El proceso de extracción de petróleo es extremadamente costoso y lleva mucho tiempo. Requiere una serie de mediciones, pruebas, muestreos y, finalmente, perforaciones de pozos para confirmar la presencia de la materia prima. Por supuesto, existen una serie de dificultades, como la porosidad de la roca o la viscosidad del propio sustrato. En el pasado, solo se extraía el 10 %de la materia prima del yacimiento descubierto, y el resto se dejaba bajo tierra. Gracias a las modernas tecnologías mineras, el grado de recuperación de petróleo crudo y gas natural ha aumentado a más del 60%.
Extracción de gas natural
El gas natural se encuentra en la capa externa de la corteza terrestre, es decir, en la litosfera. Se origina como resultado de la transformación de sustancias orgánicas en diferentes condiciones de presión y temperatura, que se han estado produciendo durante muchos millones de años. El gas natural se compone principalmente de metano ( CH4 ) y sus homólogos ( C3 – C4 ) . Su composición depende en gran medida del tipo de yacimiento del que se extrae. Por supuesto, además del metano y sus homólogos, el gas natural también contiene una serie de componentes indeseables, como nitrógeno, agua, sulfuro de hidrógeno o dióxido de carbono. En condiciones naturales, el gas puede acompañar al petróleo crudo o presentarse por separado. Se presenta principalmente en dos formas: como gas libremente disuelto en agua o petróleo, o en forma absorbida en rocas o carbón.
Gas producido por métodos industriales
Se pueden obtener varios tipos de gases mediante métodos industriales:
a) Gases líquidos: popularmente llamados GLP (Gas Licuado de Petróleo). Sus principales componentes son el propano (C 3 H 8 ), el butano y el isobutano (C 4 H 10 ). Se obtienen principalmente por estabilización de gasolina cruda, petróleo crudo o por procesamiento de gases de refinería de procesos de reformado, craqueo y pirólisis.
b) Gas de ciudad: obtenido en las condiciones de carbonización de carbón a baja y media temperatura.
c) Gas de carbón: producido en el proceso de desgasificación de carbón a alta temperatura.
d) Gas de gasificación de carbón: se obtiene al actuar sobre lignito o carbón negro con una mezcla de vapor de agua y oxígeno a temperaturas superiores a 900°C. Su composición depende de la tecnología de gasificación utilizada. El factor económico más importante es la producción de una mezcla de CO y H 2 (el llamado gas de síntesis).
Aplicaciones y ventajas de los combustibles gaseosos
Los combustibles gaseosos tienen una serie de ventajas. Se caracterizan principalmente por una alta eficiencia energética. Además, proporcionan una temperatura de combustión constante, no requieren almacenamiento para el usuario y se queman sin humo (sin cenizas ni emisiones de óxidos de azufre). El gas natural es un valioso portador de energía y una materia prima importante en la industria: química (producción de gas de síntesis), energética (motores de combustión de pistón, turbinas de gas, generadores), construcción (producción de vidrio, cemento y cerámica para la construcción) y metalúrgica (hornos de calefacción).
Extracción de petróleo
La elección de la ubicación de un nuevo yacimiento petrolífero es un proceso muy complicado y costoso. Comienza con la realización de estudios sísmicos para buscar estructuras geológicas adecuadas que puedan crear depósitos de petróleo. Para ello se utilizan dos métodos de investigación. El primero consiste en realizar explosiones subterráneas cerca del yacimiento y observar las reacciones sísmicas que permiten obtener información sobre su ubicación y tamaño. El segundo método consiste en obtener estos datos a partir de ondas sísmicas de origen natural.
La primera etapa de la extracción de petróleo consiste en perforar un pozo profundo en el suelo. A continuación, se coloca una carcasa (tubo de acero) en el pozo perforado, lo que garantiza la estabilidad de toda la estructura. En la etapa posterior, se realizan más agujeros para permitir un mayor flujo del petróleo extraído. Para disolver los contaminantes en el pozo perforado, a menudo se utiliza ácido clorhídrico , que acidifica eficazmente las formaciones de carbonato y cal y elimina los depósitos de incrustaciones, óxido y carbonita. El ácido clorhídrico también se utiliza para eliminar el cemento residual que queda después del proceso de perforación. En la siguiente etapa, se coloca una instalación especial en la parte superior del pozo, a veces llamada "árbol de Navidad". Es un conjunto de válvulas, tuberías y accesorios combinados que están diseñados para regular la presión y el flujo de petróleo y gas.
