Prospección y
cateo
- Estado
natural - Composición
química - Propiedades físicas
del petróleo y sus derivados - Reseña
histórica - Origen
- Distribución
geológica - Búsqueda o
localización de yacimientos
(Prospección) - Métodos de
perforación - El petróleo en
Argentina - Bibliografía
Los petróleos son líquidos oleosos,
bituminosos, de origen natural, compuestos por diferentes
sustancias orgánicas. También reciben los nombres
de petróleos crudos, crudos petrolíferos o
simplemente crudos. Se encuentran en grandes cantidades bajo la
superficie terrestre y se emplean como combustibles y materia prima
para la industria
química.
Las sociedades
industriales modernas los utilizan sobre todo para lograr un
grado de movilidad por tierra, mar y
aire impensable
hace sólo 100 años. Además los
petróleos y sus derivados se emplean para fabricar
medicinas, fertilizantes, productos
alimenticios, objetos de plásticos,
materiales de
construcción, pinturas y textiles y para
generar electricidad.
Los petróleos varían por su
composición y sus propiedades físicas, desde los
petróleos de color claro,
ricos en gasolina, a los petróleos negros y densos de una
viscosidad tan
grande que no fluyen a las temperaturas ordinarias. Estos
últimos son muy asfálticos.
La mayoría de los petróleos crudos tienen
olor desagradable que se debe a la presencia de ácido
sulfhídrico y compuestos
orgánicos de azufre.
El petróleo se encuentra relativamente
distribuido en todas partes del mundo, almacenado formando
grandes yacimientos en el interior de la tierra, a
profundidades desde cerca de la superficie hasta 2000 y
más metros, y su composición varía mucho de
acuerdo a su procedencia. En el interior de la tierra se
encuentra formando bolsones y acompañado generalmente por
una capa inferior de agua salada y
una superior de gas a presión.
El
petróleo se extrae por perforación del suelo. A veces de
los agujeros abiertos por las sondas, surge el petróleo
directamente a causa de la presión interna que reina en la
bolsa, pero más tarde se termina la explotación por
bombeo.
El petróleo crudo consiste esencialmente en una
mezcla compleja de hidrocarburos
de diferentes puntos de ebullición, a menudo
acompañados por pequeños porcentajes de oxígeno, azufre y compuestos nitrogenados.
Los crudos varían, de acuerdo a su origen, en su
composición química.
Los petróleos crudos, de acuerdo a sus componentes,
se clasifican en tres clases: los de base parafínica, que
contienen muy poca cantidad de asfalto, pero producen
hidrocarburos sólidos de la serie parafínica con la
fórmula general CnH2n+2; los de base
nafténica, que dejan un residuo pesado oscuro o asfalto.
Predominan en estos residuos los hidrocarburos de la serie
nafténica, con la fórmula general
CnH2n; los hidrocarburos que contienen el
petróleo crudo son de la siguiente serie:
- parafínica
- oleofínica
- acetilénica
- diolefínica
- aromáticos
- nafténicos
Además, se ha encontrado en crudos de Borneo y
California, hidrocarburos y homólogos del grupo de la
naftalina. También en el petróleo del
Cáucaso se encuentran hidrocarburos del grupo del
antraceno. Los que predominan son los parafínicos,
nafténicos y aromáticos.
El oxígeno y sus compuestos se han encontrado en los
diferentes crudos en distintas formas, ya sea como:
oxígeno libre, ácidos
grasos y sus derivados, ácidos nafténicos, fenoles,
asfalto y cuerpos resinosos. Su contenido varía de 2 a 3
%, aunque hay crudos que llegan a tener hasta 6,9 %. Se han
separado numerosos ácidos nafténicos del
petróleo crudo.
Los fenoles se han encontrado en algunos crudos,
especialmente en California.
El asfalto y los cuerpos resinosos que se encuentran en los
petróleos en cantidades variables, se
forman evidentemente por oxidación y polimerización
de ciertos hidrocarburos del crudo.
El azufre se encuentra en el crudo en la siguiente forma:
azufre libre, ácido sulfhídrico, compuestos
orgánicos: tiofeno (C4H4S) y sus
homólogos, sulfuros de alquilo
((CnH2n+1)2S), mercaptanos
(CnH2n+1SH), etc.
En general, el crudo de peso específico mayor,
contiene mayor porcentaje de azufre que los de peso
específico menor.
Los porcentajes de azufre en el crudo varían de 0,04
a 4 %; algunos crudos contienen aún porcentajes
mayores.
El nitrógeno se encuentra en casi todos los crudos
bajo la forma de quinoleínas en cantidades variables.
Estas bases consisten principalmente en
alquilquinoleínas.
Los porcentajes, por lo general, son menores al 1 %,
oscilando entre 0,5 y 0,05 %. Algunos crudos de California y de
Japón
contienen porcentajes elevados de nitrógeno.
