Exploración, Explotación y Refinación del

Petróleo.Realizado por:

Juan Fernando AlvarezJuan Andrés Arévalo

Alvaro Cuji

Exploración.• Exploración es el término utilizado en

la industria petrolera para designar la búsqueda de petróleo o gas Los métodos empleados son muy variados: desde el estudio geológico de las formaciones rocosas que están aflorando en superficie hasta la observación indirecta, a través de diversos instrumentos y técnicas de exploración.

Métodos de Exploración Geológicos.• Las personas encargadas de encontrar los

yacimientos petroleros son los geólogos, ellos estudian el terreno y luego deciden si emplean métodos geológicos o geofísicos. • Por el método geológico lo primero es encontrar

una roca suficientemente porosa y con la estructura geológica de estratos adecuada para que podamos encontrar petróleo. Luego se busca una cuenca sedimentaria donde exista materia orgánica que haya permanecido enterrada por más de diez millones de años.

• Los geólogos toman muestras del terreno, perforan para estudiar los estratos, utilizan Rayos X, y luego realizan un informe de la región llamado carta geológica. Nuevos estudios para determinar la profundidad a la que habría que perforar y finalmente, las conclusiones… ¿vale la pena o no realizar un pozo de exploración?

Métodos de Exploración Geológicos.

Métodos de Exploración Geofísicos.• El método geofísico se aplica generalmente en terrenos de

desiertos, selvas o zonas pantanosas donde los métodos de estudio de la superficie no resultan útiles.• Ayudados del gravímetro los ingenieros miden la fuerza de

gravedad en las diferentes zonas del suelo y determinan la densidad de la roca existente en el subsuelo, con esta información se elabora un mapa que arrojará resultados acerca de las zonas con posibilidades petrolíferas.

Métodos de Exploración Geofísicos.

• El magnetómetro es otro equipo que se utiliza para detectar mediante el análisis de los campos magnéticos la disposición de los estratos y de las rocas del subsuelo. Hoy en día existe el magnetómetro aéreo que facilita la cobertura de grandes extensiones y garantiza una rápida y efectiva detección de las estructuras, fallas e intrusiones que persiguen los expertos.

Métodos de Exploración Sísmicos de Reflexión.

• Ésta consiste en crear de manera artificial una onda sísmica mediante una explosión. La onda acústica es refractada (desviada) por determinado tipo de rocas, mientras que otras la reflejan (devuelven). A través de los geófonos colocados en la superficie, se registran las señales emitidas por las ondas. Con estos datos los expertos interpretan la relación velocidad del sonido-tiempo-profundidad de las formaciones para, según las características y propiedades de las rocas, elaborar los mapas del subsuelo.

• Los adelantos técnicos han permitido el perfeccionamiento de este método a tal punto que ha llegado a ser el más eficaz en la interpretación del subsuelo.

Métodos de Exploración Eléctricos.

• Consiste en introducir una sonda con tres electrodos en el pozo, uno de los cuales transmite corriente a la pared del hoyo. Los electrodos cuelgan a distinta profundidad de un solo cable, que a la vez que sube y baja va registrando las medidas de profundidad y las características de las formaciones que determinan la porosidad y resistividad de las rocas. Si los poros de la roca contienen agua salada la resistividad será baja, si contienen agua dulce será alta; pero si estuvieran llenos de petróleo ¡será altísima!

Métodos Petrofísicos Modernos

• Existe una gran variedad de instrumentos que propician que la realización de perfiles o registros de pozos se pueda hacer lo mismo en pozos desnudos o entubados por completo, ya que hoy en día no sólo existen los registros eléctricos sino también de tipo nuclear.

• A medida que la ciencia y la técnica avanzan, se crean nuevos métodos que permiten la optimización de los estudios que se realizan en la búsqueda del preciado oro negro, tanto en la tierra como en el mar.

• Sin embargo, a pesar de la existencia de ciencias muy modernas como la geoquímica, la cual analiza muestras de suelo con el fin de detectar la presencia de hidrocarburos, y a pesar de otras innovadoras técnicas como la exploración aérea y espacial, que utiliza la aerofotogeología para generar mapas que facilitan la selección de áreas que podrían ser objeto de estudios más minuciosos; es un hecho, que la existencia de petróleo siempre será un misterio hasta el momento exacto de la perforación del pozo!

