El petróleo
Seminario dentro de Proyecto Sener Conacyt
autor :Dra. Marcela Guadalupe Espinosa Peña
noviembre 2012
- La palabra petróleo significa "aceite de roca” por tener la textura
de un aceite y encontrarse en yacimientos de rocas sedimentarias.
- El término petróleo fue acuñado en 1556 por el mineralogista
Georg Bauer.
- Los primeros en extraer petróleo fueron los chinos, y lo
consiguieron perforando un agujero de 240 metros.
La palabra china para el petróleo es shi you, que significa, al igual
que la palabra occidental, aceite de roca.
• Origen teorías :
• Teoría inorgánica (abiógena) propuesta por: los químicos
Dimitri Mendeleiev y Marcellin Berthelot, sostiene que el
petróleo se forma a partir del metano en condiciones
termodinámicas
del
manto
superior
mediante
transformaciones químicas de las sustancias inorgánicas,
• Teoría orgánica propuesta por Mijail Lomonosov dice: que el
petróleo y el gas se forman a partir de las sustancias orgánicas
(residuos muertos de la microflora y de la microfauna
(plancton,...) que se desarrollan en el agua del mar y zonas
lacustres a las cuales se añaden restos animales y vegetales
por transporte de las rocas sedimentarias.
Ciclo De Las Rocas
• Factores Para Formación Del Petróleo:
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Restos de plantas y animales (sobre todo, plancton marino)
Ausencia de aire
Gran presión de las capas de tierra
Altas temperaturas
Acción de bacterias anaeróbicas
• Los restos de animales y plantas, (Plancton marino )cubiertos
por arcilla y tierra durante muchos millones de años;
sometidos a grandes presiones y altas temperaturas, junto
con la acción de bacterias anaeróbicas provocan la formación
del petróleo.
• El petróleo es un producto compuesto químico complejo en
el que coexisten partes sólidas, líquidas y gaseosas de color
obscuro variable, entre el ámbar y el negro.
• Lo forman, por una parte: compuestos orgánicos
Hidrocarburos: formados por Hidrógeno y carbono y en
menor proporción por nitrógeno, azufre, oxígeno (NSO)
productos polares y algunos metales principalmente (V, Ni…
etc).
• El petróleo es se presenta naturalmente en depósitos de roca
sedimentaria y sólo en lugares en los que hubo mar y zonas
lacustres .
• En las capas superiores de las rocas sedimentarias la materia
orgánica sufre descomposición por acción de O2 y bacterias.
• En este proceso se desprenden :
• CO2, N2, NH3, CH4, C2H6,... A la vez se forman los primeros
productos líquidos solubles en agua.
• La masa orgánica más estable Kerógeno respecto a la acción
química y bacteriana queda en las zonas sedimentarias.
Kerógeno
• El nombre de "Kerógeno" Significa “productor de ceras”. Su
nombre fue introducido por el escosés químico orgánico
Alexander Crum Brown in 1912.
• Durante la diagénesis (craqueo natural) por el calor (200°C) y
presión de (10-30 Mpa) El kerógeno se va transformado en
una sustancia inflamable llamada betún que al irse calentando
produce, hidrocarburos. Las moléculas de hidrocarburo más
grandes se convierten en aceite líquido pesado las más
pequeñas se convierten en aceite liviano y cuando la T°C
alcanza 100 °C se produce gas natural.
•
Nota : Diagénesis Cambios físicos, químicos y biológicos que afectan al sedimento después de su depósito, durante y
después de la litificación.
Tipos de Kerógeno
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Tipo I: Sapropelic
contiene alginita, materia orgánica amorfa
cianobacterias, algas, y resinas de planta terrestres
H/C > 1.25
O/C < 0.15
produce hidrocarburo líquido
Se deriva de algas lacustres y se forma solamente en
ambientes anóxicos y/o varios ambientes marinos inusuales
• tiene pocas estructuras ciclicas y aromáticas.
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Type II: Planctonico
Plancton (marino)
H/C< = 1.25
O/C = 0.03-0.18
Tiende a producir mezcla de gas y aceite.
