EL PETROLEO Y SU CRAQUEO Brian Castro Johan González
HIDROCARBUROS •
Son los compuestos orgánicos más simples y pueden ser considerados como las sustancias principales de las que se derivan todos los demás compuestos orgánicos Son una fuente de energía y materia prima que el hombre ha sabido aprovechar para su beneficio, para el transporte aéreo, acuático y terrestre, generación de electricidad, las industrias químicas, farmacéuticas, militares y alimentarias, manufactura de plásticos y materiales diversos
EL PETROLEO •
Origen:
La teoría mas aceptada propone que el petróleo se origina de los residuos de organismos vivos acuáticos, vegetales y animales, que, hace muchos años vivían en los mares, las lagunas o las desembocaduras de los ríos, o en las cercanías del mar
PETROLEO •
La transformación química (craqueo natural) debida al calor y a la presión durante la diagénesis produce, en sucesivas etapas, desde betún a hidrocarburos cada vez más ligeros (líquidos y gaseosos). Estos productos ascienden hacia la superficie, por su menor densidad, gracias a la porosidad de las rocas sedimentarias. Cuando se dan las circunstancias geológicas que impiden dicho ascenso (trampas petrolíferas como rocas impermeables, estructuras anticlinales, márgenes de diapiros salinos, etc.) se forman entonces los yacimientos petrolíferos.
HIPÓTESIS ORGÁNICA-VEGETAL (DE KRAMER) Y ORGÁNICA ANIMAL (DE ENGLER)
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el petróleo se formó por descomposición lenta a presión elevada y al abrigo de grandes depósitos de algas marinas (hipótesis vegetal) o de restos de pequeños animales (hipótesis animal) ayudada por el calor que esa gran presión originó
HIPÓTESIS ORGÁNICA-VEGETAL (DE KRAMER) Y ORGÁNICA ANIMAL (DE ENGLER) •
La teoría se basa en que durante la era terciaria, en el fondo de los mares se acumularon restos de peces, invertebrados y de algas, quedando sepultados por la arena y las arcillas sedimentadas. Las descomposiciones, provocadas por microorganismos, acentuadas por altas presiones y elevadas temperaturas posteriores, dieron origen a hidrocarburos
EXPLORACIÓN Corresponde al establecer la existencia del yacimiento petrolero. Obedece a una tarea científicamente organizada, que se realiza en dos formas; la primera satelitalmente a través de fotografías espectrofotométricas de infrarrojo y u.v. Cada sustancia da in espectro diferente que se constituye en su huella digital. La segunda exploración es in situ con Instrumentos de gran precisión y técnicos especializados para confirmar la existencia del yacimiento, dimensión y tamaño del mismo y calidad del petróleo, así como el respectivo análisis de suelos. Para esta exploración se requiere el tramite de licencia de operación expedida por el gobierno o su dependencia encargada
1. MÉTODO GEOLÓGICO
– Métodos inclinaciones.
Indirectos : Afloramientos, mediciones de direcciones o rumbos en las
– Métodos
Directos:
- perforación de pozos, examen de los fósiles que contienen la roca. – Análisis de suelos para determinar su edad geológica.
2. METODOS GEOFISICOS - Exploración gravimétrica - exploración aérea levantamiento Aero
geofísicos
- Magnetometría - Sismografia
EXPLORACIÓN GRAVIMÉTRICA •
La gravimetría es un método muy importante en la búsqueda de depósitos minerales. Este método aprovecha las diferencias de la gravedad en distintos sectores. La gravitación es la aceleración (m/s2) de un objeto qué esta cayendo a la superficie. La gravitación normal (promedia) en la tierra es 9,80665 m/s2.
Grandes cuerpos mineralizados pueden aumentar la gravitación en una región determinada porque rocas de mayor densidad aumentan la aceleración.
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA LA EXPLORACIÓN GRAVIMÉTRICA balanza de EÖTVÖS
Gravímetro
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La balanza de EÖTVÖS está equipada con dos pesos iguales situados a distintas alturas y unidos solidariamente. Este conjunto está suspendido de un hilo de torsión de tal manera que la construcción puede girar libremente en torno del hilo en el plano horizontal.
En representación esquemática, el instrumento consta de una masa metálica que, suspendida de un resorte supersensible, registra la elongación del resorte debido a la atracción producida por lo denso de la masa de las rocas subterráneas. Las medidas son anotadas y posteriormente se confeccionan mapas que representan la configuración lograda.
