1.4.PROPIEDADES Y COMPOSICION DE LOS HIDROCARBUROS

1.4.1.- El petrleo.- es una sustancia aceitosa de color oscuro a la que, por sus compuestos de Hidrgeno y Carbono, se le denomina Hidrocarburos.

El petrleo es un lquido insoluble en agua y de menor densidad que ella. Dicha densidad est comprendida entre 0.75 y 0.95 g/ml. Sus colores varan del amarillo pardusco hasta el negro.

El significado etimolgico de la palabra petrleo es aceite de piedra, por tener la textura de un aceite y encontrarse en yacimientos de roca sedimentaria.

Este hidrocarburo puede estar en estado lquido o en estado gaseoso:

En el primer caso es un aceite al que tambin se le denomina Crudo o Petrleo Crudo.

En el segundo se le conoce como Gas Natural.

1.4.1.- COMPOSICION DEL PETROLEO.-

-La composicin elemental del petrleo normalmente est comprendida dentro de los siguientes intervalos:

ElementoPeso(%)Carbono84 - 87Hidrgeno11 - 14Azufre0 - 2Nitrgeno0.2

-Dependiendo del nmero de tomos de carbono y de la estructura de los hidrocarburos que integran el petrleo, se tienen diferentes propiedades que los caracterizan y determinan su comportamiento como combustibles, lubricantes, ceras o solventes:

Las cadenas lineales de carbono asociadas a hidrgeno, constituyen las Parafinas: Cuando las cadenas son ramificadas se tienen las Isoparafinas:

Al presentarse dobles uniones entre los tomos de carbono se forman las Olefinas:Las molculas en las que se forman ciclos de carbono son los Naftenos:

Cuando estos ciclos presentan dobles uniones alternas (anillo bencnico) se tiene la familia de los Aromticos:Adems de hidrocarburos, el petrleo contiene otros compuestos orgnicos, entre los que destacan sulfuros orgnicos, compuestos de nitrgeno y de oxgeno. Tambin hay trazas de compuestos metlicos, tales como sodio (Na), hierro (Fe), nquel (Ni), vanadio (V) o plomo (Pb). Asimismo, se pueden encontrar trazas de porfirinas.

Composicin Petrleo CrudoGasolina (C5 C10) 31%Kerosene (C11 C12) 10%Gasoil (C13 C20) 15%Lubricante oil (C20-C40) 20%Residuo (C40+) 24%100%

Componentes del Petrleo, Denominacin Qumica y Productos

DenominacinqumicaEstado NormalPunto aproximado de ebullicinProductos empleo primarioMetanoCH4Gaseoso-161C (-258F)Gas natural combustible/EtanoC2H6Gaseoso-88C (-127C)Productos petroqumicosPropanoC3H8Gaseoso-42C (-51F)GLP/ProductosButanoC4H10Gaseoso0C (31F)PetroqumicosPentanoC5H12Lquido36C (97F)Naftas deHexanoC6H14Lquido69C (156F)Alto gradoHeptanoC7H16Lquido98C (209F)Gasolina naturalOctanoC8H18Lquido125C (258F)(sustancia base para combustiblesNonanoC9H20Lquido150C (303F)Para motores deDecanoC10H22Lquido174C (345F)Combustin interna,Undecano-N, HendecanoCnH2nLquido195C (383F)turbinas)Dodecano-N, DiexiloCnH2nLquido215C (419F)KeroseneTetradecano-NCnH2nLquido252C (487F)Aceites lubricantesEicosano-NCnH2nSlidoParafinas

La industria mundial de hidrocarburos lquidos clasifica el petrleo de acuerdo a su densidad API (parmetro internacional del Instituto Americano del Petrleo, que diferencia las calidades del crudo). Los refinadores tambin lo clasifican como Dulce, que significa que contiene relativamente poco azufre, o Acido", que contiene mayores cantidades de azufre y, por lo tanto, se necesitarn ms operaciones de refinamiento para cumplir las especificaciones actuales de los productos refinados.

Aceite CrudoDensidad ( g/ cm3)Densidad grados APIExtrapesado>1.010.0

Pesado1.0 - 0.9210.0 - 22.3

Mediano0.92 - 0.8722.3 - 31.1

Ligero0.87 - 0.8331.1 - 39

Superligero< 0.83> 39

El petrleo natural no se usa como se extrae de la naturaleza, sino que se separa en mezclas ms simples de hidrocarburos que tienen usos especficos, a este proceso se le conoce como destilacin fraccionada.

