Petróleo, origen y composición quimicamente hablando
El petróleo es un mineral combustible líquido y que se encuentra en la envoltura sedimentaria de la tierra. La palabra proviene del latín petra (piedra) y olem (aceite). Presenta un calor de combustión superior al de los minerales sólidos (carbón), y es de 42 KJ/Kg.
El origen del petróleo ha sido un tópico de interés para muchos investigadores. Saber su origen es muy complicado. Una gran mayoría de químicos y geólogos dicen que tiene un origen orgánico, mientras que otros científicos piensan que se forman en la Naturaleza por un método abiógeno. De este modo tenemos dos teorías:
Teoría orgánica
Teoría inorgánica (abiógena)
Este método abiógeno considera que las sustancias inorgánicas, mediante transformaciones químicas, forman el petróleo. Pero es conocido que el petróleo tiene sustancias orgánicas. El problema que se plantea pues es saber que transformaciones dan lugar a materia orgánica a partir de materia inorgánica.
La teoría orgánica dice que el petróleo y el gas se forman a partir de las sustancias orgánicas de las rocas sedimentarias. Consideramos que el primer material orgánico que se acumula en las rocas sedimentarias está formado por residuos muertos de la microflora y de la microfauna (plancton,…) que se desarrollan en el agua del mar y a las cuales se añaden restos animales y vegetales por transporte.
En las capas superiores de las rocas sedimentarias esta materia orgánica sufre descomposición por acción de O2 y bacterias. Se desprenden en este proceso CO2, N2, NH3, CH4, C2H6,… A la vez se forman los primeros productos líquidos solubles en agua. El material más estable respecto a la acción química y bacteriana queda en las zonas sedimentarias.
A medida que pasa el tiempo, las rocas sedimentarias van quedando enterradas por otras capas que se superponen a lo largo de mucho tiempo, hasta 1"5-3km de profundidad. Aquí hay un medio reductor, hay temperaturas más altas (de hasta 200ºC), presiones considerables (10-30Mpa), y además todo esta masa estará encajonada entre otras rocas, las cuales pueden tener sustancias que funcionen como catalizadores de la reacción (arcillas). Esto todo hace que se produzcan una serie de transformaciones.
La teoría actual considera que es en esta etapa cuando las sustancias orgánicas, especialmente los lípidos (grasas, ceras,…), sufren la descomposición debido a los efectos térmicos y catalíticos dando lugar a los hidrocarburos constituyentes del petróleo. Este proceso es largo y complicado, por lo que los detalles de los mecanismos de este proceso están todavía sin aclarar. Existen teorías sobre algunas etapas.
Como el material orgánico inicial del cual procede el petróleo se encuentra disperso, los productos resultantes de su transformación (gas o petróleo) también estarán dispersos en la roca madre petrolífera, normalmente arcilla.
El petróleo es líquido y el gas es gas, por lo que tendrán mayor movilidad que el carbón, igual que el agua que queda como residuo. Así podrán moverse, de forma que normalmente las bolsas de petróleo y gas emigran, por lo que no nos las vamos a encontrar allí donde se formaron. Los geólogos denominan a este fenómeno migración, que puede ser primaria o secundaria.
Como resultado de la migración primaria, el petróleo y el gas se van a colocar en las rocas vecinas, siempre que sean porosas. Las causas de esto pueden ser un desalojamiento forzado, difusión (el petróleo busca otro sitio; los que más se difunden serán los gases), desplazamiento debido al agua, presión por causa de los estratos, filtración por los poros de las rocas encajonantes, puede viajar como mezcla de gas y vapor cuando hay grandes temperaturas y presiones.
Esta masa de petróleo y gas va a moverse posteriormente hacia arriba, en lo que se denomina migración secundaria, a través de los estratos porosos y como consecuencia de la gravedad o de la presión de las placas tectónicas. Emigra hasta llegar a la roca impermeable que no permite la difusión a través de ella. Esto se denomina trampa estratigráfica para la bolsa de petróleo. Hay tres tipos de trampa estratigráfica:
Anticlinal
Domo salino: la sal va solidificando y hace de cuña, penetrando hasta la parte impermeable.
Falla: Se produce cuando los estratos rompen, quedando una capa porosa frente a otra impermeable. Así frena el paso del petróleo o del gas, produciéndose una acumulación que crea el yacimiento.
En un yacimiento siempre tendremos el casquete formado por gas que está siempre en equilibrio con el petróleo líquido.
