extracción y refinación del petroleo
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Brian Castro
Johan Gonzlez
EL PETROLEO Y SU CRAQUEO
-
Son los compuestos orgnicos ms simples y pueden ser considerados
como las sustancias principales de las
que se derivan todos los dems
compuestos orgnicos Son una fuente
de energa y materia prima que el
hombre ha sabido aprovechar para su
beneficio, para el transporte areo,
acutico y terrestre, generacin de
electricidad, las industrias qumicas,
farmacuticas, militares y alimentarias,
manufactura de plsticos y materiales
diversos
HIDROCARBUROS
-
Origen:
La teora mas aceptada propone que el
petrleo se origina de los residuos de
organismos vivos acuticos, vegetales y
animales, que, hace muchos aos vivan
en los mares, las lagunas o las
desembocaduras de los ros, o en las
cercanas del mar
EL PETROLEO
-
La transformacin qumica (craqueo natural) debida al calor y a la presin durante la diagnesis produce, en sucesivas etapas, desde betn a hidrocarburos cada vez ms ligeros (lquidos y gaseosos). Estos productos ascienden hacia la superficie, por su menor densidad, gracias a la porosidad de las rocas sedimentarias. Cuando se dan las circunstancias geolgicas que impiden dicho ascenso (trampas petrolferas como rocas impermeables, estructuras anticlinales, mrgenes de diapiros salinos, etc.) se forman entonces los yacimientos petrolferos.
PETROLEO
-
el petrleo se form por descomposicin lenta a presin
elevada y al abrigo de grandes
depsitos de algas marinas (hiptesis
vegetal) o de restos de pequeos
animales (hiptesis animal) ayudada
por el calor que esa gran presin
origin
HIPTESIS ORGNICA-VEGETAL (DE KRAMER) Y
ORGNICA ANIMAL (DE ENGLER)
-
La teora se basa en que durante la era terciaria, en el fondo de los mares
se acumularon restos de peces,
invertebrados y de algas, quedando
sepultados por la arena y las arcillas
sedimentadas. Las descomposiciones,
provocadas por microorganismos,
acentuadas por altas presiones y
elevadas temperaturas posteriores,
dieron origen a hidrocarburos
HIPTESIS ORGNICA-VEGETAL (DE KRAMER) Y
ORGNICA ANIMAL (DE ENGLER)
-
Corresponde al establecer la
existencia del yacimiento
petrolero. Obedece a una tarea
cientficamente organizada, que
se realiza en dos formas; la
primera satelitalmente a travs de
fotografas espectrofotomtricas
de infrarrojo y u.v. Cada sustancia
da in espectro diferente que se
constituye en su huella digital. La
segunda exploracin es in situ
con Instrumentos de gran
precisin y tcnicos
especializados para confirmar la
existencia del yacimiento,
dimensin y tamao del mismo y
calidad del petrleo, as como el
respectivo anlisis de suelos. Para
esta exploracin se requiere el
tramite de licencia de operacin
expedida por el gobierno o su
dependencia encargada
EXPLORACIN
-
1. MTODO GEOLGICO Mtodos Indirectos: Afloramientos, mediciones de direcciones o rumbos en las inclinaciones.
Mtodos Directos:
- perforacin de pozos, examen de los fsiles que contienen la roca.
Anlisis de suelos para determinar su edad geolgica .
2. METODOS GEOFISICOS - Exploracin gravimtrica
- exploracin area levantamiento Aero-geofsicos
- Magnetometra
- Sismografia
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EXPLORACIN GRAVIMTRICA
La gravimetra es un mtodo muy importante en la bsqueda de depsitos minerales. Este mtodo aprovecha las diferencias de la gravedad en distintos sectores. La
gravitacin es la aceleracin (m/s2) de un objeto qu esta cayendo a la superficie. La
gravitacin normal (promedia) en la tierra es 9,80665 m/s2.
Grandes cuerpos mineralizados pueden aumentar la gravitacin en una regin
determinada porque rocas de mayor densidad aumentan la aceleracin.
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INSTRUMENTOS DE MEDICIN
PARA LA EXPLORACIN GRAVIMTRICA
balanza de ETVS Gravmetro
En representacin esquemtica, el instrumento consta de una masa metlica que, suspendida de un resorte supersensible, registra la elongacin del resorte debido a la atraccin producida por lo denso de la masa de las rocas subterrneas. Las medidas son anotadas y posteriormente se confeccionan mapas que representan la configuracin lograda.
