Mdulo II:
Origen y Formacin
Gas
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2 Tec. en Hig. y Seg- Brbara Belich
Al igual que el petrleo el gas se formo hace millones de aos gracias a la
descomposicin de animales y plantas que quedaron sepultados bajo lodo y
arena en lo ms profundo de lagos y zonas en donde hubo acumulacin de
agua.
Gracias al proceso de catagnesis, es decir la presin producida por las rocas, la
temperatura y el paso de los aos estos sedimentos acumulados se transforman
en gas.
En Amrica del sur y al este de la Cordillera de los Andes hay importantes
cuencas sedimentarias, la porcin de esas cuencas que se extiende del noroeste
de la Argentina a Bolivia y Per, y son principalmente gasfera.
Estas son de estructuras sedimentarias que se caracterizan por complejos sistemas
de plegamientos y fallas generados por los movimientos orognicos que dieron
origen a los Andes. Estos sistemas poseen varios rumbos estructurales alargados,
de inters para los exploradores. La complejidad y la profundidad de las
estructuras aumentan progresivamente de las llanuras hacia la regin sub-
andina. Por eso, y por la abrupta topografa del terreno, el costo de la
exploracin es elevado.
Aos atrs, el gas natural se consideraba un subproducto sin valor asociado con
la extraccin del crudo hasta que se hizo evidente que era una valiosa fuente de
combustibles y comienza a explotarse, se crean las primeras plantas de
licuefaccin.
JorgeResaltado
JorgeNota adhesivao licuacion; cambio fisico de una substancia del estado gaseoso al estado liquido, reduccion de T y aumento de Presion
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Yacimientos de gas
En estos yacimientos la mezcla de hidrocarburos se encuentra inicialmente en
fase gaseosa en el subsuelo. Los yacimientos de gas se clasifican en:
Yacimientos de gas seco:
El gas es el producto principal, son aquellos reservorios
en los cuales la mezcla de hidrocarburos se mantiene
gaseosa tanto en yacimiento como en superficie,
generalmente la composicin del hidrocarburo
presente en este tipo de yacimientos posee alrededor
de 90% de gas metano.
La alta energa cintica que poseen sus molculas y
baja atraccin de las mismas no le permiten condensar.
Yacimiento de gas hmedo
Se definen como todos aquellos reservorios en los cuales la mezcla de
hidrocarburos se mantiene gaseosa por caractersticas especficas de presin,
temperatura y composicin del yacimiento pero en superficie entra en la zona
bifsica.
El gas est mezclado con otros
hidrocarburos lquidos (ligeros a intermedios),
durante la produccin del yacimiento, la presin
disminuye y permite que el gas se condense en
petrleo lquido.
Este petrleo lquido presenta una gravedad API
mayor a los 60, es un lquido incoloro.
Cuando esta mezcla de gas y petrleo condensan,
el lquido se une, en forma de pelcula, a las paredes de los poros quedando
atrapado por lo cual no puede ser extrado.
Esto puede evitarse inyectando gas a fin de mantener la presin del yacimiento.
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Yacimiento de gas asociado (condensado)
Pueden identificarse de acuerdo a la temperatura y
presin iniciales con respecto a las fases de petrleo y
gas.
Estos yacimientos producen condensacin retrograda a
presiones por debajo del punto de roco y temperaturas
entre la crtica y la cricondentrmica.
Al disminuir la presin el gas se condensa.
Cuando la presin y la temperatura caen dentro de la regin de dos fases,
existir una zona de petrleo con una capa de gas en la parte superior. La zona
de petrleo producir como un yacimiento de petrleo de punto de burbujeo y
la capa de gas como un yacimiento monofsico de gas o como un yacimiento
retrogrado de gas.
El lquido producido puede ser incoloro, amarillo o rara vez negro y presenta una
gravedad API entre 40 y 60.
Caractersticas fsicas y qumicas del gas
Es importante conocer determinadas caractersticas del gas para entender y
predecir su comportamiento en el yacimiento.
Las propiedades tanto del crudo como del gas varan segn el tipo de
componentes que predominan en el sitio de almacenamiento, por ello a medida
que se van retirando fluidos se realizan muestras de laboratorios.
Estos anlisis permiten categorizar los tipos de yacimientos y estudiarlos con ms
profundidad. Generalmente, el gas natural es una mezcla de gases de no
hidrocarburo e hidrocarburo.
Los gases de hidrocarburo que normalmente son encontrados en un gas
natural son: metano, etano, propano, butano, pentano, y las pequeas
cantidades de hexano y ms componentes pesados.
Los gases de no hidrocarburo son impurezas, incluyen el dixido de
carbono, el sulfuro de hidrgeno, y el nitrgeno.
