El petrleoy su mundo

E N E R G A P A R A E L F U T U R O

862

26

4 Introduccin

14 Exploracin

48 Derivados y usos

40 Transporte

66

70

Responsabilidad Corporativa

Glosario

Orgenes

44Refinacin

68

71

52Petrleo en Colombia

20Perforacin exploratoria

34Manejo de las aguas de produccin

64

Las cifras de Ecopetrol

Produccin

Colombia y su potencial

Cifras del petrleo en el mundo

Bibliografa

El petrleo y su mundoEcopetrol S.A.

Textos, edicin y coordinacinUnidad de Comunicaciones Corporativas de Ecopetrol

Apoyo tcnicoVicepresidencias de:ExploracinProduccinTransporteRefinacin y PetroqumicaEstrategia y CrecimientoInstituto Colombiano del Petrleo

DiseoMachado y Molina Asociados

IlustracinJuan David Poveda UribeJuan Francisco Snchez Ramos

Correccin de estiloOrlando Plata Gonzlez

CTP e ImpresinGrupo OP Grficas S.A.

Dcimo segunda edicinBogot, diciembre 2014

www.ecopetrol.com.co

ndice

5IntroduccinEl petrleo, consideradoel energtico ms importante en la historia de la humanidad, es un recurso natural no renovable que aporta el mayor porcentaje del total de la energa que se consume en el mundo.

El petrleo puede hallarse en estado gaseoso o lquido. Este ltimo puede variar desde liviano hasta pesado y extrapesado. De esto depende su clasificacin en grados API (Instituto Americano del Petrleo). Cuantos ms grados API tenga un petrleo, menos refinacin se requiere para obtener de l los productos ms costosos, que son los llamados blancos, entre ellos la gasolina.

Los petrleos tambin se clasifican entre dulces (que contienen menos del 0,5% de azufre) y agrios (con ms del 1,0% de azufre).

Al refinarlos, los petrleos livianos y dulces producen ms gasolina y causan menos contaminacin. Por eso son tan apetecidos.

El hallazgo y la utilizacin del petrleo, la tecnologa que soporta su proceso industrial y el desarrollo socioeconmico que se deriva de su explotacin, son algunos de los temas que se presentan en este recorrido didctico y educativo por el mundo del petrleo.

El petrleo y su mundo es, en consecuencia, un aporte de Ecopetrol al conocimiento general de este recurso energtico y de su desarrollo en Colombia.

Clasificacin del petrleo segn su calidad

Medida universal del petrleo

Barril160 litros de petrleo.

El barril es la medida universal del petrleo. Para propsitos de medicin comercial, cada barril equivale a 42 galones.

Galn3.785 litros.

Litro

LivianosTienen ms de 26

grados API. Son los de mejor calidad.

IntermediosEntre 20 y 26 grados

API.

PesadosPor debajo de 20

grados API.

Aunque ha sido conocido y utilizado desde

pocas milenarias, la historia del petrleo

como elemento vital y factor estratgico

de desarrollo es relativamente reciente,

de un poco ms de siglo y medio.

En 1850, Samuel Kier, un boticario de Pittsburg, Pensilvania (Estados Unidos) lo comercializ por primera vez con el nombre de aceite de

roca o petrleo. Pero fue William Drake, otro norteamericano, quien hizo el primer hallazgo de

petrleo con fines comerciales, con la perforacin de un pozo en 1859 en Titusville, Pensilvania.

A partir de entonces comenz el desarrollo de la industria del petrleo y el verdadero

aprovechamiento de un recurso que indudablemente ha

contribuido a mejorar la calidad de vida de las sociedades.

7I N T R O D U C C I NE L P E T R L E O Y S U M U N D O6

Sedimentos inorgnicos y orgnicos

Capas de sedimentos que cubren la

materia orgnica

Gas

PetrleoYacimiento

Agua

Roca sedimentaria

Materia orgnica en proceso de

transformacin

Capas arcillosas impermeables

Falla geolgica

Roca porosa9

OrgenesLos hidrocarburos (compuestos principalmente por hidrgeno y carbono) se encuentran en estado lquido o gaseoso. En el primer caso se denominan crudos; en el segundo se les conoce como gas natural. El petrleo es una sustancia aceitosa con una coloracin de caf claro a oscuro.

Capa de sedimentos rica en materia orgnica

(degradada de plantas superiores)

La presin y la temperatura en el interior de la tierra, a lo largo de millones de aos, produjeron un complejo proceso qumico-fsico que descompuso las enormes cantidades de materia

orgnica depositadas y las transform en aceite y gas en el interior de las llamadas rocas madre.Segn los gelogos, el petrleo se ha originado por materia orgnica depositada en diversos

perodos geolgicos, siendo los ms antiguos los de hace ms de 500 millones de aos. Los depsitos de materia orgnica actual darn origen al petrleo del maana.

En trminos generales, el petrleo se

compone de los siguientes elementos:

Fitoplancton

Zooplancton

Capas ricas en materia orgnica proveniente

del plancton

Sello

Trampa

Plantas superiores

Marismas y lagunas

Agua pobre en oxgeno(anxica)

Agua rica en oxgeno(xica)

Cmo se forman los hidrocarburos en el subsuelo

Junto a esa materia orgnica y sobre ella se depositaron

sucesivas capas de lodo, arena, arcilla y otros sedimentos que fueron transportados por los

ros, el viento y las mareas.

Su origen es de tipo orgnico, proveniente fundamentalmente del fitoplancton y el zooplancton

marinos, con menores aportes de restos vegetales y animales, todo lo cual se deposit, en perodos medidos en millones de aos, en el fondo de los

lechos marinos o, en ocasiones, en el fondo de lagos.

Elemento % peso

Carbn 84-87

Hidrgeno 11-14

Azufre 0-2

Nitrgeno 0,2

11E L P E T R L E O Y S U M U N D O10 O R G E N E S

El petrleo ocupa los espacios de las rocas reservorios, que

son principalmente areniscas y calizas, las cuales contienen

poros intercomunicados, similares a los de una esponja.