La balanza de ETVS est equipada
con dos pesos iguales situados a distintas
alturas y unidos solidariamente. Este
conjunto est suspendido de un hilo de
torsin de tal manera que la construccin
puede girar libremente en torno del hilo
en el plano horizontal.
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EXPLORACIN AREA LEVANTAMIENTO
AEROGEOFISICOS
El avin se utiliza ventajosamente para cubrir grandes extensiones en poco tiempo y obtener, mediante la fotografa area, mapas generales que
facilitan la seleccin de reas determinadas que luego podran ser objeto de
estudios ms minuciosos.
La combinacin el avin y la fotografa permiten retratar y obtener una vista panormica de la topografa, cuyos rasgos y detalles geolgicos
pueden apreciarse ventajosamente, ahorrando as tiempo para seleccionar
lotes de mayor inters.
Se ofrece una variedad de tcnicas para la exploracin de petrleo y gas.
- Ubicar depsitos sedimentarios
- Delinear los lmites y la estructura del depsito
- Determinar en forma costo-efectiva la colocacin ptima de estudios ssmicos
-
SISMOGRAFA
Las refracciones y reflexiones ssmicas debidamente filtradas y procesadas
permiten identificar diferentes capas y estructuras, y en algunos casos
acumulaciones de gas.
Ssmica 2D: Cuando hay poco informacin zonal.
Ssmica 3D: Cuando ya hay 2D y existe mayor informacin zonal de distinto tipo.
Puede ser terrestre marina.
-
PROCEDIMIENTO SSMICA EN TIERRA
Se perforan huecos
de 8 cm de dimetro
entre 5 y 15 metros
de profundidad.
Se depositan
pequeas cantidades
de sismigel y se
detona
Generan ondas
que se
propagan hasta
el subsuelo
-
A travs de una estacin
receptora compuesta por unos
equipos llamados gefonos se
recopila informacin de las
caractersticas de las
diferentes formaciones
geolgicas
Los gelogos determinan las
zonas aptas para encontrar
hidrocarburos y se da paso la
extraccin
-
PROCEDIMIENTO SSMICA MARINA
Se utiliza un barco cientfico que
arrastra un juego de cables que
portan los gefonos y pistolas de
aire
Expulsa aire comprimido
a alta presin
Generan ondas que atraviesan el
lecho marino y las diferentes
formaciones del subsuelo que
rebotan para ser identificadas por
los gefonos y ser analizadas por
los gelogos
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LA MAGNETOMETRA EN LA EXPLORACIN
DE LOS HIDROCARBUROS
La magnetometra es como la
gravimetra un mtodo geofsico
relativamente simple en su
aplicacin. El campo magntico de la
tierra afecta tambin yacimientos que
contienen magnetita (Fe). Estos
yacimientos producen un campo
magntico inducido, es decir su
propio campo magntico. Un
magnetmetro mide simplemente los
anomalas magnticas en la
superficie terrestre, cuales podran
ser producto de un yacimiento.
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PERFILES ELECTRICOS
Consiste en hacer circular una corriente elctrica en
la zona a estudiar mediante dos electrodos, cuyo
potencial es medido por otros dos electrodos a una
cierta distancia de los primeros, pudiendo determinar
de esta manera la resistividad de las rocas.
Perfiles trmicos
Efectuado con termmetros de mxima y de mnima
a distintas profundidades, que diferencia las capas
por sus conductibilidades trmicas.
-
3. EXPLORACIN GEOQUMICA
- Efectan los anlisis de las aguas de los manantiales, las
emisiones de humos volcnicos, las descargas de gases y las aguas
fras superficiales.
Tipo de roca relacionada con los fluidos termales a profundidad.
Posible existencia de fluidos cidos.
Los mtodos geoqumicos emplean procedimientos qumicos en el
laboratorio, con el propsito de determinar la presencia o ausencia
de rocas generadoras de hidrocarburos, y se detectan emanaciones
de asfalto, de gas,
impregnaciones de petrleo y depsitos naturales de parafinas.
Estos mtodos tambin ayudan a determinar el periodo geolgico en
el cual se originaron los hidrocarburos
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PASOS PARA LA EXPLORACIN GEOQUMICA.
La exploracin normalmente involucra una secuencia de pasos, tanto en la etapa de planeacin como en la de ejecucin. La organizacin de un estudio geoqumico, independientemente de la escala, esta basada en tres unidades funcionales principales:
a) El trabajo de campo, empleado primeramente en el muestreo.
a) Laboratorio.
b) La direccin tcnica responsable para la toma de decisiones sobre el personal, decisiones tcnicas y de operacin, as como la interpretacin de resultados.