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Las caractersticas ms importantes son:
Fluido homogneo de viscosidad y densidad baja.
No tiene volumen definido, se expande completando el espacio en donde
fue colocado.
Incoloro e inodoro.
Menos contaminante en comparacin con los combustibles lquidos.
Beneficioso para la industria y para el uso domestico.
Liviano, ms ligero que el aire.
Como insumo energtico el gas se clasifica en:
Gas natural (GN).
Gas natural licuado (GNL).
Gas natural comprimido (GNC).
Gas licuado de petrleo (GLP).
Gas natural (GN).
Se le califica como natural puesto que no ha sido sometido a ningn proceso.
Las ventajas de este combustible fsil radican en las abundantes reservas,
eficiencia energtica, competitividad y la produccin de menor cantidad de
contaminantes al entrar en combustin.
En los ltimos aos su participacin ha sido creciente en la matriz energtica
mundial, sin embargo el petrleo seguir siendo la fuente de energa dominante.
La fraccin ms liviana del gas natural es el metano, tambin llamado
simplemente gas natural.
Es limpio, sin color ni olor; se le agrega un odorante slo como medida de
seguridad, para que pueda ser detectado por las personas.
Es entre 35% y 45% ms liviano que el aire, es por eso que se disipa rpidamente
en la atmsfera, no es txico por lo que no produce envenenamiento, puede
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producir la muerte debido a que desplaza al oxigeno a este tipos de compuestos
se los denomina asfixiantes simples.
Gas natural licuado (GNL)
Es gas natural que ha sido procesado
para ser transportado en forma lquida. Es
la mejor alternativa para brindar el
servicio a sitios apartados, donde no es
econmico llevar el gas al mercado
directamente, ya sea por gasoducto o
por generacin de electricidad.
El gas natural es transportado como lquido a presin atmosfrica y a -162 C. As,
para poder transportar el gas natural licuado, se ha de lograr reducir el volumen
del gas natural en 600 veces, donde se transportar en buques especiales
llamados metaneros. El proceso a travs del cual se logra reducir el volumen
original del gas se denomina licuefaccin.
Este proceso comenz a realizarse en el siglo XIX, gracias a fsicos y qumicos que
estudiaban las propiedades del metano. Inglaterra fue uno de los pioneros en la
importacin GNL de Venezuela, Libia y Argelia.
En esta poca Inglaterra se convierte en el primer importador mundial de gas, y
Argelia el primer exportador.
La licuefaccin consiste en la extraccin de componentes no metano como el
agua y dixido de carbono con el fin de evitar que se solidifiquen cuando el gas
es enfriado.
El GNL es inodoro, incoloro, no txico.
En el caso de derrame del GNL, este se disipa en el aire, no contamina el suelo, ni
el agua. Sin embargo la extraccin diaria de gas requiere el uso de 500 millones
de litros de agua, los cuales una vez utilizados quedan clorados y con 10 grados
menos a su temperatura normal.
Si estas aguas no son tratadas correctamente se provoca un impacto ambiental
negativo, afectando la biodiversidad y adulterando las aguas dulces de
superficie.
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Proceso del GNL
El procesamiento del GNL es muy complejo tanto desde el punto de vista tcnico
as como del comercial.
Los proyectos de GNL son proyectos que representan varios miles de millones de
dlares de inversin, por lo que requieren la participacin de compaas
integradas (que tengan unidades de exploracin, produccin y distribucin de
gas) de alta solvencia econmica y entidades financieras que contribuyan el
capital de inversin. Todos estos factores han creado una industria en la cual el
riesgo de inversin sea bajo y requiere que tanto los contratos de compra y venta
de gas sean a largo plazo.
Hay grandes reservas de gas natural en frica, Amrica del Sur, el Caribe,
Indonesia, Australia, Irak, Iran y Alaska. Parte del gas natural en estas localidades
es licuado para ser transportado a lugares donde el uso del gas natural
sobrepasa su suministro domestico. Aquellos mercados incluyen Japn, Taiwn,
Corea, Europa y los EE.UU.
El GNL ofrece mayor flexibilidad que el transporte a travs de gasoductos,
permitiendo cargamentos de gas natural ser llevadas y entregadas donde la
necesidad es mayor y los trminos comerciales son ms competitivos.
Gas natural comprimido (GNC)
Gas utilizado como combustible de vehculo, este es el mismo que utilizamos en
nuestros hogares, es transportado a alta presin en tanques o cilindros de
almacenamiento en donde se encuentran a alta presin 200 bar
El uso de GNC ha sido declarado de inters pblico en el sector del transporte en
sustitucin de los combustibles lquidos, tanto en centros urbanos como en rutas
de interconexin.
