1. Origen Origen y formac formación ión del del petr petróle óleo o
¿QUÉ ES EL PETRÓLEO? El producto es un compuesto químico complejo en el que coexisten partes sólidas, líquidas y gaseosas. Lo forman, por una parte, unos compuestos denominados hidrocarburos, formados por átomos de carbono e hidrógeno y, por otra, pequeñas proporciones de nitrógeno, azufre, oxígeno y algunos metales. Se presenta de forma natural en depósitos de roca sedimentaria y sólo en lugares en los que hubo mar. Su color es variable, entre el ámbar y el negro y el significado etimológico de la pala palabr bra a petr petról óleo eo es acei aceite te de pied piedra ra,, por por tene tenerr la text textur ura a de un acei aceite te y encontrarse en yacimientos de roca sedimentaria. ORIGEN Factores para su formación: Ausencia de aire Restos de plantas y animales (sobre todo, plancton marino) Gran presión de las capas de tierra Altas temperaturas Acción de bacterias Los restos de animales y plantas, cubiertos por arcilla y tierra durante muchos millones de años –sometidos por tanto a grandes presiones y altas temperaturas–, junto con la acción de bacterias anaerobias (es decir, que viven en ausencia de aire) provocan la formación del petróleo. El hecho de que su origen sea muy diverso, dependiendo de la combinación de los fact factor ores es anter anterio iorme rment nte e cita citado dos, s, provo provoca ca que que su pres presenc encia ia sea sea tamb tambié ién n muy variada: líquido, dentro de rocas porosas y entre los huecos de las piedras; volátil, es decir, un líquido que se vuelve gas al contacto con el aire; semisólido, con textura de ceras. En cualquier caso, el petróleo, de por sí, es un líquido y se encuentra mezclado con gases y con agua. LOCALIZACIÓN Al ser un compuesto líquido, su presencia no se localiza habitualmente en el lugar en el que se generó, sino que ha sufrido previamente un movimiento vertical o lateral, lateral, filtrándose filtrándose a través de rocas porosas, a veces una distancia distancia considerable, considerable, hasta encontrar una salida al exterior –en cuyo caso parte se evapora y parte se oxida al contactar con el aire, con lo cual el petróleo en sí desaparece– o hasta encontrar una roca no porosa que le impide la salida. Entonces se habla de un yacimiento. NOTA: El petróleo no forma lagos subterráneos; siempre aparece impregnado en rocas porosas.
Yacimientos Es Estratigráfico
Yacimientos An Anticlinal
Yacimientos en en Fa Falla
Estratigráficos: En forma de cuña alargada que se inserta entre dos estratos. Anti Anticl clin inal al:: En un repl replie iegu gue e del del subs subsue uelo lo,, que que alma almace cena na el petr petról óleo eo en el arqueamiento del terreno. Falla: Cuando el terreno se fractura, los estratos que antes coincidían se separan. Si el estrato que contenía petróleo encuentra entonces una roca no porosa, se forma la bolsa o yacimiento. En las las últi última mass déca década dass se ha desa desarr rrol olla lado do enor enorme meme ment nte e la búsq búsque ueda da de yacimientos bajo el mar, los cuales, si bien tienen similares características que los terrest terrestres res en cuanto cuanto a estruct estructura ura de las bolsas, bolsas, presentan presentan muchas muchas mayores mayores dificultades a la hora de su localización y, por añadidura, de su explotación. 2. Expl Explor orac aciión