El petrleo natural hirviente (unos 400 grados Celsius) se introduce a la parte baja de la torre, todas las sustancias que se evaporan a esa temperatura pasan como vapores a la cmara superior algo ms fra y en ella se condensan las fracciones ms pesadas que corresponden a los aceites lubricantes. De este proceso se obtienen las siguientes fracciones:Destilacin Fraccionada

Gases: metano, etano y gases licuados del petrleo (propano y butano)Nafta, ligrona o ter de petrleoGasolinaQuerosenoGasleo (ligero y pesado)FuelleoAceites lubricantesAsfaltoAlquitrn

1.4.2. GAS NATURAL.-

Es una mezcla de hidrocarburos simples Parafnicos que existe en estado gaseoso.

El gas natural est formado por un pequeo grupo de hidrocarburos:

Metano CH4Etano C2H6 Propano C3H8 Butano C4H10

Siendo su principal componente el metano con un promedio del 90%. Con menos del 10% de etano, propano, butano

En muy pequeas cantidades de otros elementos como xidos de Nitrgeno, Dixido de Carbono y compuestos Sulfurosos.

Todos estos componentes se presentan en estado gaseoso. En Bolivia, el gas natural que se produce, se encuentra libre de compuestos sulfurosos, por esto es conocido como gas dulce.

Composicin Gas Natural Rico80-90% C1H4 Metano4-10% C2H6 EtanoGas Natural Seco2-3%C3H8 Propano0.5-2%C4H10 ButanoGas Licuado de Petrleo (GLP)

COMPOSICION DEL GAS NATURAL BOLIVIANOTabla 1. Componentes del Gas Natural en Bolivia(*)ComponenteMezcla Bolivia (Substancia) (% Vol) Metano 90,36 Etano 7,17 Propano 1,57 Butanos 0,19 Ms pesados 0,63 Dixido de carbono1,14

Gas Natural: sinnimo de METANO CH4HH C HHGas Natural Noble o Dulce (exento de S)

El propano y el butano se separan del metano y se usan como combustible para cocinar y calentar, distribuidos en garrafas (GLP).

Mientras que el etano es usado fundamentalmente como materia prima para la industria petroqumica.

El metano se usa como combustible tanto en viviendas como en industrias y como materia prima para obtener diferentes compuestos en la industria qumica orgnica.

El Gas Natural se encuentra como consecuencia de su baja densidad, en las capas superiores de las trampas subterrneas que constituyen yacimientos de petrleo, y en los intersticios (poros) y fisuras de las rocas. Aunque tomando en cuenta su estado gaseoso, puede presentarse tambin solo.

El gas natural se distribuye normalmente por conducciones de gas a presin llamados gaseoductos.

Propiedades Fsicas del Gas Natural:

El gas natural es:INCOLOROINODOROINSIPIDONO TOXICOGRAVEDAD ESPECFICA DEL GN:0.60 ETANO: 1.05PROPANO: 1.56BUTANO: 2.05

FORMULA QUIMICA: CH4PESO MOLECULAR:16.04 umaPUNTO DE FUSION: -182.5 CPUNTO DE EBULLICION: -161.6 CFLASH POINT: -188.0 CTEMP. DE IGNICION: 600 CLIMITES DE EXPLOSIVIDAD: 5 15%PODER CALORIFICO: 12 Kcal.El poder calorfico depende de la composicin qumica; entre mayor sea la cantidad de compuestos ms pesados que el metano que contenga o lo constituyan, mayor ser su poder calorfico.

El gas natural se compra y se paga por unidad de energaconsumida.

El flujo de gas natural (unidad de volumen por unidad de tiempo) es una medida dinmica.

Mientras que el poder calorfico es una medida esttica. Para poder determinar la cantidad total de energa entregada y vendida, es necesario combinar las dos medidas anteriores.

Las unidades de energa son varias dependiendo del sistema de unidades que se est utilizando, cal, Kcal, BTU, Julios (J). Ejemplo:

La calora, es la cantidad de energa necesaria para elevar un grado Centgrado la temperatura de un gramo de agua, a condiciones normales de presin.Un BTU equivale a 252 caloras.

Debido a los rdenes de magnitudes que se presentan, se utiliza comnmente un mltiplo de la calora: la megacalora (MMcal.), equivalente a un milln de caloras.