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PERFORACION O EXTRACCION DE PETROLEO
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TIPO DE POZOS
POZO DE EXPLORACION
Despus de todos los anlisis en donde no se encuentran petrleo ni
gas denominan de cateo.
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Pozo de desarrollo
Despus de un descubrimiento se determina la extensin del yacimiento por
una serie de pozos de limitacin o de valoracin.
POZO DE GEOPRESION Y GEOTERMICOS
Son pozos que producen agua a una presin de 7.000 psi a una temperatura
de 149c la cual puede contener hidrocarburos.
POZOS MERMADOS O CASI AGOTADOS
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EXTRACCION CONVENCIONAL
se realiza la perforacin en el yacimiento hasta llegar al mismo, a
veces se llega a considerables profundidades como 6000m.
Se comienza por construir altas torres metlicas de seccin
cuadrada, con refuerzos transversales, de 40 m a 50 m de altura,
para facilitar el manejo de los pesados equipos de perforacin y el
subsuelo se taladra con un trpano que cumple un doble
movimiento: avance y rotacin.
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PERFORACION POR PRECAUSION O POR CABLE
Es la mas antigua, es un mtodo lento y de profundidad limitada, se basa la roca elevando y dejando caer una pesada barrena
sujeta al extremo de un cable.
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PERFORACION ROTOPERCUTANTE
Rotopercutante o de rotacin y percusin es un mtodo combinado en el que una barrena rotativa utiliza un liquido hidrulico circulante para accionar un
mecanismo tipo martillo.
Aplicable a todos los tipos de roca.
La gama de perforacin es amplia
Los equipos de trabajo se adaptan bien a cualquier tipo de trabajo.
Necesitan de un solo hombre para su manejo
Mantenimiento fcil y rpido
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EXTRACCION FORZADA Lutita petrolifera, es el nombre que se le da a la roca
sedimentaria de grano muy firme que contiene que
contiene volmenes relativamente grandes de material
orgnico inmaduro o kerogeneo.
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Corresponde al plantear la viabilidad y factibilidad para explotar el yacimiento
petrolero. Obedece a una tarea
cientficamente organizada, que se
planifica con mucha antelacin.
Instrumentos de gran precisin y
tcnicos especializados deben ser
trasladados a regiones a menudo
deshabitadas, en el desierto o en la
selva, obligando a construir caminos y
sistemas de comunicacin, disponer
de helicpteros, instalar campamentos
y laboratorios, etc
PROSPECCION
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El petrleo se halla a gran profundidad, generalmente a 3000 o 4000 metros, aunque existen pozos de 5000 o 6000 metros de profundidad
La mayora de los pozos petroleros se perforan con el mtodo rotatorio. En este tipo de perforacin rotatoria, una torre sostiene la cadena de perforacin, formada por una serie
de tubos acoplados. La cadena se hace girar unindola al banco giratorio situado en el
suelo de la torre. La broca de perforacin situada al final de la cadena suele estar
formada por tres ruedas cnicas con dientes de acero endurecido. La broca se lleva a la
superficie por un sistema continuo de fluido circulante impulsado por una bomba
PERFORACION
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Otro mtodo para aumentar la produccin de los campos petroleros (y uno de los logros ms impresionantes de la ingeniera en las ltimas dcadas) es la construccin y empleo de equipos de perforacin sobre el mar. Estos equipos de perforacin se instalan, manejan y mantienen en una plataforma situada lejos de la costa, en aguas de una profundidad de hasta varios cientos de metros. La plataforma puede ser flotante o descansar sobre pilotes anclados en el fondo marino, y resiste a las olas, el viento y, en las regiones rticas, los hielos
PERFORACION SUBMARINA
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TRANSPORTE DEL PETROLEO
En el mundo del petrleo los oleoductos y los buques banqueros son los medios por excelencia para el transporte del crudo. 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 explotacin
-
consiste en unir tubos de acero a lo largo de un trayecto
determinado, desde el campo
productor hasta el punto de
refinacin y/o de embarque. La
capacidad de transporte de los
oleoductos vara y depende del
tamao de la tubera. Es decir,
entre ms grande sea el dimetro,
mayor la capacidad. Estas lneas
de acero pueden ir sobre la
superficie o bajo tierra y
atraviesan la ms variada
topografa.
OLEODUCTOS
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Los buque-tanques son enormes barcos dotados de compartimientos
y sistemas especialmente diseados
para el transporte de petrleo crudo,
gas, gasolina o cualquier otro
derivado. Son el medio de
transporte ms utilizado para el
comercio mundial del petrleo. La
capacidad de estas naves vara
segn el tamao de las mismas y de
acuerdo con el servicio y la ruta que
cubran. Algunas pueden transportar
cientos de miles de barriles e
incluso millones.
