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Yacimientos hidrocarburíferos no

convencionales Trabajo y exposición

Química Aplicada, com 21, año 2018. FRLP-UTN

Introducción: ¿Qué es el petróleo? Básicamente, el petróleo es un combustible fósil (recurso NO

renovable). Esto quiere decir que son restos de organismos vivos que existieron mucho tiempo atrás. El significado de la palabra fósil es fundamental para entender cómo se formó el petróleo.

Este combustible, muchas veces también llamado simplemente “crudo”, se puede refinar en diversas soluciones que resultan muy útiles en las actividades humanas , especialmente en el sector industrial. A partir del crudo se puede generar gasolina, queroseno, diversos combustibles y mucho más, por ello su importancia y el lugar tan significativo que ocupa en la economía mundial.


Torre extracción de petróleo/torre extracción de gas natural:


¿Qué son los yacimientos No Convencionales? El Sistema Petrolero “convencional” consiste en una serie

de elementos que se tienen que encontrar en una línea de tiempo. Estos elementos son: la roca madre, la roca reservorio, la roca sello, la columna de roca (que ejerce presión sobre el sistema), una trampa, los procesos (generación-migración-acumulación), y la preservación del hidrocarburo generado, migrado y acumulado en la roca reservorio. Si falta alguno de estos elementos tenemos que hablar de un Yacimiento No Convencional

Esquema del subsuelo de una cuenca hidrocarburífera:

Características de yacimientos no convencionales: Se presentan como acumulaciones predominantes

regionales, extensas, la mayoría de las veces independiente de la presencia de trampas estructurales y estratigráficas.

Poseen bajas porosidades y permeabilidades y pobres propiedades petrofísicas.

Su desarrollo requiere el uso de altas tecnologías.

Se les asocian una gran cantidad de reservas de hidrocarburos.

Son capaces de producir por varias décadas.


Esquema de los diferentes yacimientos:


Roca almacén: La roca almacén: las dos propiedades principales que debe

poseer una roca para que pueda constituir un almacén, son la porosidad, que condiciona, además de otros factores independientes de la litología (temperatura, presión del yacimiento, saturación relativa de hidrocarburos yagua), el volumen de petróleo o gas en la roca, y la permeabilidad de la que depende el desplazamiento de los fluidos en el interior de la roca, y como consecuencia, la explotabilidad del yacimiento.

Porosidad: la porosidad, se define como el porcentaje del volumen de los huecos, en relación al volumen total de la roca.

Permeabilidad: la permeabilidad, es la capacidad de una roca de dejar circular fluidos y se mide en darcys.


Forma de la roca almacén:


Roca madre o generadora:


Tipos: Gas metano de carbón (GMC): Se obtiene a partir de la extracción

del metano contenido en las capas de carbón. El proceso de carbonización, comienza con la oxidación y cuando esta queda sumergida en las zonas pantanosas. A medida que la descomposición de la materia vegetal aumentaba la profundidad de estos depósitos de materia vegetal, (que paulatinamente se estaban convirtiendo en carbón) aumentaba la presión y temperatura a la que estaban sometidos. Como consecuencia de este fenómeno, se produjeron alteraciones térmicas del carbón que resultaron en la formación de metano termogénico. El metano quedó almacenado en el interior de las capas de carbón, creando una reserva de gas, al ser químicamente absorbido por el mineral. los carbones que sufren una mayor presión y se encuentran a mayor profundidad tienen un mayor contenido de gas. Generalmente, el GMC tiene un alto contenido de metano, con pequeñas proporciones de etano, propano, butano, dióxido de carbono y nitrógeno.


El carbón: El carbón o carbón mineral es una roca sedimentaria de

color negro, muy rica en carbono y con cantidades variables de otros elementos, principalmente hidrógeno, azufre, oxígeno y nitrógeno, utilizada como combustible fósil y es un recurso no renovable. Se origina por la descomposición de vegetales terrestres que se acumulan en zonas pantanosas, lagunares o marinas, de poca profundidad.


Esquema de formación del carbón:

Tight gas o gas de centro de cuenca: Se denominan “Tight gas” a formaciones de arenas masivas productoras de hidrocarburos de muy baja permeabilidad. Para conseguir esa gran área de flujo se utilizan diferentes técnicas:

Estimulación matricial.

Fractura hidráulica.

Pozo horizontal de gran extensión.

Pozos multilaterales.

Este tipo de reservorios se caracteriza por la presencia de varias capas cuasi-paralelas, conformadas por arenas, sedimentos, arcillas (shales) y lodos.


Hidratos de gas: Los hidratos de metano son moléculas de metano en estructuras de moléculas de agua, que bajo condiciones de presión y temperatura, que existen en el talud continental y en las regiones polares (permafrost) se convierten en sustancias sólidas cristalinas (hielos de metano). Se encuentran principalmente en los poros de los sedimentos arenosos cementándolos.

Durante su extracción es bastante difícil que no se libere metano. Esto ha limitado su explotación ya que si liberamos metano a la atmosfera, podríamos incrementar el efecto invernadero de manera considerable, con un efecto diez veces superior al del dióxido de carbono.