DATOS COMPARATIVOS

GAS NATURAL GAS L.P. 9200 Kcal/m3 22390.6 Kcal/m3

1 litro de Gas L.P. Equivale a 0.860 m3 de Gas Natural

1 kilogramo de Gas L.P. Equivale a 1.558 m3 de Gas Natural

El proceso vital en la industria petrolera es la Exploracin, ya que de ella depende el hallazgo de hidrocarburos en el subsuelo.

Es el primer eslabn de la cadena, por lo tanto, se convierte en la base fundamental e indispensable del negocio dentro del proceso de incorporacin de reservas de petrleo y gas natural, para su posterior explotacin.1.5.EXPLORACION DE HIDROCARBUROS

Como se explico la formacin de los Hidrocarburos se debe a la descomposicin anaerbica de importantes acumulaciones de microorganismos (principalmente zooplancton y fitoplancton) y otras materias orgnicas depositadas en el fondo de los lechos ocenicos.

Los cuales son paulatinamente enterrados por nuevos sedimentos y sometidos a presin y temperatura hasta transformarse en hidrocarburos en un proceso de millones de aos.

La roca donde se forman los hidrocarburos se la denomina roca madre, de all se desplaza a una capa de roca porosa, llamada roca reservorio, donde queda atrapado gracias a la presencia de una capa impermeable que la cubre, roca selloRoca Madre: el material del cual se forma.Roca SelloRoca Madre

Sin embargo, el petrleo no se encuentra en forma de gran lago o laguna, por el contrario, est en finas partculas dentro de los poros de las rocas del reservorio.

El lugar donde queda atrapado el hidrocarburo suele llamarse trampa geolgica.

Dicha trampa geolgica estn determinadas segn la estructura interna de las capas del subsuelo, la que se presenta en formas diversas como:

EstratigrficosAnticlinal y Falla

Estratigrficos.- En forma de cua alargada que se inserta entre dos estratos:Anticlinal.- En un repliegue del subsuelo, que almacena el petrleo en el arqueamiento del terreno:

Falla.- En forma de cua alargada que se inserta entre dos estratos:Por lo tanto, EXPLORACIN es el trmino usado en la industria para designar la bsqueda de Petrleo y gas. En la exploracin participan gelogos, geofsicos, geoqumicos y otros especialistas de la tierra.

1.5.1.CONDICIONES PARA LA FORMACION YACIMIENTOS DE GAS Y PETROLEO Para que se formen yacimientos de petrleo y/o gas natural, debe darse la presencia simultnea de los siguientes factores favorables en el mbito de una Cuenca Sedimentaria:A) Existencia de una roca madre maduraB) Posibilidad de migracin entre la roca madre y el reservorioC) Presencia de un reservorio adecuadamente poroso y permeable.D) Disponibilidad de entrampamiento de los hidrocarburosE) Existencias de un sello impermeable.

Solo la mitad de las cuencas sedimentarias exploradas a nivel mundial cumplen con estos cinco requisitos, y de estas alrededor del 5 % pueden ser consideradas con buenas perspectivas para encontrar yacimientos de petrleo o gas.

A) Rocas madres

Las rocas madres son rocas donde se ha acumulado suficiente materia orgnica preservada y trmicamente madura como para formar petrleo. Estn generalmente formadas por un tipo de roca denominada arcillita o lutita.

Para que la materia orgnica pueda evolucionar hasta transformarse en petrleo ( y gas natural), es necesario que la roca madre se encuentre ubicada a profundidades importantes de modo que la accin de la temperatura y la presin posibiliten dicha evolucin.

B) MigracinPara que el petrleo generado pueda ser recuperado, es necesario que se produzca su migracin desde la roca madre hacia un reservorio poroso y permeable donde pueda acumularse.

Lamentablemente esta situacin no se da y en general sucede que el petrleo no puede ser aprovechado ya que antes de llegar a un sitio adecuado de acumulacin, se dispersa por carecer el estrato de migracin de trampas adecuadas o se desplaza hacia la superficie por carecer a su vez de un adecuado sello impermeable.

C) Reservorios Roca MadreRoca SelloRoca Madre: el material del cual se forma.Los principales tipos de reservorios se dan en areniscas, carbonatos (piedra caliza).

Los Reservorios son porosos y permeables, ambas condiciones deben cumplirse simultneamente. La porosidad posibilita la acumulacin del petrleo y la permeabilidad su desplazamiento.

Roca MadreRoca SelloRoca Madre: el material del cual se forma.Se da el caso de muchas rocas que siendo suficientemente porosas, no cumplen con las condiciones necesarias para conformar reservorios, por que sus poros son demasiado pequeos para permitir que las pequeas gotas de petrleo se muevan a travs de ellas.

