Los bitúmenes (betunes) se pueden definir como mezclas viscosas naturales de hidrocarburos de moléculas muy elevadas, muy pesadas, y productos sulfurosos en cantidades menores (Doria; Mainero, 2009).

Imagen x: Bitumen en estado natural https://en.wikipedia.org/wiki/Petroleum_seep [En Línea]

C) BITUMENES QUE PERTENECEN A LA FAMILIA DEL PETROLEO CRUDO

No debe ser confundido con el asfalto, que es una sustancia de color negro, el bitumen constituye la fracción más pesada del petróleo crudo.

[En Línea] https://es.wikipedia.org/wiki/Bet%C3%BAn

La mayoría de los betunes contienen azufre y varios metales pesados como níquel, vanadio, plomo, cromo, mercurio y también arsénico, selenio y otros elementos tóxicos. Los betunes pueden lograr una buena conservación de plantas y animales, que forman fósiles en las rocas

[En Línea] https://es.wikipedia.org/wiki/Bet%C3%BAn

Su alta densidad y viscosidad impide su explotación convencional por bombeo

[En Línea] http://www.uclm.es/users/higueras/yymm/YM9.html.

Los hidrocarburos semirrefinados que se pueden extraer de los bitúmenes reciben el nombre de crudos sintéticos. Las rocas que contienen proporciones importantes de estos bitúmenes pueden ser de dos tipos: Arenas asfálticas y pizarras bituminosas

[En Línea] http://www.uclm.es/users/higueras/yymm/YM9.html.

ARENAS ASFÁLTICAS

Son rocas sedimentarias de tipo arenas gruesas, bien clasificadas, porosas y permeables, consolidadas o no, que contienen productos petrolíferos pesados, en las que el bitumen representa del orden del 18 al 20% en peso de la roca. Su viscosidad es muy elevada, por lo que no pueden ser recuperados por medios tradicionales.

[En Línea] http://www.uclm.es/users/higueras/yymm/YM9.html.

Figura x: Arena asfáltica [En Línea] https://davidruyet.wordpress.com/2012/01/23/el-sucio-petroleo-

sintetico-de-las-arenas-asfalticas-o-porque-canada-pasa-de-kioto/

Las arenas asfálticas (Tar sand) contienen un petróleo muy grueso, semisólido (Alquitrán negro) (Doria; Mainero, 2009).

No es viable económicamente para explotar, porque debe minarse, romperse la roca y calentarse para extraer el petróleo, que se debe refinar en varios combustibles (Problema similar a la pizarra bituminosa) (Doria; Mainero, 2009).

Recurso de energía principal en Canadá (Doria; Mainero, 2009).

Figura x: Extracción de arenas bituminosas en Canadá

[En Línea] http://www.bbc.com/mundo/noticias/2011/11/111129_petroleo_alquitran_canada_am.shtml

PIZARRAS BITUMINOSAS

Son rocas laminares impregnadas de una sustancia orgánica compleja que se ha denominado queroseno, constituida por C, H, N,O y de las que por destilación se puede extraer un crudo (Carreras; Colomer, 2006).

El producto de destilación contiene parafinas (27-33%) olefinas (43-48%) y aromáticos en proporción variable (Carreras; Colomer, 2006).

Figura x: Pizarra bituminosa [En Línea]

http://loscallejones5u.blogspot.mx/2012/10/la-fiebre-del-petroleo-en-la-sierra.html

Son capaces de producir hidrocarburos por pirolisis, a unos 500ºC. [En Línea] http://www.uclm.es/users/higueras/yymm/YM9.html.

Ocasionalmente reciben la denominación de "esquistos bituminosos", lo que resulta equívoco con respecto a su naturaleza petrográfica, puesto que nunca se trata de materiales metamórficos.

[En Línea] http://www.uclm.es/users/higueras/yymm/YM9.html.

La materia orgánica que contienen está formada por restos de algas lacustres o marinas

[En Línea] http://www.uclm.es/users/higueras/yymm/YM9.html.