Es algo as como el agua que empapa una esponja. En ningn caso hay lagos de petrleo. Por consiguiente, no es cierto que cuando se extrae el petrleo

quedan enormes espacios vacos en el interior de la tierra.

Elementos del sistema petrolfero

En un comienzo las capas sedimentarias se depositaron en sentido horizontal, pero los movimientos y cambios violentos que ha sufrido la corteza terrestre que han dado lugar a las montaas y valles variaron su conformacin y, por consiguiente, los sitios donde se encuentran las trampas con el petrleo. Generalmente el petrleo se encuentra acompaado de gas y agua.

El sistema petrolfero se compone de elementos y procesos, los cuales deben conjugarse totalmente y en un momento determinado, para contar con acumulaciones de hidrocarburos. Si uno de estos falla, no es posible su formacin.

Roca generadora

Migracin primaria

Migracin secundaria

Roca sello

Sobrecarga

Reservorio

Generacin

Trampa

Elementos

Roca generadora: aquella en la que una suficiente cantidad de materia orgnica ha sido acumulada, preservada y madurada termalmente para dar origen a petrleo o gas.

Trampa

Trampa

Preservacin

Reservorio: roca porosa y permeable en la cual se acumulan los hidrocarburos, siendo las ms comunes areniscas y calizas, cuya principal propiedad es la porosidad efectiva, que es el porcentaje de poros conectados entre s.

Roca sello: se les denomina sello a las barreras impermeables de la trampa, que sirven para detener la migracin del fluido hacia la superficie. Puede ser vertical o lateral.

Sobrecarga: es el volumen de rocas que est sobre la roca generadora y que indujo su sepultamiento, ejerciendo presin y temperatura para facilitar el proceso de maduracin de los hidrocarburos.

Procesos

Generacin: es el proceso por el cual las molculas biolgicas, creadas por organismos vivientes, son trasformadas en hidrocarburos. Durante esta alteracin aparece una forma intermedia de materia orgnica llamada kergeno.

Migracin primaria: es el proceso responsable de la expulsin del hidrocarburo de la roca madre hacia una roca permeable, controlado principalmente por fuerzas hidrulicas originadas durante la sedimentacin y la compactacin, permitiendo la formacin de hidrocarburos en el interior de la roca generadora.

Migracin secundaria: corresponde al movimiento del hidrocarburo a travs de rocas permeables hasta encontrar una trampa que le impida su movimiento o que alcance la superficie.

Formacin de trampa: elemento geolgico bsico indispensable para la acumulacin de hidrocarburos, aunque su existencia no implica necesariamente la presencia de dicha acumulacin.

Preservacin: momento en el que el hidrocarburo llega a la trampa con un sello y se deposita, conservando sus propiedades.

13E L P E T R L E O Y S U M U N D O12 O R G E N E S

Gas

Petrleo

Petrleo

Arena

Agua

15

ExploracinLa ciencia de la exploracin consiste en identificar y localizar, mediante investigaciones de tipo geolgico, geofsico y geoqumico, las formaciones subterrneas que pueden contener hidrocarburos.

La informacin recogida es interpretada por gelogos que determinan si existe o no la posibilidad de hallar hidrocarburos y as poder avanzar en la exploracin con mtodos ms precisos y que requieren mayor inversin, como la ssmica.

Uno de los primeros pasos en la bsqueda del petrleo es la

obtencin de fotografas areas, imgenes satelitales y de

radar, as como visitas de campo para recoger muestras de

rocas y fluidos en un rea de inters.

Se elaboran diversos tipos de mapas que identifican caractersticas de un rea determinada, tales como tipo de roca, fallas geolgicas y otros datos generales: vegetacin, topografa y corrientes de agua, entre otros.

17E X P L O R A C I NE L P E T R L E O Y S U M U N D O16

Etapa 1Se crean ondas sonoras

artificiales mediante vibraciones provocadas por

camiones especiales en la superficie o por pequeas explosiones controladas, buscando que las ondas

se propaguen hasta el subsuelo. A medida que esto

sucede, en las capas de la tierra se producen pequeos

ecos que solo pueden ser percibidos por aparatos de alta sensibilidad llamados gefonos, que capturan la

informacin y la dirigen hacia la unidad central de registro.

Etapa 2Luego se procesan las seales registradas

para ver un esquema de lo que hay en el subsuelo. Es algo as como sacarle una radiografa o una ecografa a la tierra.

La informacin obtenida se trabaja con equipos de cmputo especiales y como

resultado se logra una imagen que permite saber la configuracin de las

capas bajo la superficie.

Gefono

Sensor bajo tierra

Etapa 3La interpretacin de la imagen ssmica es

integrada con toda la informacin adquirida a lo largo del proceso exploratorio en los

centros geolgicos y geofsicos de las empresas petroleras. All es donde se establece qu reas pueden contener depsitos de hidrocarburos, cul es su

potencial y dnde se deben perforar los pozos exploratorios para confirmarlo. De aqu sale lo que se llaman prospectos petroleros.

Cubo ssmico

0

200

0

100

200

100

Posible trampa

Adquisicin ssmica

La informacin ssmica permite conocer con mayor exactitud la presencia de trampas en el subsuelo.

El mtodo ssmico consiste en tres etapas.

19E L P E T R L E O Y S U M U N D O18 E X P L O R A C I N

21

Perforacin exploratoriaLa nica manera de saber si realmente hay petrleo en el sitio es mediante la perforacin de un pozo.

El uso de la perforacin desviada u horizontal tambin ha permitido alcanzar depsitos a kilmetros de distancia de la perforacin y ha hecho posible explotar yacimientos de

hidrocarburos situados debajo de sitios en los cuales es muy difcil colocar una plataforma de perforacin o bajo reas ambientalmente sensibles, urbanizadas o pobladas.

Desviada u horizontal

Hasta 1970 la mayora de los pozos petroleros se perforaban verticalmente.

