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: 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 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.

Sporinita: formado de polen y esporas 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.

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 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. Note : Gravedad API = (141.5/GE a 60 °F) – 131.5

Los crudos de petróleo se pueden clasificar en base a: composición viscosidad curva de destilación 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). Este índice tiene unos valores para Base parafínica normales/isoparafínicos K=13 Base Mixta K= 12 Base Nafténica K= 11 Base Aromática K =10 Nota : La temperatura volumétrica media, es la temperatura de ebullición de un componente hipotético con características equivalente a la mezcla de hidrocarburos analizada.

Hidrocarburos del petróleo : pueden ser lineales parafínicos o ramificados, nafténicos y aromáticos. Alcanos: CnH2n+2: CH4, C2H6, C3H8, C4H10, C5H12 e isómeros correspondientes Ciclo alcanos Aromáticos 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 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: 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 208.35 Ciudad Madero, Tamaulipas 152.09 Minatitlán, Veracruz 161.58 Salamanca, Guanajuato 192.48 Salina Cruz, Oaxaca 279.36 Tula, Hidalgo 267.19 Total 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.