Lista de los productos de la destilación conservativa del petróleo

ORIGEN Y FORMACIÓN DE YACIMIENTOS

Para que exista un yacimiento de petróleo o gas deben existir las siguientes condiciones o factores:

▪ Roca generadora (madre).

▪ Migración.

▪ Reservorio.

▪ Trampa.

▪ Cuenca Sedimentaria.

Pangea:

Principales cuencas mundiales en el nacimiento de los continentes

Roca generadora

Durante millones de años las sustancias orgánicas como plancton, algas, corales, peces y otras fueron quedando incorporadas en el fondo de mares y lagos donde estos organismos vivían. Posteriormente esta roca es cubierta por otros sedimentos, y va quedando enterrada a profundidades cada vez mayores, sometida a presiones y temperaturas altas. “COMPACTACIÓN” y “CEMENTACIÓN”.

Migración

El petróleo comienza a moverse a través de pequeñas fisuras o por el espacio que hay entre los granos de arena de las rocas vecinas, empujando parte del agua que suele ocupar esos espacios. Como el petróleo y el gas son más livianos que el agua, en general se mueven hacia arriba, desplazando el agua hacia abajo.

Reservorio

Es una roca que tiene espacios vacíos dentro de sí, denominados poros, que son capaces de contener petróleo o gas del mismo modo que una esponja contiene agua.

Trampa:

Para que se forme un reservorio hace falta algo que permita que el petróleo se concentre en un lugar, evitando el “derrame” hacia los costados.

Clasificación de las trampas:

Falla

Cuando el terreno se fractura, los estratos que antes coincidían se separan. Si el estrato que conténía petróleo encuentra entonces una roca noporosa, se forma la bolsa o yacimiento.

Estratigráficas

En forma de cuña alargada que se inserta entre dos estratos.

Anticlinal

En un repliegue del subsuelo, que almacena el petróleo en el arqueamiento del terreno.

Cuenca Sedimentaria: Es una cubeta rellena de sedimentos, únicas rocas donde se pueden generar los hidrocarburos y donde en general se acumulan. El tamaño de estas cubetas puede variar en decenas de miles de kilómetros cuadrados.

Alquilación e Hidrocracjing -  Isomax

La alquilación es un proceso de polimerización catalítico en el cual se combina una olefina liviana (usualmente butileno o propileno) con un hidrocarburo parafínico (isobutano), pasándose de gases aun compuesto de mayor peso molecular, llamado alquilato, que hierve en el campo de las naftas y teniendo un número de octano de 88 a 95 RON. Son ideales para mezclarlos con naftas y está libre de productos formadores de gomas (no requiere inhibidores).

En la alquilación se mantiene baja la concentración de la olefina reducíéndose así al mínimo la polimerización. La reacción de alquilación es favorecida por temperaturas bajas (32º a 50ºC). El valor de presión típico para esta unidad es de 7 kg/cm2.

Algunas ventajas de la utilización del alquilado en el pool de nafta son:

• Alto valor de RON y MON.
• Libre de compuestos aromáticos.
• Libre de olefinas.
• Libre de compuestos de azufre.
• Bajo valor de tensión de vapor.

Las principales carácterísticas del producto son:

• Producto: alquilado.
• RON: 96.
• MON: 93.8.

HIDROCRACKING – ISOMAX

La unidad de Hidrocracking procesa gas oíl liviano de vacío y gas oíl pesado de topping produciendo gas residual, propano comercial, butano comercial, nafta (30 %), aero combustible JP1 (27 %)  y gas oíl (45 %) comercial. Isomax es un proceso fundamental en la Refinería dado que la alta calidad del gas oíl que produce, mejora sustancialmente el pool de productos. La carga es calentada a 390°C y pasa al sistema de reacción que consta de dos reactores en paralelo. En ellos la carga se pone en contacto junto con el hidrógeno con un catalizador especifico.

Las principales reacciones que se llevan a cabo en las Unidades de Hidrotratamiento son:

• Remoción de Metales de la Carga
• Remoción de Azufre y nitrógeno
• Saturación de Olefinas

La remoción de metales es completa cuando la temperatura de reacción supera los 315 °C. En los reactores se obtiene una completa remoción de compuestos de azufre, nitrógeno, oxigenados, olefinas y aromáticos policlicos, a la vez se produce la ruptura de cadenas de alto peso molecular a hidrocarburos de bajo rango de destilación (naftas, jet fuel y gas oíl). El producto obtenido es enviado a un separador gas-liquido donde se libera el hidrógeno que no reacciono. Los productos de reacción son enviados a una torre fraccionadora donde son separados.

