2 sistema petrolero

8/18/2019 2 Sistema Petrolero

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Sistema PetrolíferoGeología del petróleo JGaibor, EPN 2015


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Agenda

Origen del petróleo Composición del petróleo Ciclo del carbón Sistema Petrolífero


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Origen del petróleo

Origen inorgánico vs. Origen orgánico Teorías inorgánicas

◦ Teoría de Berthelot (1866)

◦ Teoría de Mendeleev (1800s)

Teoría orgánica


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Teoría de Berthelot (1866)

Esta teoría sugiere que metales alcalinoslibres reaccionan con el bióxido decarbono y forman carburos. Estos a su vez

al reaccionar con el agua formaríanacetileno.

Los otros hidrocarburos podrían ser

formados al aumentar la temperatura conla profundidad


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Teoría de Mendeleev (1800s)

Esta teoría sugiere que carburos dehierro en estado nativo reaccionarían conel vapor de agua y producirían

hidrocarburos


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Principales objeciones a las teoríasinorgánicas Petróleo natural contiene componentes

de Azufre y Nitrógeno.

Presencia de metales alcalinos y

carburos de hierro en estado libre


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Teoría orgánica Teoría más aceptada El petróleo tiene un origen biológico Principales argumentos

◦ 99.9% de los depósitos están en cuencassedimentarias

◦ 99% de las rocas tienen edades menorea a 400Ma

◦ Lutitas bituminosas pueden ser calentadas y

producir petróleo◦ Es análogo al carbón◦ El crudo contiene muchos biomarcadores◦ Relación 13C/12C es típica de actividad biológicas


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Composición del crudo

El crudo está compuesto por compuestoshidrocarburados (parafinas, naptenos ehidrocarburos aromáticos), otros

compuestos que contienen cantidadesimportantes de N, S, O, biomarcadores,(Va, Ni)en menor proporción.


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Familias químicas de hidrocarburos


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Hidrocarburos alifáticos:◦ De cadena abierta:

Hidrocarburos saturados (alcanos): Constituyen la serie de lasparafinas o serie del metano . Su fórmula general es CnH2n-2.Las condiciones STP (condiciones estándar de temperatura ypresión) para los gases, son: 60 F y 14.7 psia (presiónabusoluta en libras por pulgada-2). El primer alcano líquido esel pentano (C5H12), y el primer alcano sólido es elhexadecano (C16H34). Metano, Etano, Butano y Propano songaseosos a temperatura ambiente

C1-C4 (Gases), C5-C15 (Liquids) and C15-C27 (Solids)


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Hidrocarburos alifáticos:◦ De cadena abierta: Hidrocarburos no saturados (alquenos): Corresponden

a las olefinas . Su fórmula general es CnH2n. Sonisómeros de las cicloparafinas, es decir, tienen

composición similar a los naftenos. Los carbones sedisponen en cadenas rectas o ramificadas. No estánpresentes en el crudo.


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Hidrocarburos alifáticos:◦ De cadena abierta: Hidrocarburos no saturados (alquinos): u fórmula

general es CnH2n-2. Tienen uno o mas enlacestriples entre átomos de carbono. El más importanteacetileno. No está presente en el crudo


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Familias químicas de hidrocaburos

Hidrocarburos alifáticos:◦ De cadena cerrada (carbociclos): Hidrocarburos alicíclicos: Corresponden a la serie de

los naftenos, que son compuestos con un anillo decarbono. Estos compuestos con anillos, poseen al menos,

3 átomos de carbono.


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Hidrocarburos aromáticos: Se basan en el anillo delbenceno, y poseen la siguiente fórmula general: CnH2n-6. La aromaticidad se define como la relaciónexistente entre el carbono aromático y el carbono

total; esta aromaticidad está relacionada con ladensidad del crudo (cuantos menos hidrocarburosaromáticos, más ligero será el crudo).


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Resinas y Asfaltenos◦ Son compuestos policíclos con alto peso molecular y

comprenden la parte más densa del petróleo.Comprenden los miembros mas pesados de las seriesnafténicas y aromáticas, incluyendo moléculasheteroatómicas de azufre, nitrógeno y oxígeno (GrupoNSO). Estos elementos sustituyen a los átomos decarbono en la estructura molecular.

Compuestos de Azufre◦ La concentración de azufre en el crudo puede variar entre

0.1 a 8%. Si contienen más del 1% se denominan crudos conalto contenido de azufre. Los crudos con alto contenido deazufre son más caros de refinar debido al tratamientonecesario para el sulfuro de hidrógeno.

◦ Los yacimientos de calizas presentan mayor porcentaje deestos compuestos


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Compuestos de Oxígeno◦ Los complejos mas comunes son los ácidos.

◦ Ácidos nafténicos tienen importancia

comercial y pueden ser extraídos utilizandouna solución cáustica.


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Compuestos de Nitrógeno◦ Se presentan en cantidades menores al 0.1%


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Organocompuestos metálicos


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La mayoría de los crudos contienen pequeñascantidades de hidrocarburos que no pertenecen ni ala serie de las parafinas ni de los naftenos; éstos, sonlos denominados fósiles geoquímicos o

biomarcadores. la serie más interesante, es la de los isoprenoides los

cuales son típicas de las ceras de las plantas, y por lotanto, son un buen indicador de la procedencia de loshidrocarburos; Los términos más comunes de esta

serie, son el fitano y el pristano, procedentes de laalteración de otro isoprenoide llamado fitol, elpristano se genera en ambientes oxidantes, y elfitano en ambientes reductores.


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Composición del gas natural

El gas natural está compuesto dehidrocarburos no condensables a 20 ºC detemperatura y a presión atmosférica.