Varios tipos:
– Sporinita: formado de polen y esporas
– Cutinita: formado de cutículas de plantas terrestres
– Resinita: formado de decomposición de resinas de plantas
y animales terrestres
– Liptinita: formada de plantas terrestres lípidos y algas
marinas
• Todos ellos tienen gran tendencia para producir petróleo y
todos son formados de lípidos depositados bajo condiciones
reductoras.
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Type III: ácidos Humicos
Plantas terrestres (costeras)
H/C<= 1
O/C = 0.03-0.3
Se parece a la madera o el carbon .
Tiende a producir carbon y gas
(Recientes investigaciones han mostrado que los kerógenos de
tipo III pueden de hecho producir aceite bajo condiciones
extremas).
• Tiene bajo contenido de H por lo grande de sus anillos y
sistemas aromáticos
• Kerogen Type III es formado de lípidos de plantas terrestres
cellulosa, lignina, formadas de unidades de phenyl-propano y
terpenos Fenólicos.
Condiciones de formación de hidrocarburo líquido
-En la Figura siguiente se muestran las ventanas de generación de
hidrocarburo, de acuerdo a la profundidad de sepultamiento de la
roca generadora (o roca madre), la maduración de los hidrocarburos
dependiente del tipo de kerógeno,y del gradiente geotérmico (Tissot
et al., 1974).
-Según Machel (1987, 1997, 2001), es en estas condiciones en que
se pueden generar procesos de reducción bacteriana del sulfato
(BSR) hasta 80ºC, y de reducción térmica del sulfato (TSR) entre
100º y 140ºC, con todas sus consecuencias mineralógicas e
isotópicas.
Migración Del Petróleo
Los hidrocarburos generados se pueden acumular in situ o
migrar y acumularse en trampas geológicas a condiciones muy
distales de la roca madre que los generó.
• Por lo tanto normalmente las bolsas de petróleo y gas
emigran, por lo que no las vamos a encontrar allí donde se
formaron.
•
Note : “in situ “significa en el lugar
• Migración primaria:
• Es el paso del petróleo y gas desde la roca madre hasta la roca
almacén donde se van a colocar en las rocas vecinas porosas.
• Las causas de esto pueden ser:
• un desalojamiento forzado, difusión (el petróleo busca otro sitio;
los que más se difunden serán los gases)
• desplazamiento debido a presión del agua, por causa de los
estratos.
•
filtración por los poros de las rocas encajonantes, puede viajar
como mezcla de gas y vapor cuando hay grandes temperaturas y
presiones.
Migración primaria
• Migración secundaria:
• La masa de petróleo y gas va a moverse posteriormente hacia arriba, a través
de los estratos porosos por efectos de la gravedad o de la presión de las placas
tectónicas.
• Emigra hasta llegar a la roca impermeable que no permite la difusión a través
de ella y se forma una Trampa estratigráfica
• Hay tres tipos de trampas estratigráficas:
• Anticlinal:El anticlinal es una deformación en pliegue formado en rocas
dispuestas en estratos que resulta de esfuerzos tectónicos de tipo diverso.
• Domo salino: la sal que va solidificando y hace de cuña, penetrando hasta la
parte impermeable.
• Falla: Se produce cuando los estratos rompen, quedando una capa porosa
frente a otra impermeable. Así frena el paso del petróleo o del gas,
produciéndose una acumulación que crea el yacimiento.
Migración secundaria
• Esta acumulación de gas y petróleo en las trampas
estratigraficas es lo que llamamos depósitos petrolíferos.
• Si su cantidad es grande o hay varios depósitos en las rocas
hablaremos de yacimientos de petróleo o gas o de ambos,
según cual sea el mayoritario en cada caso.
•
Además de petróleo o gas en un depósito o yacimiento,
también vamos a encontrar agua salada, congenita (que
procede de la materia inicial de la que procede el petróleo),
eliminarla es uno de los primeros problemas que se nos
presentan al tratar un crudo.
