Presentación 7_Clasificación de Los Hidrocarburos

5/20/2018 Presentacin 7_Clasificacin de Los Hidrocarburos

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CLASIFICACIN DE LOS HIDROCARBUROS


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CLASIFICACIN DE HIDROCARBUROS

LQUIDOS Y GASEOSOS

OBJETIVO

Conocer las caracterst icas de los d ist in tos

t ipos de hidro carbu ros (acei te y gas) que se

t ienen como p roduc to de la transfo rmacinde la mater ia o rgnica.


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HIDROCARBURO


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HIDROCARBURO

Son cadenas de tomos de Hidrgeno y Carbono.

De acuerdo a su arreglo estructural (de los tomos de carbono en

la molcula), pueden ser:

De cadena abierta o lineal.

De cadena c errada o cclic a o de an il lo .

De acuerdo al tipo de enlace entre los tomos de carbono en la

molcula, pueden ser:

Saturados o d e enlace senci l lo .

De enlace do ble o tr ip le


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CONCEPTOS GENERALES

VALENCIA: nmero entero que representa o denota el poder de

combinacin de un elemento con otro.

ENLACE: fuerza atractiva que existe entre distintos tomos, suficientemente intensa para permitir que el agregado funcione como una unidad. Todos los enlaces se originan por las cargas electrostticas de los electrones y los ncleos atmicos.

HIDROCABUROS SATURADOS: son aquellos en donde cada uno de los tomos de carbono, tiene un enlace cubierto por un tomo de hidrgeno (enlace sencillo).

HIDROCABUROS NO SATURADOS (Insaturados): son aquellos en donde los tomos de carbono muestran enlaces dobles o triples.


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ENLACE SENCILLO

Es la forma ms simple de unin que puede tener lugar entre dos

tomos monovalentes. El enlace est formado por la unin de doselectrones, uno de cada tomo.

Ejemplos: el metano CH4, el etano C2H6 y el pentano C5H12 tienenenlaces sencillos y se pueden expresar de la siguiente forma.

Metano Etano

Pentano


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ENLACE DOBLE

Resulta cuando dos ncleos atmicos comparten electrones.

Para conservar la tetravalencia del carbono, es necesario suponer

algunas veces que un tomo de carbono puede unirse con otro por

medio de su valencia. As, el etileno C2H4puede expresarse como:


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ALCANOS

N-Alcanos (parafinas): estructura de cadena abierta simple.

Su nombre consta de dos partes, la primera expresa el nmerode tomos de carbono y la segunda, la terminacin ANO queindica la ligadura de los carbones con una valencia.

CnH2n+2 n=nmero de carbonosEjemplos:

SERIE DEL METANO:Metano CH4 Pentano C5H12

Etano C2H6 Hexano C6H14

Propano C3H8 Heptano C7H16

Butano C4H10 Octano C8H18

Fase gaseosa: de CH4 a C4H10

Fase lquida: de C5H12 a C17H36

Fase slida: > C17

H36


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NALCANOS (Parafinas)

(Cadena abierta)

Ejemplos:

Pentano

C5H12

Octano

C8H18


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ISO - ALCANOS

(Cadena abierta ram ificada)

Ejemplos:

Isopentano:

C5H12

Isooctano

C8H18


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NAFTENOS

Son hidrocarburos saturados, de enlace simple. Tienen estructura

de cadena cerrada, cclica o de anillo. Su frmula general es:CnH2nEjemplos:

Ciclopropano

C3H6

Ciclopentano

C5H10

CicloheptanoC7H14


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ALQUENOS

(Oleofinas)

Cadenas abiertas insaturadas relativamente inestables, por lotanto poco usuales en aceites crudos.Tienen enlaces dobles y

simples. Su frmula general es: CnH2n

Ejemplos: n - hepteno, n - octeno, n - exeno.n - exeno

C6H12


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ALQUINOS

(Aceti lenos)

Cadenas abiertas, insaturadas, con enlaces triples y simples, su

frmula general es: CnH2n-2

Ejemplo: Etino (Acetileno)C2H2


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AROMATICOS

(Insaturados - cadena cerrada)

Son compuestos no saturados donde alternan enlaces simplesy dobles, en una cadena cerrada de seis carbonos, formandoanillos llamados bencenos.