Esta acumulación de gas y petróleo en las trampas es lo que llamamos depósitos petrolíferos. Si su cantidad es grande o hay varios depósitos en las rocas hablaremos de yacimientos de petróleo o gas o de ambos, según cual sea el mayoritario en cada caso. El petróleo y el gas se encuentran difundidos en un gran espacio, y de ahí vienen el nombre que a los yacimientos se les da como campos petrolíferos. Esto es así porque más condiciones en las rocas hacen que el petróleo y el gas llenen los poros de las rocas encajonantes. Así, cuanto mayor sea el coeficiente de porosidad de las rocas, más se van a encontrar saturadas de petróleo. Como consecuencia, las arcillas, y en particular las húmedas, que prácticamente no tienen poros, serán buenas rocas coberteras.
Además de petróleo o gas en un depósito o yacimiento, también vamos a encontrar agua, que procede de la materia inicial de la que procede el petróleo. Esta agua va a ser salada, y el eliminarla es uno de los primeros problemas que se nos presentan al tratar un crudo.
Los yacimientos de petróleo se encuentran a 900-2000 m de profundidad, y es raro que el petróleo aflore a la superficie. En la antigüedad se usaba, por ejemplo, en Mesopotamia, aprovechando estos afloramientos superficiales. Un afloramiento superficial puede ser una bolsa que ha quedado del resto de una migración. Son pequeños.
Petróleo crudo. Clasificación y composición
El petróleo presenta las siguientes propiedades físicas:
líquido oleoso, fluorescente a la luz
su color depende del contenido y estructura delas sustancias resinosas. De este modo tendremos petróleos negros, oscuros, pardos, claros, incoloros.
Existen 5 condiciones limitativas para que se pueda formar petróleo
Tiene que estar asociado con una roca sedimentaria
Casi exclusivamente, todo el petróleo parece haberse originado en agua marina o salobre
No parece necesario que haya existido una alta presión en el proceso de formación
No se requieren altas temperaturas
Parece que se ha formado en los periodos cámbrico u ordoviciense.
El petróleo es menos denso que el agua, por lo que se va a encontrar nadando sobre ella. Este crudo va a estar formado por elementos hidrocarbonados. Además, había otros elementos de naturaleza inorgánica que se habían depositado con la microflora y microfauna.
La composición del petróleo dependerá del yacimiento, de la zona donde se haya formado. Tiene menos cenizas que las puede tener un sólido fósil. El crudo tiene cantidades apreciables de sales como ClNa, Ca, Mg,.. Debido a su formación en aguas marinas o salobres. Esto es un problema, porque los cloruros van a provocar corrosión, sobre todo los de Mg. Para ello, al entrar en el proceso de refino se va a realizar antes de nada un proceso de desalado.
Los compuestos orgánicos del petróleo son hidrocarburos de diversos tipos. La composición de un crudo de petróleo es bastante uniforme en cuando al contenido de C, H, S, N. La composición del gas es más variable. Dependerá del petróleo del que proceda, de su composición.
La mayoría de los compuestos del petróleo son los hidrocarburos (parte orgánica). Existen toda clase de hidrocarburos en el petróleo: hidrocarburos parafínico, nafténicos y aromáticos. Dentro de estos pueden ser lneales o ramificados.
Parafínicos à alcanos: CnH2n+2: CH4, C2H6, C3H8, C4H10, C5H12 e isómeros correspondientes
Ciclo alcanos
Aromáticos
Dependiendo de la zona donde se forma el crudo tendremos más proporción de unos compuestos u otros. Es importante saber la composición del crudo, puesto que según su composición podremos obtener unos productos u otros del crudo.
Sin embargo, sea cual sea la procedencia del crudo, se va a mantener constante el contenido en C y H2, aunque tengan distintos compuestos hidrocarbonados (siempre dentro de una familia de crudos).
Los compuestos de naturaleza inorgánica son los que contienen N, S, O2 y elementos metálicos. Se encuentran en menores proporciones que, las cuales van a depender de la naturaleza del crudo. Es interesante conocer la composición en elementos orgánicos, porque dependiendo de esta, someteremos al crudo a uno u otro tratamiento, y obtendremos unos productos u otros.
Algunos ejemplos de compuestos inorgánicos son:
compuestos sulfurados mercaptano
compuestos de O2
compuestos de N2
compuestos de metales (Li, Na, V, (va unido a compuestos nitrogenados)
Los crudos de petróleo se pueden clasificar en base a:
composición
viscosidad
curva de destilación
FACTOR DE CARACTERIZACIÓN KOUP
El factor Kuop, es un valor que permite identificar o caracterizar el tipo de crudo en cuanto a su composición química, (base parafinica, mixta, naftenica, aromática).
