CAPITULO 4ORIGEN Y COMPOSICION DE LOS HIDROCARBUROS

TEORIAS SOBRE EL ORIGEN DE LOS HIDROCARBUROSEl origen del petrleo ha intrigado a los cientficos quienes han formulado las siguientes teoras: COSMICA ORGANICA INORGANICA

TEORIA COSMICALa Teora Csmica considera que en la medida en que se fue enfriando la mezcla de gases y polvo interestelar que dieron lugar a nuestro planeta hace 4,600 millones de aos, la fuerza de la gravedad y la radioactividad de sus componentes, hicieron que los materiales se fueran separando de acuerdo con su temperatura de fusin, acumulndose en su centro metales como el hierro y el nquel, mientras que se formaba una atmsfera constituida por bixido de carbono, hidrogeno y vapor de agua.

TEORIA COSMICA

En la medida en que aument la concentracin de hidrogeno proveniente del espacio exterior se iniciaron reacciones qumicas formando monxido de carbono que a 538 C tuvo una reaccin de sntesis que dio origen a la primera mezcla de hidrocarburos. Al continuar el enfriamiento de la Tierra y llegar a la temperatura de149 C los hidrocarburos se condensaron y comenz a llover petrleo, posteriormente el vapor de agua se condens y llovi agua que lav y arrastr al petrleo.

TEORIA COSMICA . Finalmente, los movimientos orognicos de la corteza terrestre que dieron lugar a las grandes cadenas montaosas y los ciclos permanentes de erosin y sedimentacin hicieron que el petrleo quedara atrapado en el subsuelo.Esta teora sostiene la posibilidad de que en un ambiente de ros y lagos de aceite, hayan podido surgir las primeras formas de vidaEsta teora no tuvo gran aceptacin; sin embargo, los descubrimientos recientes de que el planeta Venus tiene una atmsfera formada por hidrocarburos ha hecho que algunos cientficos retomen estos conceptos con mayor seriedad

TEORIA INORGANICALa Teora Inorgnica fue postulada por primera vez en 1745 por el qumico ruso Mijail Basilievich Lomonosov y fue apoyada por cientficos como el francs Berthelot (1866) el ruso Mendeleiev (1877) y el francs Sabatier (1902). Plantearon que los hidrocarburos se formaban en el subsuelo como consecuencia de una serie de reacciones geoqumicas entre el hidrgeno el bixido de carbono y el agua, bajo condiciones extremas de presin y temperatura. Est teora no se logr sostener por la nueva informacin obtenida tanto en los yacimientos petroleros como en pruebas de laboratorio.

TEORIA ORGANICALa Teora Orgnica es la ms difundida y aceptada. Acepta lo postulado en la inorgnica en cuanto a las reacciones geoqumicas pero incluye la presencia de material orgnico como materia prima de los hidrocarburos.

Est teora parte de la formacin de las rocas y de su proceso sistemtico de erosin y despositacin de sedimentos, que en tiempo geolgico dieron lugar a los esquistos o lutitas (lodo), las areniscas (arena) y las calcitas (carbonatos), siendo en esta etapa donde la hiptesis establece que organismos animales y vegetales que existieron en remotas pocas geolgicas, quedaron sepultados entre estos sedimentos.

Esta materia orgnica dispersa en la roca llamada kerogeno puede ser de origen marino (sapropel) o de origen terrestre (hmico).

TEORIA ORGANICA Ambiente de depsito favorable. Cuencas de aguas someras con poco oleaje y con abundancia de bacterias anaerobias que impiden la oxigenacin y la descomposicin de la materia orgnicaSepultamiento de 2 mil a 4 mil metros Incremento de presin por las capas suprayacentes Temperatura entre los 60 y los 110 C Contenido de kerogeno mayor al 0.5% en volumenProcesos bioqumicos y geoqumicos transforman en tiempo geolgico el kerogeno en hidrocarburos.