Ejemplos:

Benceno C6H6

Trimetilnaftaleno C14H10


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ACEITE CRUDO

Los yacimientos de aceite crudo estn constituidos porhidrocarburos lquidos, a las condiciones de presin ytemperatura del yacimiento, con una viscosidad menor o igual a10,000 centipoises. Esta viscosidad es medida a la temperatura

original del yacimiento y a la presin atmosfrica, como unlquido estabilizado libre de gas.

Asimismo, es prctica comn hablar de clases de aceite crudode acuerdo a su peso especfico, y expresado en una escalanormalizada por el Instituto Estadounidense del Petrleo(American Petroleum Institute). Esta escala es llamadadensidad API, o comnmente conocida como grados API.


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DENSIDAD: es igual a la relacin entre la masa y el volumen(g/cm3).

El peso especfico, es la relacin entre los pesos de

volmenes iguales del agua y del hidrocarburo.En el rea petrolera se ha adoptado de manera arbitraria launidad de densidad en grados API (American PetroleumInstitute), con la cual se manejan los diferentes tipos de petrleo,su escala es tambin arbitraria y es de acuerdo a la siguiente

relacin:

API = [141.5 / Pe (a 60 F y 1 atm)] 131.5

Los valores altos en API,

corresponden a pesos Peso especfico APIespecficos bajos y viceversa: 0.7 70

0.8 45Nota: en Mxico, 0.9 25.7el petrleo Olmeca tiene 39 API,el Istmo tiene 32 API y el Maya 22 API.


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Clasi f icacin del aceite de acuerdo a su dens idad*

Aceite crudo Densidad Densidad en

(gr/cm3) grados API

Extrapesado >1.0 10.0

Pesado 1.0 - 0.92 10.0 - 22.3Mediano 0.92 - 0.87 22.3 - 31.1

Ligero 0.87 - 0.83 31.1 38.99

Superligero < 0.83 > 39.0

* La produccin de los diversos yacimientos productores est asociada aun solo tipo de aceite crudo.


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Para propsitos comerciales y asegurar un mejor valoreconmico de los hidrocarburos mexicanos, los aceites crudos

vendidos nacional e internacionalmente son, en general,mezclas de aceites de diferentes densidades.

Clasif icac in de las m ezclas de aceite

Tipo de aceite Clasificacin Densidad engrados API

Maya Pesado 22

Itsmo Ligero 32Olmeca Superligero 39


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COMPOSICION DEL ACEITE CRUDO , CON DENSIDAD DE 35

API, (De acuerdo a pro ceso s de desti lacin)

Tamao molecular % en volumen

Gasolina (C5 a C10) 27

Keroseno (C11a C13) 13

Diesel (C14a C18) 12

Aceite pesado (C19a C25) 10

Aceite lubricante (C26a C40) 20Residuos (> a C40) 18

Total 100

Tipo molecular % en peso

Parafina 25

Naftenos 50

Aromticos 17

Asfaltenos 8

Total 100


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PUNTO DE EBULLICINDE LOS PRINCIPALES

HIDROCARBUROS


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COMPOSICIN

QUMICA DE LOSACEITES CRUDOS Y

SUS PRODUCTOSDE REFINACIN


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CLASIFICACIN DE LOS ACEITES CRUDOS

Esta se basa en el contenido de alcanos normales e iso-alcanos, cicloalcanos (naftenos) y compuestos aromticos(bencenos).

Las principales clases de aceites crudos son:

ACEITES PARAFNICOSACEITES PARAFNICO - NAFTNICOSACEITES AROMTICOS INTERMEDIOS

La evolucin por varios procesos, cambia la composicin delos aceites crudos, por ejemplo, la evolucintrmica de unaceite parafnico - naftnico puede dar como resultado un aceiteparafnico. La transformacin por lo general tiene lugar enaceites pesados de la clase aromtica.