Propiedades
físicas del petróleo y sus
derivados:
Coloración: el color del
petróleo varía del amarillo al rojo pardo, siendo
las clases más oscuras, opacas. Los aceites de bajo peso
específico (0,777 a 0,789) son amarillos, los medianos
(0,792 a 0,820) ámbar, y los aceites más pesados
son oscuros. Por luz reflejada, el
aceite crudo
es usualmente verde, debido a la fluorescencia. Por lo general,
su tonalidad se oscurece con el aumento de su peso
específico, que se incrementa al aumentar su porcentaje de
asfalto. Los hidrocarburos puros son incoloros, pero a menudo se
colorean por oxidación, especialmente los no saturados.
Los compuestos que dan color pertenecen a la clase de los
hidrocarburos aromáticos; el color depende de su estructura
molecular.
Olor: Es característico y depende de la
naturaleza y
composición del aceite crudo. Los hidrocarburos no
saturados dan olor desagradable, como ocurre con los
petróleos mexicanos y los de la zona vecina a Texas
(Estados
Unidos) debido al ácido sulfhídrico y otros
compuestos de azufre. Los petróleos crudos de California,
Rusia y
Rumania tienen olor aromático. Los de Pensilvania tienen
olor agradable a gasolina. En otros aceites el olor varía,
dependiendo de la cantidad de hidrocarburos livianos y de las
impurezas.
Peso específico: El
petróleo es más liviano que el agua. Su
peso específico es influenciado por factores
físicos y por la composición química del
crudo, pudiendo oscilar, en términos generales, entre 0,75
y 0,95 Kgr./lt. Aumenta con el porcentaje
de asfalto.
Viscosidad: Es la medida de la tendencia
a fluir, siendo de gran importancia en los aceites lubricantes y
fuel-oil. Es usualmente el tiempo
necesario para que un volumen dado de
aceite, a una temperatura
definida, fluya a través de un pequeño orificio. Se
mide con viscosímetro. Todos emplean en general el mismo
principio. Se controla la temperatura dentro de la taza y en el
baño cuidadosamente, y cuando se ha alcanzado la
temperatura deseada, se abre el orificio y se deja fluir el
líquido a un frasco de capacidad conocida. El tiempo
necesario para llenar el frasco es la viscosidad requerida
(Saybolt Universal y Saybolt Furol). En el Engler se toma con
respecto al agua.
Los petróleos crudos tienen diferentes viscosidades;
algunos son muy fluidos y otros muy viscosos. Los aceites
compuestos de hidrocarburos de las series
CnH2n-2 y CnH2n-4 son
viscosos. Los petróleos pesados en general están
compuestos por gran cantidad de estos hidrocarburos.
La viscosidad aumenta con el peso específico. La
viscosidad de los aceites del mismo peso específico pero
de diferente origen, no es la misma. Esto se debe a su diferente
composición química.
De esta propiedad
depende la calidad de los
aceites lubricantes que contiene.
Solubilidad: Es insoluble en agua, sobre
la cual sobrenada por su peso específico menor. A esto se
debe su peligrosidad cuando se derrama en los puertos, o cuando
es necesario combatir incendios en
los tanques de almacenaje.
Es soluble en benceno, éter, cloroformo, y otros
solventes orgánicos.
Poder calorífico: Está
comprendido entre las 9000 y 12000 calorías. Éste
disminuye al aumentar la densidad.
Ejemplo:
Para una densidad de 0,815 Kgr./lt. es
igual a 11000 Cal/lt..
Para una densidad de 0,915 Kgr./lt. es
igual a 10700 Cal/lt..
El petróleo (del latín petra: piedra y
óleum: aceite) y sus derivados naturales
(betún asfáltico o asfaltita y gas natural),
fueron conocidos y utilizados desde la remota
antigüedad.
El aceite mineral es conocido desde muy antiguo, sobre todo
en forma de betún, que es el residuo obtenido
después de evaporar productos livianos. Se lo menciona ya
en la Biblia: la cuna de Moisés y el arca de Noé
habrían sido pintados con él a fin de volverlos
estancos.
Hacia el 520 antes de Cristo se lo empleaba ya como
combustible en Babilonia, aprovechando su elevado poder
calorífico; y en Egipto se
embalsamaban los muertos con una mezcla de betún y de
materias aromáticas.
Numerosos autores antiguos han señalado la presencia
de petróleo: Heródoto, Plinio, Plutarco,
etc.
También lo usaron: los caldeos para unir ladrillos e
impermeabilizar vidrios; los romanos y griegos en sus
campañas bélicas, para dardos incendiarios; los
persas, para fines religiosos (fuegos sagrados alimentados por
gas natural); los incas y los
aztecas en
medicina,
arquitectura,
etc.
