Copyright © 1995. Depósito legal pp. 76-0010 ISSN 0378-1844. IN!"CI!NCI# $0%1&'30-36
COMUNICACIONES REPORTS COMUNICAÇÕES
ESTUDIO GEOQUÍMICO DE CRUDOS DEL CAMPO GUAFITA, ESTADO ESTADO APURE, VENEZUELA HENRY LABRADOR, LABRADOR, LILIANA LÓPEZ* y FEDERICO GALARRAGA (C)al*)ier +o,)i+a+ió reerir a /. /ópe Istit)to e Cie+ias e la ierra. ierra. 2a+)lta e Cie+ias. iersia Cetral e ee)ela. #pto. 3895 Cara+as 1010-#. ee)ela.
SUMMARY A geochemical geochemical study of crude crude oils from the Guafita oil field, Apure state, Venezuela, Venezuela, was undertaken in order to obtain information concerning the organic matter that gave origin to them, their degree of maturity, maturity, the possible source rock that originated them, and the alteration processes that they may have suffered in the reservoir. reservoir. The concentration of total sulfur, saturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, resins and asphaltenes, in these oils, were determined. The distribution of saturated hydrocarbons was determined by gas chromatography. chromatography. The distribution of steranes and terpanes (mz !"! and #!$%, and aromatic compounds (mz !$&, !"#, and !"&% was determined by mass spectrometry. spectrometry. 'esults indicate that the crude oils analyzed are parafinic naphthenic, unaltered, and derived predominantly from marine organic matter with a small contribution of continental organic matter. matter. These crude oils were generated by a mature, clastic, source rock.
RESUMEN )e realiz* el estudio geo+umico de crudos provenientes del -ampo Guafita, estado Apure, Apure, Venezuela con el fin de obtener informaci*n sobre la materia orgnica +ue los origin* su grado de madurez, su posible roca fuente y los procesos de alteraci*n +ue pudieron haber sufrido en el yacimiento. )e determin* la concentraci*n de las fracciones constituyentes de las muestras (hidrocarburos saturados, hidrocarburos aromticos, resinas y asfltenos% y su concentraci*n de azufre total. /na vez separadas las fracciones se determin* la distribuci*n de las fracciones de hidrocarburos saturados por cromatografa
de gases, la distribuci*n de esteranos y terpanos (mz !"! y #!$% y la distribuci*n de compuestos aromticos, correspondiente a compuestos fenantrenos, metilfenantrenos, y metildibenzotiofeno (mz 0 !$&, !"# y !"&% por espectrometra de masas. 1os resultados obtenidos indican +ue los crudos analizados 2! -ampo Guafita son crudos no alterados del tipo parafinico naft3nico, de origen mi4to (marinocontinental% pero con un predominio de materia orgnica de origen marino, los cuales fueron generados por una roca fuente madura y de tipo clstico. 5alabras -lave6 -ampo Guafita -uenca 7arinasApure -rudo 'oca fuente.
In!"#$%%&'n /n punto de gran importancia en la geo+umica del petr*leo para fines e4ploratorios es conocer el origen de los crudos, lo cual est relacionado ntimamente con el tipo de materia orgnica +ue los origin*, su grado de madurez, su posible roca fuente y los procesos de alteraci*n +ue pudieron haber sufrido una vez +ue se encuentren en el yacimiento (Tissot y 8elte, !"&9: ;unt, !"$"%.
os relacionados con este campo, en las dos cuencas petrolferas ms importantes como son la -uenca del 1ago de ?aracaibo (Vierma, !"&@: Talukdar et al ., !"&&a, os relacionados con la geo+umica orgnica en la -uenca 7arinasApure, la tercera en importancia en Venezuela (Gonzlez et al ., !"&% son escasos, esto debido a +ue la mayor e4plotaci*n se ha realizado en la -uenca del 1ago de ?aracaibo y la -uenca Briental. Dentro de la -uenca 7arinasApure e4iste una serie de campos petrolferos (Gonzlez et al , !"&% +ue pueden ser de gran inter3s para la e4plotaci*n del petr*leo.
Fig. 1: Ubicación de la zona de estudio (modificado de Ortega
et al .,
1987).
o presenta el estudio geo+umico de once muestras de crudos provenientes del -ampo Guafita, estado Apure, Venezuela (Eig. !% y tiene como ob>etivo obtener informaci*n sobre la fuente de la materia orgnica y del tipo de roca fuente +ue los origin*, del grado de madurez alcanzado por la roca fuente y los posibles procesos de alteraci*n +ue ocurrieron en estos crudos en el yacimiento.