Hace miles de años, los habitantes de Grecia, Persia e India advirtieron que el gas que nacía del suelo ardía con facilidad. En algunos lugares, estas llamas alentaron el nacimiento de mitos y creencias religiosas. El gas natural es una mezcla de metano e hidrocarburo más ligero y otros gases. Se forma en el subsuelo a partir de los restos de pequeños organismos marinos y, a menudo, su extracción se lleva a cabo en los mismos pozos que el petróleo crudo. En otras ocasiones, procede de pozos que producen gas y petróleo condensado, o de pozos que tan solo contienen gas [En Línea]: http://energy4me.org/wp-content/uploads/Spanish_WEB.pdf

Gas natural.

Fig. Los fuego fatuos [En Línea]: https://laexuberanciadehades.files.wordpress.com/2013/04/luz-popular.jpg?w=645

El origen del gas natural data desde la antigüedad, cuando tomo lugar la descomposición de restos de plantas y animales que quedaron atrapados en el fondo de lagos y océanos en el mundo. En algunos casos, los restos se descomponen por oxidación, liberando gases a la atmosfera, evitando la oxidación al entrar en contacto con agua libre de oxígeno. La acumulación de lodos, rocas, arena y otros sedimentos durante miles de años, indujo un incremento de presión y color sobre materia orgánico, convirtiendo dicha materia en gas y petróleo (Busby. 1999).

Origen del gas natural.

Figura. Origen del gas natural [En Linea]: http://www2.osinerg.gob.pe/Pagina%20Osinergmin/Gas%20Natural/Contenido/Cuad/08en00b.png

En éstos el petróleo es el producto dominante y el gas está como producto secundario disuelto en cantidades que dependen de la presión y la temperatura del yacimiento. Reciben el nombre de yacimientos saturados cuando el petróleo no acepta más gas en solución bajo las condiciones de temperaturas y presión 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 petróleo [En Línea]: http://balance-de-materiales.lacomunidadpetrolera.com/2009/05/clasificacion-de-los-yacimientos.html

Yacimiento Petrolífero

Fig. Yacimiento Petrolífero [En Línea]: http://balance-de-materiales.lacomunidadpetrolera.com/2009/05/clasificacion-de-los-yacimientos.html

Yacimiento Petróleo-Gas

Son aquellas acumulaciones de petróleo que tienen una capa de gas en la parte más alta de la trampa. La presión ejercida por la capa de gas sobre la del petróleo es uno de los mecanismos que contribuye al flujo natural del petróleo hacia la superficie a través de los pozos [En Línea]: http://balance-de-materiales.lacomunidadpetrolera.com/2009/05/clasificacion-de-los-yacimientos.html

Fig. Yacimiento Petróleo-Gas [En Línea]: http://balance-de-materiales.lacomunidadpetrolera.com/2009/05/clasificacion-de-los-yacimientos.html

Importancia del Gas Natural

Los seres humanos aprovechamos el gas natural desde hace muy poco tiempo. A principios del siglo xx, las explotaciones petrolíferas lo quemaban por considerarlo un residuo. En nuestros días es un combustible primordial que proporciona más de la cuarta parte de la Energía mundial [En Línea]: http://profesores.fi-b.unam.mx/l3prof/Carpeta%20energ%EDa%20y%20ambiente/Gas%20Natural.pdf

Fig. Importancia del Gas Natural [En Línea]: http://profesores.fi-b.unam.mx/l3prof/Carpeta%20energ%EDa%20y%20ambiente/Gas%20Natural.pdf

Composición del Gas Natural.

El gas natural es una mezcla de hidrocarburos simples compuesta principalmente de metano (CH4) y otros hidrocarburos más pesados; además también puede contener trazas de nitrógeno, bióxido de carbono, ácido sulfhídrico y agua (Secretaria de Energía, 2005).

Figura. Composición de gas natural (Secretaria de Energía, 2004).

Gas convencional.

En los yacimientos convencionales, los hidrocarburos se forman en lo que se conoce como roca generadora. La misma está compuesta por una acumulación de material orgánico y rocas que se almacenaron durante largos períodos de tiempo. Con el paso de los años, y a medida que se acumula una mayor cantidad de sedimentos y rocas, se generan ciertas condiciones de presión y temperatura que hacen que la materia orgánica se transforme y descomponga, obteniendo así los hidrocarburos. Posteriormente, estos migran a través de las diferentes formaciones geológicas, hasta encontrar una roca impermeable que impida su paso, conocida como sello (Instituto Mexicano del Petróleo).