Este índice tiene unos valores para
parafínicos normales/ isoparafínico
nafténicos puros
aromáticos puros
La temperatura volumétrica media, es la temperatura de ebullición de un componente hipotético con características equivalente a la mezcla de hidrocarburos analizada.
K= 13 BASE PARAFINICAK= 12 BASE MIXTAK= 11 BASENAFTENICAK = 10 BASEAROMATICA
Principales productos obtenidos
El fraccionamiento del crudo de petróleo consiste en efectuar un proceso mediante el cual, aplicando temperatura a una fracción del crudo, separemos los distintos componentes según el punto de ebullición de cada uno, el cual depende del número de átomo de C que tenga el componente, junto con su naturaleza.
Una vez que llega el crudo a la refinería hay que efectuar las siguientes operaciones:
Desalado: se trata de eliminar la mayor parte de sal posible y a su vez la mayor parte de contenido en H2O.
Introducimos el crudo en la torre de destilación a presión atmosférica. Por la cabeza de la torre obtendremos los gases licuados (que son los más ligeros: naftas ligeras, kerosenos,…). Después obtenemos los componentes más pesados, que se denomina residuo atmosférico.
Ya que a presión atmosférica no conseguimos separar más componentes distintos por ebullición, lo que se hace para depurar más el residuo atmosférico es pasarlo a una torre atmosférica donde se le va a hacer la destilación a vacío. Conseguimos separar más componentes de este modo, puesto que en el vacío bajan los puntos de ebullición.
A los residuos obtenidos en el vacío es necesario hacerles posteriormente otros tratamientos.
Los diferentes productos que obtenemos al sepáralos en los cortes de destilación, que son los intervalos de temperatura en los cuales, mediante ebullición, separaremos los diferentes productos
La importancia del petróleo en la economía mundial
El petróleo y su gama casi infinita de productos derivados le convierten en uno de los factores más importantes del desarrollo económico y social en todo el mundo. El petróleo y las decisiones estratégicas que sobre él se toman por los países productores influyen en casi todos los componentes de coste de una gran parte de los productos componentes de coste de una gran parte de los productos que consumimos. Cuando sube el precio del petróleo se produce una subida de los costes, de forma más o menos inmediata, en casi todos los sectores productivos y, en consecuencia, se nota en los precios de los bienes de consumo.
La extracción y producción de petróleo está en manos de unos pocos países productores y es controlada por los denominados carteles (OPEP), quienes con sus decisiones influyen en los distintos mercados en los que se fijan los precios mínimos del crudo. Por todo ello, es muy importante el impacto del petróleo en la economía mundial y en las de los diferentes países que dependen en gran medida de esta materia prima.
Mayores exportadores del mundo
Los mayores exportadores de petróleo son los países productores son EE.UU., México, Rusia y Noruega, además de la OPEP.
Desde el inicio de la explotación y comercialización del petróleo se distinguen 4 fases. Las dos primeras se caracterizan porque quien controlaba la producción y el precio del petróleo eran las "siete hermanas" o siete multinacionales del petróleo. Este petróleo era barato, el objetivo era eliminar a las otras fuentes de energía. La 3ª y la 4ª fase va desde 1973 hasta hoy repartida de la siguiente forma: La 3ª desde 70 hasta el 83, la 4ª del 83 hasta hoy. La 3ª fase es cuando es más caro el precio por barril, porque quien controla la producción y precios es la OPEP. A partir de la 4ª fase baja el precio del petróleo porque el precio lo fija la demanda, debido a que aparecen fuentes de energía, aparece petróleo en zonas no controladas por la OPEP. Y aparecen motores que consumen menos energía.
1ª Fase: 1859-1945, el inicio de la explotación del petróleo comienza en los EE.UU., en Pensilvana. En 1928 comienza la explotación en Oriente Medio y en 1928 se crea el cartel del petróleo, las siete grandes compañías exportadoras de petróleo, llamadas también "siete hermanas", crean el cartel, cuyo objetivo es repartirse el mercado y fijar un precio común del petróleo para evitar la competencia. Este precio es siempre a la baja para eliminar las otras fuentes de energía. Un cartel es una asociación de empresas que se dedican a lo mismo.
2ª Fase: 1945-1973. Los países productores exigen mayor participación en los beneficios. En 1960 se crea la OPEP., fue fundada a iniciativa de Venezuela, la sede la tienen en Viena. Su objetivo era poner fin a la baja de los precios del petróleo y coordinar la política de los países exportadores en materia de producción y precio.