G(")"+ y G("-$+.&% 1a cuenca de 7arinasApure, considerada la tercera en Venezuela por su volumen de recursos petrolferos (Gonzlez et al , !"&%, se encuentra ubicada en una depresi*n estructural situada en la regi*n suroccidental del pas, est limitada hacia el noroeste por los contrafuertes de las cadenas de los Andes Venezolanos: al norte por la prolongaci*n Bccidental de la )errana del Fnterior -entral y al este y noroeste por el levantamiento de o el nombre Eormaci*n Guafita, a la cual se le asigna una edad del Bligoceno al ?ioceno Temprano (Brtega et al ., !"&$%. 1a Eormaci*n Guafita se caracteriza por presentar una alternancia de areniscas, arenas wacas cuarzosas y arc*sicas, lutitas, limolitas y algunas capas delgadas de lignito. Tanto en el campo Guafita como en el campo 1a Victoria se divide en dos miembros, un miembro arenoso inferior denominado ?iembro Arauca y un miembro superior lutticoarciltico, denominado ?iembro
Guardulio (Brtega et al ., !"&$%. a progradante (Brtega et al ., !"&$%. 1a Eormaci*n Guafita se caracteriza desde el punto de vista geo+umico por contener un tipo de materia orgnica predominantemente de origen continental (restos leIosos y herbceos% y material amorfo de origen terrestre y en menor proporci*n de material amorfo de origen marino (Brtega et al ., !"&$%.
M("#")"+ E/0(!&.(n) o de laboratorio consisti* en la separaci*n y cuantificaci*n de las fracciones constituyentes de los crudos (hidrocarburos saturados, hidrocarburos aromticos, resinas y asfaltenos% y el anlisis de las fracciones de hidrocarburos saturados por cromatografa de gases (-G% y cromatografa de gases acoplado a un espectr*metro de masas (-G%, y la determinaci*n de la concentraci*n de azufre en las muestras de crudos. 1a figura # presenta un es+uema del procedimiento e4perimental +ue se describe a continuaci*n.
Fig. : !iagrama ternario "ara la clasificación de los crudos del #am"o $uafita como "araf%nicos&naft'nicos (tomado de issot *elte, 198+).
Separación de las Fracciones Constituyentes del Petróleo: A los crudos se les realiz* la separaci*n de los asfaltenos utilizando nheptano en fro en una relaci*n crudonheptano !9 (vv%, con posterior centrifugaci*n y lavado, correspondiente el sobrenadante a la fracci*n de maltenos. 1uego de esta separaci*n, a la fracci*n de maltenos se les realiz* cromatografa l+uida de adsorci*n en columna sobre al=mina, para separar los hidrocarburos saturados, los hidrocarburos aromticos y las resinas. 1a eluci*n con nhe4ano permiti* la separaci*n de la fracci*n de hidrocarburos saturados, y eluciones sucesivas con tolueno y una mezcla toluenometanol $2 (vv% permiti* separar las fracciones de hidrocarburos aromticos y resinas, respectivamente (1*pez et al ., !""!%. Análisis por Cromatografía de Gases: 1a fracci*n de hidrocarburos saturados se analiz* milizando un womL*grab 5erkin
columna capilar del tipo )<@#, de 2 m de largo y ,#@ mm. de dimetro interno. 1as muestras fueron analizadas por el m3todo selecci*n de iones monitoreados ()F?% y para ello se escogieron los iones con las relaciones mz 0 !"!, #!$ y mz 0 !$&, !"# y !"& para las fracciones de hidrocarburos saturados y aromticos respectivamente. 1os parmetros de, cromatografa y masas empleados fueron las siguientes6 temperatura inicial de & - a una velocidad de calentamiento de 9 -min hasta !& -, con una temperatura del inyector de #$ -. 1a energa de ionizaci*n fue de $ eV a un intervalo entre @ a @ unidad de masa at*mica (amu% y 'trip (barridoseg% #&& mseg. Análisis de Azufre otal! )e realiz* con un e+uipo analizador de azufre 1eco, modelo 1-92#. 1as condiciones de anlisis fueron las siguientes6 temperatura del horno !2@ - y tiempo de anlisis entre M a !& seg.