Para descubrir los lugares donde existen yacimientos de petróleo no existe un método científico exacto, sino que es preciso realizar multitud de tareas previas de estudio del terreno. Los métodos empleados, dependiendo del tipo de terreno, serán geológicos o geofísicos. MÉTODOS GEOLÓGICOS El primer objetivo es encontrar una roca que se haya formado en un medio propicio para la existencia del petróleo, es decir, suficientemente porosa y con la estructura geológica de estratos adecuada para que puedan existir bolsas de petróleo. Hay que buscar buscar,, luego, luego, una cuenca cuenca sedime sedimenta ntaria ria que pueda pueda poseer poseer materia materia orgánica enterrada hace más de diez millones de años. Para Para todo todo ello ello,, se real realiz izan an estu estudi dios os geol geológ ógic icos os de la super superfifici cie, e, se recog recogen en muestras de terreno, se inspecciona con Rayos X, se perfora para estudiar los estratos y, finalmente, con todos esos datos se realiza la carta geológica de la región que se estudia. Tras nuevos estudios “sobre el terreno” que determinan si hay rocas petrolíferas alcanzables mediante prospección, la profundidad a la que habría que perforar,
etc., se puede llegar ya a la conclusión de si merece la pena o no realizar un pozotestigo o pozo de exploración. De hecho, únicamente en uno de cada diez pozos exploratorios exploratorios se llega a descubrir descubrir petróleo y sólo dos de cada cien dan resultados resultados que permiten su explotación de forma rentable. MÉTODOS GEOFÍSICOS Cuando el terreno no presenta una estructura igual en su superficie que en el subsuelo (por ejemplo, en desiertos, en selvas o en zonas pantanosas), los métodos geológicos de estudio de la superficie no resultan útiles, por lo cual hay que emplear la Geofísica, Geofísica, ciencia que estudia las característi características cas del subsuelo subsuelo sin tener en cuenta las de la superficie. Aparatos Aparatos como el gravímetro permiten permiten estudiar las rocas que hay en el subsuelo. Este aparato mide las diferencias de la fuerza de la gravedad en las diferentes zonas de suelo, lo que permite determinar qué tipo de roca existe en el subsuelo. Con Con los los dato datoss obte obteni nido doss se elab elabor ora a un “map “mapa” a” del del subs subsuel uelo o que que perm permititirá irá determinar en qué zonas es más probable que pueda existir petróleo. También se emplea el magnetómetro, aparato que detecta la disposición interna de los estratos y de los tipos de roca gracias al estudio de los campos magnéticos que se crean. Igualmente se utilizan técnicas de prospección sísmica, que estudian las ondas de sonido sonido,, su reflex reflexión ión y su refracc refracción ión,, datos datos éstos éstos que permite permiten n determ determina inarr la composición de las rocas del subsuelo. Así, mediante una explosión, se crea artif artific icia ialm lment ente e una una onda onda sísm sísmic ica a que que atrav atravie iesa sa dive diverso rsoss terr terren enos, os, que que es refractada (desviada) por algunos tipos de roca y que es reflejada (devuelta) por otros y todo ello a diversas velocidades. Estas ondas son medidas en la superficie por sismógrafos. Más recient recienteme emente nte,, las técnic técnicas as sís sísmic micas as tridim tridimens ension ionale aless de alta alta resoluc resolución ión perm permititen en obte obtene nerr imág imágen enes es del del subs subsue uelo lo en su posi posici ción ón real real,, incl inclus uso o en situaciones estructurales complejas Pero, con todo, la presencia de petróleo no está demostrada hasta que no se procede a la perforación de un pozo.
