Debido a ciertas propiedades de los
fluidos y de las rocas almacén o reservorios, es común que al menos una parte
del espacio poral esté ocupado por agua. La saturación de hidrocarburos expresa
el porcentaje del espacio poral que está ocupado por petróleo o gas natural.
En términos geológicos, las capas
subterráneas se llaman "formaciones" y están debidamente
identificadas por edad, nombre y tipo del material rocoso del cual se formaron.
Esto ayuda a identificar los mantos que contienen las ansiadas rocas
sedimentarias.
Son miles los compuestos químicos que
constituyen el petróleo, y, entre muchas otras propiedades, estos compuestos se
diferencian por su volatilidad (dependiendo de la temperatura de ebullición).
Al calentarse el petróleo, se evaporan preferentemente los compuestos ligeros (de
estructura química sencilla y bajo peso molecular), de tal manera que conforme
aumenta la temperatura, los componentes más pesados van incorporándose al
vapor.
1.
Para
descubrir los lugares donde existen yacimientos de petróleo no existe un método científico exacto, sino que es preciso realizar multitud de tareas previas
de estudio del terreno. Los métodos empleados, dependiendo del tipo de terreno, serán geológicos o geofísicos.
El primer objetivo es encontrar una roca que se haya
formado en un medio propicio para la existencia del petróleo, es decir,
suficientemente porosa y con la estructura geológica de estratos adecuada para
que puedan existir bolsas de petróleo.
Hay que buscar, luego, una cuenca
sedimentaria que pueda poseer materia orgánica enterrada hace más de diez
millones de años.
Para todo ello, se realizan estudios
geológicos de la superficie, se recogen muestras de terreno, se inspecciona con
Rayos X, se perfora para estudiar los estratos y, finalmente, con todos esos datos se realiza la carta geológica de la región que se estudia.
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 métodos geológicos de estudio
de la superficie no resultan útiles, por lo cual hay que emplear la Geofísica, ciencia que estudia las características del
subsuelo sin tener en cuenta las de la superficie.
Aparatos como el gravímetro
permiten estudiar las rocas que hay en el subsuelo. Este aparato mide las
diferencias de la fuerza de la gravedad en las diferentes zonas
de suelo, lo que permite determinar qué tipo de roca existe en el subsuelo.
Con los datos obtenidos se elabora un
"mapa" del subsuelo que permitirá determinar en qué zonas es más
probable que pueda existir petróleo.
También se emplea el magnetómetro,
aparato que detecta la disposición interna de los estratos y de los tipos de
roca gracias al estudio de los campos magnéticos que se crean.
Aunque en un principio se empleó el
método de percusión, cuando los pozos petrolíferos estaban situados a poca
profundidad y bajo rocas de gran dureza, dicha técnica desde mediados del siglo
XX dejó paso al método de rotación, ya que la mayor parte del petróleo se ha
determinado que se encuentra a una profundidad de entre 900 y 5.000 metros,
aunque hay pozos que llegan a los 7.000 u 8.000 metros.
Consiste en un sistema de tubos acoplados unos a continuación de otros que, impulsados por un motor, van girando y perforando hacia abajo. En el extremo se halla una broca o
trépano con dientes que rompen la roca, cuchillas que la separan y diamantes
que la perforan, dependiendo del tipo de terreno. Además, existe un sistema de
polea móvil del que se suspende el conjunto de los tubos que impide que todo el
peso de los tubos –los pozos tienen profundidades de miles de metros– recaiga
sobre la broca.
Para evitar que las paredes del pozo se
derrumben durante la perforación y, al mismo tiempo, la estructura de los estratos del
subsuelo permanezca inalterada, según se va perforando el pozo, éste va siendo
recubierto mediante unas paredes –o camisas– de acero de un grosor de entre 6 y 12 milímetros.
Los cálculos realizados históricamente
permiten afirmar que habitualmente una bolsa de petróleo sólo suele ser
aprovechada entre un 25% y un 50% de su capacidad total. El petróleo suele
estar acompañado en las bolsas por gas. Ambos, por la profundidad a la que se
hallan, están sometidos a altas presiones–el gas, por esa circunstancia, se
mantiene en estado líquido–. Al llegar la broca de
perforación, la rotura de la roca impermeable provoca que la presión baje, por
lo que, por un lado, el gas deja de estar disuelto y se expande y el petróleo
deja de tener el obstáculo de la roca impermeable y suele ser empujado por el agua salada que impregna generalmente la
roca porosa que se encuentra por debajo de la bolsa de petróleo. Estas dos
circunstancias hacen que el petróleo suba a la superficie.
Sin embargo, llega un momento en que la
presión interna de la bolsa disminuye hasta un punto en que el petróleo deja de
ascender solo -y, por otro lado, el gas, cada vez menor, deja de presionar
sobre el crudo–, por lo que hay que forzarlo mediante bombas para que suba. Este bombeo se realiza hasta el momento en que el coste del
sistema de extracción es mayor que la rentabilidad que se obtiene del petróleo, por lo
que el pozo es abandonado.
Inyección de
Agua
Para aumentar la rentabilidad de un
yacimiento se suele utilizar un sistema de inyección de agua mediante pozos
paralelos. Mientras que de un pozo se extrae petróleo, en otro realizado cerca
del anterior se inyecta agua en la bolsa, lo que provoca que la presión no baje
y el petróleo siga siendo empujado a la superficie, y de una manera más
rentable que las bombas.
