Gas Natural

Características y usos

El gas natural representa el 23% de la matriz energética del país. Además, es uno de los principales componentes de los fluidos de inyección para sostener la producción petrolera, el principal insumo petroquímico para producción de fertilizantes, metanol y resinas plásticas, e insumo básico en los procesos de reducción de mineral de hierro en la industria siderúrgica.

La producción de gas natural en Venezuela está primordialmente asociada a la producción petrolera. Tal como se observa en la Figura 1, actualmente un 82% de la producción está constituida por lo que se denomina “gas asociado”, y un 18% es “gas no asociado”, el cual proviene de yacimientos de gas libre, y de yacimientos que contienen gas junto con líquidos hidrocarburos livianos, denominados comúnmente “condensados”.

Figura 1: Origen de la producción de gas natural en Venezuela

Para comprender las diferentes modalidades de suministro y sus usos, es necesario indicar que el gas natural es un conjunto componentes que pueden variar en cantidad dependiendo del yacimiento del cual proviene. Sin embargo, el gas natural tiene como componente principal el metano, el cual es el hidrocarburo de cadena más simple, por lo que su utilización como combustible permite menores emisiones de CO2 y otros contaminantes, en

comparación con el uso de otros combustibles fósiles como los hidrocarburos líquidos y el carbón.

Tal como se muestra en la Figura 2, además del metano, el gas natural está compuesto por elementos más pesados como etano, propano, butanos, componentes de cadena de carbono C5+, y otros no hidrocarburos como agua, CO2, componentes a base de azufre, etc.

Figura 2: Componentes del gas natural

Entre los componentes de mayor interés, además del metano, cuyo uso es como combustible, materia prima petroquímica para fertilizantes y metanol, así como como insumo para reducción de mineral de hierro; se tiene el etano, cuyo uso principal es como insumo petroquímico en la manufactura de olefinas y sus derivados plásticos; el propano y butano, componentes del gas licuado de petróleo (GLP) que se distribuye mayormente en bombonas para su uso como combustible residencial, comercial e industrial, y además el propano también se utiliza como insumo petroquímico para olefinas y plásticos, así como el butano es insumo básico para la manufactura de metil tert-butil éter (MTBE), componente utilizado como aditivo para la manufactura gasolina de alto octanaje.

La Figura 3 resume los diferentes usos de los componentes del gas natural.

Figura 3: Productos y usos del gas natural

Infraestructura del Sistema de Gas

Cadena de valor y Procesos de la Industria de Gas

Tanto el gas asociado, como el no asociado a la producción de petróleo, se hacen pasar por sistemas de separación o depuración. Dependiendo de las condiciones de presión, uso que se le dará al gas y la distancia a la cual será dispuesto, puede requerirse elevar la presión a la cual está sometido, mediante sistemas de compresión. En la Figura 4 se muestran los procesos relacionados a la cadena de valor del gas natural, hasta su disposición final en las diferentes modalidades.

Figura 4. Cadena de valor de Gas

Producción y Proceso de Separación Sea su obtención como gas libre o gas asociado, el gas natural requiere un proceso de separación de componentes pesados, cuyas partes por lo general se manejan dentro de las corrientes de crudo en un campo de producción de hidrocarburos. El esquema de mayor complejidad relativa a la separación gas - líquido, se trata cuando el gas producido proviene de la explotación de yacimientos de crudo, o sea, como gas asociado. El proceso de separación del gas asociado normalmente se lleva a cabo en instalaciones de superficie, a través de separadores de producción, cuya misión es segregar los compuestos pesados del hidrocarburo proveniente del yacimiento (crudo, agua, etc.) de las partes livianas (gas natural), basado en la diferencia de peso molecular de cada componente. La producción proveniente de los pozos se obtiene como flujo bifásico (mezcla de líquido y gas), se separa entonces en instalaciones conocidas como “Estaciones de Flujo”, donde el crudo es estabilizado y bombeado hacia “Patios de Tanques” o centros de recolección de crudo estabilizado, y el gas se envía hacia “Sistemas de Recolección” para canalizar su acondicionamiento y uso final.