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CLASIFICACIN DE LOS ACEITES CRUDOS

Concentracin en aceite crudo Tipo de aceite Contenido de Numero de

210 C crudo azufre en aceite muestras por

crudo (aproxi- clase (total=541)mado)

P > N y Parafnico 100

P > 40 %

S > 50 % P 40 % y Parafnico- < 1 % 217

AA < 50 % N 40 % naftnicoN > P y Naftnico 21

N > 40

P > 10 % Aromtico 126

intermedio

> 1 %

S 50 % Aromtico 41A 50 % N 25 % asfltico

P 10 %

N 25 % Aromtico generalmente 36

naftnico 1 %

S = saturados, AA = aromticos, P = parafinas, N = naftenos


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ACEITES PARAFNICO - NAFTNICOS

Normalmente degradados de los aceites aromtico - naftnicos,contienen tanto alcanos normales como cicloalcanos, sucontenido de azufre es menor al 1 %.

ACEITES AROMTICOS INTERMEDIOS

Normalmente degradados de los aceites aromticos - asflticos,contienen menos del 50 % de hidrocarburos saturados y por logeneral alto contenido de azufre (mayor al 1 %).

ACEITES PARAFNICOS

Contienen en mayor proporcin alcanos normales e isoalcanos,presentan un contenido de azufre menor al 1 %.


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CLASIFICACIN DE CRUDOS (Sach anen)

Clase Composicin Ejemplo

Parafnica Cadenas parafnicas laterales, Pensylvania-Rodessamin. 75 % (Texas).

Naftnica Naftenos, min, 75 % Emba-Dessor.

Aromtica Aromticos, min. 50 % Ninguno.

Asfltica Resinas y asfaltenos, mn. 60 % Asfaltos naturales.

Parafnico-naftnica Cadenas parafnicas laterales, Muchos crudos

60 a 70 %. Anillos naftnicos intracontinentalesmn. 20 %

Parafnico-naftnica Contenido similar en parafinas, Maikop (U.R.S.S.)

naftenos y aromticos.

Nafteno-aromtica Naftenos o aromticos, mn. Crudos de California y35 % ligeros del Golfo de Mx.

Nafteno-aromtica- Naftenos, aromticos, o com- Crudos de California y

asfltica puestos asflticos, mn. 25 % pesados del Golfo de Mx

Aromtico-asfltica Aromtico o compuestos Utah, algunos crudos

asflticos, mn. 35 % pesados mexicanos.


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PROPIEDADES DE LOS PRODUCTOS DEL PETROLEO Y DEL AGUA

Densidad en Peso Viscosidad

grados API especfico (milipoises)

Gasolina 60 0.74 6Keroseno 50 0.78 20Diesel 45 0.79 100

Aceite lubricante 30 0.85 500Residuos 10 1 > 105

Agua 10 1 10


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CAMBIOS EN LA DENSIDAD DE LOS HIDROCARBUROS

CON RESPECTO AL TIPO DE MOLECULA

Hidrocarburo Tipo molecular Frmula Radio atmico Densidad

H/C d204 API

n-Hexano Parafina C6H14 2.3 0.6594 82

Ciclohexano Nafteno C6H12 2.0 0.7786 50

Benceno Aromtico C6H6 1.0 0.8790 29


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ALTERACIN Y MADURACIN DE LOS ACEITES CRUDOS


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GAS NATURAL

Es la porcin de hidrocarburos que existe en los yacimientos cuyafase es gaseosa o que se encuentra como solucin en el aceite,

permaneciendo como gas a condiciones del nivel del mar. De la mismamanera que el aceite crudo, el gas tambin puede incluir impurezastales como cido sulfhdrico, nitrgeno, dixido de carbono, entre otros.Asimismo, cuando las impurezas alcanzan valores por encima decierta norma, este gas es tratado a fin de eliminar estasconcentraciones de impurezas. Cuando esto sucede, el gas esdenominado gas natural amargo. Por el contrario, cuando la cantidadde impurezas no impide su uso como combustible no corrosivo, estegas es denominadogas natural dulce.

Asimismo, los lquidos del gas natural son porciones lquidas del gasque se recuperan en los separadores, en las instalaciones de campo o

en plantas de procesamiento de gas y puede incluir cantidadespequeas de impurezas. Por ejemplo, los condensados son lquidosdel gas constituidos principalmente por pentanos y componentes dehidrocarburos ms pesados. Los lquidos de planta son recuperadoscuando se procesa el gas, y consisten principalmente de etano,propano y butano.