P!(1(n%&'n y D&1%$1&'n #( R(1$)#"1 1os resultados de la cuantificaci*n de las fracciones constituyentes del petr*leo se presentan en la tabla F, donde se puede observar +ue para los crudos del -ampo Guafita la concentraci*n de hidrocarburos saturados, hidrocarburos aromticos, resinas y asfaltenos se encuentran entre @#J y M#J: !"J y #MJ: !2J y !$J: 9J y "J en peso respectivamente.
abla #oncentraciones de -idrocarburos saturados, -idrocarburos aromticos, resinas asfaltenos "ara las muestras analizadas del #am"o $uafita.
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1os resultados obtenidos mediante cromatografa de gases, para la fracci*n de hidrocarburos saturados indican una distribuci*n de nalcanos en el intervalo de n-!2 a n-2#, con una tendencia ligeramente bimodal, con un predominio de nalcanos en el intervalo de n- !2 a n-## y cuyos m4imos se encuentran centrados entre n-!9 a n-## (Eig. 9%.
Fig. /: 0suema e2"erimental utilizado "ara el anlisis de muestras.
Fig. +: #romatogramas de la fracción de -idrocarburos saturados "ara algunas de las muestras analizadas del #am"o $uafita.
-on el fin de corroborar los resultados obtenidos por cromatografa de gases, se interpretaron los fragmentogramas de relaci*n mz !"! y #!$. 1os fragmentogramas de relaci*n mz !"! se caracterizan por presentar una seIal no muy intensa asociada al compuesto !& oleanano (Eig. @%, lo +ue se considera caracterstico de materia orgnica de origen terrestre. )in embargo, la abundancia relativa del terpano - #2 indica un mayor aporte de materia orgnica del tipo marino. lo +ue permite corroborar +ue la materia orgnica +ue les dio origen a estos crudos es de tipo mi4to (aporte tanto marino y continental%. 5or otra parte, el estudio del fragmentograma de relaci*n mz #!$ indica +ue los esteranos regulares - #$ son ms abundante +ue los esteranos -#" (Eig. M%. 1a mayor abundancia relativa de los est3ranos - #$ respecto los esteranos -#", ha sido considerado en la literatura (?oldowan et al ., !"&@: Genthan and 8akefield, !"&&% como indicador de un predominio de materia orgnica de origen marino, lo +ue tambi3n corrobora el origen mi4to, pero con mayor abundancia de materia orgnica de origen marino para los crudos estudiados en el -ampo Guafita.
Fig. 3: Fragmentogramas de relación m4z 191 "ara la fracción de -idrocarburos saturados. 5 6 barrido tiem"o de retención.
Fig. : Fragmentogramas de relación m4z 17 "ara la fracción de -idrocarburos saturados. 5 6 barrido tiem"o de retención.
'especto a las condiciones paleoambientales de sedimentaci*n, la relaci*n pristanofitano ha sido utilizada como indicativo de las condiciones *4ido reductoras +ue predominaron durante la sedimentaci*n (Didyk et al ., !"$&%. o condiciones muy reductoras, ocurre la reducci*n y predominio del isoprenoide fitano (- #%, mientras +ue ba>o condiciones menos reductoras puede ocurrir la o4idaci*n a cido fitnico y la subsecuente descarbo4ilaci*n y formaci*n de pristano (- !"%.
permite +ue la relaci*n entre ambos pueda ser utilizada como indicadora de condiciones *4idoreductoras del ambiente de sedimentaci*n (Tissot y 8eite, !"&9%. 5ara las muestras ba>o estudio, las relaciones pristanofitano presentan valores entre !,# a !,$ (Tabla FF%, lo +ue indica el predominio del isoprenoide pristano, y permite inferir un ambiente de sedimentaci*n moderadamente reductor para los crudos estudiados.
abla elaciones entre los iso"renoides fitano4"ristano relaciones iso"renoides n&alcanos ("ristanoln 17 fitanoln) "ara las muestras analizadas del cam"o $uafita.