Después de conectar todo el aparato, tiene lugar la etapa de recuperación primaria. Para extraer petróleo en este proceso, se utilizan muchos mecanismos naturales, por ejemplo, el drenaje por gravedad. La tasa de recuperación en la etapa primaria no suele superar el 15%. Con la extracción adicional, la presión subterránea cae y se vuelve insuficiente para continuar desplazando el petróleo hacia la superficie. En este punto comienza la etapa de recuperación secundaria.
Existen muchas técnicas para la recuperación secundaria de petróleo. Por lo general, implican el suministro de energía externa al depósito mediante la inyección de fluidos (por ejemplo, agua) o gases (por ejemplo, aire, dióxido de carbono) para aumentar la presión subterránea. La tasa de recuperación promedio después de las operaciones de recuperación primaria y secundaria de petróleo no suele superar el 45%. La última etapa del proceso de extracción es la llamada recuperación de tercer orden, que se puede obtener mediante diversas técnicas. La primera de ellas reduce la viscosidad del petróleo mediante calentamiento térmico. La segunda es la inyección de gas en el depósito (inyección de dióxido de carbono). El último método se llama inundaciones químicas. Consisten en mezclar polímeros densos e insolubles con agua e inyectarlos bajo tierra. La recuperación terciaria permite un 15%adicional de producción de petróleo del depósito.
Debido al fin de las reservas de los depósitos petrolíferos terrestres, se ha iniciado la búsqueda de sus recursos bajo el lecho marino. Para ello se construyen plataformas de perforación, un proceso complicado, costoso y que requiere mucho tiempo: la construcción de una plataforma de extracción suele durar dos años. Pueden estar fijadas de forma permanente al fondo (hasta 90 m de profundidad) o flotar sobre flotadores especiales, fijados con un sistema de anclaje. Las plataformas de perforación offshore suelen estar conectadas a una red de varias decenas de pozos que extraen petróleo en rocas porosas. Además de extraer el petróleo en la plataforma de perforación, también se separa del gas. La materia prima así obtenida se transporta a través de un sistema de tuberías hasta una refinería o hasta un buque minero y de transbordo. A continuación, el petróleo y el gas se envían al buque cisterna, que lo transporta a tierra.
Por supuesto, la cantidad de petróleo extraído no depende solo de las técnicas de perforación utilizadas. Los factores clave en este caso son los aspectos geológicos, como la permeabilidad de la roca, la resistencia de los impulsos naturales, la porosidad del yacimiento o la viscosidad del propio petróleo.
Procesamiento de petróleo crudo
El petróleo crudo extraído se procesa en refinerías para obtener combustibles, aceites, lubricantes, asfaltos y otros productos. La mayoría de las veces, el petróleo crudo se separa en fracciones sin un cambio químico de sus componentes. De esta manera, se obtienen gases de refinería volátiles a temperatura ambiente, éter de petróleo con un punto de ebullición de 35-60 °C, gasolina ligera y pesada, queroseno, diésel con diferentes puntos de ebullición y mazut (es decir, un residuo con un punto de ebullición superior a 350 °C).
El petróleo crudo se somete a varios procesos, como:
a) Cracking – consiste en la descomposición de los hidrocarburos alifáticos largos presentes en las fracciones pesadas de petróleo y gasóleo, en compuestos con cadenas más cortas presentes en la gasolina y el gasóleo. Además de los hidrocarburos alifáticos de cadena corta, en el proceso también se forman metano, GLP, hidrocarburos insaturados y coque. El cracking puede iniciarse por métodos térmicos, catalíticos o de radiación.
b) Reformado – es un proceso que se aplica a las fracciones ligeras de petróleo o a los productos obtenidos del cracking para obtener combustibles con un alto índice de octano. El proceso se lleva a cabo en presencia de hidrógeno utilizando catalizadores de platino muy costosos. El proceso de reformado produce hidrógeno, gas de refinería, GLP, así como isobutano y n-butano.
c) Destilación – tiene como objetivo separar el petróleo crudo en fracciones que hierven en varios rangos de temperatura. Gracias a este proceso se obtienen fracciones básicas como: gas seco y húmedo, gasolina ligera y pesada, queroseno, gasóleo, mazut y gudron.
d) Alquilación: es la reacción de las olefinas con el isobutano, dando como resultado la formación de isoparafinas de mayor peso molecular y octanaje. En el proceso de alquilación se puede utilizar ácido sulfúrico como catalizador.
e) Pirólisis: proceso de degradación que se lleva a cabo sin oxígeno a temperaturas muy altas. Se utiliza para descomponer las fracciones pesadas del petróleo en gasolina pirolítica, aceites y alquitrán.