• Los yacimientos de petróleo se encuentran en promedio a
900-2000 metros de profundidad, y es raro que el petróleo
aflore a la superficie
Al Proceso de perforación
de pozos petroleros y de
gas natural que se realiza
exclusivamente en las
etapas de Exploración y
Desarrollo se le conoce
como "Upstream".
La extracción es una
actividad de la última etapa
del Upstream, denominada
Producción.
Cuencas productoras de petróleo en México
Petróleo Crudo Clasificación y Composición
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Crudo liviano o ligero: gravedades API mayores a 31.1 °API
Crudo medio o mediano: gravedades API entre 22.3 y 31.1 °API
Crudo pesado: gravedades API entre 10 y 22.3 °API
Crudo extrapesado: gravedades API menores a 10 °API
• La composición del petróleo dependerá del yacimiento, de la
zona donde se haya formado.
• El crudo tiene cantidades apreciables de sales como NaCl, Ca,
Mg,.. Debido a su formación en aguas marinas o salobres.
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Note : Gravedad API = (141.5/GE a 60 °F) – 131.5
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Los crudos de petróleo se pueden clasificar en base a:
composición
viscosidad
curva de destilación
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FACTOR DE CARACTERIZACIÓN KOUP
• El factor Kuop, es un valor que permite identificar o caracterizar
el tipo de crudo en cuanto a su composición química, (base
parafinica, mixta, naftenica y aromática).
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Este índice tiene unos valores para
Base parafínica normales/isoparafínicos K=13
Base Mixta
K= 12
Base Nafténica K= 11
Base Aromática K =10
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Nota : La temperatura volumétrica media, es la temperatura de ebullición de un componente hipotético con características
equivalente a la mezcla de hidrocarburos analizada.
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Hidrocarburos del petróleo : pueden ser lineales parafínicos o ramificados,
nafténicos y aromáticos.
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Alcanos: CnH2n+2: CH4, C2H6, C3H8, C4H10, C5H12 e isómeros correspondientes
Ciclo alcanos
Aromáticos
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Algunos ejemplos de compuestos inorgánicos son:
compuestos sulfurados mercaptano
compuestos de O2
compuestos de N2
compuestos de metales (Li, Na, Ni, V, (van unido a compuestos nitrogenados)
•
La composición de un crudo de petróleo es bastante uniforme en cuando al
contenido de C, H, S, N.
•
La composición del gas es más variable. Dependerá del petróleo del que
proceda, de su composición.
Refinación del petróleo
• El principio básico en la refinación del crudo radica en los procesos de
destilación y de conversión, donde se calienta el petróleo en hornos de
proceso y se hace pasar por torres de separación o fraccionamiento y
plantas de conversión.
• Destilación básica
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El petróleo crudo empieza a
vaporizarse a una T° de 87 °C
> a la T° de ebullición del agua.
El primer material destilado es :
la gasolina, después nafta y queroseno
• Craqueo térmico
• El proceso de craqueo térmico, o
• pirólisis a presión, se desarrolló en un
• esfuerzo para aumentar el
• rendimiento de la destilación de gasolinas.
Alquilación y Craqueo Catalítico
• La alquilación y el craqueo catalítico aumentan adicionalmente la gasolina
producida a partir de un barril de crudo.
•
• En la alquilación, isomerización o reformación catalítica:
• Las moléculas pequeñas producidas por craqueo térmico se recombinan en
presencia de un catalizador, produciendo compuestos con mejores
propiedades, para fabricar mejores productos químicos y combustibles con
mayores índices de octanaje usados en la aviación.
Etapas de Refinación
Industria Petroquímica
• La fabricación de estos productos ha dado lugar a la gigantesca Industria
Petroquímica que Produce:
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Alcoholes
Detergentes
Caucho sintético
Glicerina
Fertilizantes,
Azufre
Disolventes y materias primas para fabricar medicinas
Nylon,
Plásticos,
Pinturas, Poliésteres, Aditivos
Complementos alimenticios,
Explosivos
Tintes y materiales aislantes.