TEORIA ORGANICA La Teora Orgnica se sustenta en el hecho que la gran mayora de los yacimientos petroleros se han encontrado en rocas de tipo sedimentario como calizas, dolomas y areniscas, ubicadas en antiguas cuencas marinas y que en la composicin del petrleo se encuentran sustancias de origen orgnico como la clorofila, el nitrgeno y la hematita.

TEORIA ORGANICAPor otra parte se ha comprobado que cuando el origen del kerogeno es saproplico (del griego saprs = podrido y pels = fango) la transformacin ser en aceite y gas, y cuando es hmico (relativo al humus) en gas

4.2 COMPOSICION DE LOS HIDROCARBUROS

ETIMOLOGIA DEL PETROLEOLa palabra PETROLEO proviene del latn PETROLEUM Petro = piedra y Oleum = aceite Ha recibido diversos nombres como BETUN, ASFALTO, JUGOS DE LA TIERRA, COLUMNAS DE FUEGO y VENEROS ESCRITURADOS POR EL DIABLO.

En Mxico el petrleo que afloraba en la superficie fue llamado CHAPOPOTE proveniente del Nhuatl CHAPOCTLI Chahuatl = grasa y Poctli = humo

COMPOSICIN QUIMICA Los hidrocarburos son compuestos qumicos mezcla compleja de carbono e hidrgeno, en una proporcin que varia del 76% al 86% de carbono y del 10% al 14% de hidrgeno.Contienen gases no cidos como el oxigeno y el nitrgeno, gases cidos como el bixido de carbono y el sulfhdrico y trazas de metales como el hierro, el nquel y el vanadio.En la naturaleza se encuentran en los tres estados: Slido (ESQUISTOS BITUMINOSOS)Lquido (PETRLEO)Gas (GAS NATURAL)

COMPOSICIN QUIMICA

De acuerdo con el nmero de molculas que contengan y de su arreglo molecular los hidrocarburos se clasifican en:ALCANOS o PARAFINICOS (etano)ALQUENOS u OLEFINAS (etileno)ALQUINOS (acetileno)AROMATICOS (benceno)

COMPOSICIN QUIMICA La frmula general de los hidrocarburos es: Cn H2n+2donde n es el nmero de molculas. Por ejemplo:Metano CH4 C1H(2*1)+2Etano C2H6 C2H(2*2)+2Propano C3H8 C3H(3*2)+2

Por esta relacin los hidrocarburos comprendidos entre CH4 y C5H12 producen gas, C6H14 y C12H26 producen gasolinas, C12H26 y C18H38 producen kerosenos,A partir del C18H38 producen lubricantes,A partir del C20H42 producen parafinas, Y a partir del C32H66 producen asfaltos.

CARACTERISTICAS FISICO-QUIMICAS DEL PETRLEO CRUDO En su fase lquida la coloracin del aceite vara desde el negro hasta el amarillo verdoso dependiendo de la cantidad de hidrocarburos ligeros que contenga.

DENSIDAD DEL PETROLEOSu densidad, peso por unidad de volumen, depende tambin de su composicin y se mide internacionalmente con la unidad conocida como grados API (American Petroleum Institute) y es un valor de referencia en cuanto a su valor comercial. A mayor nmero de grados API mayor es dicho valor en el mercado.

CARACTERISTICAS FISICO-QUIMICAS DEL PETRLEO CRUDO La frmula de conversin con las unidades del sistema mtrico decimal (gr/cm3) es: API = (141.5 / densidad gr/cm3) 131.5 por ejemplo si la densidad es de 0.890 gr/cm3, los grados API son: (141.5/0.890) 131.5 = 27.5 API

VALORES DE DENSIDAD DEL PETRLEO CRUDOAceite gr /cm3 grados APIPesado 1.000 - 0.920 10.0 22.3Mediano 0.920 - 0.870 22.3 31.1Ligero 0.870 - 0.830 31.1 39.0Superligero < 0.830 > 39.0

En Mxico se producen los siguientes tres tipos de crudo de exportacin:

MAYA PESADO 22 API

ISTMO LIGERO 32 API

OLMECA SUPERLIGERO 39 API

CARACTERISTICAS FISICO-QUIMICAS DEL PETROLEO CRUDO La viscosidad absoluta del crudo, que es la medida de su resistencia a fluir debida a la friccin interna y que se expresa en trminos del tiempo requerido por unidad de volumen para fluir a travs de un orificio de dimetro determinado, varia en el yacimiento entre los 0.2 y los 1,000 centipoises. El centipoise (cp) es la centsima parte de la unidad definida como: poise = 1 gr /seg x cm.Cuando se combina la viscosidad absoluta con la densidad de un fluido, se habla de la viscosidad cinemtica, medida en stokes = poises/(gr/cm3)

Tambin se utilizan las unidades de medicin de VISCOSIDAD

Segundos Saybol Universal (SSU)

Segundos Saybol Furol (SSF)

dependiendo del tipo de viscosmetro que se emplee

CARACTERISTICAS FISICO-QUIMICAS DEL GAS En su fase gaseosa, los hidrocarburos se encuentran en el subsuelo en forma libre (yacimientos de gas no asociado) o mezclado con el aceite (yacimientos de aceite y gas asociado). Una variante de este ltimo caso se da cuando el aceite est sobresaturado de gas y ste se libera formando un casquete de gas en el mismo yacimiento.Su densidad es menor a la del aire, es decir de 1 gr /cm3

CARACTERISTICAS FISICO-QUIMICAS DEL GAS Dependiendo del contenido de gases cidos (CO2 y H2S) el gas natural se clasifica como: GAS AMARGO GAS DULCEY de acuerdo con el contenido de licuables (LPG y naftas), el gas natural se clasifica comoGAS HUMEDO GAS SECO

CARACTERISTICAS FISICO-QUIMICAS DEL GAS La calidad del gas se mide por su Calor Especfico, que es la energa producida por unidad de volumen, debida a la propiedad que tienen los alcanos de desprender una gran cantidad de calor durante su combustin.El calor especfico se mide el kilocalorias (sistema mtrico decimal) o en BTU (sistema ingls)1 kilocaloria = 3.97 BTU1 BTU = 0.252 kilocaloriasLas equivalencias entre estas unidades en relacin con los hidrocarburos son: 1 m3 de gas seco = 8,460 kilocalorias = 35,571.43 BTU1 barril de crudo = 5,000 pies cbicos de gas natural

Unidades de medicin de volumen del aceite El volumen de aceite se mide normalmente en m3 o en barriles y sus conversiones son:

1 barril = 42 galones 1 galn = 3.785 litros (42 x 3.785 = 158.98)

1 barril = 158.98 litros

1 m3 = 6.28 barriles

Unidades de medicin de volumen del aceiteEn la comercializacin del crudo en algunos casos el volumen se expresa en trminos de peso (toneladas mtricas) que se obtiene de multiplicar el volumen por su densidad. Ejemplo:

1 tonelada mtrica de crudo de 40 API = 7.64 barriles 1 tonelada mtrica de crudo de 30 API = 7.19 barriles 1 tonelada mtrica de crudo de 20 API = 6.75 barriles

Unidades de medicin de volumen del gas

El gas, este se mide en m3 o en pies cbicos. Su equivalencias son: 1 m3 = 35.31 pies3 1 pie3 = 28.32 litros 1 milln de pies cbicos = 28,328 m3 Pie cbico estndar (scf) 60 F y 14.65 lb/pg2 (15 C y 1 kg/cm2) Mcf = Miles MMcf = millones Bcf = billn (mil millones) Tcf = trilln (milln de millones)

Bitumen naturalAceite y gasGas natural no asociadoAceite crudo no convencionalAceite crudoGas naturalasociadoGas secoGas hmedodisueltolibreGas hmedocondensadoLquidos EnplantaGas secocondensadoLquidos EnplantaGas secoGas secoEquivalenteA lquidosCOMPONENTES DEL PETROLEO CRUDO EQUIVALENTE