3. Ext Extracci acción ón
Aunque en un principio se empleó el método de percusión, cuando los pozos petrolíferos estaban situados a poca profundidad y bajo rocas de gran dureza, dicha técnica desde mediados del siglo XX dejó paso al método de rotación, ya que la mayor parte del petróleo se ha determinado que se encuentra a una profundidad de entre 900 y 5.000 metros, aunque hay pozos que llegan a los 7.000 u 8.000 metros. Método de rotación Consiste en un sistema de tubos acoplados unos a continuación de otros que, impulsados impulsados por un motor, motor, van girando girando y perforando hacia abajo. En el extremo extremo se halla una broca o trépano con dientes que rompen la roca, cuchillas que la separan y diamantes que la perforan, dependiendo del tipo de terreno. Además, existe un sistema de polea móvil del que se suspende el conjunto de los tubos que impide que todo el peso de los tubos –los pozos tienen profundidades de miles de metros– recaiga sobre la broca. Encamisado Para evitar que las paredes del pozo se derrumben durante la perforación y, al mismo tiempo, la estructura de los estratos del subsuelo permanezca inalterada, según se va perforando el pozo, éste va siendo recubierto mediante unas paredes –o camisas– de acero de un grosor de entre 6 y 12 milímetros. Aprovechamiento del yacimiento Los cálculos realizados históricamente permiten afirmar que habitualmente una bolsa de petróleo sólo suele ser aprovechada entre un 25% y un 50% de su capacidad total. El petróleo suele estar acompañado en las bolsas por gas. Ambos, por la profundidad profundidad a la que se hallan, están sometidos sometidos a altas presiones– presiones– el gas, por esa circunstancia, se mantiene en estado líquido–. Al llegar la broca de perforación, la rotura de la roca impermeable provoca que la presión baje, por lo que, por un lado, el gas deja de estar disuelto y se expande y el petróleo deja de tener el obstáculo de la roca impermeable y suele ser empujado por el agua salada que impregna generalmente la roca porosa que se encuentra por debajo de la bolsa de petróleo. Estas dos circunstancias hacen que el petróleo suba a la superficie. Bombeo del petróleo Sin embargo, llega un momento en que la presión interna de la bolsa disminuye hasta un punto en que el petróleo deja de ascender solo -y, por otro lado, el gas, cada vez menor, deja de presionar sobre el crudo–, por lo que hay que forzarlo mediante bombas para que suba. Este bombeo se realiza hasta el momento en que el coste del sistema de extracción es mayor que la rentabilidad que se obtiene del petróleo, por lo que el pozo es abandonado. Inyección de agua.
Para aumentar la rentabilidad de un yacimiento se suele utilizar un sistema de inyección de agua mediante pozos paralelos. Mientras que de un pozo se extrae petróleo, en otro realizado cerca del anterior se inyecta agua en la bolsa, lo que provoca que la presión no baje y el petróleo siga siendo empujado a la superficie, y de una manera más rentable que las bombas. Este sistema permite aumentar la posibilidad de explotación de un pozo hasta, aproximadamente, un 33% de su capacidad. Dependiendo de las características del terreno, esta eficiencia llega al 60%. Inyección de vapor En yacimientos con petróleo muy viscoso (con textura de cera) se utiliza la inyección de vapor, en lugar de agua, lo que permite conse guir dos efectos: 1.) Por un lado, se aumenta, igual que con el agua, la presión de la bolsa de crudo para que siga ascendiendo libremente. 2.) Por otro, el vapor reduce la viscosidad del crudo, con lo se hace más sencilla su extracción, ya que fluye más deprisa. Extracción en el mar El avance en las técnicas de perforación ha permitido que se puedan desarrollar pozos pozos desde desde plat plataf aform ormas as situ situad adas as en el mar mar (off (off-s -shor hore), e), en aguas aguas de una una profundidad de varios cientos de metros. En ello ellos, s, para para faci facililita tarr la extr extrac acci ción ón de la roca roca perf perfora orada da se hace hace circu circula lar r constantement constantemente e lodo a través del tubo de perforación perforación y un sistema de toberas en la propia broca. Con ello, se han conseguido perforar pozos de 6.400 metros de profundidad desde el nivel del mar, lo que ha permitido acceder a una parte importante de las reservas mundiales de petróleo.
