| Schema di una trappola di idrocarburi |
| Immagine sismica di un possibile obiettivo; in giallo e verde sono evidenziati i due riflettori sismici che individuano la struttura a cupola |
| Modello di giacimento ricavato combinando vari dati geofisici; in giallo è segnata la parte mineralizzata a olio, in rosso quella a gas. Le linee scure sono i tracciati dei pozzi, in grigio sono evidenziati i piani di faglia che ripartiscono il giacimento |
Approfondimenti: il petrolio
Il petrolio è una miscela naturale di idrocarburi allo stato liquido, accompagnati da idrocarburi gassosi (metano, etano, propano), o solidi come i bitumi e gli asfalti, nonché da acqua salata. Tutti i tipi di idrocarburi sono formati da Carbonio e Idrogeno, con percentuali minori di Ossigeno, Azoto e Zolfo, ed il numero di atomi di carbonio nella molecola determina lo stato fisico del composto (gassoso fino a 4 atomi di C, liquido da 5 a 16 atomi, e solido oltre i 16 atomi). Il petrolio grezzo è più o meno viscoso, ha colore variabile da giallo chiaro a nero opaco e spesso mostra una fluorescenza da verde ad azzurra.
Il petrolio deriva dalla trasformazione lentissima di materia organica (resti di alghe unicellulari e microorganismi del plancton marino e lacustre, vegetali continentali) accumulata insieme a fanghi calcarei e argillosi di ambiente marino, lagunare e salmastro. Se il deposito viene rapidamente coperto da altri sedimenti, o l'ambiente di accumulo è povero di ossigeno, la materia organica sfugge alla decomposizione e l'ulteriore seppellimento a grandi profondità sotto il carico dei sedimenti più recenti può avviare le reazioni che portano alla formazione degli idrocarburi.
Nel corso del seppellimento a profondità sempre maggiori, la materia organica subisce un progressivo riscaldamento fino a raggiungere, nel corso di alcuni milioni di anni, le temperature della finestra petrolifera , normalmente comprese tra 80 e 180°C. In condizioni appropriate di pressione (raggiunte a circa 3 km di profondità) ed in presenza di adeguati catalizzatori (metalli pesanti e minerali delle argille) a 65°C i componenti della materia organica non decomposta cominciano a trasformarsi in una sostanza chiamanta "kerogene", che agisce come precursore del petrolio vero e proprio. A partire da circa 80°C le ulteriori trasformazioni producono gli idrocarburi liquidi e, oltre i 150°C gli idrocarburi gassosi. Temperature superiori a 200°C distruggono completamente le molecole organiche, producendo acqua e anidride carbonica.
Le rocce all'interno delle quali si è accumulata la materia organica, e nelle quali si sviluppano le reazioni che la trasformano in petrolio, sono dette rocce madri e, normalmente, non sono le stesse dalle quali il petrolio viene poi estratto: infatti, i fanghi ricchi di materia organica si compattano sotto il peso dei depositi soprastanti, riducendo il volume dei pori ed espellendo i fluidi (acqua salata e idrocarburi) intrappolati dal sedimento. Il petrolio, quindi, durante e dopo la sua formazione si sposta per distanze spesso considerevoli (alcune decine di chilometri) fino a raggiungere le rocce serbatoio , nelle quali si formerà il giacimento.
Per consentire la migrazione e l'accumulo del petrolio una roccia serbatoio deve essere molto porosa e permeabile, ma possedere anche una struttura rigida molto solida in modo che la pressione delle rocce soprastanti non comprima i pori che possono ospitare dei fluidi. Normalmente le rocce serbatoio sono costituite da potenti depositi sabbiosi, dolomie cariate, calcari di scogliera o, più raramente, rocce metamorfiche o magmatiche molto fratturate. Nei giacimenti il petrolio è associato ad acqua salata, sulla quale galleggia, ed al gas che si accumula alla sommità della trappola. Poiché il petrolio tenderebbe a proseguire la sua migrazione fino a raggiungere la superficie, perché si formi un giacimento la roccia serbatoio deve avere una forma a cupola ed essere coperta e circondata da rocce impermeabili che intrappolino i fluidi accumulati al suo interno.
Poiché la chiusura della trappola non è sempre completa, si può verificare una fuga parziale degli idrocarburi dal giacimento con manifestazioni superficiali sotto forma di laghetti di asfalto o vulcanetti di fango (putizze , acque salse): agli inizi dell'esplorazione petrolifera, tra il XIX e il XX secolo, i pozzi venivano perforati nelle località dove erano presenti queste manifestazioni. Attualmente, dovendo raggiungere giacimenti posti ad alcuni chilometri di profondità (fino a 8000 m) o in mare aperto, non basta affidarsi alla sola geologia di superficie per individuare un obiettivo ma si utilizza la tecnica delle prospezioni sismiche , mediante la quale si possono elaborare immagini delle strutture del sottosuolo e localizzare forme a cupola che potrebbero rappresentare un giacimento petrolifero. Dai dati geofisici, acquisiti durante e dopo la perforazione dei pozzi esplorativi e di coltivazione, si ricavano modelli dettagliati del giacimento, in modo da ottimizzarne lo sfruttamento.