La presión de operación de una estación de flujo se define en función de obtener la máxima recuperación de líquidos y con el máximo aprovechamiento de las reservas. Según el origen de producción de gas natural, Venezuela cuenta con las siguientes áreas:

Áreas de Gas Asociado Occidente: Lago de Maracaibo y Costa Oriental del Lago Oriente: Anzoátegui, Norte de Monagas Faja Petrolífera del Orinoco Áreas de Gas libre Occidente: Falcón Oeste / Este (costa afuera), Barrancas de Barinas Golfo de Venezuela (costa afuera): Cardón III/ IV, Urumaco, Moruy

Cojedes-Guárico: San Carlos, Tinaco, Tizando, Barbacoas, Yucal Placer, Copa Macoya

Anzoátegui: Anaco, San Tomé Norte de Paria (costa afuera): Mejillones, Patao, Dragón, Rio Caribe Golfo de Paria (costa afuera): Central, Este y Oeste Plataforma Deltana (costa afuera)

Procesos de Compresión y Acondicionamiento Lo más usual es que el gas natural que se obtiene en las Estaciones de Flujo sea enviado hacia centros de compresión y acondicionamiento para llevarlo a las condiciones de presión y calidad requerida para sus diversos usos. Una aplicación típica para el gas en un proceso de explotación de yacimientos de crudo es que sea usado como levantamiento artificial, para inyección al yacimiento con propósitos de recuperación secundaria y por supuesto como combustible. En los centros de compresión se eleva la presión del gas a través de compresores impulsados por un tren motor usualmente accionado por electricidad o gas combustible como fuente primaria de energía. El tren motor está conformado por una turbina que se encarga de transmitir a los compresores la potencia necesaria para elevar la presión del gas hasta el nivel requerido. Existen diversos tipos de compresores cuyo esquema se selecciona según su aplicación, y su diseño se hace específicamente en atención a las características del gas a manejar. En las diferentes etapas del manejo de gas es necesario su acondicionamiento a fin de adecuar su composición a los requerimientos de transporte, y de los diferentes procesos en los que va a ser utilizado. Se hace necesario para retirar componentes que provienen el desde el yacimiento; elementos no deseados para su manejo y uso comercial, tales como H2O, H2S, CO2.

Proceso de Extracción de Líquidos Se refiere al proceso de extracción y licuefacción de las partes pesadas del gas, sea para producir LGN o GLP. Los medios más comunes para la obtención de líquidos del gas natural son absorción, refrigeración mecánica o turbo expansión. Dado que el gas natural viene saturado con agua, se requiere remover ese componente antes de enfriar la corriente de gas a los fines de evitar la solidificación de las moléculas de agua y/o la formación de hidratos. Proceso de Fraccionamiento Los líquidos del gas natural (LGN) son sometidos a procesos de fraccionamiento a fin lograr su mayor valorización comercial. Para ello, es necesario fraccionarlos en sus componentes básicos etano, propano, butanos y pentanos, según lo demande el negocio objetivo. El proceso de fraccionamiento se basa en separar los elementos según su diferencia de punto de ebullición, para lo cual se usan torres de fraccionamiento o destilación que a su vez demandan de sistemas de calentamiento para las corrientes de fondo, así como de sistemas de enfriamiento para las corrientes de tope. Procesos de Transporte y Distribución Una vez realizado el acondicionado y extraídos los líquidos del gas natural, el componente mayoritariamente destinado al mercado interno es gas metano. El transporte de gas metano entre los diferentes puntos comúnmente se lleva a cabo por medio de tuberías; sistemas de transmisión conocidos como gasoductos. En función de las distancias y de los volúmenes a ser transportados, una de las variables más importantes es el nivel de presión requerido. Para ello se incorporan sistemas de compresión a nivel de transmisión. Una vez en la cercanía de centros de consumo, generalmente en zonas industriales y urbanas, se reduce el nivel de presión del gas y, en función de la normativa, se le añaden componentes como substancias odorantes, de modo que cualquier fuga pueda ser detectada por parte de los usuarios. A nivel de ciudades y zonas industriales los sistemas de manejo de gas se denominan sistemas de distribución. La Figura 5 ilustra la cadena de procesos de la industria del gas natural, así como sus diferentes destinos y usos.