8. Petroquímica: transformación de productos derivados
Del petróleo se obtienen determinados compuestos que son la base de diversas cadenas productivas que acaban en una amplia gama de productos denominados petroquímicos, que después se utilizan en las industrias de fertilizantes, plásticos, alimenticia, farmacéutica, química y textil, entre otras. La conversión de hidrocarburos en productos químicos se llama petroquímica y es una de las piedras angulares de la industria y la tecnología actual. Esta industria ha hecho posible muchos de los productos que hoy se consideran normales y necesarios, como las computadoras, tejidos, juguetes irrompibles... La uti utiliza lizaci ción ón del del petró etrólleo y el gas gas natu natura rall como como fuen fuente tess de prod produc ucttos petroquímic petroquímicos os ha sido posible posible gracias gracias al desarrollo de técnicas técnicas de transformaci transformación ón de su estr estruc uctu tura ra mole molecu cula larr. El creci crecimi mien ento to de la dema demand nda a de los los prod produc ucto toss petr petroq oquí uími mico coss se ha debi ebido al desp despllazam azamie ient nto o de las las mate materi rias as prim primas as tradicionales por las nuevas materias sintéticas: Industria textil: Fibras sintéticas que suplen a la lana y el algodón. Indu Indust stri ria a del del cauc caucho ho:: nuevo nuevoss prod product uctos os con con igual iguales es propi propied edad ades es y a vece vecess superiores a las del caucho natural. Industria de envases y embalajes: el polietileno como alternativa al cristal y al celofán, plásticos para la construcción, por su gran resistencia a la corrosión y a las inclemencias del de l tiempo, por su ligereza y flexibilidad.
ETAPAS DEL DESARROLLO PETROQÚÍMICO 1.) Fabricación de materias de base o productos de primera generación. Partiendo del petróleo y del gas natural, se obtienen diversos productos básicos que son los pilares de la petroquímica. petroquímica. Los dos grupos más importantes son las olefinas y los aromáticos. aromáticos. 2.) Introducción de átomos de ciertos componentes (oxigeno, nitrógeno y azufre) en los productos básicos, para obtener productos de segunda generación (productos intermedios). 3.) Elaboración de productos de consumo. Conjugando los productos básicos e intermedios. Su diversidad es asombrosa y alcanza una casi infinita variedad de productos habituales de consumo (fibras, cauchos, plásticos, plásticos, detergentes, pinturas, barnices, abonos, anticongelantes, perfumes, explosivos, aislantes, alimentos, etc.).
MATERIAS DE BASE Las principales materias de base o cadenas petroquímicas son las del gas natural, las olefinas ligeras (etileno, propileno y butenos) y la de los aromáticos. Para obtener estas materias la industria petroquímica utiliza los procedimientos del “cracking” o desdoblamiento de moléculas pesadas en moléculas más ligeras, y el “reformado” o modificación de la estructura molecular del hidrocarburo. Para obtener estas materias la industria petroquímica utiliza los procedimientos del “cracking” o desdoblamiento de moléculas pesadas en moléculas más ligeras, y el “reformado” o modificación de la estructura molecular del hidrocarburo. Del etileno se producen un gran número de derivados, como las diferentes clases de polietileno, cloruro de vinilo, compuestos clorados, óxidos de etileno, monómeros de estireno entre otros que tienen aplicación en plásticos, recubrimientos, moldes, etc. Del propileno se producen compuestos como alcohol isopropílico, polipropileno y acrilonitrilo, que tienen gran aplicación en la industria de solventes, pinturas y fibras Por deshidrogenación de butenos, o como subproducto del proceso de fabricación de etileno se obtiene el 1.3-butadieno que es una materia prima fundamental en la industria de los elastómeros, para la fabricación de llantas, sellos, etc. Una cadena fundamental en la industria petroquímica se basa en los aromáticos (benceno, tolueno y xilenos). El benceno es la base de producción de ciclohexano y de la industria del nailon; así como del cumeno para la producción industrial de de acetona y fenol. Los xilenos son el inicio de diversas cadenas petroquímicas, principalmente las de las fibras sintéticas. PRODUCTOS TERMINADOS La inmensa variedad de productos terminados de la Petroquímica puede clasificarse en cinco grupos: Los plásticos. Las fibras sintéticas. Los cauchos sintéticos o elastómeros. Los detergentes Los abonos nitrogenados Plásticos El nombre común de plásticos se debe de be a la propiedad que tienen de ser deformables por plasticidad (frente a la elasticidad), ela sticidad), bajo la influencia del calor, la presión o de ambos a la vez.