Los yacimientos de hidratos de metano se encuentran en las plataformas continentales de los mares y océanos, y el manto de las zonas árticas.


(1)Hidrato extraído del permafrost y (2) la reacción del

metano dentro del hidrato al contacto de una flama:

(1)

(2)


Existencia de metano en el mar:


Burbujas de metano:


Shale oíl – Shale gas:

Shale Gas: El gas de pizarra (shale gas) se encuentra atrapado en estratos o capas de pizarra a mucha profundidad (desde los 400 a los 5000 metros). Dado que la pizarra tiene una permeabilidad muy baja, el gas está distribuido en pequeños poros o burbujas, muchas veces microscópicas, no conectadas entre sí, lo que hace necesario romper las capas de pizarra para conseguir reunir el gas y que fluya hacia la superficie para ser recogido. La compleja y cara técnica que se utiliza para llevar a cabo la extracción del gas de pizarra se conoce con el nombre de fractura hidráulica horizontal o fracking en inglés.


Fractura hidráulica horizontal: A esta perforación se le pone un tubo de acero, con un

recubrimiento de cemento para proteger los acuíferos de los aditivos químicos que posteriormente se añaden. Una vez en la capa de pizarra se utilizan explosivos para provocar pequeñas fracturas, una vez provocadas estas fracturas se inyectan, por etapas, miles de toneladas de agua a muy alta presión, mezclados con arena y aditivos químicos. Este agua a presión fractura la roca liberando el gas que luego, junto con el agua, el arena y los aditivos retorna a la superficie (retorna entre un 15 y un 80% del fluido inyectado). El pozo se va fracturando entre 8 y 12 etapas, con lo cual el conducto sufre unos cambios de presión muy grandes con el consiguiente peligro de quiebra del revestimiento de cemento.


Shale oil: o petróleo de esquisto tiene las mismas características que el shale gas o gas de pizarra, es un hidrocarburo que no migró fuera de la roca madre y se encuentra atrapado en estratos o capas de pizarra a mucha profundidad. El petróleo de esquisto puede extraerse mediante pirólisis, hidrogenación, disolución térmica o fractura hidráulica. La pirólisis de la roca es realizada en una retorta, situada encima del suelo o dentro de la propia formación de roca, La temperatura a la cual el querógeno se descompone en hidrocarburos estables varía según el tiempo del proceso. En la descomposición sobre suelo el proceso comienza sobre los 300 °C, pero puede acelerarse y completarse a temperaturas más altas. La descomposición se realiza de forma más óptima entre 480 y 520 °C.


¿Que es el fracking o fractura?: es una técnica de extracción de gas y petróleo de

yacimientos no convencionales, generalmente de formaciones de esquistos (shale), arenas compactas (tight sands) y mantos de carbón (coalbed methane). Estas formaciones geológicas se ubican a varios miles de metros de profundidad y para acceder a ellas se debe perforar hasta la formación que alberga los hidrocarburos, empleando una técnica de perforación mixta. En primer lugar, se perfora verticalmente y posteriormente se continúa de forma horizontal, a lo largo de varios kilómetros.


Extracción: Los yacimientos no convencionales donde se utiliza el

fracking son formaciones poco permeables y compactas, en las que los hidrocarburos se encuentran dispersos. Para liberarlos se debe fracturar la roca inyectando millones de litros de agua a alta presión (98%), mezclada con arena y una serie de aditivos químicos (2%); la cantidad de litros varía en función de la cantidad de fracturas que se realicen por pozo. Esto posibilita que los hidrocarburos asciendan a la superficie junto con parte de la mezcla inyectada, denominada reflujo (se recupera una cantidad que varía entre un 9 y un 35%). El resto queda en el subsuelo.


Extracción:


Impactos ambientales en la práctica de la técnica Fracking

Contaminación de los acuíferos por los fluidos vertidos, tanto en aguas superficiales como subterráneas.


Emisiones a la atmosfera de gases que aumentan el efecto invernadero.


Contaminación al suelo no solo al finalizar la excavación sino también durante ella por los transportistas de residuos o por las mismas estructuras.


Repercusiones al paisaje: Las operaciones de perforación pueden causar una degradación severa del paisaje (intensa ocupación del territorio) y contaminación acústica simplemente como resultado de las operaciones diarias (paso de camiones y transportes). Estas pueden afectar a las poblaciones cercanas y a la fauna local a través de la degradación del hábitat.

Alto valle del Rio Negro Argentina


Movimientos sísmicos debido a la inyección presurizada y a que la pizarra es muy frágil.


Productos químicos y radiactivos : Se sabe que hay al menos 260 sustancias químicas presentes en alrededor de 197 productos, y algunos de ellos se sabe que son tóxicos, cancerígenos o mutagénicos.

1) 17 tóxicos para organismos acuáticos

2) 38 tóxicos agudos

3) 8 cancerígenos probados

4) 6 sospechosos de ser cancerígenos

5) 7 elementos mutagénicos

6) 5 producen efectos en la reproducción

Entre muchos otros…


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