Figura 5. Procesos de la Industria de Gas

Sistemas de Compresión de Gas

La infraestructura de compresión de PDVSA estuvo conformada por 150 plantas y 533 unidades de compresión, distribuidas en el oriente y occidente del país, como se muestra en la Figura 6.

Figura 6. Red Nacional de Plantas de Compresión

Plantas de Extracción y de Fraccionamiento de Líquidos del Gas Natural (LGN)

Los procesos de extracción y fraccionamiento de LGN son llevados a cabo por PDVSA Gas en el territorio nacional, para lo cual cuenta con instalaciones en el oriente y occidente del país, tal y como se puede apreciar en la Figura 7.

Figura 7. Plantas de Procesamiento de Gas y Líquidos del Gas Natural (LGN)

Sistemas de Transmisión y Distribución – Suministro al Mercado Interno

Las características de la infraestructura actual de transporte y distribución de gas metano, mostradas en la Figura 8, son las siguientes: • El sistema de transporte consta de aproximadamente 6000 Km de tuberías que operan a

alta presión. • La red de distribución es capaz de atender más de 1000 usuarios industriales, y 600 mil

usuarios residenciales y comerciales. • PDVSA Gas maneja la totalidad del sistema de transporte de gas para el mercado

interno, el 90% de la red industrial y el 70% de la red doméstica a nivel nacional. • Los principales sistemas de transporte y distribución tienen entre 30 y 50 años de

operación.

Figura 8. Red Nacional de Gasoductos al 2014

Suministro y Distribución de Gas Licuado de Petróleo (GLP) – Mercado Interno

Características y usos del GLP

El gas licuado de petróleo (GLP)  se produce tanto en los procesos de refinación de crudo, como a partir de los Líquidos del Gas Natural (LGN). El mercado interno de GLP en Venezuela se suple en más de un 95% a partir del procesamiento de LGN. Razón por la cual es mayormente gas propano, o una mezcla propano-butano.

Es un derivado hidrocarburo de excelente disposición, transporte y distribución debido a que es manejable en forma líquida, en recipientes a presiones relativamente moderadas. Es el combustible de mayor uso a nivel residencial y comercial en Venezuela y muchos países en el mundo. Por ser transportable y manejable con cilindros de varios tamaños, puede satisfacer las necesidades de combustible en zonas alejadas o de difícil acceso para abastecerlas con gas natural por tubería, razón por la cual, en Venezuela cerca de 80% de la población utiliza el GLP como fuente de energía a nivel residencial para la preparación de alimentos. Por otra parte, el propano, componente principal del GLP, es un insumo primario para su procesamiento petroquímico en la manufactura de olefinas y resinas plásticas. Debido a lo deficitario del suministro de etano, el propano es la principal materia prima de Pequiven para dichos procesos.

Figura 9: Producción de GLP a partir del gas natural

A partir del fraccionamiento de LGN (Figura 9) se obtienen varios tipos de hidrocarburos tipo C2 (etano) hasta C5+ (gasolina natural y naftas), de los cuales el GLP es propano en su mayor proporción, con adición de butanos dependiendo de la fuente de suministro. Por lo general, en Venezuela el butano se suple para usos especiales o en caso de necesidad operacional como complemento para satisfacer la demanda del mercado interno.

La Figura 10 indica tanto la capacidad instalada de procesamiento de gas natural y de producción de LGN.

Figura 10: Infraestructura de procesamiento del LGN

En la Figura 11 se detalla la infraestructura de suministro al mercado interno, específicamente producción y despacho al mercado interno.

Figura 11: Cadena de suministro de GLP – Fuentes de Producción y Suministro

La Figura 12 muestra la cadena de transporte, distribución y comercialización. Tradicionalmente propiedad de empresas privadas, ahora se encuentra bajo control de Pdvsa en más de 70%.

Figura 12: Cadena de suministro de GLP – Transporte, distribución y comercialización