Sin embargo, las tecnologas modernas de perforacin direccional permiten perforar pozos marcadamente oblicuos y hasta con tramos horizontales, que pueden llegar a

gran profundidad.

Vertical

Hoy en da, no solo se perfora en tierra firme, sino en el mar, a profundidades

superiores a los 3.200 metros.

Marina direccional

A lo largo de la historia del petrleo, las tcnicas de

perforacin han avanzado significativamente. Los

primeros pozos petroleros se perforaban mediante

percusin, martillando una herramienta sujeta a un cable.

Poco tiempo despus, las herramientas de cables fueron sustituidas por la perforacin

rotatoria, que permita perforar a mayor profundidad y en menor tiempo.

23E L P E T R L E O Y S U M U N D O22 P E R F O R A C I N E X P L O R A T O R I A

Perforacin de un pozo

El primer pozo que se perfora en un rea geolgicamente inexplorada se denomina pozo exploratorio y en el lenguaje petrolero se clasifica como Pozo A3.

Cuando se descubre el petrleo, alrededor del pozo exploratorio se perforan otros pozos, llamados de avanzada A2, con el fin de delimitar la extensin del yacimiento y calcular el volumen de hidrocarburos que pueda contener.

La perforacin en el subsuelo marino sigue en trminos generales los mismos lineamientos, pero se efecta desde enormes plataformas ancladas al lecho marino o que flotan y se sostienen en un mismo lugar.

La actividad exploratoria es considerada una inversin de alto riesgo.

Equipo de perforacin

Los principales elementos que conforman un equipo de perforacin son los siguientes:

Torre de perforacin: es una estructura metlica en la que se concentra prcticamente todo el trabajo de perforacin.

Tubera o sarta de perforacin: conducto de acero que se va uniendo con otros a medida que avanza la perforacin. Cuando hay varios tubos unidos se les llama sarta de perforacin. El primer tubo lleva una broca en la punta.

Broca: es la que perfora el subsuelo y permite la apertura del pozo.

Malacate: es la unidad que enrolla y desenrolla un cable de acero con el cual se baja y se levanta la sarta de perforacin y soporta su peso.

Sistema de lodos: es el que prepara, almacena, bombea, inyecta y circula permanentemente por dentro de la sarta un lodo de perforacin que cumple varios objetivos: lubrica y mantiene fra la broca, sostiene las paredes del pozo y saca a la superficie el material rocoso que se va perforando.

Sistema de cementacin: es el que prepara e inyecta un cemento especial que pega los tubos de acero del revestimiento del pozo a sus paredes.

Motores: conjunto de unidades que imprimen la fuerza motriz que requiere todo el sistema de perforacin.

Preventoras: conjunto de vlvulas instaladas en boca de pozo para evitar que gas o petrleo broten a chorros y pongan en riesgo la integridad de las personas, el ambiente y los equipos.

Broca

Malacate

Torre de perforacin

Tubera de perforacin

Inyeccin de lodo

Eyeccin de lodo

Reflujo de lodo

Perforacin de rotacin

Tubo de perforacin

Broca de perforacin

Profundidad de un pozo en Colombia: entre

800 metrosy 7.000 metros

(2.000 y 22 mil pies)Tiempo de perforacin: entre

dos meses y un ao, en promedio.

Etapa exploratoria de un proyecto: de

uno a cinco aos.Costo de perforar un pozo en Colombia:

entre US$1,7 millones y US$150 millones.

Variables: regin, tecnologa, complejidad

operacional, permisos ambientales y exigencias de la comunidad.

25E L P E T R L E O Y S U M U N D O24 P E R F O R A C I N E X P L O R A T O R I A

27

ProduccinLa extraccin del petrleo se hace de acuerdo con las caractersticas propias de cada yacimiento y, en algunos casos, requiere tecnologas para incrementar su productividad.

Facilidades de produccin

El petrleo extrado generalmente viene acompaado de sedimentos, agua y gas natural, por lo que deben construirse previamente las facilidades de produccin, separacin y almacenamiento.

Una vez separado de esos elementos, el petrleo se enva a los tanques de almacenamiento y a los oleoductos, que lo transportarn hacia las refineras o los puertos de exportacin.

Flujo natural

Fluidos producidos

Conjunto de vlvulas de produccin

Pozo sumidero de agua

Estacin de compresin

Gas de inyeccin

Presin de tubera de produccin y

del revestidor

Gas producido

Separador de petrleo y gas

Almacenamiento de petrleo

Pozo productor

Mediciones y control

Vlvula de inyeccin de gas

Bombas electrosumergibles

Levantamiento artificial por gas

Agua producida

Petrleo producido

Para poner a producir un pozo es necesario perforar la tubera

de revestimiento a la profundidad de las formaciones donde se

encuentra el hidrocarburo. El petrleo fluye por esos orificios y

se extrae mediante una tubera de menor dimetro, conocida

como tubera de produccin.

rbol de navidad

Bombeo mecnico (machn)

La capa de gas le da presin al pozo

Una bomba mecnica succiona el petrleo

para llevarlo a la superficie

Flujo natural Levantamiento artificial

Sistemas de produccin

Si la presin del pozo es baja, se emplean otros mtodos de extraccin. El ms comn ha sido el balancn o machn, el cual, mediante un

permanente balanceo, acciona una bomba en el fondo del pozo que succiona el petrleo hacia la superficie. Como cuando usted toma lquido con un pitillo. Hay otros dispositivos elctricos de menor tamao que

realizan esta funcin.

Si el yacimiento tiene energa propia, generada por la presin subterrnea y por los elementos que

acompaan al petrleo (por ejemplo gas y agua), ste saldr por s solo. En este caso se instala en la cabeza del pozo un equipo llamado rbol de

Navidad, que consta de un conjunto de vlvulas para regular el paso del petrleo.