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PETROLEO CRUDO EQUIVALENTE

Es una manera de representar el inventario total dehidrocarburos; corresponde a la adicin del aceitecrudo, de los condensados, de los lquidos en planta

y del gas seco convertido a lquido. ste ltimo,corresponde a la conversin del volumen de gasseco que de acuerdo a su poder calorfico esequivalente a cierto volumen de aceite crudo.


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EL GAS

GAS NATURAL: Es la fraccin del crudo constituido por cantidades

variables de hidrocarburos gaseosos, tales como el metano,etano, propano, butano e iso-butano y ocasionalmentepequeas proporciones de hidrocarburos lquidos (pentano yhexano preferentemente), y gases tales como el dixido decarbono, cido sulfrico, nitrgeno y helio.

GAS SECO: Es el gas natural constituido bsicamente por metano,exento de condensados del tipo de la gasolina. El gas secocontiene menos de 0.1 galones de vapores lquidos en 1000pies cbicos de gas.

GAS HMEDO: Es un gas natural que contiene metano e

hidrocarburos gaseosos ms pesados. Presentaaproximadamente de 0.3 a ms galones de lquido por cada1000 pies cbicos del gas.


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HIDROCARBUROS COMO GASES TPICOS

HMEDOS Y SECOS

Gas hmedo Gas seco

Metano 84.6 96.00

Etano 6.4 2.00

Propano 5.3 0.60

Iso - butano 1.2 0.18

n - butano 1.4 0.12

Iso- pentano 0.4 0.14

n- pentano 0.2 0.06

Hexanos 0.4 0.10

Heptanos 0.1 0.80

Nota: porcentajes por volumen.


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CARACTERSTICAS DE LOS HIDROCARBUROS GASEOSOS

Hidrocarburo FrmulaPesoespecfico(Aire = 1)

Punto deebullicin a lapresin

atmosfrica( c)

Presin devapor a37.8C(100F)

Kg/cm2absoluta

Potenciacalorficasuperior,

Kcal /m3a

15.6 C (60 F)

Condiciones crticas

Temperatura Presin ( C) absoluta Kg/cm

2

Metano CH4 0.554 -103.9 - 9007 -82 47.3

Etileno C2H4 0.968 -89.0 - 14356 10 52.6

Etano C2H6 1.038 -47.7 - 15762 32 49.8Propileno C3H6 1.453 -42.1 15.96 21093 91 46.9

Propano C3H8 1.522 -4.5 13.28 22428 97 43.4

1, 3-Butadieno C4H6 1.867 -161.4 4.15 26415 163 44.1

1-Butileno C4H8 1.937 -6.3 4.36 27448 147 41.3

Iso-butileno C4H8 1.937 -6.9 4.43 27278 145 40.8

Iso-butano C4H19 2.006 -11.7 5.13 29014 134 37.3

N-butano C4H18 2.006 -0.5 3.65 29076 152 38.7


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COMPOSICIN DE ALGUNOS GASES NATURALES

COMERCIALES

Mar del norte Paises Bajos Nigeria(Banco Leman) (Groningen) Brunei Libia Algeria (Ughelli)

Metano 94.8 81.7 88.0 71.4 86.5 88.1

Etano 3.0 2.7 5.1 16.0 9.4 6.3

Propano 0.6 0.4 4.8 7.9 2.6 2.1Butano 0.2 0.1 1.8 3.4 1.1 0.3

Pentano 0.2 1.1 0.2 1.3 0.1 1.1

Nitrgeno 1.2 14.0 0.1 - 0.3 -

Dioxido de carbono - - - - - 2.1

Nota: porcentajes por volumen.


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DEFINICIONES DE HIDROCARBUROS

El petrleo se presenta en la naturaleza en los tres estados

de la materia: Slido, Liquido y Gaseoso; denominado alestado slido Bitumen Natural, al lquido Aceite Crudo y al

gaseoso Gas Natural, esto a condiciones atmosfricas, en el

que intervino un proceso fsico que significa llevarlos del

yacimiento a la superficie.