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Es parte de la solucin a los problemas ambientales asociados con los
automotores, entre los problemas ms comunes se encuentran:
Efectos por exposicin directa a combustibles lquidos
Riesgo de incendio y toxicidad al que se encuentran expuestos los conductores,
trabajadores encargados de la distribucin, vecindades donde se almacenan o
extraen estos compuestos.
Efectos en la piel por el contacto directo al combustible lquido, tragar o inhala
las emanaciones, a diferencia del gas que representa un riesgo a la salud en el
caso de estar expuestos a altas concentraciones en un sitio cerrado.
Efectos locales de las emanaciones al aire
Dependiendo de la geografa, densidad de poblacin y modelos climticos, los
efectos "locales" de las emisiones de automotor pueden extenderse a reas ms
all de los 100 Km de su fuente.
Los efectos locales de mayor preocupacin son los efectos adversos a la salud y
de dao al ambiente natural y a las estructuras hechas por el hombre.
Contaminacin del suelo y agua derivada de derrames, prdidas y la
descarga de los combustibles
La preocupacin fundamental de las prdidas accidentales o filtraciones del
almacenamiento de nafta y gasoil es su efecto sobre la napa fretica.
Son muy importantes las prdidas de estos combustibles que pueden contaminar
grandes extensiones de suelo y que se infiltran muy profundamente hasta llegar a
los acuferos.
En el caso de una prdida de gas natural de un gasoducto o estacin de
compresin, no existe riesgo de contaminacin de agua o suelo. Adems debido
a que el gas natural es ms liviano que el aire, en caso de prdida, el gas natural
se mezcla rpidamente con el aire y se disipa.
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Gas licuado de petrleo (GLP)
El GLP se obtiene del proceso de refino del petrleo y de plantas procesadoras
de gas natural las cuales aportan alrededor de un 25% y 75% de GLP, compuesto
principalmente de butano y propano en proporciones variables que suelen ser
del orden del 60% de butano y un 40% de propano.
GLP de refinera
Se obtiene principalmente de derivador del petrleo, el proceso consiste en
convertir el estado gaseoso en el que se encuentra a presin atmosfrica en
lquido mediante compresin y enfriamiento, se requieren 273 litros de vapor de
GLP para obtener 1 litro de GLP lquido.
GLP de gas natural
En los diferentes procesos de purificacin en el cual el gas natural se fracciones
en etano, GLP y gasolinas naturales.
Para obtenerlo al igual que el GNL se realiza el proceso de licuefaccin.
Para facilitar su transporte y almacenamiento, el gas licuado del petrleo que se
encuentra en estado gaseoso a condiciones normales de presin y temperatura,
se licua y se utiliza a bajas presiones (entre 5 y 9 bar) para as mantenerlo en
estado lquido.
El almacenamiento se realiza en tanques o en depsitos.
Propiedades
No es txico ni corrosivos, desplaza el oxigeno.
No contiene ningn aditivo aadido.
No contiene azufre en su composicin.
Ms pesado que el aire, por lo cual siempre se acumula en el suelo.
Incoloro, indoloro.
El GLP es un combustible econmico por su rendimiento en
comparacin con otros combustibles.
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Es excesivamente fro, porque cuando se licua se le somete a muy
bajas temperaturas por debajo de los 0C. Por lo tanto el contacto
con la piel produce quemaduras.
Diferencias entre el GNC y el GLP
Punto de observacin GNC GLP
Estado de agregacin Gaseoso Liquido
Principal componente Metano Propano
Poder calorfico con
respecto a la gasolina
Similar Mayor
Presin de carga 2.900 psi 95 a 110 psi
Densidad Ms liviano que el aire Ms pesado que el aire
Diferencias entre el gas natural y el GLP
Las principales diferencias entre ambos son la forma en que son transportados, su
eficiencia energtica y costo.
Ambos pueden usarse de forma similar en casa, por ejemplo para cocinar o
calentar agua para baarse; sin embargo, el gas natural emite menos
contaminantes, es decir, tiene una flama ms limpia.
Con respecto a precios la diferencia puede ser relativa, ya que el GLP tiene
subsidio, mientras que el gas natural se rige por los precios internacionales, sin
embargo, a la larga el gas natural puede ser ms econmico debido a que se
distribuye por va subterrnea, mientras el GLP, en cilindros.
Usos: Dentro de los recursos no renovables, el gas ocupa el primer lugar como
principal fuente de energa, debido a su disponibilidad, costo, eficiencia trmica
e impacto ambiental, por lo cual cada da tiene mayor aceptacin y
aplicabilidad en diversas industrias:
Sector petrolero, el gas se utiliza como:
Inyeccin, para recuperar crudos.
Materia Prima, en el proceso de desulfuracin, a fin de mejorar la calidad
de los derivados del petrleo.