En Asia las
poblaciones muy antiguas del Cáucaso y del Tíbet
veneraban como manifestaciones divinas los chorros de nafta inflamada
que surgía del suelo.
La industria del petróleo es, sin embargo, muy
reciente: La explotación racional moderna comenzó
en el siglo XIX. El primer pozo de América
del Norte, perforado en Pensilvania (Estados Unidos) por el
coronel Drake, fue de cien metros de profundidad, surgiendo
espontáneamente petróleo en el lugar del agua que
se buscaba. La ciudad de Bucarest estuvo alumbrada con
petróleo desde 1857, y los primeros petróleos
rumanos hicieron su entrada en el mercado
comercial.
Las siguientes son las hipótesis formuladas para explicar su
formación:
- Teoría Inorgánica: Según los
trabajos de Berthelot (1886), Mendeleieve (1897) y Moissan
(1902), la formación de los aceites minerales se
debería a la descomposición de carburos
metálicos por la acción del agua. Las aguas de
filtración, en contacto con los carburos
metálicos contenidos en las profundidades del suelo,
darían hidrocarburos acetilénicos de cadena
corta, que se transformarían en hidrocarburos saturados,
cada vez más complejos, por polimerización y
condensación.
Así es como una hipótesis emitida
por Sabatier y Senderens, hace intervenir una reacción
catalítica con fijación de hidrógeno, en presencia de metales como el
níquel, en estado muy
dividido.
Algunos geólogos han pensado vincular la
formación de aceites minerales a fenómenos
volcánicos: en efecto, los restos de terrenos eruptivos, a
menudo contienen hidrocarburos, y el azufre, producto
volcánico por excelencia, constituye casi constantemente
las tierras petrolíferas. Se comprueba también, en
el curso de las erupciones, un desarrollo de
hidrocarburos gaseosos, que podrían polimerizarse en el
curso de los fenómenos postvolcánicos.
Pero esta hipótesis no encara la posibilidad de
descomposición de los petróleos a temperatura de
las bocas de erupción, que es muy elevada, y aunque se ha
verificado en algunos yacimientos (Cáucaso, Rumania,
Galicia), no ha sucedido lo mismo en las regiones
petrolíferas de Canadá, Texas y Rusia del
Norte.
- Teoría Orgánica: Según el
naturalista alemán Hunt, los petróleos se
habrían formado en el curso de los siglos por
descomposición de plantas y de
animales
marinos. En apoyo de esta hipótesis se invoca
generalmente la presencia de sal gema y de restos
orgánicos en los sondajes petrolíferos. La
destilación bajo presión del
aceite de hígado de bacalao o de cuerpos grasos
provenientes de animales marinos mostraría, según
el químico Egler, que los petróleos se originan
por la acción del calor central, ejercido bajo fuertes
presiones, sobre los cadáveres fósiles de estos
animales.
Apoyaría la hipótesis del origen animal de
estos aceites el poder rotatorio que posee la mayor parte de
ellos, que probablemente se debe a la presencia de colesterina.
Desgraciadamente, los yacimientos de petróleo se
encuentran en terrenos antiguos, donde la geología
nos enseña que la vida se hallaba muy poco
desarrollada.
- Teoría Microorgánica: Sería
muy posible que la génesis de los petróleos
derivase, al menos en parte, de formas animales y vegetales de
organización muy primitiva, como las
algas, las diatomeas, los protozoarios (foraminíferas).
La descomposición por el agua de plancton marino, y
sobre todo del Faulschlamm, limo de las profundidades
constituido por plantas y animales microscópicos,
podría proporcionar petróleo en ciertas
condiciones. Lo que parece confirmar esta idea es la
coexistencia de antiguas líneas costeras o de
formaciones marinas, con ciertos yacimientos.
En la actualidad se acuerda más crédito
a la hipótesis orgánica. Además, varias
comprobaciones dan a esta hipótesis cierto grado de
verosimilitud:
- La ubicación de los yacimientos, casi siempre en
las vecindades de las plataformas continentales, actuales o
pretéritas. - La presencia de agua salada en la mayoría de los
mismos. - La existencia en ellos de sustancias de indudable origen
animal. - La elaboración artificial de mezclas
similares a los petróleos, obtenidas sometiendo grasas de
peces a
presiones y temperaturas elevadas.
Para explicar la enorme cantidad de sustancia madre
necesaria para la producción de miles de millones de
toneladas de petróleo, extraídas hasta el presente,
han sido menester, en cierta época, un hundimiento o una
brusca modificación de las condiciones de vida, que
provocó la muerte de
numerosos animales marinos. Para el químico rumano Mrazec,
no sería extraña a la transformación de
restos orgánicos, una acción microbiana anaerobia,
y el biólogo francés Laigret ha demostrado que el
bacillus perfringens puede producir fermentaciones,
dando metano e
hidrocarburos análogos a los petróleos.