En el subsuelo se encuentra el petrleo en los tres estados,

nombrando entonces a estos depsitos o yacimientos, y

estando en fase slida o semislida se le conoce como de

Bitumen,en lquida de Aceite y Gas Disueltoy en gaseosa deGas. Este ltimo si est en contacto con el aceite se le

conoce como Asociacin Libre o Casquete, y si no lo est

como No Asociado.


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La clasificacin del petrleo de acuerdo con los fluidos que

interesa controlar en las reservas, as como su relacin con

los yacimientos se muestra en la Fig-1.

A continuacin se presentan las definiciones de cada uno de

los elementos de esta clasificacin.

Petrleo.- El petrleo es una mezcla que se presenta en la

naturaleza compuesta predominantemente de

hidrocarburos en fase slida, lquida o gaseosa.

Hidrocarburos.- Los hidrocarburos son compuestosqumicos constituidos completamente de hidrogeno y

carbono.


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TIPO DE YACIMIENTO CLASIFICACIN DEL PETROLEO

BITUMEN BITUMEN NATURAL ACEITE CRUDO NO CONVENCIONAL

PETROLEO

CRUDO

EQUIVALENTE

ACEITE Y GASGAS

NATURAL

ASOCIADO

ACEITE

CRUDO

GAS NO

ASOCIADOGAS

NATURAL

DISUELTO

LIBRE

GAS

HUMEDO

CONDENSADO

LIQUIDOS EN

PLANTAS

GAS SECO

GAS SECO

GAS HUMEDO

GAS SECO

CONDENSADO

LIQUIDOS EN

PLANTAS

GAS SECO

EQUIVALENTE

A LIQUIDO


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Bitumen Natural.-Es la porcin de petrleo que existe en los

yacimientos en fase semislida o slida. En su estado natural

generalmente contiene azufre, metales y otros compuestos

que no son hidrocarburos. El bitumen natural tiene una

viscosidad mayor a 10,000 cp. medido a la temperatura

original del yacimiento y presin atmosfrica y libre de agua.

Aceite Crudo.-El aceite crudo, es la porcin de petrleo que

existe en fase lquida en los yacimientos y permanece as en

condiciones base de presin y temperatura, puede incluir

pequeas cantidades de substancias que no sonhidrocarburos producidos con los lquidos, tiene una

viscosidad menor o igual a 10,000 cp. A la temperatura

original del yacimiento y presin atmosfrica y libre de gas.


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Es prctica comn, hablar de las clases de aceites crudos por

su peso especfico, expresado en una escala normalizada por

el Instituto del Petrleo de los Estados Unidos ( AmericanPetroleum Institute) y denominado Densidad API,

comnmente conocido como API.

A continuacin, se indican lmites convencionales para la

clasificacin del aceite crudo:

1.- Extrapesados.- (ms de 1.00 gr/cc , densidad menor de

10API).

2.- Pesados.- ( entre 1.00 y 0.92 gr/cc, densidad entre 10 y22.3API).


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3.- Medianos.- (entre 0.92 y 0.87 gr/cc, densidad entre 22.3

y 31.1API.

4.- Ligeros.- (entre 0.87 y 0.83 gr/cc, densidad entre 31.1 y39 API.

5.- Superligeros.- (menor de 0.83 gr/cc, densidad mayor de

39API.

Los aceites crudos que Mxico tiene a la venta, son mezclas

de la produccin de yacimientos de aceite negro, aceite

voltil y gas y condensado, para as obtener una

determinada densidad en cada uno de los tres tipos que se

manejan y estos son:Nombre Tipo Densidad API

Maya Pesado 22

Istmo Ligero 32

Olmeca Superligero 39


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Aceite Crudo no Convencional.- Es una mezcla de

hidrocarburos, obtenida por pirolisis del kerogeno contenido

en las lutitas bituminosas o extrada del bitumen existente

en areniscas aceitiferas de alta viscosidad, que no puedeextraerse con mtodos convencionales.