Fig. 1. Yacimiento de Gas natural [En Línea]: http://cidecame.uaeh.edu.mx/lcc/mapa/PROYECTO/libro3/gn001.png

 

Gas no convencional.

El gas natural no convencional es aquel que se encuentra en yacimientos no comunes de depósitos de hidrocarburos y cuya explotación requiere alta tecnología. Este tipo de gas está almacenado de forma natural en formaciones de roca de baja permeabilidad, lo cual hace más complicado su proceso de extracción. Existen varios tipos de gases no convencionales [En Línea]: http://www.gnlm.cl/sitio/acerca-del-gnl/gas-natural-no-convencional/

Clasificación por su origen.

Dependiendo su origen se clasifica en [En Línea]: http://profesores.fi-b.unam.mx/l3prof/Carpeta%20energ%EDa%20y%20ambiente/Gas%20Natural.pdf :

Gas asociado: Es el que se extrae junto con el petróleo y contiene grandes cantidades de hidrocarburos, como etano, propano, butano y naftas. Gas no asociado: Es el que se encuentra en depósitos que no contienen petróleo crudo. Gas shale : Gas producido en formaciones de lutitas.

Clasificación por composición.

Dependiendo su origen se clasifica en [En Línea]: http://profesores.fi-b.unam.mx/l3prof/Carpeta%20energ%EDa%20y%20ambiente/Gas%20Natural.pdf :

Gas amargo: Contiene derivados del azufre (ácido sulfhídrico, mercaptanos, sulfuros y disulfuros). Gas dulce: Libre de derivados del azufre, se obtiene generalmente al endulzar el gas amargo utilizando solventes químicos o físicos, o adsorbentes. Gas húmedo: Contiene cantidades importante de hidrocarburos más pesados que el metano, es el gas asociado. Gas seco: Contiene cantidades menores de otros hidrocarburos, es el gas no asociado.

Transporte y almacenamiento

Gasoductos (Secretaria de Energía, 2005).

Económicos, respecto al transporte terrestre.Principal medio de transporte en EUA y la Unión Europea.Imprácticos para transporte intercontinental.Buques tanque.Opción competitiva para países fuera de las regiones geográficas naturales.

Figura. Gasoductos y buque de almacenamiento de GLP

Requerimientos

Los estándares especifican [En Línea]: http://profesores.fi-b.unam.mx/l3prof/Carpeta%20energ%EDa%20y%20ambiente/Gas%20Natural.pdf :

 

El poder calorífico del gas (en México, debe ser entre 34 y 40 MJ/m3). La ausencia de partículas sólidas y agua líquida, para prevenir erosión y corrosión de los Gasoductos.  Los porcentajes máximos de componentes como el H2S, N, mercaptanos y vapor de agua.  Índice de Wobbe: Es la relación del poder calorífico superior con respecto a la raíz cuadrada de la densidad relativa:

 

 

3.4.4 PARAFINAS.

Es un grupo de hidrocarburos alcanos de fórmula general CnH2n+2, donde n es el número de átomos de carbono (https://es.wikipedia.org/wiki/Parafina).

Las parafinas son productos cerosos derivados del petróleo. Su composición es principalmente de hidrocarburos de cadenas rectas, sin ramificaciones (http://www.quiminet.com/).

Fig. Parafina.

Su obtención se efectúa mediante procesos de extracción con solvente a partir de las fracciones de crudos parafínicos con rango de destilación entre 350 y 650°C (http://www.quiminet.com/).

Tabla. Clasificación de las parafinas según su número de carbonos.

3.4.4.1 TIPOS DE PARAFINAS.

La parafinas o también llamadas macrocristalinas, predominan sobre todo las cadenas moleculares lineales, que dan lugar a cristales grandes y bien formados, caracterizándose por su cristalinidad, propiedades aislantes (la aglomeración de cristales forma una barrera difícilmente franqueable tanto para el agua como para las grasas y los gases), la rigidez (superior a la de las ceras microcristalinas), (http://www.quiminet.com/).

Fig. Macrocristalinas.

En las microcristalinas predominan las iso- y ciclo-parafinas, moléculas que dan lugar a cristales pequeños e irregulares, que a su vez hacen que estas ceras tengan un punto de fusión más alto que el de las macrocristalinas. Se caracterizan por tener una considerable proporción de resinas, lo que explica la cristalización en microcristales y la flexibilidad, la adhesividad a diversas superficies, incluso poco porosas; color entre blanco y amarillo; punto de fusión superior a 65°C (http://www.quiminet.com/).