El petróleo se ha formado en mayor o menor grado en
todas la formaciones marina antiguas. Siendo líquido puede
moverse o emigrar con el gas que lo acompaña hasta quedar
atrapado en alguna estructura geológica apropiada, como un
anticlinal cubierto por estratos impermeables, o una trampa
debida a una falla. Cuando el petróleo sube a fallas o
grietas, resulta lo que se llama un manadero, y los aceites
volátiles y el gas escapan, dejando por lo general una
masa asfáltica.
Las rocas que
contienen el petróleo suelen ser arenas o areniscas
porosas, pero en algunos casos son calizas porosas.
Búsqueda o
localización de yacimientos
(Prospección):
Uno de los primeros pasos en la búsqueda del
petróleo es la obtención de fotografías o
imágenes por satélites,
avión o radar de una superficie determinada. Esto permite
elaborar mapas
geológicos en los que se identifican
características de un área determinada , tales como
vegetación , topografía, corrientes de agua , tipos de
roca, fallas geológicas, anomalías térmicas,
etc. (relevamientos topografía y geológicos). Esta
información da una idea de aquellas zonas
que tienen condiciones propicias para la presencia de mantos
sedimentarios en el suelo.
Toda la información obtenida a lo largo del proceso
exploratorio es objeto de interpretación en los centros
geológicos y geofísicos de las empresas
petroleras. Pero, en ultimo término, la única forma
de demostrar la existencia de petróleo en el subsuelo es
perforando un pozo. De hecho, casi todas las zonas
petrolíferas del mundo fueron identificadas en un
principio por la presencia de filtraciones superficiales, y la
mayoría de los yacimientos fueron descubiertos por
prospectores particulares que se basaban más en la
intuición que en la
ciencia.
Un campo petrolífero puede incluir más de un
yacimiento, es decir, más de una única
acumulación continua y delimitada de petróleo. De
hecho, pueden haber varios depósitos apilados uno encima
de otro, aislados por capas intermedias de esquistos y rocas
impermeables. El tamaño de esos depósitos
varía desde unas pocas decenas de hectáreas hasta
decenas de kilómetros cuadrados, y su espesor va desde
unos pocos metros hasta varios cientos o incluso más. La
mayor parte del petróleo descubierto y explotado en el
mundo se encuentra en unos pocos yacimientos grandes.
Cuando nació la industria petrolífera, era
muy sencillo localizar yacimientos, porque se explotaron los muy
superficiales, cuya existencia era conocida o porque fueron
descubiertos por obra del azar. Pero la creciente importancia de
esta industria, originó una búsqueda intensa y
racional de nuevos yacimientos, que se transformó en un a
verdadera ciencia, con
aportes de la Geología, la Física, la
Química, etc.
Para interpretar los métodos de
exploración, hay que recordar que la corteza del planeta
está formada por la yuxstaposición de distintas
capas de rocas, que se depositaron sobre la primitiva de granito,
que cubrió al magma. Estas rocas pueden ser:
- Magmáticas o eruptivas, como el granito.
- Sedimentarias, formadas por el acarreo del aire o del
agua, de los materiales provenientes de la degradación
de otras más antiguas (erosión), como las arcillas, arenas y
areniscas (arenas consolidadas por un cemento
natural, como el carbonato de calcio). - Metamórficas, que se producen cuando las
anteriores sufren grandes presiones y temperaturas muy
elevadas, a considerables profundidades, como pizarras
(arcillas consolidadas), gneis (granito con sus componentes:
cuarzo, mica y feldespato estratificados), etc.
De ellas, solamente son porosas las arenas, areniscas y
algunas calcáreas, de las sedimentarias. Sus poros pueden
ser ocupados por los gases, el
petróleo y el agua salada, que constituyen los
yacimientos, disponiéndose de arriba hacia abajo, en el
mismo orden de sus densidades crecientes (primero los gases,
luego el petróleo y finalmente el agua salada).
Para ver el gráfico
seleccione la opción "Descargar" del menú
superior
Estas capas, primeramente se estratificaron en
posición horizontal (Figura 1). Pero luego se plegaron o
fracturaron, bajo la acción de la actividad
volcánica, formando diversas estructuras.
Algunas retuvieron a los petróleos que migraron de zonas
vecinas hasta quedar atrapados en las trampas naturales formadas.
Si en está migración
recorren una capa porosa que termina en la superficie, dan origen
a un yacimiento de asfalto porque sus componentes
volátiles se evaporan.
Las estructuras favorables más conocidas, capaces
de retener al petróleo, interrumpiendo su migración
natural, son: anticlinales (Figura 2), pliegues (Figura
3), fallas directas (Figura 4a-) o inversas (Figura
4b-).
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gráfico seleccione la opción "Descargar" del
menú superior
El
conocimiento de la estructura del suelo es fundamental para
la determinación racional de las posibilidades de
existencia de los yacimientos.