Este sistema permite aumentar la
posibilidad de explotación de un pozo hasta, aproximadamente, un 33% de su
capacidad. Dependiendo de las características del terreno, esta eficiencia llega al 60%.
Inyección de
Vapor
En yacimientos con petróleo muy viscoso
(con textura de cera) se utiliza la inyección de vapor, en lugar de agua, lo
que permite conseguir dos efectos:
1.) Por un lado, se aumenta, igual que
con el agua, la presión de la bolsa de crudo para que siga ascendiendo
libremente.
2.) Por otro, el vapor reduce la
viscosidad del crudo, con lo se hace más sencilla su extracción, ya que fluye
más deprisa.
El avance en las técnicas de
perforación ha permitido que se puedan desarrollar pozos desde plataformas
situadas en el mar (off-shore), en aguas de una profundidad de varios cientos
de metros.
En ellos, para facilitar la extracción
de la roca perforada se hace circular constantemente lodo a través del tubo de
perforación y un sistema de toberas en la propia broca.
Con ello, se han conseguido perforar
pozos de 6.400 metros de profundidad desde el nivel del mar, lo que ha
permitido acceder a una parte importante de las reservas mundiales de petróleo.
Aunque todos los medios de transporte son buenos para conducir
este producto (el mar, la carretera, el ferrocarril o la tubería), el petróleo
crudo utiliza sobretodo dos medios de transporte masivo: los oleoductos de
caudal continuo y los petroleros de gran capacidad.
Los otros medios de transporte (barcos
de cabotaje, gabarras, vagones cisterna o camiones cisterna, entre otros) se
utilizan, salvo casos excepcionales, como vehículos de distribución de productos terminados derivados del petróleo.
En la
actualidad no hay en el comercio internacional
mercancía individual cuyo transporte supere en volumen o valor al del
petróleo.
Un oleoducto es el conjunto de
instalaciones que sirve de transporte por tubería de los productos petrolíferos
líquidos, en bruto o refinados.
El término oleoducto comprende no sólo
la tubería en sí misma, sino también las instalaciones necesarias para su
explotación: depósitos de almacenamiento, estaciones de bombeo, red de
transmisiones, conexiones y distribuidores, equipos de limpieza, control medioambiental, etc.
El diámetro de la tubería de un
oleoducto oscila entre 10 centímetros y un metro. Los oleoductos de petróleo
crudo comunican los depósitos de almacenamiento de los campos de extracción con
los depósitos costeros o, directamente, con los depósitos de las refinerías.
En los países que se suministran de
crudos por vía marítima, el oleoducto asegura el enlace entre los depósitos
portuarios de recepción y las refinerías del interior.
El petróleo circula por el interior de
la conducción gracias al impulso que proporcionan las estaciones de bombeo,
cuyo número y potencia están en función del volumen a transportar, de la viscosidad del producto, del diámetro de
la tubería, de la resistencia mecánica y de los obstáculos geográficos a
sortear. En condiciones normales, las estaciones de bombeo se encuentran
situadas a 50 kilómetros unas de otras.
El crudo parte de los depósitos de
almacenamiento, donde por medio de una red de
canalizaciones y un sistema de válvulas se pone en marcha la corriente o flujo
del producto. Desde un puesto central de control se dirigen las operaciones y los controles situados a lo largo de toda la línea de conducción. El
cierre y apertura de válvulas y el funcionamiento de las bombas se regulan por
mando a distancia.
Actualmente se transportan por mar más
de mil millones de toneladas de crudo al año en todo el mundo.
El petrolero es el medio más económico
para transportar petróleo a grandes distancias y tiene la ventaja de una gran
flexibilidad de utilización. Su principal característica es la división de su
espacio interior en cisternas individuales, lo que permite separar los
diferentes
tipos de petróleo o sus productos derivados.
tipos de petróleo o sus productos derivados.
Buque de extracción y almacenamiento de crudo.
El petróleo, tal como se extrae del
yacimiento, no tiene aplicación práctica alguna. Por ello, se hace necesario
separarlo en diferentes fracciones que sí son de utilidad. Este proceso se realiza en las refinerías.
Una refinería es una instalación industrial en la que se transforma el petróleo crudo en productos útiles para las personas. El conjunto de operaciones que se realizan en las refinerías para conseguir estos productos son denominados "procesos de refino".
Una refinería es una instalación industrial en la que se transforma el petróleo crudo en productos útiles para las personas. El conjunto de operaciones que se realizan en las refinerías para conseguir estos productos son denominados "procesos de refino".
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Procesos de Refino
Los procesos de refino dentro de una
refinería se pueden clasificar, por orden de realización y de forma general, en
destilación, conversión y tratamiento.
Antes de comenzar este proceso se
realiza un análisis de laboratorio del petróleo, puesto que no todos los
petróleos son iguales, ni de todos se pueden extraer las mismas sustancias. A
continuación se realizan una serie de refinados "piloto" donde se experimentan
a pequeña escala todas las operaciones de refino. Una vez comprobados los pasos a realizar,
se inicia el proceso.
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