DEFINICIÓN DE FLUIDOS PRESENTES EN LOS RESERVORIOS

FLUIDOS EN LA ROCA ALMACEN

La presión de la roca almacenes la ejercida por los fluidos dentro de dicha rocas, Los huecos de todas las rocas están ocupados por agua, agua y petróleo o agua, petróleo y gas.

AGUA

El agua, que se puede encontrar en todas las rocas porosas sola y acompañando al petróleo y el gas en las acumulaciones de hidrocarburos, es el más abundante de los fluidos en los yacimientos petrolíferos.

Los yacimientos contienen agua y petróleo en los espacios capilares de los poros. La naturaleza exacta de esta relación es, sin embargo es compleja y depende de factores tales como la forma geométrica de los poros de la roca y de las propiedades físicas y químicas de los fluidos. Sin embargo, las aguas se clasifican en general de acuerdo con su posición relativa respecto a las zonas productivas.

Las aguas de los campos petrolíferos son generalmente salinas excepto a profundidades someras. Las características de las aguas encontradas en las diversas zonas porosas de un campo petrolífero pueden variar ampliamente en sus constituyentes químicos, en su concentración de iones o en ambas cosas. Estas variaciones pueden darse lateralmente.

PETRÓLEO

El petróleo es infinitamente menos abundante menos abundante en las rocas del subsuelo que el agua, sin embargo se acumula en la misma forma y es un asociado suyo casi invariable.

El petróleo es un líquido natural que consiste predominantemente y esencialmente de hidrocarburos, los cuales pueden ser gaseosos y sólidos que están en solución en los hidrocarburos líquidos que son los que predominan.

Como el petróleo es una mezcla, no posee una composición química definida ni tampoco unas propiedades físicas fijas. Por mucho que puedan diferir en apariencia, propiedades e hidrocarburos presentes, casi todos los petróleos naturales contienen del 83 al 87% de carbono y del 11 al 14% de hidrógeno.

El porcentaje de hidrocarburos presentes en un petróleo crudo, es medida de su pureza. En la mayoría de los petróleos crudos todos sus compuestos presentes, salvo un 0.3 a un 3% de su peso son hidrocarburos, que pertenecen a los grupos parafínicos, nafténicos o aromáticos. Como los compuestos aromáticos son los menos abundantes, la mayoría de los petróleos son de base parafínica, base nafténica o base mixta.

Un petróleo parafínico tiene un contenido relativamente alto de hidrógeno, en relación al carbono y lo contrario sucede con el petróleo nafténico, los petróleos parafínicos poseen generalmente baja densidad y durante su refino se obtienen residuos de ceras parafinicas o petrolato. Los petróleos nafténicos son más pesados y contienen un porcentaje mayor de aceites lubricantes viscosos pero volátiles. La descomposición de los constituyentes líquidos de los petróleos nafténicos durante su destilación produce un residuo asfáltico sólido o semisólido.

El azufre es la impureza más común el petróleo crudo, se encuentra formando diversos compuestos como el ácido sulfhídrico e incluso como azufre puro, únicamente los crudos más pesados lo contienen, lo cual constituye un serio problema para su refinamiento. El oxígeno es generalmente

más escaso, pero en algunos casos ha alcanzado el 2% en peso.

Petróleo en la roca almacén. El petróleo en el subsuelo está sometido a presiones que van desde unas pocas atmósferas hasta varios cientos dependiendo de la profundidad, bajo tales presiones el petróleo contiene en solución una considerable cantidad de gas.

El gas disuelto no sólo hace disminuir la densidad del petróleo crudo, sino que también aumenta considerablemente su fluidez.

El segundo factor en importancia para la movilidad del petróleo en el subsuelo es la mayor temperatura de la corteza terrestre. Es un hecho comprobado que la temperatura disminuye la viscosidad del petróleo. Por regla general el grado de disminución es tanto mayor cuanto más denso es el petróleo. Por tanto el petróleo en la roca almacén debe tener mucha más fluidez que cuando se analiza a temperatura ambiente en la superficie.

Relaciones entre los fluidos en el subsuelo. El conjunto de un yacimiento ´petrolifero incluye roca, huecos, agua, petróleo y gas. Los huecos de la roca están llenos de agua antes de que tenga lugar la acumulación de petróleo. Éste por ser más ligero que el agua e inmiscible con ella, empuja el agua hacia abajo en la roca almacen, sin embrago no desplaza toda el agua original, queda siempre una película de agua tapizando las paredes de los poros . esta agua ha sido llamada agua intersticial irreductible. Los huecos de tamaño capilar retienen también esta agua original. Como resultado, en el yacimiento no solo hay agua por debajo del petróleo, sini que también se encuentra agua intersticial dentro de la misma zona de acumulación.

A causa de la presencia de esta agua el petróleo no está en contacto con la roca. Llena los intersticios entre las películas de agua, y el espacio de almacenaje ocupado por el petróleo es menor que la porosidad total dela roca. Sin embargo si el aire puede llegar hasta la acumulación de petróleo, el agua se evapora y el petróleo se pone en contacto con la roca almacén.

La relación entre el petróleo y el gas depende del grado en que el petróleo está saturado de gas. Si no lo está todo el gas que penetre en la roca almacén queda en disolución en el petróleo. Si el petróleo está saturado el gas se acumula por encima de él, desplazándolo hacia abajo en la misma forma que el petróleo desplazó el agua, formándose un “sombrero de gas”.