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las relaciones p n- !$ y fn-!& se encuentran entre ," a !,! y ,$ a ," respectivamente: los valores obtenidos son menores +ue !,@: lo +ue indica un estado avanzado de madurez en el m4imo de ventana de petr*leo. De igual forma en el fragmentograma de la fracci*n de hidrocarburos saturados de relaci*n mz #!$ (Eig. M% la relaci*n -#" ()'% indica +ue los crudos se encuentran en el m4imo de la ventana del petr*leo, hecho +ue se corrobora por los valores de las gravedades A5F y la ausencia de moretanos y de hopanos con ms de - 2# tomos de carbono (Eig. @%. 5or otra parte la distribuci*n de fenantreno y metilfenantreno (mz 0 !"& y !"#: Eig. $% permiti* de acuerdo a 'adke et al . (!"% calcular los ndces de metilfenantreno, los cuales permiten calcular de una manera emprica, y haciendo uso de ! ecuaci*n de 'adke et al . (!"% obtener un estimado de la reflectancia de la vitrinita 'c (reflectancia de la vitrinita calculada%. 1os clculos de los ndices (?5F%! y (?5F%# (!metilfenantreno y #metilfenantreno respectivamente% fueron ,"& y !,2 respectivamente. ;aciendo uso de la ecuaci*n para el clculo de 'c ('c 0 ,M?5F R ,9%, con ,M@ P ' m P !,2@ y +uer*geno tipo FF, se obtuvo un valor de ', de ,"&.
Fig. 7. Fragmentogramas de relación m4z 6 178, 19 198 "ara la fracción de -idrocarburos aromticos. 5 6 barrido 6 tiem"o de retención
Btra informaci*n +ue puede obtenerse a partir de los fragmentogramas de la fracci*n de hidrocarburos saturados de relaci*n mz #!$ y utili zando las concentraciones de azufre obtenidas, es inferir algunas caractersticas de la roca fuente +ue le dio origen a estos crudos (Senneth y ?oldowan, !""2: 'ubinstein y Albrecb, !"$@: Tissot y 8elte, !"&9%.
$ para la fracci*n de hidrocarburos aromticos para el fragmentograma de relaci*n mz 0 !$&, correspondiente a compuestos tipo fenantreno, metil fenantreno y metildibenzotiofeno. 1a distribuci*n de los metildibenzotiofeno claramente muestra un patr*n en donde la relaci*n de intensidad de los picos indica +ue 9metildibenzotiofeno # y 2metildibenzotiofeno !metil dibenzotiofeno, lo cual indica seg=n ;ughes (!"&"%, +ue las muestras de crudos fueron originadas a partir de una roca de tipo clstico. 1os resultados obtenidos en los porcenta>es de azufre (Tabla FFF% permiten corroborar un posible origen clstico para los crudos ba>o estudio, los cuales se encuentran entre ,@9 y ,M#J. )e considera +ue en rocas no clsticas como carbonatos, con ba>o porcenta>e de hierro, el sulfuro puede combinarse con la materia orgnica y producir crudos ricos en azufre (Tissot y 8elte, !"&9%, mientras +ue en sedimentos clsticos, ricos en hierro, 3ste puede combinarse con el sulfuro para producir pirita y por ende, poco es el azufre +ue se combina con la materia orgnica para originar crudos de ba>o porcenta>e de azufre. 1a presencia de crudos con porcenta>es de azufre menores del ,MJ >unto con la e4istencia de diasteranos rearreglados permite proponer un origen clstico para la roca fuente de los crudos del -ampo Guafita. abla #oncentraciones de azufre "ara las muestras analizadas del #am"o $uafita.
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)obre la base de la bimolidad obtenida en los cromatogramas, las altas relaciones diasteranosesteranos obtenidas por cromatografa de gases
espectrometra de masas en la fracci*n de hidrocarburos saturados, las distribuciones de dibenzotiofenos, los ba>os valores en las concentraciones de azufre y s relaciones pristanofitano cercanas a la unidad, se puede indicar +ue la roca fuente +ue origin* los crudos del campo Guafita es clstica y compuesta de materia orgnica de origen mi4to pero con una mayor contribuci*n marina.
C"n%)$1&"n(1 Del estudio geo+umico realizado a once muestras de crudos provenientes del -ampo Guafita se obtiene +ue estos pueden clasificarse como crudos no alterados del tipo parafniconaft3nico, originados de materia orgnica marino continental, con mayor aporte de materia orgnica de ti po marino. )e considera +ue estos crudos fueron generados por una roca fuente clstica, con una madurez avanzada en el m4imo de la ventana del petr*leo.
AGRADECIMIENTOS A -orpoven ).A, en especial a la Fng. Ge*logo Norena de ?onroy, por suministrar los mapas empleados en este traba>o y por permitir consultar los informes internos referentes a la zona de estudio.
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