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Combustible, en la generacin de vapor y electricidad y en otras
operaciones de produccin y refinacin.
Para el sector no petrolero, el gas se utiliza como:
Materia prima, en los procesos de reduccin del mineral de hierro en las
plantas siderrgicas.
Combustible, en una amplia gama del sector industrial, as como
combustible alterno a la gasolina para vehculos automotores.
Ventajas de la explotacin de gas
Generales:
El precio del gas es variable por lo cual le permite a las empresas competir
dentro del mercado.
Al entrar en combustin es un producto muchos ms limpio que el
petrleo.
Operaciones:
Tal y como se distribuye hoy en da el gas natural tiene una disponibilidad
inmediata tanto en las industrias como en los domicilios.
Esto permite liberarse de grandes estantes de reservas y disminuye el coste
que implica construir y mantener las mismas dentro de las normas de
seguridad.
La combustin del gas cesa tan rpido como cese la demanda de calor
del aparato.
La regulacin automtica es sencilla y de gran precisin, manteniendo
constante la temperatura o la presin al variar la carga.
Ambientales:
La combustin del gas natural est clasificada mundialmente como la ms
limpia entre las energas no renovables.
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Aplicaciones:
Usos industriales: generacin de vapor, industria alimenticia, secado,
coccin de productos cermicos, fundicin de metales, tratamientos
trmicos, temple y recocido de metales, generacin elctrica, sistemas de
calefaccin, centrales trmicas.
Comercio y servicio: aire acondicionado, calefaccin, agua caliente,
coccin de alimentos.
Transporte
Odorizacin
La odorizacin del gas comenz con el fin de disminuir las muertes por
envenenamiento. Un hecho crucial que llevo a las industrias a odorizar el
compuesto fue una fuga de gas no odorizado en una escuela en Texas en donde
mueren 200 personas en 1937, considerado el tercer peor desastres sucedido en
Texas.
Debido a la variedad de suministro de gas, configuracin de los sistemas y
mtodos de operacin no hay un odorante especfico que pueda ser
recomendado para todos los sistemas o para el mismo sistema todo el tiempo.
Hay tres tipos de compuestos muy utilizados en este proceso:
Mercaptanos: umbral de olor bajo, muy resistente a la oxidacin.
Sulfuros: resistente a la oxidacin de tuberas, umbral de olor muy alto.
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Sulfuros cclicos: compuestos de olor dulce de poco impacto, puede ser
utilizado como nico odorante a diferencia de los dos anteriores que
deben ser mezclados.
Extraccin de gas natural en Argentina
48%
5% 7%
8%
9%
9%
11% 3%
Extraccin de Gas Natural por Provincia (ao 2010)
Neuqun
Mendoza
Chubut
Estado Nacional
Tierra del Fuego
Santa Cruz
Salta
Resto
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Punto de burbujeo: condiciones de presin y temperatura a las cuales sale
la primera burbuja del gas en solucin del petrleo. Cuando se descubren,
todos los petrleos de los yacimientos de petrleo contienen algn gas
natural en solucin. A menudo, el petrleo est saturado con gas cuando
se lo descubre, lo que significa que el petrleo est reteniendo todo el gas
que puede a la temperatura y la presin del yacimiento y que est en su
punto de burbujeo. Ocasionalmente, el petrleo estar subsaturado. En
este caso, a medida que se hace descender la presin, la presin a la cual
comienza a desarrollarse el primer gas a partir del petrleo se define como
el punto de burbujeo.
Punto de roco: puntos en los cuales existe fase gaseosa con una parte
infinitesimal de lquido.
Condensacin retrograda: formacin de hidrocarburos lquidos en un
yacimiento de gas cuando la presin del yacimiento desciende por
debajo del punto de roco durante la produccin. Se denomina
retrgrada porque una parte del gas se condensa en un lquido en
condiciones isotrmicas, en lugar de expandirse o evaporarse cuando
baja la presin.
Temperatura cricondentrmica: es el punto de temperatura mxima en la
curva envolvente de la regin de dos fases en el diagrama de
composicin presin-temperatura, de fluidos de yacimientos, es decir,
sistemas de hidrocarburos complejos. Temperatura mxima a la cual dos
fases pueden existir.
Fase: cualquier parte homognea y diferente fsicamente del sistema en
estudio, por ejemplo en el caso de tener un cubo de hielo, agua lquida en
cualquier proporcin y vapor de agua estaramos hablando de un sistema
de tres fases o trifsico. A continuacin se presenta un Diagrama de Fases
para hidrocarburos con el fin de reflejar un poco mejor la informacin a
mencionar.
http://www.glossary.oilfield.slb.com/es/Terms/r/retrograde_condensation.aspx
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