Ya se ha visto cuáles son las condiciones
estructurales más favorables para la acumulación de
petróleo, y ahora se puede hablar sobre los trabajos
necesarios para dar con él. Actualmente se utilizan los
siguientes métodos de exploración:
- Exploración
superficial: - Exploración aérea: Se realiza
mediante la fotografía vertical tomada en la forma
que indica la figura 5. En este procedimiento,
el geólogo, utiliza prácticamente los mismos
métodos que en los estudios que efectúa sobre el
terreno, tales como el estudio de la inclinación de los
estratos y el de las variaciones en el color de los terrenos, y
en la vegetación que los cubre. Las fotografías
aéreas vistas con aparatos especiales, revelan con
sorprendente claridad los detalles geológicos de una
región aún cuando sea boscosa.
Estos detalles permiten el trazado de un plano de la
posible estructura de las capas por debajo de la superficie y
se determina así la existencia o no de condiciones
favorables para la acumulación del
petróleo.
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gráfico seleccione la opción "Descargar" del
menú superior
Exploración
geológica:
- Métodos indirectos: Los trabajos
geológicos del campo completan las informaciones
obtenidas con las fotografías aéreas. Los
geólogos buscan los afloramientos de las formaciones
(Figura 6). Asimismo miden las direcciones o rumbos y las
inclinaciones. Se recogen muestras de las piedras para que
los paleontólogos procuren determinar la edad de la
roca mediante las fósiles y otras sustancias
encontradas en ella.
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gráfico seleccione la opción "Descargar" del
menú superior
En aquellos casos en que los estudios
superficiales, llamados métodos indirectos de
exploración, no permiten obtener una informa-ción
completa o parcial de la estructura, la apertura de zanjas o la
extracción de testigos de terrenos por perforaciones poco
profundas, pueden suministrar datos
útiles. Este procedimiento se emplea con frecuencia en las
regiones tropicales, en las que los estratos están
recubiertos en general por gruesas capas de tierra
vegetal.
- Métodos directos: Cuando los
métodos indirectos de exploración no pueden ser
empleados, o fallan los resultados, se recurre a la
perforación de pozos destinados a determinar la
posición de ciertos "horizontes llaves" importantes, o
sea, que se puede llevar a localizar estructuras favorables.
En igual forma, la presencia de una napa porosa en ciertos
pozos y su ausencia en otros, puede ser indicio de la posible
existencia de una acumulación de origen costero en el
área intermedia. Asimismo, y muy a menudo, las fallas
son visibles en la superficie.
En otros casos, una mancha de terrenos oscura rodeada
por tierras de otra coloración, sin relieve
apreciable, puede ser el resultado de la erosión de
capas superiores que han dejado al descubierto otras inferiores
de distinto color; esto puede ser indicio de la existencia de
una probable estructura anticlinal.
Otras veces, los estratos muestran poca
variación en el aspecto aparente, pero se los distingue
por el examen de los fósiles que contienen, aunque estos
sean a veces de dimensiones microscópicas y, por este
medio; se puede llegar a determinar la estructura de los
mismos. Algunos de estos fósiles se ven en la figura
7.
Para ver el
gráfico seleccione la opción "Descargar" del
menú superior
Exploración geofísica y
geoquímica:
Los métodos geofísicos y
geoquímicos pueden ser definidos como la
aplicación práctica de los principios de
la física y de la química. Estos principios han
sido empleados por los geólogos por más de cien
años, tanto en las investigaciones
de carácter científico como en las
exploraciones de yacimientos mineros. El término
exploración geofísica se hizo de uso corriente a
principios de 1920 al introducirse en la industria petrolera el
empleo de
nuevos instrumentos de exploración, tales como el
magnetómetro y el sismógrafo. El término
exploración geoquímica empezó a utilizarse
aproximadamente en 1936, en la industria del petróleo,
varios métodos de análisis químicos, como
técnica especial para la exploración de
yacimientos petrolíferos.
Clasificación de los métodos de
exploración geofísica y
geoquímica:
- Gravimetría: Consiste en medir las
diferencias que existen en la fuerza de
gravedad, que es una fuerza que atrae todos los cuerpos hacia
el centro de la Tierra. Para ello se vale de un instrumento
llamado gravímetro, que se usa en gran escala en
la actualidad.
Un gravímetro consiste en una complicada
balanza a resorte de alta precisión que registra las
más pequeñas variaciones que se producen en la
fuerza de gravedad. Esta fuerza está influenciada por la
distribución en el subsuelo, de las rocas
de diferentes densidades. Quiere decir que, al obtener las
variaciones de la fuerza de gravedad, se puede determinar con
cierta aproximación la naturaleza de esas
rocas.