El gas natural asociado que acompaa al petrleo se enva a plantas de tratamiento para aprovecharlo en el mismo campo o despacharlo como gas seco hacia

los centros de consumo a travs de gasoductos.En el caso de yacimientos que contienen nicamente gas natural, se instalan los equipos requeridos para

tratarlo (proceso de secado y extraccin de livianos a una presin alta) y enviarlo a los centros de consumo.

E L P E T R L E O Y S U M U N D O28 29P R O D U C C I N

Etapa 2: Cierre

de pozo

Vapor

Etapa 1: Inyeccin de vapor

Etapa 3: Produccin

Inyeccin de CO2

Zona de petrleo

Inyeccin de vapor

Inyeccin de dixido de carbono (CO2)

Separacin y bodega

Inyeccin de CO2

Produccin

CO2

Tecnologas de recobro mejorado

Nunca se logra extraer todo el petrleo que se encuentra (in situ) en un yacimiento. En el mundo, en promedio, el factor de recobro es del 15% al 50%. Sin embargo, dependiendo de la tecnologa que se aplique, se puede lograr hasta el 65%.

Por tal razn, existen mtodos de recobro mejorado para lograr la mayor extraccin posible de petrleo en yacimientos sin presin natural o que llevan varios aos de produccin.

En el mundo se habla de recuperacin primaria (energa natural), recuperacin secundaria (como inyeccin de agua o gas) y recuperacin terciaria (combustin en sitio, inyeccin de qumicos o gases, entre otros), que demandan mayores tecnologas en la medida en que se pasa de una a otra.

Inyeccin de agua

Frente de agua

Petrleo

Produccin de petrleo

Inyeccin de agua

Es el mtodo de recobro no trmico ms usado en Colombia.

Consiste en inyectar agua al yacimiento para aumentar

la presin y desplazar el hidrocarburo a los pozos

productores. El lquido arrastra el crudo que no puede salir

fcilmente.En la superficie, el petrleo

que se extrae es recolectado en unos tanques donde se

separa del agua y el gas. El agua es reutilizada en el proceso

de inyeccin, cumpliendo las regulaciones ambientales.

Consiste en inyectar vapor para calentar y reducir la viscosidad del crudo, es

decir, hacerlo ms lquido para facilitar su extraccin.

La inyeccin se puede realizar de forma cclica o continua; su uso depende de las caractersticas del yacimiento y funciona en

yacimientos de hasta 1.200 metros de profundidad.

El objetivo es que el vapor ayude a desplazar el crudo

hacia el pozo productor.

El gas se inyecta para aumentar la energa del yacimiento y facilitar el

desplazamiento del crudo, al disminuir la viscosidad

del petrleo y aumentar la presin del yacimiento.El gas, al ser ms liviano que el crudo, se mezcla

con los componentes del hidrocarburo y genera una alta presin que mueve el

crudo y facilita la extraccin.Con esta tecnologa se

logran mantener las tasas de productividad a un volumen ms elevado, durante la vida

productiva del pozo.

31E L P E T R L E O Y S U M U N D O30 P R O D U C C I N

Es una tcnica de estimulacin que data de los aos 40

y consiste en generar microfisuras en la roca a

travs de la inyeccin de fluido a alta presin, para facilitar la extraccin del hidrocarburo.

Se puede utilizar en yacimientos convencionales o no convencionales y su uso

depende de las caractersticas del yacimiento.

El fracturamiento hidrulico implica la inyeccin de fluido compuesto por:

Agua (90%)Arena (9%)

Qumicos (1%)Los qumicos son los mismos utilizados en

otras industrias de uso domstico. Parte del fluido

de estimulacin retorna a superficie, donde es tratado y reinyectado.

Yacimiento convencional

Yacimiento convencional

Yacimiento no convencional

Metros

300

1.000

2.000

3.000

4.000

Torre de perforacin

Se perforan pozoshorizontales en

combinacin conel fracturamiento

Zona de combustin

Zona de coque

Aceite mvil

Aceite fro

Combustin en sitio (In situ) Fracturamiento hidrulico

Inyeccin de agua mejorada

Zona de condensacin

Produccin y almacenamiento de los fluidos de produccin

petrleo, gas y agua

Zona de petrleo

Bomba de inyeccin de agua

Pozo de produccin

Pozo de inyeccin

Solucin de polmeros

Este mtodo consiste en inyectar aire al yacimiento, a travs de pozos inyectores,

para generar un frente de calor que adelgaza al crudo

y lo desplaza hacia los pozos productores.

El principio es similar al que ocurre en una estufa de lea donde el aire es el encargado de mantener encendida la brasa. En la combustin in situ el aire

mantiene el calor para hacer el crudo menos espeso.La tcnica no es nueva.

Data de los aos 30 y se ha aplicado exitosamente en varias partes del mundo.

Consiste en disolver aditivos qumicos en el agua, conocidos como polmeros, surfactantes

o lcalis, antes de que sea inyectada en el yacimiento.Es similar a la inyeccin de

agua normal. La diferencia est en que la adicin de qumicos

facilita el desplazamiento del hidrocarburo.

Los qumicos se usan en cantidades bajas y controladas, lo que no genera peligros para

el medio ambiente y el entorno.

Solucin de polmeros

Las paredes del pozose construyen de

manera que ste quedetotalmente aislado.

El proceso de fracturamiento hidrulico implica un anlisis integral de las condiciones del pozo

para evitar la ocurrencia de impactos al entorno.

33E L P E T R L E O Y S U M U N D O32 P R O D U C C I N

35

Manejo de las aguas de produccinEn el mundo se invierten unos US$50 billones en el tratamiento de las aguas asociadas a la produccin de petrleo, antes de devolverlas al medio ambiente.

Agua de otro yacimiento

Presin

Vertimiento

Reinyeccin: usar el agua producida en un campo para reinyectarla en ese mismo campo, pero a presin, para que suba la tasa diaria de recuperacin del petrleo. Es una de las alternativas ms utilizadas.

