;
- declive;
- abandono.
Nuevos pozos, proyectos de inyección o técnicas de recuperación pueden modificar esa trayectoria.
La vida económica acaba cuando continuar produciendo deja de justificarse técnica o económicamente, incluso aunque todavía quede petróleo en el subsuelo.
Qué significa que un yacimiento está agotado
Un campo denominado «agotado» no tiene por qué estar completamente vacío.
Lo normal es que todavía permanezcan hidrocarburos en la roca.
Lo que ha ocurrido es que la cantidad que puede seguir produciéndose de forma viable ha disminuido demasiado dadas las condiciones existentes.
Un cambio tecnológico o económico puede modificar posteriormente la cantidad considerada recuperable.
Por eso las reservas no son únicamente una propiedad física e inmutable de la roca.
Qué ocurre con los pozos cuando termina la explotación
Cuando un pozo deja de utilizarse debe someterse a un proceso de abandono seguro.
El objetivo es aislar las formaciones y evitar que los fluidos puedan desplazarse de manera no controlada.
Normalmente se utilizan barreras y tapones diseñados para cerrar correctamente diferentes zonas del pozo.
También puede retirarse infraestructura y restaurarse el emplazamiento según el tipo de instalación y las obligaciones aplicables.
En proyectos marinos, el desmantelamiento puede convertirse por sí mismo en una operación de ingeniería de gran escala.
Qué riesgos ambientales tiene un yacimiento petrolífero
La explotación petrolífera puede generar diferentes impactos y riesgos.
Entre ellos:
- derrames de petróleo;
- fugas de gas;
- contaminación de suelos o aguas si existen fallos;
- generación de aguas producidas;
- emisiones asociadas a las operaciones;
- ocupación y transformación del territorio;
- perturbaciones de ecosistemas;
- residuos de perforación;
- accidentes industriales.
La magnitud depende del lugar, del tipo de explotación, de las tecnologías empleadas y de las medidas de prevención y control.
El petróleo también genera emisiones de gases de efecto invernadero cuando los productos derivados terminan utilizándose como combustibles.
Petróleo convencional y fracking no son lo mismo
La fracturación hidráulica no es necesaria para extraer todo el petróleo mundial.
Se utiliza especialmente para estimular rocas de muy baja permeabilidad.
El procedimiento consiste, de forma simplificada, en inyectar fluido a elevada presión para generar fracturas controladas que aumenten los caminos disponibles para que los hidrocarburos alcancen el pozo.
Suele combinarse con perforación horizontal en determinadas formaciones.
Un yacimiento convencional con buena permeabilidad puede producirse sin utilizar este procedimiento.
Por qué algunos países tienen mucho más petróleo que otros
Los depósitos actuales son el resultado de cientos de millones de años de historia geológica.
Para crear grandes acumulaciones tuvieron que coincidir factores como:
- abundante materia orgánica;
- condiciones adecuadas de sedimentación;
- enterramiento suficiente;
- temperatura apropiada;
- generación de hidrocarburos;
- rutas de migración;
- buenas rocas almacén;
- sellos eficaces;
- trampas formadas en el momento adecuado.
Por eso el petróleo no se distribuye uniformemente por el planeta.
Algunas cuencas sedimentarias reúnen condiciones extraordinariamente favorables y concentran numerosos campos, mientras otras regiones apenas contienen acumulaciones comerciales.
Del organismo microscópico al barril de petróleo
El recorrido completo de un yacimiento puede resumirse de esta manera:
Materia orgánica → enterramiento → kerógeno → petróleo y gas → migración → roca almacén → trampa → descubrimiento → perforación → producción → transporte → refino.
Entre el primer y el último paso pueden separarnos decenas o cientos de millones de años.
Ese tiempo geológico es también la razón por la que el petróleo se considera un recurso no renovable a escala humana: lo consumimos muchísimo más rápido de lo que los procesos naturales capaces de originarlo podrían reemplazarlo.
Un yacimiento petrolífero no es, por tanto, un enorme depósito vacío escondido bajo nuestros pies, sino un complejo sistema geológico donde el petróleo ocupa los poros de determinadas rocas. Encontrarlo exige reconstruir millones de años de historia terrestre; extraerlo requiere controlar presiones, fluidos y pozos a grandes profundidades. La diferencia entre que exista petróleo y que pueda convertirse en una reserva explotable está precisamente en esa combinación de geología, tecnología y viabilidad económica.