Si está compuesto casi en su totalidad por

metano, se le llama gas seco (dry gas). Si la proporción de etano y otras moléculas

pesadas excede un valor arbitrario(normalmente el 4-5%), el gas se llama gas

húmedo (wet gas).


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Origen del gas natural Gas del petróleo: Formado como bioproducto de lageneración de petróleo; El gas acompaña al petróleo

en el almacén y es denominado gas asociado. El gasformado por modificacióntermocatalítica delpetróleo, se llama gas no asociado.

Gas carbonoso: Formado por modificacióntermocatalítica o por otro tipo de modificación apartir del carbón.

Gas bacteriano: Formado por alteración de la materiaorgánica a baja temperatura, en o cerca dela

superficie terrestre, sin conexión directa con el crudo(gas de los pantanos ). Entendemos por gas mineral, aquél desligado del

petróleo (Ej.: He, N, ...)


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Resumen práctico El límite en el número de carbonos entre gas y crudo, es de 4carbonos. El refinado del crudo va a permitir obtener, por

destilación o fraccionamiento (calentamiento), los productosdeseados; en general, el orden de destilación es el siguiente:

Gasolina y nafta (con benceno y otroshidrocarburos volátilesde 4 a 10 átomos de carbono).

Keroseno y petróleos para iluminación (11-13 carbonos). Gas oils ligeros y diesel (14-18 carbonos). Gases pesados y gas oil de calefacción (19-25 carbonos). Lubricantes y fuel oil ligeros (26-40 carbonos).

Aceites residuales y fuel oil pesado (más de 40 carbonos).


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Propiedades físico químicas delpetróleo Color

◦ Mientras más peso molecular tenga, másoscuro es el petróleo.

◦

Los colores varían entre amarillo, café y negro


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Propiedades físico químicas delpetróleo Olor

◦ Olor a gasolina indica abundancia de parafinas

◦ Olor agradable señala mayor cantidad de

aromáticos◦ Olor a azufre sugiere alto contenido de azufre

y nitrógeno


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Propiedades físico químicas delpetróleo Gravedad API

◦ Petróleos pesados (ºAPI


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Propiedades físico químicas delpetróleo Fluorescencia

◦ Todos los petróleo fluorescen bajo luzultravioleta.

◦

La fluorescencia varía de amarillo claro aobscuro y en tonalidades verdosas y azuladas


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Propiedades físico químicas delpetróleo

Viscosidad◦ Es la fricción interna del fluido que causa la resistencia a cambiar de

forma. Varía con la presión y latemperatura (mayor temperatura, menorviscosidad)

◦ La viscosidad varía con la densidad, es decir, es función del número deátomos de carbono y de la cantidad de gas disuelto en el crudo.

◦

La viscosidad en crudos ligeros es inferior a 30 mPa; los valores másfrecuentes son de 0.5-0.6 mPa (viscosidad de la gasolina)◦ Los crudos pesados (asfálticos) tienen densidades de 50000-100000

mPa; estos crudos (alquitranes naturales), presentan grandesdificultades de recuperación.

◦ Un buen indicador de viscosidad, es el llamado punto puro, que es latemperatura más baja a la cual el crudo fluye. Así, para puntos puros de

más de 40 ºC, son característicos los crudos pesados con ceras; parapuntos puros de menos de 36 ºC, se dan crudos ligeros


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Propiedades físico químicas delpetróleo

Factor de expansión El petróleo pierde volumen y “se encoge” en su camino hacia

la superficie, debido a la liberación de gases disueltos. Elfactor de pérdida de volumen (shrinkage) varía entre 1 paralos petróleos próximos ala superficie y que casi no contienengases disueltos, y 2 para petróleos muy gaseosos en

almacenes profundos.


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Clasificación de los petróleoscrudos


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Ciclo del carbono

Se inicia con el proceso de fotosíntesis, mediante el cual, las plantasy algas marinas convierten el CO2 atmosférico y contenido en elagua del mar en carbono y oxígeno utilizando la energía solar.

El CO2 es reciclado de diferentes maneras:◦ Respiración de plantas y animales (devuelta a la atmósfera).◦ Descomposición bacteriana y oxidación natural de la materia orgánica

muerta.◦

Combustión de los combustibles fósile s(natural y ocasionada porel hombre). Sin embargo, una pequeña parte de carbono escapa a esteciclo al depositarse en medios donde la oxidación a CO2 nopuede producirse; estos ambientes carecen de oxígeno o son tóxicospara las bacterias.

◦ La proporción de materia orgánica enterrada en los sedimentos nosupera el 1%


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Ciclo del carbono


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Acumulación de carbón


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Concentración del CO2 en laatmósfera


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Efecto invernadero


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Hielo en los polos


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Sistema petrolífero


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Plays petrolíferos – Cuenca Oriente

Rivadeneira y Baby 2004


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Plays petrolíferos – Cuenca Oriente

Rivadeneira y Baby 2004


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Encontrar una cuenca sedimentaria

Geología de superficie Métodos geofísicos

◦ Gravimétricos

◦ Magnéticos◦ Sensores remotos


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Encontrar una roca fuente dehidrocarburo Roca rica en materia orgánica

◦ Lutitas

◦ Calizas fino granulares

Edades de rocas generadoras

E f d


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Encontrar una roca fuente dehidrocarburo

E f d


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Encontrar una roca fuente dehidrocarburo


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Encontrar una roca reservorio

Rocas con porosidad y permeabilidad◦ Areniscas

◦ Calizas


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Encontrar una roca reservorio

Ambiente sedimentario


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Encontrar un sello


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Encontrar una trampa

Trampas estructurales Trampas estratigráficas


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Encontrar una vía de migración

Modelamiento 3D, para evaluación derutas de migración


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Encontrar el timing correcto

P f ió d


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Perforación de un pozoexploratorio

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