3Fase: 1973-83. Entre la 2ª y 3ª fase se inicia lo que se conoce con el nombre de la crisis del petróleo a partir de 1973, la economía mundial sufre la mayor crisis conocida desde 1929: inflación, desempleo…etc. Las razones de la crisis es el aumento rápido de los precios del petróleo, en 1970 un barril de petróleo costaba menos de dos dólares y en 1973 subió hasta los 10 dólares. Una crisis energética, se transforma, por primera vez, en una crisis económica.
En la 3fase, los países productores nacionalizaron los pozos de petróleo, de este modo, controlaron el control de la producción, y marcaron los precios a la alza, mientras, las multinacionales conservan el trasporte, el refinado y la distribución.
El primero en subir el precio del petróleo fue Gadafi (Libia), y le siguieron todos los miembros de la OPEP. Con la guerra árabe-Israelí (la guerra de los seis días) vuelve a subir el precio del barril. El petróleo se utiliza como arma política. Otra gran subida se produce entre 1979-80, que coincide con la revolución de Jomeine y la guerra Irán–Irak. El barril alcanza casi los 30 dólares. Ante esta situación los países industrializados que no tienen petróleo pero lo consumen, que son Europa y Japón toman una serie de medidas para reducir el consumo del petróleo, estas medidas son:
Buscar motores que utilicen menos petróleo.
Estimular la investigación de fuentes de energía alternativas.
Explorar nuevos campos petrolíferos fuera de la OPEP.
4Fase: el petróleo se rige por la oferta y la demanda, debido a, las medidas tomadas ya vistas, por los países industrializados consumidores de petróleo que no tienen. En esta última fase la OPEP. Perdió el control sobre los precios.
EN ESTE GRÁFICO PODEMOS APRECIAR CUALES SON LAS PRINCIPALES EXPORTACIONES DEL MUNDO
Precio del petróleo
A lo largo de la historia, el precio del petróleo ha sufrido una evolución marcada por distintas circunstancias sociopolíticas y económicas. Realizando un recorrido histórico desde el año 1970 hasta hoy en día, se comprueba que los mayores precios del petróleo han ido acompañados de distintas guerras que han afectado a los países productores o más recientemente al atentado terrorista del 11 de Septiembre que dio lugar a una guerra que aún continúa.
EVOLUCIÓN DEL PRECIO DEL PETRÓLEO
En este cuadro apreciamos, los cambios en el precio de petróleo desde 1976 hasta el presente año y podemos apreciar las dos alzas indiscriminadas del petróleo
La primera fue entre los años de 70y 80 debido a la Guerra del Yon Kipur que se produjo en 1973 en Oriente Medio se produjo un embargo de la OPEP que dejo sin petróleo a los países
Industrializados .Fue el momento en que la oferta ya no podía cubrir a la demanda. Tanto las compañías petroleras como los consumidores buscaban suministros adicionales no solo para su uso inmediato si no para almacenarlos en previsión de una futura escasez; las compras de pánico provocaron una demanda extra y un mayor aumento del precio.
COMO LO PODEMOS EXPLICAR EL LA SIG GRÁFICA
AHÍ PODEMOS APRECIAR COMO LA FUNCIÓN DEMANDA SE DESPLAZA HACIA LA DERECHA GENERANDO QUE LOS PRECIOS SE ELEVEN
La segunda subida de petróleo mas grande se dio en el año 2000 después que EE.UU. le declaro la guerra a Irak. El petróleo se disparo llegando a precios inimaginables tanto es así que en Enero del 2006 el barril de petróleo en Londres llego a costar 74 dólares
Mayores productores de petróleo a nivel mundial
En 1960 los países los países que tenían la mayor producción de petróleo a nivel mundial se agruparon creando la Organización de países productores de petróleo (OPEP).Al comienzo estaba conformada solo por cinco países (Irak, Irán, Kuwait, Arabia Saudita y Venezuela), Pero unos años después se sumaron 7 países mas Nigeria, Libia, Qatar, Los Emiratos Árabes Unidos, Libia, Indonesia, Argelia y Gabón.
En las áreas en las que actualmente se localizan estos países, existieron cuencas en las que se acumularon restos de reptiles y animales marinos que vivieron hace alrededor de 200 millones de años. Por eso, muchos yacimientos petroleros también explotan otro combustible: el gas natural.
Los países productores de petróleo tienen también bajos costos de producción.
Otros yacimientos petrolíferos de importancia son los del Mar del Norte, explotados por Noruega desde los años 70. En estos casos se utilizan grandes plataformas flotantes que realizan perforaciones para extraer el crudo.
Esta modalidad de extracción se conoce como explotación off shore o fuera de la costa.
Autor:
Griselda Contreras
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