Disposal: disponer el agua mediante la inyeccin en acuferos inferiores o superiores al yacimiento productor, para reducir disposicin superficial de aguas.

Reso en riego: consiste en tratar el agua y enviarla a reas especialmente dispuestas para recibirla y aprovechar hasta la ltima gota en cultivos y reforestacin silvopastoril. La clave est en la inversin en tratamiento, para que realmente el agua quede en condiciones de ser aprovechada.

En la industria de los hidrocarburos, cada gota de agua que se

emplea antes, durante o despus de la operacin no puede ser

usada libremente. Para operar en Colombia, la industria debe

cumplir por lo menos 300 normas ambientales, entre nacionales

y regionales. Entre ellas figuran las relativas a permisos de

concesin para hacer captaciones o permisos de vertimiento y,

en ambos casos, se pueden necesitar permisos de ocupacin de

cauces.

Las autoridades ambientales y energticas y las empresas petroleras tienen las siguientes opciones para manejar las aguas asociadas a la produccin de hidrocarburos y as reducir el impacto al ambiente:

Vertimiento: llevar el agua extrada del subsuelo, ya tratada, y mezclarla con la corriente del afluente en el punto definido en el plan de manejo ambiental.

Evaporacin: cambiar la fase del agua de su estado lquido a gaseoso, para volverla al ambiente, mediante el aumento de temperatura.

Agua para cultivos

Agua tratada

37E L P E T R L E O Y S U M U N D O36 M A N E J O D E L A S A G U A S D E P R O D U C C I N

Disposicin finalMedio ambiente: Monitoreo y control Legislacin ambiental

El tratamiento de aguas residuales incluye el retiro de hidrocarburos,slidos suspendidos y control del pH y fenoles presentes.

Manejo de agua en un campo petrolero

Por cada barril de petrleo que se produce en los campos de Ecopetrol en el pas, tambin se extraen otros 12 barriles de agua en promedio; sin embargo, esto depende de la condicin del mecanismo de produccin del yacimiento. En Colombia, por ejemplo, en algunos campos la relacin es de 1:1, pero en otros casos la relacin puede llegar a ser de 1:318. A 2020, se estima que la produccin de agua en los campos colombianos podra llegar a 16 barriles de agua por cada barril de petrleo.

Separacin Gas Petrleo Agua Tratamiento

de agua

Caractersticas del agua de produccin

Relacin agua-petrleo en Ecopetrol

Ao Pronsticos del agua en EcopetrolRelacin agua-petrleo

2014 11,63 Mbbl/da 12:1

2015 16 Mbbl/da 13:1

2020 20 Mbbl/da 16:1

Inversiones para mejorar la calidad del agua

En el mundo se invierten unos US$50 billones anuales para el manejo de aguas de produccin. En los prximos seis aos, Ecopetrol invertir en el campo Castilla US$1.400 millones para tratamiento y disposicin final del agua.

Normalmente es salada, con compuestos inorgnicos disueltos, escamas suspendidas, gases disueltos, hidrocarburos dispersos, bacterias y variedad de sustancias txicas y radiactivas naturales.

Fuente de agua Aguas superficiales Aguas subterrneas Aguas de produccin

Sistema de inyeccin de agua

n Inyeccin disposaln Reinyeccin recobron Vertimiento a cuerpos de aguan Riego agroindustrial

Qu se hace con el agua?(%)

37

4645

Campos de petrleo y gas de Ecopetrol

y sus asociadas en Colombia:

257

Produccin promedio da de petrleo y gas:

717,1millones de barriles de petrleo equivalente

(Primer trimestre 2014)

Produccin promedio diaria de agua:

9,4millones de barriles

(Primer trimestre 2014)

39E L P E T R L E O Y S U M U N D O38 M A N E J O D E L A S A G U A S D E P R O D U C C I N

41

TransporteEn el mundo del petrleo, los oleoductos y los buques tanqueros son los medios por excelencia para el transporte del crudo.

Para ello se construye un oleoducto, trabajo que consiste en unir tubos de acero a lo largo de un trayecto determinado.

En la parte inicial del oleoducto, una estacin de bombeo impulsa el petrleo y, dependiendo de la topografa por donde ste pase, se instalan estratgicamente otras estaciones denominadas de reimpulso o refuerzo, necesarias para que le permitan superar sitios de gran altura, como las cordilleras en Colombia, y transportar el petrleo hasta la estacin terminal.

Las vlvulas de seccionamiento y de choque controlan el paso del petrleo entre la estacin inicial y terminal y atienden oportunamente situaciones de emergencia.

Hay ductos similares que cumplen funciones especficas: gasoducto (para gas), poliductos (para gasolinas, disel y otros derivados), propanoductos (para gas propano), combustoleoductos (para combustleo), etc.

Los buquetanques son enormes barcos dotados de compartimentos y sistemas especiales diseados para el transporte martimo de petrleo crudo, gas, gasolina o cualquier otro derivado.

3. Estacin de bombeo y almacenamiento

4. Estacin terminal

El paso inmediato al descubrimiento y explotacin de un

yacimiento es su traslado hacia los centros de refinacin

o a los puertos de embarque con destino a la exportacin.

1. Campo petrolero

2. Cruce fluvial y puentes colgantes

5. Puerto martimo

6. Consumidor final: Estacin de servicio Hogares Fbricas

43E L P E T R L E O Y S U M U N D O42 T R A N S P O R T E

45

RefinacinEl petrleo finalmente llega a las refineras para su procesamiento, donde prcticamente lo que se hace es cocinarlo; por tal razn es que al petrleo tambin se le denomina crudo.

En su interior, estas torres operan a una presin cercana a la atmosfrica y estn divididas en numerosos compartimientos, denominados bandejas o platos, cada una de las cuales tiene una temperatura diferente y cumple la funcin de fraccionar los componentes del petrleo.

El crudo llega a estas torres despus de pasar por un horno, donde se cocina a temperaturas de hasta 400 C, que lo convierten en vapor, el cual entra por la parte inferior de la torre de destilacin y asciende por entre las bandejas. A medida que sube, pierde calor y se enfra.