Este término abarca productos que difieren entre sí por su estructura química, sus propiedades físicas, sus aplicaciones prácticas y sus procesos de fabricación. Hay tres grandes familias de plásticos: los termoplásticos, los termoendurecibles y los poliuretanos.
Aplicaciones de los plásticos derivados del petróleo Películas fotográficas, bolsas, papel de envasar, tuberías, Termoplásticos canalizaciones, construcción en general, embalajes, muebles, (aproximadamente el 50% del consumo de plásticos juguetes, aislamientos, electrónica, PVCs del mundo) para revestimientos, tuberías, válvulas, flores artificiales, botas, etc. Aislamientos eléctricos, paneles decorativos, Termoendurecibles utensilios domésticos, etc. Productos con apariencia de vidrio, Poliuretanos espumas extraligeras... Fibras sintéticas Las fibras sintéticas se obtienen por hilado de sustancias fundidas. La primera que se comercializó fue el nailon, en 1938. Desde entonces, el aumento de la demanda no ha dejado de crecer. Por su volumen, represen representan tan la segunda segunda materi materia a en import importanci ancia a de la Petroqu Petroquími ímica, ca, tras tras los plásticos.
Aplicaciones de las fibras sintéticas Lencería fina, alfombras, cortinas, trajes de Poliamidas baño, recubrimiento interior de neumáticos... Trajes, corbatas, impermeables, visillos, Poliéster alfombras... Sustituyen a la lana: ovillos y moquetas, Acrílicas entre otros usos
Caucho sintético y elastómeros Es el suministrador principal de la industria del automóvil, en un elemento tan fundamental como los neumáticos. También se emplean, emplean, en algunas algunas de sus variedades, para los calzados y para la construcción de recubrimientos de terrazas y tejados. Detergentes Son productos solubles en el agua, cuya propiedad fundamental consiste en poder modificar la tensión superficial de los líquidos en los que se encuentra, disminuyendo o eliminando la suciedad contenida en ellos. Sus usos principales están centrados en el hogar, en forma de polvos, escamas o líquidos que sirven para lavar la ropa y la vajilla. vajilla. Para suprimir sus efectos contaminantes contaminantes en las aguas residuales, los detergentes se fabrican ahora a base de productos biodegradables, que son rápidamente destruidos por los microorganismos que viven en los ríos. Abonos La agricultura, que hasta hace poco sólo utilizaba el estiércol natural, ha sufrido una gran revolución gracias a la química. El ácido sulfúrico, los fosfatos y la síntesis del amoniaco, han puesto en circulación una gama muy amplia de abonos químicos que mejoran el rendimiento de la agricultura. La petroquímica, mediante el sumi sumini nist stro ro de hidró hidrógen geno o a bajo bajo preci precio o para para la produ producci cción ón de amoni amoniac aco, o, contribuye a promover el empleo masivo del nitrógeno asimilable en sus tres variantes: variantes: nitratos, sulfatos sulfatos y urea y la infinidad de abonos complejos. complejos. Además, Además, la petroq petroquím uímica ica proporc proporcion iona a a la agricul agricultur tura a product productos os fitosa fitosanit nitari arios os tales tales como como herbicidas, fungicidas e insecticidas.
Petroquímica. Diagrama de procesos
Trabajo de química
Presentado a: Prof. Nubia Ramírez
Presentado por: *Samira Saba Marín
Grado 11 Pereira, 6 de agosto de 2007 Institución Educativa San Vicente Hogar