El método
consiste en registrar distintos valores de
la gravedad, dentro del área a explorarse mediante
estaciones distantes de 800 a 1600 metros entre sí.
Los valores
obtenidos en cada estación son registrados más
tarde en el mapa de la zona y, en base a los mismos, se trazan
líneas o contornos.
Estos contornos suelen reflejar la existencia de
estructuras profundas. Así, por ejemplo, la
obtención de curvas o contornos cerrados de un elevado
valor,
indicarán la existencia de un anticlinal de una
extensión aproximada a la del área, cubierta por
dichas curvas o contornos.
- Magnetometría: El magnómetro
moderno puede describirse como una forma más
perfeccionada y precisa de la aguja de inclinación
magnética utilizada durante casi un siglo, en la
búsqueda de mineral de hierro.
Con él se miden las variaciones magnéticas de
las capas o estratos en varios puntos y para ello el
geofísico va tomando sobre la región cuidadosas
lecturas a intervalos regulares. Si las capas están
descansando horizontalmente, el magnetómetro
dará la misma lectura,
cualquiera que sea el sitio donde se lo coloque, y, si se
encuentran subiendo en una dirección, las lecturas observadas en
el instrumento, pueden no ser uniformes, pero
cambiarán proporcionalmente a medida que la estructura
se va acercando a la superficie.
Después que el geofísico ha estudiado la
región con su magnetómetro, transporta las
lecturas a un mapa y lo analiza para verificar si existe
suficiente cambio de
dichas lecturas como para indicar la existencia de una
estructura.
En muchos casos los resultados deberán
controlarse con la balanza de torsión u otro
método, antes de iniciar la perforación de un
pozo.
De la balanza de torsión sólo se
dirá, por ser muy complicada, que es un instrumento
mucho más seguro y de
mayor sensibilidad que el magnetómetro, y se usa para
estudiar los cambios de densidad en los estratos profundos. Su
diseño se basa en la ley de la
gravitación universal.
Un método rápido de efectuar este
trabajo en
zonas extensas consiste en someterlas a una exploración
magnética desde un avión provisto de los
instrumentos necesarios.
- Sismografía: Determina las
velocidades de propagación de ondas
sísmicas, provocadas por estallido de cargas
superficiales de dinamita, que penetra en el suelo,
reflejándose en ciertas capas, como las
calcáreas y se detectan con sismógrafos
sensibles, ubicados en zonas vecinas a la de
explosión. Estas determinaciones permiten calcular la
profundidad a que se encuentra la capa reflectora. Repitiendo
las medidas, se puede establecer el perfil de dicha capa y
los de las capas vecinas.
Análisis de suelo: Determina la
presencia de hidrocarburos hasta una profundidad no mayor de 15
centímetros.
Análisis de los hidrocarburos del suelo:
Determina su presencia en el suelo y en perforaciones poco
profundas. Con estos datos se confeccionan planos de posibles
acumulaciones explotables de la zona.
Exploración profunda:
Para éstos se realiza la perforación de
pozos profundos. Estos métodos requieren:
- La obtención de muestra del
terreno a distintas profundidades del pozo y el
análisis de los mismos en laboratorios
especiales. - La medición directa, a diferentes
profundidades, de las propiedades y características de
los terrenos atravesados mediante el empleo de instrumentos
especiales.
Entre estos métodos pueden mencionarse por
ejemplo los siguientes:
Perfilaje eléctrico: Realizado con
electrodos que se bajan a distintas profundidades de un pozo
de exploración, para determinar la conductibilidad
eléctrica de las distintas capas y sus probabilidades
de contener petróleo.
Perfilaje geoquímico: Determina la
presencia de vestigios de hidrocarburos en las capas
profundas del subsuelo. Sus datos no pueden ser siempre
adecuadamente interpretados.
Perfilaje térmico: Efectuado con
termómetros de máxima y de mínima, a
distintas profundidades, que diferencia las capas por sus
conductibilidades térmicas.
También se usa para el control de
operaciones
de perforación de pozos (cementado, etc.).
Cronometraje de perforación: Por las
distintas velocidades con que se atraviesan las capas, las
individualiza.
Fotografía de las paredes de los
pozos: También se utiliza para la
individualización de las capas atravesadas.
Últimamente, se han ideado métodos muy
modernos y rápidos, basados en radiactividad de las
capas, mucho mayor en las areniscas que pueden contener
petróleo; absorción de neutrones o
modificación de su velocidad,
producida por los yacimientos, que se practica para determinar
su extensión, etc.
Todos los datos reunidos, solamente proporcionan una
posibilidad de existencia del yacimiento, que autoriza a
realizar la gran inversión de capital
requerida por la perforación de un pozo. Estos datos se
concretan en la ejecución de planos estructurales, que
determinan la ubicación más favorable para la
perforación, y permiten el cálculo
de las posibles reservas petrolíferas.