Cuando cada componente vaporizado encuentra su propia temperatura de condensacin, pasa a fase lquida y se deposita en su respectiva bandeja, a la cual estn conectados unos ductos por los cuales se recogen las distintas corrientes que se separaron en esta etapa.

Al fondo de la torre cae el crudo reducido, es decir, aquel que no alcanz a evaporarse en esta primera etapa.

La produccin final de combustibles como gasolinas, jet y disel requiere etapas de hidro tratamiento (proceso por el que se retiran compuestos azufrados) con el fin de eliminar componentesnocivos para la salud y el ambiente, acorde con las normas ambientales.

Una refinera es un enorme complejo donde el petrleo crudo

se somete, en primer lugar, a un proceso de destilacin o

separacin fsica y luego a procesos qumicos que permiten

extraerle buena parte de la gran variedad de los componentes

que contiene. Se pueden obtener ms de 2.000 productos.

Los productos extrados del proceso de refinacin se llaman derivados y son de dos tipos: los combustibles (como gasolina, disel y otros) y los petroqumicos (polietileno, y ciclohexano, usado en la fabricacin del nylon, benceno y dems).

El primer paso de la refinacin del crudo se cumple en las torres de destilacin primaria o destilacin atmosfrica.

Algunos derivados como turbosina, queroseno y disel ya son productos finales. Las dems

corrientes se envan a otras torres y unidades para someterlas

a nuevos procesos, al final de los cuales se obtendr el resto de los

derivados del petrleo.

DesaladorAlmacenamiento de petrleo Hornos

Gasolina de avin

3. Jet

Nafta petroqumica

2. Nafta

Mezclador

Gasolina

Cracking

5. Gasleos

Componentes de disel o combustleo

ArotarGas Gasolina

4. Acpm

Acpm

Mezclador

6. Crudo reducido

Combustleo para transporte

martimo

Destilacin al vaco

Mezclador

Separacin de gas

1. Gas

ButanoPropano

Gas1

Jet3

Gasleos5

Nafta2

Acpm4

Crudo reducido6

Torre de destilacin primaria o

atmosfrica

47E L P E T R L E O Y S U M U N D O46 R E F I N A C I N

49

Combustibles para transporte areo, terrestre y martimo, y adems derivados como cauchos sintticos, solventes, plsticos, parafinas, detergentes, fungicidas, maquillaje y bases lubricantes, entre otros, son solo algunos de los muchos productos que se obtienen a partir del petrleo, para mejorar la calidad de vida de las personas.

Derivados y usos

Petroqumicos e industriales

Alquitrn aromtico (arotar): materia prima para la elaboracin de negro de humo que, a su vez, se usa en la industria de llantas; tambin es un diluyente de los fondos del barril.

Asfaltos: se utilizan en la elaboracin de pavimentos, en construccin y conservacin de vas.

Bases lubricantes: son la materia prima para la produccin de los aceites y grasas lubricantes. Las bases lubricantes pueden ser parafnicas o naftnicas, dependiendo del crudo del que provengan. Las primeras se utilizan para la produccin de los aceites lubricantes y las segundas principalmente para la obtencin de grasas lubricantes y tintas.

Benceno: sirve para fabricar ciclohexano.

Ciclohexano: es la materia prima para la produccin de caprolactama y cido adpico con destino a la fabricacin del nylon.

Ceras parafnicas o parafinas: materia prima para la produccin de velas y similares, ceras para pisos, betunes, fsforos, papel parafinado y vaselinas, entre otros productos.

Disolventes alifticos: se utilizan en la extraccin de aceites, fabricacin de pinturas, pegantes y adhesivos; para la produccin de thinner, elaboracin de tintas, formulacin y fabricacin de productos agrcolas, disolucin de caucho, fabricacin de ceras y betunes, y para limpieza en general.

Ortoxileno: es la materia prima para la produccin de anhdrido ftlico, adems de resinas y pegantes.

Polietileno de baja densidad: materia prima para la industria del plstico en general (bolsas, envases y muchos otros).

Tolueno: se usa como disolvente en la fabricacin de pinturas, resinas, adhesivos, pegantes, thinner y tintas, y como materia prima del benceno.

Xilenos mezclados: se utilizan en la industria de pinturas, insecticidas y del thinner.

El azufre que sale de las refineras sirve para la vulcanizacin del caucho, fabricacin de algunos tipos de acero y preparacin de cido sulfrico, entre otros usos.

Gas licuado del petrleo: es producto de la separacin de fracciones livianas del petrleo y del craqueo cataltico, que es el rompimiento mole

cular de fracciones pesadas del petrleo. A partir del GLP se obtiene el propileno, que

es la materia prima para la produccin de polipropileno, insumo para el sector de

plsticos de baja y alta densidad. El gas propano tambin se puede obtener del

GLP. Esto es posible cuando el gas es rico en componen tes

como propanos y butanos, corrientes lquidas que se le separan.

Los siguientes son los diferentes productos

derivados del petrleo:

Combustibles

Acpm o disel: es el combustible utilizado en los motores disel, de uso comn en camiones y buses, y en pequeas plantas de generacin elctrica.

Gasolina motor corriente y extra: para consumo en los vehculos automotores de combustin interna, principalmente. La gasolina extra tiene mayor octanaje (caracterstica relacionada con el momento de su detonacin) que la gasolina corriente.

Combustleo o fuel oil: es un combustible pesado para hornos y calderas industriales.

Gas propano o GLP: se utiliza como combustible domstico e industrial.

Gasolina de aviacin o avigs: para uso en aviones con motores de combustin interna.

Queroseno: se utiliza en estufas domsticas y en equipos industriales. Es el que comnmente se llama petrleo.

Turbocombustible o turbosina: gasolina para aviones con turbina tipo propulsin o jet, tambin conocida como Jet A1.

