Il sistema petrolifero

Se si osserva la distribuzione di idrocarburi nel mondo, non è difficile rendersi conto che questa non è uniforme su tutto il pianeta, ma vi sono zone molto più ricche di altre e zone che ne sono del tutto prive: la disparità tra le quantità di idrocarburi contenuti nelle riserve delle diverse provincie petrolifere mondiali è evidentissima. Ma che cosa condiziona e determina la distribuzione di gas naturale e petrolio nel sottosuolo? I fattori che determinano la quantità di idrocarburi presente in una regione sono molteplici e tutti di natura geologica: per capire perchè una regione è più ricca di altre o per valutare le potenzialità di una provincia petrolifera è necessario conoscerne molto bene la geologia, sia in termini dei diversi tipi di rocce che vi si incontrano che in termini di storia geologica. Questa conoscenza, non sempre facile da acquisire, è importantissima per effettuare una valutazione preliminare su aree ancora inesplorate dal punto di vista della ricerca degli idrocarburi e per determinarne le potenzialità produttive. Si tratta di un passo fondamentale nella fase di ricerca.

Sistema petrolifero

L'insieme di tutte le caratteristiche che portano alla formazione di un giacimento costituiscono il cosiddetto "sistema petrolifero". Il sistema petrolifero è formato dai seguenti elementi essenziali che verranno approfonditi nei paragrafi successivi:

• la presenza di una roccia madre;
• la presenza di una roccia serbatoio;
• la presenza di una roccia di copertura;
• la formazione di trappole di struttura idonea.

La roccia madre

Gli idrocarburi si formano per trasformazione della sostanza organica dispersa nelle rocce. La sostanza organica fornisce i due elementi essenziali alla composizione degli idrocarburi: il carbonio e l'idrogeno. Perchè vi sia formazione di quantità significative di idrocarburi, la roccia originaria deve contenere più dello 0.5% in peso di carbonio organico.

La sostanza organica si trasforma

I sedimenti che via via si depongono seppelliscono quelli sottostanti, che vengono coperti da spessori sempre crescenti di materiale che si va accumulando nel tempo. Spinti sempre più in profondità nella crosta terrestre, i sedimenti piano piano perdono l'acqua che contengono in origine, divengono sempre più densi e compatti e vengono sottoposti a temperature e pressioni crescenti.

Nella loro migrazione, gli idrocarburi, leggeri e poco densi, tendono a salire verso l'alto. Se non trovano ostacoli sul loro percorso ideale, si disperdono nelle rocce soprastanti fino a raggiungere la superficie e danno luogo a manifestazioni spontanee: i cosiddetti oil seepage (trasudamenti di olio) che si disperdono in superficie. In sintesi, perché si possa formare un giacimento importante è necessario che le formazioni rocciose che circondano le rocce madri possano intrappolare e accumulare gli idrocarburi al loro interno e richiedono tre condizioni indispensabili:

• deve esistere una roccia che possa contenere gli idrocarburi, la cosiddetta "roccia serbatoio", o reservoir;
• la roccia serbatoio deve essere delimitata da una roccia impermeabile, detta "roccia di copertura", in grado di arrestare la migrazione dei fluidi e di confinarli all'interno del serbatoio;
• la disposizione e la configurazione della roccia serbatoio e della roccia di copertura devono essere tali da costituire un contenitore abbastanza capace e di forma adatta a contenere la massima quantità di idrocarburi, a costituire la cosiddetta "trappola".

La migrazione di idrocarburi

Gli idrocarburi che si formano all'interno della roccia madre sono in genere dispersi nei sedimenti e devono avere la possibilità di migrare e concentrarsi per formare accumuli economicamente significativi. E' stato calcolato che soltanto il 5% degli idrocarburi che si formano può accumularsi in giacimenti di una certa importanza. La migrazione avviene in due fasi.

Serbatoi capienti

Le rocce serbatoio devono possedere elevata porosità e permeabilità: più questi valori sono elevati, maggiore sarà la quantità di idrocarburi che la roccia serbatoio può contenere e più facile risulterà l'estrazione di olio e gas. Naturalmente, più è grande il volume della roccia serbatoio, maggiore sarà il volume del giacimento.

Trappole e rocce di copertura

Perchè gli idrocarburi possano rimanere confinati all'interno di una roccia serbatoio, è necessario che questa sia circondata da rocce che impediscano agli idrocarburi di allontanarsi. Le rocce di copertura devono quindi possedere caratteristiche diametralmente opposte a quelle che fanno di una roccia un buon serbatoio: devono infatti essere il più possibile impermeabili. In genere sono costituite da rocce sedimentarie a grana fine (come argille, marne, calcari argillosi) o da rocce evaporitiche (come gessi e salgemma) e devono essere poco fratturate. Il 95% delle rocce di copertura dei principali giacimenti mondiali è costituito da argille o evaporiti.