D) TrampasEl ltimo factor crtico en el ciclo de la generacin, migracin y acumulacin, es el desarrollo de una trampa, que es una configuracin geomtrica en la que el reservorio formado por rocas permeables, esta rodeado y confinado por un tipo de roca impermeable, lo que constituye un sello.

Roca SelloE) SellosLas trampas deben ser selladas por rocas impermeables que eviten la migracin ascendente del gas o del petrleo.

1.5.2. Tipos de Yacimientos:

De acuerdo con los volmenes de gas o petrleo que contienen los yacimientos se denominan:

Yacimientos de Petrleo:

En stos el petrleo es el producto dominante y el gas est como producto secundario disuelto en cantidades que dependen de la presin y la temperatura del yacimiento.

Reciben el nombre de yacimientos saturados* cuando el petrleo no acepta ms gas en solucin bajo las condiciones de temperaturas y presin existentes, lo que ocasiona que cualquier exceso de gas se desplace hacia la parte superior de la estructura, lo que forma una capa de gas sobre el petrleo.

En yacimientos de petrleos no saturados* tambin se desarrolla la capa de gas por los vapores que se desprenden en el yacimiento al descender la presin. La mayor parte del gas natural producido en Venezuela hoy en da, proviene de yacimientos de gas en solucin.

Yacimientos de Gas-Petrleo:

Son aquellas acumulaciones de petrleo que tienen una capa de gas en la parte ms alta de la trampa. La presin ejercida por la capa de gas sobre la del petrleo es uno de los mecanismos que contribuye al flujo natural del petrleo hacia la superficie a travs de los pozos.

Cuando baja la presin, al inyectarse gas desde la superficie a la capa de gas del yacimiento.

Yacimientos de Condensados:

En estos yacimientos de hidrocarburos estn en estado gaseoso, por caractersticas especficas de presin, temperatura y composicin. El gas est mezclado con otros hidrocarburos lquidos; se dice que se halla en estado saturado. Este tipo de gas recibe el nombre de gas hmedo*.

Durante la produccin del yacimiento, la presin disminuye y permite que el gas se condense en petrleo lquido, el cual al unirse en forma de pelcula a las paredes de los poros queda atrapado y no puede ser extrado. Esto puede evitarse inyectando gas a fin de mantener la presin del yacimiento.

Yacimientos de Gas Seco:

En stos el gas es el producto principal. Son yacimientos que contienen hidrocarburos en su fase gaseosa, pero al producirlos no se forman lquidos por los cambios de presin y temperatura.El gas se genera gracias a un proceso de expansin, parecido al que ocurre en las bombonas, donde la cantidad de gas est relacionada con la presin del embace.

Tambin llamado gas no asociado

Si el gas en los yacimientos contiene propano, butano y fracciones ms pesadas en cantidad suficiente, se le denomina gas hmedo, y si es mayormente gas metano, se le denomina gas seco.

1.5.3. Mtodos utilizados para descubrir petrleo:

Para descubrir los lugares donde existen yacimientos de petrleo no existe un mtodo cientfico exacto, sino que es preciso realizar multitud de tareas previas de estudio del terreno. Los mtodos empleados, dependiendo del tipo de terreno, sern:

Geolgicos o Geofsicos

Mtodo Geolgico:

Se realizan estudios geolgicos de las formaciones rocosas que estn aflorando en la superficie terrestre, se recogen muestras de terreno, se realizan estudios por Rayos X, se perfora para estudiar los estratos y, finalmente, con todos esos datos se realiza la carta geolgica de la regin que se estudia.

Mtodo Geofsicos:

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 mtodos geolgicos de estudio de la superficie no resultan tiles, por lo cual hay que emplear la Geofsica, ciencia que estudia las caractersticas del subsuelo sin tener en cuenta las de la superficie.

Con la recopilacin de datos de estos dos mtodos se puede llegar ya a la conclusin de si merece la pena o no realizar un pozo-testigo o pozo de exploracin. De hecho, nicamente en uno de cada diez pozos exploratorios se llega a descubrir petrleo y slo dos de cada cien dan resultados que permiten su explotacin de forma rentable-

En la exploracin petrolera los resultados no siempre son positivos. Muchas veces los pozos resultan secos o productores de agua.

En cambio los costos son elevados, lo que hace de esta actividad una inversin de alto riesgo.