51E L P E T R L E O Y S U M U N D O50 D E R I V A D O S Y U S O S

Petrleo en Colombia

1536Llegada de la expedicin de Gonzalo Jimnez de Quesada a La Tora (hoy Barrancabermeja). Los indios yarigues utilizaban el petrleo que flua de manaderos como reconfortante corporal; los espaoles, para impermeabilizar sus embarcaciones

1886Jorge Isaacs firm contratos de concesin de petrleo en Urab y de carbn en Urab y La Guajira.

1905Diego Martnez firm contrato de concesin con el Gobierno colombiano para construir una planta de refinacin y producir aceite de iluminacin en Cartagena.

El general Virgilio Barco firm la concesin Tib, Norte de Santander, para exploracin y explotacin petrolera.

Roberto De Mares firm la concesin De Mares, para exploracin y explotacin en Barrancabermeja, Santander.

1909Se inaugura la planta Cartagena Oil Refining Company, cerrada en 1922.

1918Se registraron los primeros descubrimientos en el denominado campo La CiraInfantas, en Barrancabermeja, con reservas de 800 Mbls.

1922Inici la refinacin de crudo en Barrancabermeja.

53E L P E T R L E O Y S U M U N D O52 P E T R L E O E N C O L O M B I A

1951Devolucin de la Concesin De Mares al Gobierno colombiano.

Creacin de la Empresa Colombiana de Petrleos (Ecopetrol).

1926Fue inaugurado el oleoducto de 538 kilmetros entre el campo La CiraInfantas y Cartagena y zarp el primer barco con crudo colombiano hacia Estados Unidos.

1931El Gobierno declar al sector petrolero como de inters pblico y se adjudic potestad para expropiar.

1938Se otorg la concesin Yond, Antioquia.

1954Inauguracin de las nuevas plantas de la Refinera de Barrancabermeja, con una capacidad de carga de 38 mil bpd.

1963Se descubre el campo Orito, Putumayo, con reservas de 240 Mbls.

1940Se descubri el campo Tib, Norte de Santander, con reservas de 270 Mbls.

1941Se descubri el campo Casabe, Antioquia, con reservas de 300 Mbls.

55E L P E T R L E O Y S U M U N D O54 P E T R L E O E N C O L O M B I A

1969Se descubre el campo Castilla, Meta, con reservas de 320 Mbls.

1972Se descubre el campo Chuchupa, La Guajira, con reservas de siete tera pies cbicos de gas. El primero en aguas someras.

1973El pas pas a ser importador de petrleo, afectando las finanzas de la nacin.

1974Se cre el contrato de asociacin, como la forma bsica de explorar y producir petrleo en Colombia y ese ao se presentaron las primeras manifestaciones de compaas privadas interesadas en asociarse con Ecopetrol.

1981Se descubre el campo ApiaySuria, Meta, con reservas de 215 Mbls.

1983Se descubri el campo Cao Limn, Arauca, con ms de 1.250 Mbls de reservas, que le permiti a Colombia recuperar la autosuficiencia petrolera.

57E L P E T R L E O Y S U M U N D O56 P E T R L E O E N C O L O M B I A

2003El Decreto Ley 1760 cre la ANH para administrar los hidrocarburos, la suscripcin y la administracin de los contratos de exploracin y explotacin con las compaas petroleras en el territorio nacional.

1985Se inaugur el oleoducto Cao LimnCoveas, con 770 kilmetros, que permita exportar el crudo de Cao Limn a mercados internacionales.

Se descubri el campo San Francisco, Huila, con reservas de 150 Mbls.

1989Se descubri el campo Cusiana, Casanare, con reservas de 750 Mbls.

1993Se descubri el campo Cupiagua, Casanare, con reservas de 510 Mbls.

Ecopetrol pas de ser una empresa industrial y comercial del Estado a ser una sociedad pblica por acciones, vinculada al Ministerio de Minas y Energa.

59E L P E T R L E O Y S U M U N D O58 P E T R L E O E N C O L O M B I A

2007Ecopetrol realiz la primera emisin de acciones, al poner en el mercado burstil el 10,1% de sus acciones y vincular a unos 500 mil accionistas como socios de Ecopetrol.

2008Ecopetrol ingres a la Bolsa de Nueva York, una de las plazas burstiles ms grandes del mundo, luego de obtener todas las aprobaciones respectivas por parte de la Comisin de Bolsa y Valores de Estados Unidos.

2011Ecopetrol realiz la segunda emisin de acciones, al colocar en el mercado el 9,9% de sus acciones, para alcanzar una colocacin total del 20%.

2015El Grupo Empresarial Ecopetrol tiene la meta de producir 760 mil barriles por da y al 2020 planea ubicarse entre las 30 primeras compaas del ranking mundial.

61E L P E T R L E O Y S U M U N D O60 P E T R L E O E N C O L O M B I A

Las cifras de Ecopetrol

Transporte

Exploracin

El grupo empresarial Ecopetrol tiene 18 millones de hectreas para realizar actividades de exploracin en Colombia.

Produccin

Ecopetrol produjo cerca de

760 mil barrilesde petrleo equivalente por da en 2014.

Cerca del 60% de la produccin es de

crudos pesados y el mayor volumen se obtiene de

campos localizados en los Llanos Orientales.

RefinacinAmbas refineras son objeto de programas de optimizacin para

incrementar su capacidad y mejorar la calidad de los combustibles, para que se ajusten a las nuevas exigencias ambientales.

Golfo de Mxico

Brasil

Per

4,2 millones de hectreas para

explorar

Capacidad de carga de la Refinera de Barrancabermeja:

250 kbpd.

Capacidad de carga de la

Refinera de Cartagena: 165 kbpd.

Ambas refineras atienden

cerca del 75% de la demanda de productos

petroqumicos e industriales.

Opera

257 campos de produccin en

Colombia.

Oleoductos: 5.325 kilmetros para transporte

de crudo.

Puertos de exportacin: Coveas y Pozos Colorados,

en el Caribe, y Tumaco y Buenaventura, en el Pacfico.