Fig. Microcristales.

3.4.4.2 PROPIEDADES GENERALES DE LAS PARAFINAS.

La parafina es una materia sólida, untuosa, inerte, impermeable, brillante, resbaladiza, ofrece una gran plasticidad. Son conocidas por su alta pureza, excelente brillo y olor reducido, son relativamente no reactivas y tienen una excelente estabilidad a la oxidación. Su cualidad termoplástica hace que se deforme bajo presión sin aplicación de calor y permite que sea tratada manualmente a temperatura ambiente (http://www.quiminet.com/).

De manera general se enlistan sus principales características (http://www.quiminet.com/):No inflamableNo oxidanteNo corrosivoNo explosivoNo toxicoNo asfixianteNo irritanteNo radioactivoApariencia y color: masa incolora o blanca, más o menos traslúcida, con estructura cristalina. Es inolora e insípida y ligeramente grasosa al tactoEs soluble en cloroformo, éter, benceno y disulfuro de carbonoPunto de ebullición (760 mm Hg): >370°CPunto de congelación: 48 - 58 °C.Punto de inflamación: 204°CPunto de auto ignición: 245 °C

3.4.4.3 NORMA.

3.4.5 AGUAS SALADAS.

Es importante su determinación por los problemas de corrosión que puedan originar. Generalmente se determinan como cloruros realizando una extracción con agua y determinando en el extracto la cantidad de cloruros presente por cualquier método volumétrico. Actualmente se utiliza el método ASTM D-3230 que es un método potenciométrico (http://www.dof.gob.mx/).

Los procesos de desalado se basan en el ingreso al petróleo de agua dulce, en porcentajes que van del 5 al 10%, para proceder a la deshidratación posterior con algunos de los sistemas conocidos. Conviene realizar este proceso en yacimientos pues se evitan procesos corrosivos en cañerías y fondo de tanques de almacenaje; pero en la mayoría de los casos, los yacimientos no poseen agua dulce y se limitan a deshidratar solamente (http://www.dof.gob.mx/).

Las ventajas que origina el desalado del crudo pueden enumerarse (http://www.dof.gob.mx/):Incremento de la economía de combustibleReducción de las tareas de limpiezaReducción de las tareas de mantenimientoMenor consumo de NH3Aumento de la vida útil del catalizadorAumento de la eficiencia operativa de la destileríaReducción de la corrosión por sulfuro

3.4.5.1 NORMA ASTM D3230.

Método de la prueba Estándar para Sal en Crudo (Método Electrométrico), (http://www.dof.gob.mx/).

Figura 7. SC960 (http://www.dof.gob.mx/).

Este método de prueba es utilizado para determinarla concentración de cloruros (sodio, calcio y magnesio) aproximada en el crudo, una información importante en la decisión de si o no hay necesidad de desalar el crudo (http://www.dof.gob.mx/).

El rango de concentración cubierto es de 0 a 500 mg/Kg o de 0 a 150 lbs/1000 bbl como concentración de cloruros por volumen de crudo (http://www.dof.gob.mx/).

Tabla 8. Muestras patrones (http://www.dof.gob.mx/).

CUESTIONARIO1.-¿ Qué son los residuos carbonosos?

R= El residuo carbonoso cuantifica la cantidad de residuo que queda tras la evaporación del producto y pirólisis de la fracción más pesada en condiciones estandarizadas

2.-¿Qué son las cenizas en un crudo?

R= Las cenizas son un conjunto de sales minerales obtenidas como residuo de la combustión de sustancias orgánicas.

3.-¿Qué son las aguas de extracción?

R= Las aguas de extracción son un subproducto de crudo al igual que el gas natural que fluye a través del pozo.

4.-¿Qué son las aguas congénitas?

R= Se entiende por agua congénita o de formación, aquella agua salada que se encuentra dentro de la roca, asociada a la presencia de

hidrocarburos en el yacimiento y surge en la extracción del mismo.5.-¿Qué son las parafinas?

R= Es un grupo de hidrocarburos alcanos de fórmula general CnH2n+2, donde n es el número de átomos de carbono.