La refinación en México
• La infraestructura de Pemex Refinación ha permanecido sin
cambios durante casi dos décadas
• Al cierre de 2008 Pemex Refinación alcanzó $547,548 millones
por ventas totales de productos petrolíferos.
• El Sistema Nacional de Refinación (SNR) de Pemex tiene, hoy
día, una capacidad de procesamiento de crudo de 1,547,000
mil barriles por día, con seis refinerías.
• Cada una de estas refinerías cuenta con una capacidad de
procesamiento que se muestra en la siguiente tabla:
Proceso de petróleo crudo por refinería
(miles de barriles diarios)
Localidad
2008
Cadereyta,
Nuevo León
Ciudad Madero,
Tamaulipas
Minatitlán,
Veracruz
Salamanca,
Guanajuato
Salina Cruz,
Oaxaca
Tula, Hidalgo
Total
208.35
152.09
161.58
192.48
279.36
267.19
1,261.05
El SRN procesó 1,300 millones de barriles diarios durante ese 2008, lo que
representó una disminución de 0.7% respecto a 2007.
Demanda y capacidad
El consumo interno de gasolinas ha crecido de manera acelerada en los últimos
diez años a consecuencia del incremento del parque vehicular.
Reservas de Petróleo en México
• Según la revista Oil and Gas Journal (OGJ), en México hay 10, 161 billones de
barriles de reservas de petróleo probadas (al 1 de enero del 2011).
• - México fue el sexto mayor productor de petróleo en el mundo en 2006
• con una producción de 3,710 millones de barriles por día (590×10^3 m3/d).
• En marzo del 2010, Pemex informó que, si continúa con la tasa de
producción actual, las reservas probadas de petróleo alcanzarían sólo 10
años más de producción.
• -El Congreso Mexicano aprobó en septiembre del 2007 las reformas que
incluye una reducción en los impuestos sobre Pemex.
• El Complejo Cantarell fue considerado el segundo yacimiento de petróleo
mexicano más grande del planeta, considerado uno de los más importantes
a nivel mundial tan solo superado por el yacimiento Ghawar en Arabia
saudita. Su producción decayó siendo actualmente de 850,000 barriles
p/día.
Nota : Tomado de anuario Pemex 2011
• A partir del 6 de enero de 2010, se informó del campo mexicano del
mismo tipo Ku Maloob Zaap. Y se estimo, que en 2012 el campo produciría
cerca de 800 mil barriles/día por inyección de Nitrógeno gaseoso.
•
En cuanto a sus otros campos, el 40% de las reservas que quedan en
México se encuentran en el campo Chicontepec, que fue encontrado en
1926. El campo ha quedado subdesarrollado debido a que el petróleo esta
atrapado en rocas impermeables y requiere tecnología avanzada
• En febrero de 2009, De Goyler & McNaughton, Netherland & Sewell y
Ryder Scott certificaron que el complejo de Chicontepec contiene reservas
comparables a la mitad de las reservas en Arabia Saudita, lo que pondría a
México en el tercer lugar de los países con más reservas de petróleo
después de Arabia Saudita y Canadá. Sin embargo, México carece de la
tecnología avanzada para explotar estas reservas.
Principales exportadores de Petroleo en el mundo
• Importancia del “Oro negro” recurso no renovable a nivel mundial
• A lo largo de la historia, el precio del petróleo ha sufrido una
evolución marcada por distintas circunstancias sociopolíticas y
económicas.
• El petróleo y su gama casi infinita de productos derivados le
convierten en uno de los factores más importantes del desarrollo
económico y social en todo el mundo. El petróleo y las decisiones
estratégicas que sobre él se toman por los países productores
influyen en casi todos los componentes de coste de una gran parte
de los productos componentes de coste de una gran parte de los
productos que consumimos.
•
• Realizando un recorrido histórico desde el año 1970 hasta hoy en
día, se comprueba que los mayores precios del petróleo han ido
acompañados de distintas guerras que han afectado a los países
productores o más recientemente al atentado terrorista del 11 de
Septiembre que dio lugar a una guerra que aún continúa.
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