Platforming.

Proceso catalítico de lecho fijo que emplea varios reactores en serie, con recalentamiento intermedio. Se emplea para transformar naftas directas, gasolina natural y naftas de cracking térmico. Se obtienen naftas de alto octano (motores y aviación) y aromáticos (benceno, tolueno y xilenos).

La carga es un corte de nafta, que se separa la fracción liviana y la pesada. Los vapores de naftas mezclados con H2 pasan por reactores, que contienen el catalizador a 455º–520ºC. Las presiones más bajas producen benceno y tolueno, y las más altas naftas de alto octano. Solo 7% de gas seco se produce en el platforming (c3-(propano) e inferiores).

POLIMERIZACIÓN

La polimerización consiste en la conversión de hidrocarburos no saturados de peso molecular bajo (gases) por polimerización a combustibles para motores (naftas) de alto número de octano.

La carga normalmente empleada es el gas de cracking (70% de no saturados) que es rico en olefinas C2H4, C3H6, C4H8 (principalmente los dos últimos) y que son químicamente reactivos.

Se convierten 90 a 97% de las olefinas en estos procesos, obteniéndose un combustible con número de octano de 92 a 99. La reacción es exotérmica. Se unen dos olefinas livianas para producir olefinas más pesadas. Se obtienen así reacciones en diferentes caminos y se producen dímeros, trímeros etc.

Proceso en frío:

opera con un corte de C4 (consiste principalmente de n-butileno e isobutileno y también n-butano e isobutano), polimerizandos o solamente isobutileno para dar el dímero: disobutileno e isoocteno. Trabaja con SO4H2 (70%). El iso-octeno puede hidrogenarse (5atm y 190ºC) para obtener isooctano para naftas de aviación (95–100 número de octano).

Proceso en caliente:

polimeriza butileno normal e isobutileno dando un copolímero, siendo la producción casi el doble que el dímero del proceso en frío. Este copolímero se hidrogena. Trabaja con ácido sulfúrico en caliente (70º a 80ºC).

Todos los polímeros obtenidos son hidrocarburos olefínicos, convenientes para naftas de motores e hidrogenando para aviación, que deben mezclarse con otras cargas para darles volatilidad.

La polimerización  tiene además gran aplicación en petroquímica: polietileno, polipropileno, alcoholes, aldehídos, detergentes, etc.

Acondicionamiento del Crudo

El crudo antes de ser fraccionado, debe ser acondicionado y preparado debidamente para lograr una operación eficiente. La primera etapa se lleva a cabo en los tanques de recepción. El petróleo desgasificado que se recibe en las Refinerías, contiene impurezas que son perjudiciales para los equipos, productos y procesos. Las impurezas son:

• Sales, fundamentalmente cloruros de sodio, calcio y magnesio, presente en el agua de formación del crudo.
• Óxidos de hierro productos de la corrosión de los equipos y medios de transporte del crudo desde yacimiento.
• Arcilla, arena, sólidos en general, provenientes de la formación productora y lodos de perforación
• Compuestos organometálicos, que afectan los catalizadores de unidades de conversión, desactivándolos.
• Cristales de sal u óxidos en suspensión, afectando tanto los productos como los procesos catalíticos

Para evitar o minimizar los efectos perniciosos de estas impurezas se realizan fundamentalmente tres tratamientos:

• Decantación en Tanques
• Desalado
• Inyección de Hidróxido de Sodio

Unidad de Destilación Atmosférica o Topping

La destilación permite la separación de los componentes de una mezcla de hidrocarburos, como lo es el petróleo, en función de sus temperaturas de ebullición, aprovechando las diferencias de volatilidad de los mismos.

La carga parcialmente vaporizada ingresa en la zona flash o zona de carga. Los hidrocarburos vaporizados ascienden por la columna fraccionadora a través de bandejas o platos de fraccionamiento, donde se contacta íntimamente líquidos y vapores, producíéndose la transferencia de masa y calor necesaria para fraccíonar los diferentes combustibles. Estos son extraídos lateralmente mediante platos colectores y enviados a torres despojadoras, strippers, donde se ajusta el punto de inflamación de los

cortes.