Método a
percusión
Equipo de perforación: Los siguientes
son los principales elementos que forman parte del equipo de
perforación:
- Torre de perforación: Es la
estructura de metal que soporta todo el peso del equipo y
sostiene las poleas que
bajan y suben el trépano. - Trépano: Es la herramienta que
realiza la perforación y la apertura del pozo. Es de
acero con
bordes cortantes y puede pesar hasta 1500 Kgr. - Barra maestra: Está unida al
trépano y aumenta su peso. - Poleas: Son las que permiten levantar el
peso de la "sarta" con poco esfuerzo. - Balancín: Imprime un movimiento
alternativo de ascenso y descenso a la barra
maestra. - Motor: Es la unidad que imprime toda la
fuerza motriz necesaria en el equipo. - Cuchara: Es la herramienta con la que se
extrae todo el material disgregado.
El trépano va disgregando poco a poco las
diversas capas de terreno que encuentra. Sus formas y dimensiones
dependen de la naturaleza del terreno. Éste está
unido a una barra maestra que sostiene con un cable de acero
conectado a un balancín, que es accionado por un motor. El cable
del trépano pasa sobre poleas soportadas por la torre de
metal. Periódicamente se retira el trépano para
extraer los materiales o detritos, con una herramienta llamada
cuchara.
Por su lentitud, actualmente ha caído en
desuso, empleándose únicamente en pozos poco
profundos.
Método a
rotación:
Equipo de perforación: Los principales
elementos que conforman un equipo de perforación, y sus
funciones, son
los siguientes:
- Torre de perforación: Es una
estructura metálica en la que se concentra
prácticamente todo el trabajo
de perforación. Su altura oscila entre los treinta y
cincuenta metros, y es capaz de soportar hasta 50
toneladas. - Tubería de perforación
(tubing): Son los tubos de acero que se van uniendo a
medida que avanza la perforación. - Trépano: Son los que perforan el
subsuelo y permiten la apertura del pozo. Son huecos y suelen
estar formados por tres ruedas cónicas con diente de
acero endurecido. - Aparejos: Es la unidad que enrolla y
desenrolla el cable de acero con el cual se baja y se levanta
la "sarta" de perforación y soporta el peso de la
misma. - Sistemas de lodos: Es el que prepara,
almacena, bombea, inyecta y circula permanentemente un lodo de
inyección que cumple varios objetivos:
lubrica al trépano, sostiene las paredes del pozo y saca
a la superficie el material sólido que se va perforando.
El lodo esta formado por una suspensión acuosa de una
arcilla especial, la bentonita.
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- Sistema de cementación: Es el que
prepara e inyecta un cemento especial con el cual se pegan a
las paredes del pozo, tubos de acero que componen el
revestimiento del mismo. Esto se llama entubamiento
(casing). - Motores: Es el conjunto de unidades que
imprimen la fuerza motriz que requiere todo el proceso de
perforación.
La mayoría de los pozos petrolíferos
se perforan con el método rotatorio. En este
método, el trépano, animado de movimiento de
rotación, recorta el terreno, en lugar de disgregarlo por
percusión.
El trépano se atornilla a una serie de
tubos de acero que forman las barras de sondeo, que giran
impulsadas por la mesa rotativa, ubicada en la base de la torre,
y unida por una transmisión a cadena con los motores del
cuadro de maniobras.
La mesa rotativa tiene en el centro un agujero
cuadrado (para evitar que el vástago de perforación
se deslice), por el cual pasa una columna de perforación
de la misma sección, que desciende conforme avanza el
trépano.
De la parte superior de la torre se suspenden
aparejos que permiten levantar y bajar los pesados
equipos.
Se inicia la perforación con el movimiento
de la mesa rotativa hasta que resulte necesario el agregado de
nuevas barras de sondeo, que se enroscan a la primera. Estas
barras miden aproximadamente 9 metros (33pies).
La operación se repite todas las veces
necesarias.
Los esquistos son arrastrados hasta la superficie
mediante el bombeo de lodo de inyección, que se inyecta
por entre la tubería y el trépano y asciende por el
espacio anular que hay entre la tubería y las paredes del
hueco.
El material que se saca sirve para tomar muestras
y saber que capa rocosa se está atravesando y si hay
indicios de hidrocarburos.
Durante la perforación también se
extraen pequeños bloques de roca a los que se denominan
"testigos" y a los que se hacen análisis en laboratorio
para obtener un mayor conocimiento
de las capas que están perforando.
Para proteger el pozo de derrumbes, filtraciones o
cualquier otro problema propio de la perforación, se pegan
a las paredes del hueco, por etapas, tubos de revestimiento con
un cemento especial que se inyectan a través de la misma
tubería y se desplaza en ascenso por el espacio anular,
donde se solidifica.