Gas Natural.- Es la porcin de petrleo que existe en los

yacimientos en fase gaseosa o en solucin en el aceite y queacondiciones base permanece en fase gaseosa. Este puede

incluir algunas impurezas o substancias que no son

hidrocarburos (HS,N,CO).

Gas Natural Amargo.- El gas natural amargo es un gas quecontiene azufre, compuestos de azufre y/o bioxido de

carbono, en cantidades que requieren tratamiento para que

pueda ser utilizado.


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Gas Natural Dulce.- El gas natural dulce, es un gas natural

que no contiene azufre o compuestos de azufre o los tiene

en cantidades muy pequeas que no es necesario procesarlopara que pueda ser utilizado directamente como

combustible no corrosivo.

Gas Asociado.- Es el gas natural que se encuentra en

contacto y/o disuelto en el aceite crudo del yacimiento. Este

puede ser clasificado como gas de casquete (libre) o gas en

solucin (disuelto).

Gas Asociado en Solucin o Disuelto.- Es el gas naturaldisuelto en el aceite crudo del yacimiento, bajo las

condiciones de presin y de temperatura que prevalecen en

el.


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Gas Asociado Libre.- El gas asociado libre o gas de casquete,

es el gas natural que sobreyace y esta en contacto con el

aceite crudo en el yacimiento.

Gas Hmedo.- Es la mezcla de hidrocarburos que se obtiene

del proceso del gas natural del cual le fueron eliminadas las

impurezas o compuestos que no son hidrocarburos y cuyo

contenido de componentes ms pesados que el metano es

en cantidades tales que permite su proceso comercial.

Gas Natural no Procesado.- Es el gas natural producido del

yacimiento, este incluye cantidades variables dehidrocarburos ms pesados que se licuan a las condiciones

base , e incluye vapor de agua, tambin puede contener

compuestos de azufre, tales como el cido sulfhdrico y otros


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Lquidos del Gas Natural.- Son aquellas porciones lquidas

del gas natural que se recuperan en los separadores, en

instalaciones de campos o en plantas de procesamiento de

gas, puede incluir pequeas cantidades de impurezas (HS,N,CO).

Condensados.- Los condensados son lquidos del gas natural

consistiendo principalmente por pentanos y componentesde hidrocarburos ms pesados.

Lquidos en Plantas.- Son lquidos del gas natural

recuperados de plantas de procesamiento de gas,

consistiendo de etano, propano y butano, principalmente.

Condensado de Separacin.- Son lquidos recuperados del

gas natural, asociado y/o no asociado, en separadores de gas

liquido.


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Gas Seco Equivalente a Lquido (G.S.E.L).- Es el volumen de

gas seco que por su poder calorfico equivale al volumen del

aceite crudo.

Petrleo Equivalente (P.C.E).- Es la suma del aceite crudo,

condensado y gas seco equivalente a lquido.


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El volumen de hidrocarburos y sustancias relacionadas

existentes originalmente en las rocas del subsuelo se les

conoce como recursos, y a la fraccin de acumulacionesconocidas de este se le nombra recurso descubierto, la

parte ya recuperada es la produccin, y la que se espera

recuperar econmicamente con los mtodo y sistemas de

explotacin aplicables, evaluado a cierta fecha, a

condiciones atmosfricas y bajo regulaciones

gubernamentales, se le denomina reserva.

Se entiende como acumulaciones conocidas a aquellas de las

que se tiene evidencia fsica, mediante pruebas deproduccin. La que no tiene evidencia fsica se le denomina

recurso no descubierto y cuya parte recuperable se seguir

llamando recurso.


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La parte recuperable de los recursos no descubiertos se

clasifican de acuerdo a su conocimiento geolgico en:

Probables, posibles y potenciales.

El grado relativo de riesgo econmico generado por la

incertidumbre en la informacin e interpretacin de datos

geolgicos, geofsicos, petrofsicos y la aplicacin de

practicas ingenieriles, permiten clasificar a las reservas

como: Probadas, y no Probadas, las primeras incluyen las

desarrolladas y las no desarrolladas, y las segundas las

Probables y Posibles. Fig.-2


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Fig.-2

Presentación 7_Clasificación de Los Hidrocarburos

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