Clasificación de pozos petroleros

Los primeros pozos que se perforan durante la búsqueda de hidrocarburos se denominan “pozos exploratorios”.

Los pozos de evaluación tienen como objetivo determinar las propiedades del yacimiento y como fuente de información para predecir la producción y vida útil del pozo.

Una vez descubierto un yacimiento, se perforan pozos con el objeto de ponerlos en producciónéstos se denominan “pozos de desarrollo”.

Métodos De Extracción

Estos varían de acuerdo a la viscosidad del gas y densidad del petróleo, presencia o ausencia de un casquete de gas, presencia y fuerza de una base acuosa, profundidad, presión y grado de complejidad del reservorio, permeabilidad y porosidad de las rocas.

Extracción PRIMARIA:

EXTRACCIÓN POR SURGENCIA NATURAL: sin necesidad de métodos artificiales:

Empuje por gas disuelto

En este caso (Fig. A) la fuerza propulsora es el gas disuelto en el petróleo que tiende a escapar y expandirse por la disminución de presión. El empuje por gas disuelto es el que resulta en menores recuperaciones, las presiones de fondo disminuyen rápidamente y la recuperación final suele ser menor al 20%.

Empuje por una capa de gas

Es cuando el gas acumulado sobre el petróleo o inmediatamente por debajo del techo de la trampa genera un empuje del petróleo hacia los pozos (Fig.B). En esta situación es posible mantener la relación gas/petróleo constante hasta casi agotar la bolsa de gas. La recuperación de un campo con capa de gas es del 40/50 %.

Empuje hidrostático

La fuerza impulsora más eficiente para provocar la expulsión del petróleo del yacimiento es el empuje de agua acumulada debajo del petróleo (Fig. C). La  recuperación  de  un  yacimiento  con  empuje hidrostático  explotado  racionalmente puede llegar al 60%.

EXTRACCIÓN POR SURGENCIA ARTIFICIAL.

Bombeo con accionar mecánico

El método de bombeo mecánico consiste en elevar el fluido (petróleo+ agua) desde el nivel que éste alcanza en el pozo y desplazarlo al punto de recolección por medio de una bomba de profundidad accionada por la columna de varillas que transmiten el movimiento del equipo de bombeo. El fluido es conducido hasta la superficie através de la cañería de producción (tubing) y de allí hasta el punto de recolección por la línea de conducción (flow line). La bomba eleva el fluido desde el nivel dinámico y no desde la profundidad donde está asentada; por lo tanto el trabajo desarrollado será mayor cuanto más bajo se encuentre dicho nivel. Por ejemplo, si la bomba está asentada a1600metros, pero el nivel dinámico del pozo es de 500m, el trabajo desarrollado por la bomba será elevar el fluido desde los 500 m hasta la superficie, más la altura equivalente a la presión de bombeo (flow line). El 80 % de los pozos de extracción artificial en la Argentina utilizan este medio. Su limitación radica en la profundidad que pueden tener los pozos y su desviación en caso de pozos dirigidos.

Bombeo con accionar hidráulico

Consiste en bombas accionadas en forma hidráulica por un líquido, generalmente petróleo, que se conoce como fluido motriz. Las bombas se bajan dentro de la tubería y se accionan desde una estación satélite. Este medio no tiene las limitaciones que tiene el medio mecánico para su utilización en pozos profundos o dirigidos.

Ventajas:

Bombas accionadas sin varillas.

Atiende simultáneamente 5 ó más pozos desde una misma estación satélite.

Pueden bombear pozos profundos o dirigidos.

Bombeo con gas inyectado. (Gas Lift)

Consiste en inyectar gas a presión en la tubería para alivianar la columna de petróleo y hacerlo llegar a la superficie. La inyección de gas se hace en varios sitios de la tubería a través de válvulas reguladas que abren y cierran al gas automáticamente. Este procedimiento se suele comenzar a aplicar antes de que la producción natural cese completamente. Pistón accionado a gas (Plunger Lift).

Unidad de Destilación al Vacío

Las unidades de Vacío, están diseñadas para operar en condiciones termodinámicas adecuadas para destilar las fracciones pesadas del crudo, sin que se produzca la descomposición térmica de los mismos. Para lograrlo se baja la presión de trabajo hasta alcanzar presiones absolutas de 20 mm Hg en la zona de carga de la columna de destilación. El Vacío es obtenido con eyectores de vapor.