Estaciones de bombeo y terminales:

67 (37 para oleoductos y 30 para poliductos).

Poliductos: 3.106 kilmetros para transporte

de refinados.

63E L P E T R L E O Y S U M U N D O62 L A S C I F R A S D E E C O P E T R O L

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E L P E T R L E O Y S U M U N D O64 65

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La Responsabilidad Corporativa de Ecopetrol es un componente fundamental de la estrategia empresarial que, junto con los lineamientos de Crecimiento Rentable y Consolidacin Organizacional, contribuye a asegurar la sostenibilidad de la empresa.

Mediante lineamientos de Responsabilidad Corporativa, se busca que la operacin de la empresa est en armona y equilibrio con los grupos de inters y con el medio ambiente.

Con los grupos de inters se realiza una gestin responsable de las relaciones para generar confianza, fortalecer la reputacin y asegurar la sostenibilidad del negocio. Este es el compromiso con cada uno de sus grupos de inters:

Accionistas e inversionistas: promover una inversin segura, rentable y transparente por medio de una adecuada gestin del negocio y su entorno.

Sociedad y comunidad: participar en el desarrollo sostenible del pas, en un marco de corresponsabilidad y respeto de los derechos humanos.

Estado: contribuir a la construccin de un Estado Social de Derecho mediante el cumplimiento de nuestras obligaciones y el apoyo al fortalecimiento institucional.

Empleados, jubilados y sus beneficiarios: ser el mejor lugar para trabajar, generador de valor compartido, en un marco de confianza, transparencia y productividad.

Socios: asegurar negocios conjuntos sostenibles dentro de un marco de relaciones transparentes, confiables, eficientes y de mutuo beneficio.

Clientes: ser la mejor opcin de suministro a los clientes de nuestros productos y servicios,

con criterios de oportunidad, calidad y cantidad.

Contratistas y sus empleados: transparencia, reglas claras y una

relacin de beneficio mutuo.

Cada uno de esos compromisos es desplegado en indicadores

de gestin que son evaluados mensual y trimestralmente.

Responsabilidad Corporativa

67E L P E T R L E O Y S U M U N D O66 R E S P O N S A B I L I D A D C O R P O R A T I V A

COLOMBIA

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ESTADOS UNIDOS

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VENEZUELA

ARGENTINA

BRASIL

TRINIDAD Y TOBAGO

RUSIA

ARGELIA LIBIA EGIPTO

SUDN

IRAK IRN

REINO UNIDO

NORUEGA

AZERBAIYNRUMANIA

DINAMARCA

KAZAJISTN

TURKMENISTN

EMIRATOS RABES

UZBEKISTN

YEMEN

GUINEA ECUATORIAL

REPBLICA DEL CONGO

ITALIA

CHINA

INDIA

AUSTRALIA

INDONESIA

REPBLICA DE CHADSUDN DEL SUR

NIGERIA

ANGOLA

GABN

TNEZ

OMN

SIRIA

QATARKUWAIT

ARABIA SAUDITA

VIETNAMTAILANDIA

BRUNEIMALASIA

Reservas probadas de petrleoMiles de millones de barriles

Produccin de petrleoMiles de barriles por da

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Irak

*OCDE (OECD en ingls): Organizacin para la Cooperacin y el Desarrollo Econmicos / **OPEP: Organizacin de Pases Exportadores de PetrleoFuente: EIA y ACP, de acuerdo con reportes en lnea ms recientes y reflejando los valores promedio de 2013.

Suramrica y Centroamrica

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5,3

69E L P E T R L E O Y S U M U N D O68 C I F R A S D E L P E T R L E O E N E L M U N D O

Bibliografa de referencia Amanat Chaudhry. Oil Well Testing Handbook. 2004. Bill D. Berger y Kenneth E. Anderson. Petrleo moderno. Un manual bsico

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rbol de Navidad: conjunto de vlvulas sobre la boca del pozo que sirve para controlar la extraccin del petrleo.

Barril: unidad de medida de volumen del petrleo, equivalente a 42 galones.

Broca: pieza con la cual se perfora el pozo.

Cabeza de pozo: equipo pesado que va en la superficie, sobre la boca del pozo.

Campo: rea donde hay varios pozos petrolferos productores.

Crudo: el petrleo en su estado natural.

Derivados: productos obtenidos del petrleo.

Exploracin: actividad para buscar el petrleo.

Formacin: nombre geolgico que se da al conjunto de capas de rocas sedimentarias.

Geologa: ciencia que estudia la composicin de la tierra, su naturaleza, su situacin y los fenmenos que la han originado.

Geofsica: ciencia que estudia la configuracin de la tierra por mtodos fsicos.

Hidrocarburo: compuestos de hidrgeno y carbono como el petrleo y el gas natural.

Machn: equipo mecnico para succionar el petrleo del subsuelo.

Manaderos: flujo de petrleo hacia la superficie, formando pequeos charcos.

GlosarioOctanaje: escala que mide la resistencia de un combustible (como la gasolina para motor corriente y extra) a detonar prematuramente cuando es comprimida dentro del cilindro de un motor. Tambin se le denomina Research Octane Number (RON).

Oleoducto: tubera que transporta el petrleo.

Oro negro: nombre popular que se le da al petrleo, por su gran valor.

Petrleo: aceite de roca.

Plataforma submarina: sitio desde donde se hace el trabajo petrolero en el mar.

Pozo: hueco profundo que se abre para buscar y producir petrleo.

Refinera: complejo industrial donde se procesa el petrleo.

Reservas probadas: volumen de petrleo que se sabe con certeza que hay en un yacimiento.

Roca madre: lugar donde se form el petrleo.

Roca sedimentaria: capa subterrnea constituida por sedimentos diversos.

Ssmica: uno de los mtodos ms importantes para buscar petrleo.

Trampa: sitio en el subsuelo donde est atrapado el petrleo.

Yacimiento: sitio donde se encuentra el petrleo.

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