Explotación del Petróleo

• Una vez elegidas las áreas con mayores probabilidades, se realizan las perforaciones, que a veces llegan a considerables profundidades, por ejemplo más de 6000 m en los Estados Unidos.• Se comienza por construir altas torres metálicas de

sección cuadrada, con refuerzos transversales, de 30 m a 40 m de altura, para facilitar el manejo de los pesados equipos de perforación.• Dos son los sistemas comunes de explotación: terrestre y

submarina

• Tipos de plataformas de perforación

Método a Percusión

• Se utiliza un trépano pesado, unido a una barra maestra que aumenta su peso, que se sostiene con un cable de acero conectado a un balancín, el cual le imprime un movimiento alternativo de ascenso y descenso, al ser accionado por un motor.• Periódicamente se retira el trépano para extraer los

materiales o detritos, con una herramienta llamada cuchara.• Por su lentitud, actualmente ha caído en desuso,

empleándose únicamente para pozos poco profundos.

• Esquema del principio de percusión

Método a Rotación• El trépano, que es hueco, se atornilla a una serie de caños de

acero que forman las barras de sondeo, que giran impulsadas por la mesa rotativa, ubicada en la base de la torre, y unida por una transmisión a cadena con los motores del cuadro de maniobras.• La mesa rotativa tiene en su centro un agujero cuadrado, por

la cual se desliza una columna de perforación de la misma sección, que desciende conforme avanza el trépano. De la parte superior de la torre se suspenden aparejos, que permiten levantar y bajar los pesados equipos.• Se inicia la perforación con el movimiento de la mesa rotativa,

hasta que resulte necesario el agregado de nuevas barras de sondeo, que se enroscan y miden aproximadamente 9 m.• La operación se repite todas las veces necesarias.

• Esquema del principio de rotación

Perforación Submarina

• Otro método para aumentar la producción de los campos petrolíferos es la construcción y empleo de equipos de perforación sobre el mar (ha llevado a la explotación de más petróleo). Estos equipos de perforación 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 árticas, los hielos. • La torre sirve para suspender y hacer girar el tubo de

perforación, en cuyo extremo va situada la broca; a medida que ésta va penetrando en la corteza terrestre se van añadiendo tramos adicionales de tubo a la cadena de perforación. La fuerza necesaria para penetrar en el suelo procede del propio peso del tubo de perforación.

• Plataformas Submarinas

Control de Surgencia

• Se comienza por bajar hasta cerca del fondo una cañería de 5 a 7,5 cm de diámetro, llamada tubería, que lleva en su extremo superior un conjunto de válvulas y conexiones denominado Árbol de Navidad, que mantiene al pozo bajo control.• La surgencia del petróleo por la tubería, se logra

por métodos naturales o artificiales

Natural

• Tres son las causas que pueden originar la surgencia natural.

1. La presión del agua subyacente, que al transmitirse al petróleo, lo obliga a subir. Es la más efectiva.

2. La presión del gas libre que cubre al petróleo, que se transmite a éste y lo impulsa en su ascenso.

3. Cuando no existe gas libre y el agua no tiene presión suficiente o tampoco existe, al disminuir la presión por la perforación del pozo, el gas disuelto en el petróleo se desprende y al expandirse lo hace surgir. Es la menos efectiva de las tres.

Artificial

• Puede lograrse por tres métodos:

1. Inyección a presión de agua, gas o aire.2. Bombeo mecánico con bombas aspirantes de profundidad,

accionadas por gatos de bombeo. Por lo general se efectúa el bombeo simultáneo de una serie de pozos vecinos, conectando sus gatos de bombeo mediante largas varillas de acero, a un excéntrico que se hace girar en una estación central.

3. Bombo hidráulico, inyectando petróleo a presión que regresa a la superficie bombeado; y bombeo centrífugo, con bombas centrífugas de varias etapas, ubicadas cerca del fondo del pozo y accionadas por motores eléctricos controlados desde la superficie.

Bombeo Mecánico

Presión de Agua

Purificación

• El petróleo tal como surge, no puede procesarse industrialmente, sin separarlo antes del gas y el agua salada que lo acompañan.