EXPLORACIÓN AÈREA LEVANTAMIENTO AEROGEOFISICOS •
El avión se utiliza ventajosamente para cubrir grandes extensiones en poco tiempo y obtener, mediante la fotografía aérea, mapas generales que facilitan la selección de áreas determinadas que luego podrían ser objeto de estudios más minuciosos.
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La combinación el avión y la fotografía permiten retratar y obtener una vista panorámica de la topografía, cuyos rasgos y detalles geológicos pueden apreciarse ventajosamente, ahorrando así tiempo para seleccionar lotes de mayor interés.
Se ofrece una variedad de técnicas para la exploración de petróleo y gas. - Ubicar depósitos sedimentarios - Delinear los límites y la estructura del depósito - Determinar en forma costo-efectiva la colocación óptima de estudios sísmicos
SISMOGRAFÍA •
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Las refracciones y reflexiones sísmicas debidamente filtradas y procesadas permiten identificar diferentes capas y estructuras, y en algunos casos acumulaciones de gas. Sísmica 2D: Cuando hay poco información zonal. Sísmica 3D: Cuando ya hay 2D y existe mayor información zonal de distinto tipo. Puede ser terrestre ó marina.
PROCEDIMIENTO SÍSMICA EN TIERRA
Se perforan huecos de 8 cm de diámetro entre 5 y 15 metros de profundidad.
Se depositan pequeñas cantidades de sismigel y se detona
Generan ondas que se propagan hasta el subsuelo
A través de una estación receptora compuesta por unos equipos llamados geófonos se recopila información de las características de las diferentes formaciones geológicas
Los geólogos determinan las zonas aptas para encontrar hidrocarburos y se da paso la extracción
PROCEDIMIENTO SÍSMICA MARINA
Se utiliza un barco científico que arrastra un juego de cables que portan los geófonos y pistolas de aire
Expulsa aire comprimido a alta presión Generan ondas que atraviesan el lecho marino y las diferentes formaciones del subsuelo que rebotan para ser identificadas por los geófonos y ser analizadas por los geólogos
LA MAGNETOMETRÍA EN LA EXPLORACIÓN DE LOS HIDROCARBUROS La magnetometría es como la gravimetría un método geofísico relativamente simple en su aplicación. El campo magnético de la tierra afecta también yacimientos que contienen magnetita (Fe). Estos yacimientos producen un campo magnético inducido, es decir su propio campo magnético. Un magnetómetro mide simplemente los anomalías magnéticas en la superficie terrestre, cuales podrían ser producto de un yacimiento.
PERFILES ELECTRICOS
Consiste en hacer circular una corriente eléctrica en la zona a estudiar mediante dos electrodos, cuyo potencial es medido por otros dos electrodos a una cierta distancia de los primeros, pudiendo determinar de esta manera la resistividad de las rocas.
Perfiles térmicos Efectuado con termómetros de máxima y de mínima a distintas profundidades, que diferencia las capas por sus conductibilidades térmicas.
3. EXPLORACIÓN GEOQUÍMICA - Efectúan los análisis de las aguas de los manantiales, las emisiones de humos volcánicos, las descargas de gases y las aguas frías superficiales.
– Tipo de roca relacionada con los fluidos termales a profundidad. – Posible existencia de fluidos ácidos.
Los métodos geoquímicos emplean procedimientos químicos en el laboratorio, con el propósito de determinar la presencia o ausencia de rocas generadoras de hidrocarburos, y se detectan emanaciones de asfalto, de gas, impregnaciones de petróleo y depósitos naturales de parafinas. Estos métodos también ayudan a determinar el periodo geológico en el cual se originaron los hidrocarburos
PASOS PARA LA EXPLORACIÓN GEOQUÍMICA. La exploración normalmente involucra una secuencia de pasos, tanto en la etapa de planeación como en la de ejecución. La organización de un estudio geoquímico, independientemente de la escala, esta basada en tres unidades funcionales principales: • a) El trabajo de campo, empleado primeramente en el muestreo. • a)
Laboratorio.
• b) La dirección técnica responsable para la toma de decisiones sobre el personal, decisiones técnicas y de operación, así como la interpretación de resultados.
PERFORACION O EXTRACCION DE PETROLEO
TIPO DE POZOS • POZO DE EXPLORACION Después de todos los análisis en donde no se encuentran petróleo ni gas denominan de cateo.