Si a ello le sumamos el hecho de que desde el descubrimiento de un nuevo yacimiento hasta su total desarrollo pueden ser necesarios varios aos de trabajos adicionales en lo que deben invertirse grandes sumas de dinero, podemos concluir que slo las grandes organizaciones empresariales puedan afrontar estos costos.

1.5.4 Mtodos Geofsicos.-

El mtodo de Ssmica 3D es una tcnica de avanzada en prospeccin geofsica que permite adquirir informacin del subsuelo mediante mediciones en superficie.

La ssmica de reflexin consiste en provocar o crear temblores artificiales mediante una fuente de energa (con explosivos enterrados en el suelo normalmente entre 3 y 9 m. de profundidad o con camiones vibradores, stos implican una importante reduccin en el impacto ambiental).

Se puede medir el tiempo transcurrido entre el momento de la explosin y la llegada de las ondas reflejadas, pudindose determinar as la posicin de los estratos y su profundidad.

La explosin genera ondas ssmicas que atraviesan las distintas capas subterrneas y regresan a la superficie.

Los gefonos las captan y las envan a la estacin receptora, donde, mediante equipos especiales de cmputo, se va dibujando el interior de la tierra. Es algo as como sacar un electrocardiograma.

El producto final es la representacin del subsuelo, ya sea en dos dimensiones (2D) o en tres dimensiones (3D). La ventaja de la ssmica en 3D radica en la enorme cantidad de informacin que proporciona, con lo que se reduce la incertidumbre acerca de la posicin y geometra de las capas subterrneas.

Mtodos de Magnetometra y Gravimetra:La aeromagnetometra y la gravimetra son dos herramientas que se utilizan en las primeras fases de la exploracin y permiten determinar el espesor de la capa sedimentaria.

Para los estudios gravimtricos, se utiliza un gravmetro que registra las variaciones de la aceleracin de la gravedad en distintos puntos de la corteza terrestre, determinan la aceleracin de la gravedad (g) en puntos del terreno explorando lugares distantes 1.000 5.000 metros entre s.El azul representa la zona de menor gravedad.

El valor de g vara de acuerdo al achatamiento terrestre, altitud y densidad de la corteza terrestre.

Por eso el gravmetro seala la presencia de masas densas de la corteza constituidas por anticlinales que han sido levantados por plegamientos y se hallan ms prximos a la superficie de la tierra.

Magnetometra:

La Magnetometra, se funda en que el campo magntico terrestre vara con la latitud, pero tambin vara en forma irregular debido a la diferente permeabilidad magntica de las distintas rocas de la corteza terrestre.

Un medidor de gravimetra y un magnetmetro de alta sensibilidad instalados a bordo de un avin de ala fija son excelentes herramientas para ubicar depsitos sedimentarios, inferir la ubicacin de la seccin sedimentaria ms espesa, y delinear los lmites de la cuenca.

El levantamiento aeromagntico con el estudio aerogravimtrico, provee un mtodo muy confiable y preciso para determinar la profundidad del depsito sedimentario.

1.5.5. Fases para la exploracin petrolfera.-

La exploracin petrolfera se divide en una serie de 5 fases crticas relacionadas con la obtencin de informacin:

Fase 1

Es la etapa del primer mapeo de superficie y reconocimientos geofsicos. Se computan los afloramientos, vetas con rellenos asflticos, gas detectado en pozos de agua, etc.En esta etapa el rol de los gelogos es obtener ms detalles de las estructuras de superficie y evaluar los mayores aspectos que puedan resultar de utilidad para la labor exploratoria.

Fase 2

Es la etapa de inspeccin ssmica. Durante esta etapa se aumenta la informacin disponible relativa a la existencia de trampas potenciales, configuracin profunda, etc.

La posibilidad de encontrar petrleo comercial guarda relacin con el volumen total de sedimentos.

Fase 3

Es la etapa de perforacin exploratoria o cateo mediante el cual es posible obtener mayor informacin del carcter del sedimento, su maduracin y rgimen geotrmico.

Un pozo estril no constituye siempre un fracaso total ya que permite la obtencin de datos que pueden llevar a conclusiones importantes a veces para la realizacin de nuevos pozos exploratorios.

Fase 4

Es la fase relacionada con el descubrimiento. En esta etapa los reservorios estn establecidos y es posible relacionar los tipos de petrleo a obtener con ciertas unidades estratigrficas y tipos de trampas.

Fase 5

Es la fase de produccin. Permite a los ingenieros de explotacin realizar estimaciones de reservas y un posible historial de los hidrocarburos alojados en le cuenca.