Separación del gas

• Se efectúa en una batería de tanques, en los cuales, por simple reposo el gas se separa espontáneamente.

Destrucción de la Emulsión Agua Salada-Petróleo• Es uno de los problemas de difícil resolución que afronta la

industria petrolífera. Se trata de resolverlo en distintas formas:a. Se previene la formación de emulsiones, evitando la agitación de

la mezcla de agua salada y petróleo, en las operaciones de surgencia.

b. Lavado con agua de la emulsión, seguido con una decantación posterior.

c. Decantación en tanques de almacenamiento.d. Centrifugado de la emulsióne. Calentado, para disminuir la viscosidad de los petróleos densosf. Métodos químicos, térmicos o eléctricos (que son los mas

efectivos para desalinizar y deshidratar; trabaja a 11.000 voltios).Unas vez purificado, se lo envía a tanques de almacenaje y de ellos, a las destilerías, por oleoductos u otros medios de transporte

Refinación del petróleo

• La refinación es el proceso que se encarga de la transformación de los hidrocarburos en productos derivados.

• La función de una refinería es transformar el petróleo en productos derivados que satisfagan la demanda en calidad y cantidad.

• Los derivados, son los productos obtenidos directamente por destilación del petróleo. Una refinería fabrica tres clases de derivados: Productos terminados, que pueden ser suministrados directamente al

consumo. Productos semiterminados, que pueden servir de base a ciertos

productos después de mejorar su calidad mediante aditivos. Subproductos o productos intermedios, como la nafta virgen, que sirve

como la materia prima petroquímica.

Procesos de refinamiento• Destilación (Fraccionamiento): Dado

que el petróleo crudo es una mezcla de hidrocarburos con diferentes temperaturas de ebullición, que pueden ser separados por destilación en grupos de hidrocarburos que hierven entre dos puntos determinados de ebullición.

• Reforma: La reforma es un proceso que utiliza calor, presión y un catalizador (por lo general contiene platino) para provocar reacciones químicas con naftas actualizar el alto octanaje de la gasolina y como materia prima petroquímica.

Procesos de refinamiento• Craqueo (Agrietamiento): En el refino

de petróleo los procesos de craqueo descomponen las moléculas de hidrocarburos más pesados (alto punto de ebullición) en productos más ligeros como la gasolina y el gasóleo.

• Alquilación: Olefinas (moléculas y compuestos químicos) tales como el propileno y el butileno son producidos por el craqueo catalítico y térmico. Alquilación se refiere a la unión química de estas moléculas de luz con isobutano para formar moléculas más grandes en una cadena ramificada (isoparafinas) que se forma para producir una gasolina de alto octanaje.

Procesos de refinamiento• Isomerización: La Isomerización se refiere a la

reorganización química de los hidrocarburos de cadena lineal (parafinas), por lo que contienen ramificaciones unidas a la cadena principal (isoparafinas).

• Polimerización: Bajo la presión y la temperatura, más un catalizador ácido, las moléculas de luz de hidrocarburos insaturados reaccionan y se combinan entre sí para formar moléculas más grandes de hidrocarburos. Este proceso con los suministros de petróleo se puede utilizar para reaccionar butenos con iso-butanopara obtener una gasolina de alto octanaje.

Referencias.

• http://www.monografias.com/trabajos100/exploracion-petrolera/exploracion-petrolera.shtml#ixzz3oSLq6Qtu

• http://www.pdvsa.com/PESP/Pages_pesp/aspectostecnicos/exploracion/metodos_exploracion.html

• http://chapopotli.blogspot.com/• http://es.slideshare.net/robinsonfoliveros/sistemas-de-prforacion• http://www.textoscientificos.com/petroleo/extraccion• http://

www.monografias.com/trabajos36/refinacion-petroleo/refinacion-petroleo.shtml#ixzz3oaJz8le7

• http://cuentame.inegi.org.mx/impresion/economia/petroleo.asp• http://

www.lacomunidadpetrolera.com/showthread.php/2346-Proceso-de-Refinaci%C3%B3n-de-Petr%C3%B3leo

• http://gustato.com/petroleo/aromatico.html