Pozo de desarrollo Después de un descubrimiento se determina la extensión del yacimiento por una serie de pozos de limitación o de valoración. POZO DE GEOPRESION Y GEOTERMICOS Son pozos que producen agua a una presión de 7.000 psi a una temperatura de 149°c la cual puede contener hidrocarburos.
POZOS MERMADOS O CASI AGOTADOS
EXTRACCION CONVENCIONAL se realiza la perforación en el yacimiento hasta llegar al mismo, a veces se llega a considerables profundidades como 6000m. Se comienza por construir altas torres metálicas de sección cuadrada, con refuerzos transversales, de 40 m a 50 m de altura, para facilitar el manejo de los pesados equipos de perforación y el subsuelo se taladra con un trépano que cumple un doble movimiento: avance y rotación.
PERFORACION POR PRECAUSION O POR CABLE • Es la mas antigua, es un método lento y de profundidad limitada, se basa la roca elevando y dejando caer una pesada barrena sujeta al extremo de un cable.
PERFORACION ROTOPERCUTANTE •
Rotopercutante o de rotación y percusión es un método combinado en el que una barrena rotativa utiliza un liquido hidráulico circulante para accionar un mecanismo tipo martillo.
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Aplicable a todos los tipos de roca.
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La gama de perforación es amplia
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Los equipos de trabajo se adaptan bien a cualquier tipo de trabajo.
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Necesitan de un solo hombre para su manejo
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Mantenimiento fácil y rápido
EXTRACCION FORZADA • Lutita petrolifera, es el nombre que se le da a la roca sedimentaria de grano muy firme que contiene que contiene volúmenes relativamente grandes de material orgánico inmaduro o kerogeneo.
PROSPECCION •
Corresponde al plantear la viabilidad y factibilidad para explotar el yacimiento petrolero. Obedece a una tarea científicamente organizada, que se planifica con mucha antelación. Instrumentos de gran precisión y técnicos especializados deben ser trasladados a regiones a menudo deshabitadas, en el desierto o en la selva, obligando a construir caminos y sistemas de comunicación, disponer de helicópteros, instalar campamentos y laboratorios, etc
PERFORACION •
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El petróleo se halla a gran profundidad, generalmente a 3000 o 4000 metros, aunque existen pozos de 5000 o 6000 metros de profundidad
La mayoría de los pozos petroleros se perforan con el método rotatorio. En este tipo de perforación rotatoria, una torre sostiene la cadena de perforación, formada por una serie de tubos acoplados. La cadena se hace girar uniéndola al banco giratorio situado en el suelo de la torre. La broca de perforación situada al final de la cadena suele estar formada por tres ruedas cónicas con dientes de acero endurecido. La broca se lleva a la superficie por un sistema continuo de fluido circulante impulsado por una bomba
PERFORACION SUBMARINA •
Otro método para aumentar la producción de los campos petroleros (y uno de los logros más impresionantes de la ingeniería en las últimas décadas) es la construcción y empleo de equipos de perforación sobre el mar. Estos equipos de perforación se instalan, manejan y mantienen en una plataforma situada lejos de la costa, en aguas de una profundidad de hasta varios cientos de metros. La plataforma puede ser flotante o descansar sobre pilotes anclados en el fondo marino, y resiste a las olas, el viento y, en las regiones árticas, los hielos
TRANSPORTE DEL PETROLEO
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En el mundo del petróleo los oleoductos y los buques banqueros son los medios por excelencia para el transporte del crudo. El paso inmediato al descubrimiento y explotación de un yacimiento es su traslado hacia los centros de refinación o a los puertos de embarque con destino a la explotación
OLEODUCTOS •
consiste en unir tubos de acero a lo largo de un trayecto determinado, desde el campo productor hasta el punto de refinación y/o de embarque. La capacidad de transporte de los oleoductos varía y depende del tamaño de la tubería. Es decir, entre más grande sea el diámetro, mayor la capacidad. Estas líneas de acero pueden ir sobre la superficie o bajo tierra y atraviesan la más variada topografía.
LOS BUQUE- TANQUE •
Los buque-tanques son enormes barcos dotados de compartimientos y sistemas especialmente diseñados para el transporte de petróleo crudo, gas, gasolina o cualquier otro derivado. Son el medio de transporte más utilizado para el comercio mundial del petróleo. La capacidad de estas naves varía según el tamaño de las mismas y de acuerdo con el servicio y la ruta que cubran. Algunas pueden transportar cientos de miles de barriles e incluso millones.