En esta unidad, la energía necesaria para vaporizar el crudo reducido es suministrada totalmente en hornos, diseñados para minimizar la perdida de carga (perdidas de presión) de modo de operar con la menor presión posible en los puntos donde se inicia la vaporización. La carga parcialmente vaporizada es enviada a la zona flash de la columna de destilación, donde se produce una corriente ascendente de vapores y otra descendente de líquidos. En estas columnas el principio de operación es la condensación de los vapores.

La zona de condensación o fraccionamiento tiene el mayor diámetro ya que las pérdidas de carga deben ser despreciables para mantener el Vacío homogéneo en la totalidad de la torre. La zona de cabeza es de diámetro menor ya que el caudal de vapores en esta zona es muy bajo debido a que los productos solo son obtenidos lateralmente y no por cabeza. El fondo de la columna tiene el menor diámetro, ya que se debe minimizar el tiempo de residencia del asfalto para evitar la descomposición térmica y formación de carbón en la torre.

En las unidades de Vacío, solo se obtienen cargas para unidades de conversión.

• Gas oíl liviano de Vacío, se envía como carga a lsomax, donde se obtiene gas oíl, JP, naftas carga de Hidrotratamiento de naftas e isomerizacion y propano-butano.
• Gas oíl pesado de Vacío, se envía a las unidades de Crakíng Catalítico Fluido, donde se obtienen nafta de alto RON, propano caga petroquímica o despacho, butano carga a MTBE- alquilación, gases combustibles, diésel oíl carga a Hidrotratamiento de Diésel que lo convierte en gas oíl.
• Asfalto, se envía a las unidades de crakeo térmico, donde se convierte en naftas carga de Hidrotratamiento de naftas, diésel oíl carga de Hidrotratamiento de Diésel, gas oíl pesado de coke que es carga de las unidades de Crakíng Catalítico Fluido, carbón propano-butano y gases combustibles.

Cracking Catalítico: produce los hidrocarburos requeridos para naftas de número de octano elevado, pero además se obtienen hidrocarburos gaseosos que son materias primas para otros procesos que suministran naftas de alto octano, y por otra parte, materias primas para petroquímica. Se diferencia del cracking térmico, en que emplea presiones muy bajas y catalizadores

Exploración (prospección): se utiliza para saber si existen trampas de petróleo por debajo de la superficie terrestre. Una vez localizadas las posibles zonas se determina la probabilidad de que haya petróleo y gas en la regíón de entrampamiento. Principalmente se utilizan para la yuxtaposición de distintas capas de rocas. Como:

• Magmáticas o eruptivas (granito)

• Sedimentarias (arcillas, arenas, areniscas)

• Metamórficas (pizarras).

El objetivo de la perforación es conectar los lugares donde están acumulados los hidrocarburos con la superficie para luego extráelos, una vez que se hayan montado los equipos y las instalaciones.

Técnicas de Perforación

PERFORACIÓN A PERCUSIÓN: el método emplea una tubería de perforación de acero con una barrena (trepano) y consiste en levantar y soltar la herramienta repetidamente. La masa metálica que cae sobre la barrena proporciona la energía requerida para romper la roca, abriendo un agujero a través de ésta. El agujero permanece vacío, excepto una pequeña cantidad de agua en el fondo. Después de perforar unos cuantos pies, se sube la tubería de perforación (con su barrena) y se retira los recortes con un achicador (un tubo abierto con una válvula en el fondo).

Técnica DE Perforación ROTATIVA: Consiste en ir bajando progresivamente dentro del pozo, una herramienta cortadora del terreno denominada “trépano”, conectado a unas barras de acero, de sección cilíndrica, de aproximadamente 12 metros de largo, que se van agregando, empalmándolas unas con otras, a medida que se avanza en la perforación. La columna de barras termina en el extremo superior, en la superficie, en otra barra, pero de sección cuadrada, denominada “vástago de perforación” que es el encargado de imprimir el movimiento rotativo a la columna y consecuentemente al trépano. El vástago recibe el movimiento giratorio de un buje de impulso o mesa giratoria, pasando a través de ella para luego transmitírselo a toda la columna que cuelga del mismo. Para enfriar y lubricar continuamente la barrena y retirar los recortes del agujero, se bombea un fluido de perforación (lodo) dentro de la columna.