La oferta del Grupo PCC para la industria minera
Para mejorar la extracción y el procesamiento del petróleo, el uso de diversos productos químicos es de vital importancia. La lejía sódica se utiliza en la refinación de petróleo crudo, aceites minerales, brea y betún y en la extracción de gas de esquisto. El hidróxido de sodio en el Grupo PCC se produce mediante un proceso de electrólisis de membrana y se suministra en forma de solución con una concentración de aproximadamente el 50%. Otra aplicación del hidróxido de sodio en la industria minera es el tratamiento de aguas residuales y productos de coquización líquidos.
Un grupo importante de productos que son de gran utilidad en la extracción y producción de petróleo y gas son los surfactantes. Los surfactantes reducen la tensión interfacial entre el petróleo crudo y la roca. Esto reduce las fuerzas de adhesión y permite liberar petróleo adicional del yacimiento petrolífero. Los surfactantes también se utilizan como un medio para reducir el daño ecológico resultante de la lixiviación del petróleo y otros derivados del petróleo. También se pueden utilizar para limpiar tanques y embarcaciones necesarias para transportar la materia prima extraída.
Uno de los grupos más importantes de tensioactivos utilizados en preparaciones de limpieza son los alquil éter sulfatos ofrecidos por el Grupo PCC en la serie SULFOROKAnol . Estos productos, debido a su carácter aniónico, funcionarán bien en formulaciones con otros tensioactivos aniónicos, no iónicos y anfóteros. Sus propiedades de lavado, emulsión y formación de espuma los hacen útiles como ingredientes en fórmulas que limpian diferentes superficies. El ácido alquilbencenosulfónico (ABS) y sus sales, p. ej. ABSNa , también tienen un uso similar. Elácido ABS/1 pertenece al grupo de tensioactivos aniónicos. Debido a su solubilidad en petróleo crudo, puede ser un elemento de agentes auxiliares utilizados para la extracción y procesamiento de petróleo. Además, el ácido ABS/1 , gracias a sus propiedades detergentes, se utiliza para procesos de limpieza y desengrasado, p. ej. de tanques y barcos. Los productos de limpieza utilizados en la industria petrolera también pueden incluir la serie de productos ROKAmid . Se caracterizan por la capacidad de crear espuma densa y estable, incluso en una pequeña concentración. Gracias a su forma líquida, los productos ROKAmid facilitan significativamente todas las operaciones relacionadas con su almacenamiento, transporte y dispensación.
El siguiente grupo de productos necesarios en los procesos de extracción de petróleo y gas son los emulsionantes. Se utilizan en métodos industriales de deshidratación y desalinización de petróleo. Estos procesos se basan en el calentamiento del petróleo con la adición de emulsionantes en un dispositivo llamado electrodeshidratador. La mezcla así calentada se fuerza a través del espacio del sistema de electrodos concéntricos. Las gotas de agua se deforman, pierden su carga y son más fáciles de combinar entre sí, por lo que se separan del petróleo. El petróleo crudo deshidratado y desalinizado puede someterse a un procesamiento posterior. Ideales como emulsionantes en procesos industriales de deshidratación y desalinización son los productos ROKAnol . Se trata de tensioactivos no iónicos que pertenecen al grupo de los alcoholes grasos alcoxi. Los productos ROKAnol se pueden utilizar en un rango muy amplio de temperaturas, así como en entornos ácidos, neutros y ligeramente alcalinos. También pueden formar parte de los agentes de limpieza desengrasantes utilizados en la industria petrolera.
Los derivados de ésteres de sorbitán etoxilados, como ROKwinol 60 y ROKwinol 80 , también presentan muy buenas propiedades emulsionantes. Estos productos pueden ser componentes de fluidos de perforación utilizados en la producción de petróleo. Por otro lado, los ésteres de sorbitán, como ROKwin 60 y ROKwin 80 , se pueden utilizar en la filtración de sustancias petrolíferas a las aguas como agentes dispersantes.