REFINADO •
Para obtener productos de características precisas y utilizar de la manera más rentable posible las diversas fracciones presentes en el petróleo, es necesario efectuar una serie de operaciones de tratamiento y transformación que, en conjunto, constituyen el proceso de refino o refinación de petróleos crudos.
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El petróleo llega a las refinerías en su estado natural para el procesamiento. Una refinería es un enorme complejo donde ese petróleo crudo se somete en primer lugar a un proceso de destilación o separación física generalmente se utiliza la destilación fraccionada y por condensación, es decir por partes para separar los subproductos primarios a medida que van condensando por enfriamiento y luego a procesos químicos que permiten extraerle buena parte de la variedad de componentes que contiene. El petróleo tiene una gran variedad de compuestos, al punto de que de él se pueden obtener por encima de 2000 productos
PROCESO DE TOPPING O DESTILACIÓN PRIMARIA •
El crudo se calienta a 350°C y se envía a una torre de fraccionamiento, metálica y de 50 metros de altura, en cuyo interior hay numerosos "platos de burbujeo". Un plato de burbujeo es una chapa perforada, montada horizontalmente, habiendo en cada orificio un pequeño tubo con capuchón. De tal modo, los gases calientes que ascienden por dentro de la torre atraviesan el líquido más frío retenido por los platos. Tan pronto dicho líquido desborda un plato, cae al inmediato interior.
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La temperatura dentro de la torre de fraccionamiento queda progresivamente graduada desde 350°C en su base, hasta menos de 100°C en su cabeza. Como funciona continuamente, se prosigue la entrada de crudo caliente mientras que, de platos ubicados a convenientes alturas, se extraer diversas fracciones. Estas fracciones reciben nombres genéricos y responden a características bien definidas, pero su proporción relativa depende de la calidad del crudo destilado, de las dimensiones de la torre de fraccionamiento y de otros detalles técnicos.
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-Naftas: Estas fracciones son muy livianas (0,75 g/ml) y de baja temperatura de destilación: menor a 175°C. Están compuestas por hidrocarburos de 5 a 12 átomos de carbono.
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-Kerosenes: Los kerosenes se destilan entre 175°C y 275°C, siendo de densidad mediana (0,8 g/ml). Sus componentes son hidrocarburos de 12 a 18 átomos de carbono.
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-Gas oíl: El gas oíl es un líquido denso (0,9 g/ml) y aceitoso, que destila entre 275°C y 325°C. Sus hidrocarburos poseen más de 18 átomos de carbono.
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Queda un residuo que no destila: el fuel oíl, que se extrae de la base de la torre. Es un líquido negro y viscoso de excelente poder calorífico: 10000 cal/g. Una alternativa es utilizarlo como combustible en usinas termoeléctricas, barcos, fábricas de cemento y de vidrio, etc. La otra, es someterlo a una segunda destilación fraccionada: la destilación conservativa, o destilación al vacío, que se practica a presión muy reducida, del orden de pocos milímetros de mercurio. Con torres de fraccionamiento similares a las descriptas se separan nuevas fracciones que, en este caso, resultan ser aceites lubricantes, livianos, medios y pesados, según su densidad y temperaturas de destilación. El residuo final es el asfalto, imposible de fraccionar
CRAQUEO CATALITICO
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El proceso es el siguiente: la carga es un gas-oíl que se vaporiza pasando por un horno vaporizador. La brea se separa en una torre y los vapores pasan a un horno recalentador donde se calientan a 500-510°C.
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Los vapores ya transformados y la arcilla llegan a un separador donde las arcillas caen por gravitación y pasan a un horno regenerador que las depura quitándoles el carbón adherido para ser utilizadas nuevamente. Los vapores siguen a una torre fraccionadora de cuya cabeza se extrae nafta de gran poder octánico
ALMACENAMIENTO
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Los productos petrolíferos se almacenan en el suelo debido a la preocupación por la seguridad, siempre pensando en proteger los depósitos de atentados; además, es también una solución económica a los problemas de los grandes almacenamientos, que evita inmovilizar terrenos de valor o desfigurar el paisaje. Esta idea se presenta hoy de formas muy diversas.