El punto de saturación depende de la presión y la temperatura del yacimiento y de la composición del petróleo. Por tanto los cambios en uno más de estos factores después de haber tenido lugar la acumulación da como resultado la formación o aumento del sombrero de gas, os u disminución y desaparición completa. Como la presencia de gas significa que el petróleo está saturado, puede esperarse que tenga la máxima fluidez y mínima densidad para la temperatura y presión existentes.

Los cambios en las propiedades de las fases líquida y gaseosa de los petróleos crudos son considerables al aumentar la profundidad. Con el aumento de la presión más gas natural se disuelve en la fase líquida y más hidrocarburos normalmente líquidos se disuelven en la fase gaseosa

Denominamos fluido a la fase liquida de yacimiento de hidrocarburos.

Es una mezcla de hidrocarburos pudiendo contener hidrocarburos sólidos disueltos y también, según las condiciones de presión, hidrocarburos liquido -gaseosos.

El petróleo suele contener un alto porcentaje de hidrocarburos nafténicos ( CnH2n ) con porcentajes variables de hidrocarburos parafínicos ( CnH2n +2 ) y aromáticos ( derivados del benzol ). Contienen también asfaltos y betunes disueltos.

El predominio de alguno de los componentes nos llega a denominar el petróleo, según este, como:

Parafínico Aromático Asfáltico.

Hidrocarburos Parafínicos (33 %)

Fueron separadas todas las parafinas normales desde C1 hasta C33.

El butano usado en varios procesos de alquilación. El normal pentano y normal hexano generalmente

isomerizados a isoestructuras por el alto número de octano de los isómeros ramificados

Las isoparafinas son las más abundantes seguidas en orden por los compuestos 3-metil y 4-metil monosustituídos.

En el rango del kerosen las normales son más importantes y abundantes que las isoparafinas.

Los únicos hidrocarburos parafínicos presentes en los productos de alto punto de ebullición. son los que se encuentran en la parafina y su cantidad, aún en los productos de base parafínica es relativamente pequeña.

Hidrocarburos asfalticos (21%)

Derivan del ciclopentano y ciclohexano. Muchos de estos HC cíclicos saturados contienen grupos metilo en contacto con las cadenas parafínicas ramificadas

Las fracciones de punto de ebullición relativamente bajo contienen apreciables cantidades de ciclopentano y ciclohexano

Hidrocarburos aromáticos (46%)

En las fracciones lubricantes se han detectado naftalenos sustituidos, benzeno, fenantreno y policíclicos aromáticos. La proporción relativa de varios tipos de compuestos en los lubricantes marcan sus propiedades físicas, entonces la preponderancia de nafténicos y aromáticos da un aceite cuyo espesor disminuye rápidamente cuando se calienta y espesa rápidamente cuando se enfría.

Una composición química normal sería:

C : 82.0 - 87.0 %

H : 12.0 - 15.5 %

S : 0.1 - 5.5 %

N : 0.1 - 1.5 %

O : 0.1 - 4.5 %

A parte de la composición química describimos un crudo petrolífero por su peso específico, generalmente en grados API :

100º - 0.6112 gr/cm3

1º - 1.0680 gr/cm3

Siendo lo normal entre 0.73 - 0.97 y teniendo en cuenta que los alquitranes tienen un peso específico de 0.9 - 1.016. Es importante el contenido de metales como: Ni, Cu, V, As,..., que pueden perjudicar su proceso de refino y no hacerlos aptos para la obtención de sus derivados.

Denominamos Gas a la fase gaseosa del yacimiento. Los gases secos corresponden a fracciones que no se suelen disolver en el crudo del yacimiento y están constituidos por metano con cantidades variables de etano, propano y butano. Los gases húmedos han estado disueltos en la fase liquida pudiendo incorporar algunos hidrocarburos más pesados.

GAS NATURAL

El termino gas natural implica generalmente hidrocarburos en forma gaseosa. El más común y estable de estos hidrocarburos gaseosos es el metano, también pueden estar presentes el etano, propano, butano y quizás pentano, hexano y heptano en forma de vapores, además ciertos gases no hidrocaburos pueden estar presentes con los hidrocarburos gaseosos o pueden existir en acumulaciones separadas. Entre esos constituyentes están el ácido sulfhídrico, el dióxido de, carbono el nitrógeno y el helio.

El gas natural puede existir en cinco formas distintas:

1. Disuelto en el petróleo.2. Con el petróleo, pero encima de el (sombrero de gas)3. En la misma trampa estructural que el petróleo, pero

ocupando capas diferentes (usualmente más altas).4. En distritos con petróleo, pero ocupando trampas

diferentes.

5. En acumulaciones muy alejadas de yacimientos petrolíferos.

Existen dos teorías generales respecto al origen del gas natural:

El gas tiene una génesis distinta del petróleo y puede no haber estado asociado nunca cn petróleo líquido.

El gas es un subproducto o un producto final del origen y evolución del petróleo y en cierta época pasó por una fase liquida (más aceptada)

La mayoría de los gases naturales contienen gasolina en forma de vapor, que se extrae y vende como gasolina natural.

Física y genéticamente el gas natural es la fase gaseosa del petróleo, es soluble en el agua, a las temperaturas y presiones presentes en los yacimientos, Por tanto cuando un petróleo está saturado de gas, este no solamente ocupa los huecos de la roca por encima del petróleo, sino que también está en solución en el agua intersticial a través de toda la zona de hidrocarburos líquidos.

La diferencia esencial entre el petróleo y el gas es la movilidad. El gas puede pasar por aberturas más pequeñas. Puede, por tanto trasladarse hasta puntos más distantes de su origen que el petróleo