LOS BUQUE- TANQUE
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REFINADO
Para obtener productos de caractersticas precisas y utilizar de la manera ms rentable posible las diversas fracciones presentes en el petrleo, es necesario efectuar una serie de operaciones de tratamiento y transformacin que, en conjunto, constituyen el proceso de refino o refinacin de petrleos crudos.
El petrleo llega a las refineras en su estado natural para el procesamiento. Una refinera es un enorme complejo donde ese petrleo crudo se somete en primer lugar a un proceso de destilacin o separacin fsica generalmente se utiliza la destilacin fraccionada y por condensacin, es decir por partes para separar los subproductos primarios a medida que van condensando por enfriamiento y luego a procesos qumicos que permiten extraerle buena parte de la variedad de componentes que contiene. El petrleo tiene una gran variedad de compuestos, al punto de que de l se pueden obtener por encima de 2000 productos
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PROCESO DE TOPPING O DESTILACIN
PRIMARIA
El crudo se calienta a 350C y se enva a una torre de fraccionamiento, metlica y de 50 metros de altura, en cuyo interior hay numerosos "platos de burbujeo". Un plato de
burbujeo es una chapa perforada, montada horizontalmente, habiendo en cada orificio un
pequeo tubo con capuchn. De tal modo, los gases calientes que ascienden por dentro
de la torre atraviesan el lquido ms fro retenido por los platos. Tan pronto dicho lquido
desborda un plato, cae al inmediato interior.
La temperatura dentro de la torre de fraccionamiento queda progresivamente graduada desde 350C en su base, hasta menos de 100C en su cabeza. Como funciona
continuamente, se prosigue la entrada de crudo caliente mientras que, de platos ubicados
a convenientes alturas, se extraer diversas fracciones. Estas fracciones reciben nombres
genricos y responden a caractersticas bien definidas, pero su proporcin relativa
depende de la calidad del crudo destilado, de las dimensiones de la torre de
fraccionamiento y de otros detalles tcnicos.
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-Naftas: Estas fracciones son muy livianas (0,75 g/ml) y de baja
temperatura de destilacin: menor a
175C. Estn compuestas por
hidrocarburos de 5 a 12 tomos de
carbono.
-Kerosenes: Los kerosenes se destilan entre 175C y 275C,
siendo de densidad mediana (0,8
g/ml). Sus componentes son
hidrocarburos de 12 a 18 tomos de
carbono.
-Gas ol: El gas ol es un lquido denso (0,9 g/ml) y aceitoso, que
destila entre 275C y 325C. Sus
hidrocarburos poseen ms de 18
tomos de carbono.
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Queda un residuo que no destila: el fuel ol, que se extrae de la base de la torre.
Es un lquido negro y viscoso de
excelente poder calorfico: 10000 cal/g.
Una alternativa es utilizarlo como
combustible en usinas termoelctricas,
barcos, fbricas de cemento y de vidrio,
etc. La otra, es someterlo a una segunda
destilacin fraccionada: la destilacin
conservativa, o destilacin al vaco, que
se practica a presin muy reducida, del
orden de pocos milmetros de mercurio.
Con torres de fraccionamiento similares a
las descriptas se separan nuevas
fracciones que, en este caso, resultan ser
aceites lubricantes, livianos, medios y
pesados, segn su densidad y
temperaturas de destilacin. El residuo
final es el asfalto, imposible de fraccionar
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El proceso es el siguiente: la carga es un gas-ol que se vaporiza pasando por un horno vaporizador. La brea se separa en una torre y los vapores pasan a un horno recalentador
donde se calientan a 500-510C.
Los vapores ya transformados y la arcilla llegan a un separador donde las arcillas caen por gravitacin y pasan a un horno regenerador que las depura quitndoles el carbn
adherido para ser utilizadas nuevamente. Los vapores siguen a una torre fraccionadora de
cuya cabeza se extrae nafta de gran poder octnico
CRAQUEO CATALITICO
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Los productos petrolferos se almacenan en el suelo debido a la
preocupacin por la seguridad,
siempre pensando en proteger los
depsitos de atentados; adems, es
tambin una solucin econmica a los
problemas de los grandes
almacenamientos, que evita
inmovilizar terrenos de valor o
desfigurar el paisaje. Esta idea se
presenta hoy de formas muy diversas.
ALMACENAMIENTO
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