Al finalizar la perforación el pozo queda
literalmente entubado (revestido) desde la superficie hasta el
fondo, lo que garantiza su consistencia y facilita posteriormente
a la extracción del petróleo en la etapa de
producción.
Desde que comienza la perforación se
instala en la boca del pozo un conjunto de pesados equipos con
diversas válvulas
que se denominan "preventoras", para evitar así que el
petróleo brote a chorros cuando se
descubre.
Si el yacimiento tiene energía propia,
generada por la presión subterránea y por los
elementos que acompañan al petróleo (por ejemplo
gas y agua), este saldrá por sí sola. Si no existe
esa presión, se emplean otros métodos de
extracción. El más común ha sido el
"balancín" o "machín", el cual, mediante un
permanente balanceo, acciona una bomba en el fondo del pozo que
succiona el petróleo hacia la
superficie.
A pesar de los avances alcanzados en las técnicas
de producción, nunca se logra sacar todo el
petróleo que se encuentra (in situ) en un yacimiento. En
el mejor de los casos se extrae el 50 o 60 %.
Por tal razón, existen métodos de
"recobro mejorado" para lograr la mayor extracción posible
de petróleo en pozos sin presión natural o en
declinación, tales como la inyección de agua o de
vapor (a través del mismo pozo productor o por intermedio
de pozos inyectores paralelos a éste):
Inyección de agua: Al bombear agua,
se puede mantener o incluso incrementar la presión del
yacimiento en su conjunto. Con ello también se puede
aumentar el ritmo de producción de crudo; además,
el agua desplaza físicamente al petróleo, por lo
que aumenta la eficiencia de
recuperación.
Inyección de vapor: La
inyección de vapor se emplea en depósitos que
contienen petróleos muy viscosos. El vapor no sólo
desplaza el petróleo, sino que reduce mucho la viscosidad
(al aumentar la temperatura del yacimiento), con lo que el crudo
fluye más deprisa a una presión
dada.
El tiempo de perforación de un pozo depende
de la profundidad programada y las condiciones geológicas
del subsuelo. En promedio se estima entre dos a seis
meses.
Perforación Submarina:
Otro método para aumentar la
producción de los campos petrolíferos —y uno
de los logros más impresionantes de la ingeniería en las últimas
décadas— es la construcción y empleo de
equipos de perforación sobre el mar. Estos equipos de
perforación se instalan, manejan y mantienen en una
plataforma situada lejos de la costa, en aguas de una profundidad
de hasta varios cientos de metros. La plataforma puede ser
flotante o descansar sobre pilotes anclados en el fondo marino, y
resiste a las olas, el viento y —en las regiones
árticas— los hielos. Los pozos marinos producen
alrededor de 25% del petróleo extraído en todo el
mundo y llevan a la explotación de una importante reserva
adicional de petróleo.
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Al igual que en los equipos tradicionales,
la torre es en esencia un elemento para suspender y hacer girar
el tubo de perforación, en cuyo extremo va situada la
broca. A medida que ésta va penetrando en la corteza
terrestre se van añadiendo tramos adicionales de tubo a la
cadena de perforación. La fuerza necesaria para penetrar
en el suelo procede del propio peso del tubo de
perforación. Para facilitar la eliminación de la
roca perforada se hace circular constantemente lodo a
través del tubo de perforación, que sale por
toberas situadas en la broca y sube a la superficie a
través del espacio situado entre el tubo y el pozo (el
diámetro de la broca es algo mayor que el del tubo). Con
este método se han perforado con éxito
pozos con una profundidad de más de 6,4 Km. desde la
superficie del mar.
A principios del siglo XX tuvo lugar al
descubrimiento de petróleo en la zona de Comodoro
Rivadavia.
Un factor de constante análisis dentro
de la actividad petrolera lo constituyen las reservas, las que
deben incrementarse por lo menos en la misma proporción
que el consumo. Para
ello es necesaria la permanente exploración y evaluación
de las cuencas sedimentarias, lo que conforma una de las
variables económicas de mayor riesgo para las
empresas petroleras.
Nuestro país cuenta con numerosas
cuencas sedimentarias, pero hasta el momento sólo cuatro
de ellas han proporcionado hidrocarburos de manera
rentable.
La cuenca Neuquina y la cuenca de Golfo de San
Jorge, contiene el 75 % del total de las reservas comprobadas en
el país, un 39% y un 36% respectivamente. También
estas cuencas son las que aportan la mayor cantidad de
petróleo (la cuenca Neuquina, un 43% y la cuenca del Golfo
de San Jorge, un 35%) del total de la producción petrolera
Argentina.
Una vez extraído el petróleo
crudo es necesario su refinamiento en las destilerías, a
las que es conducido generalmente a través de oleoductos.
Las principales destilerías del país se encuentran
en La Plata (Buenos Aires),
Luján de cuyo (Mendoza), San Lorenzo (Santa Fe), Campo
Duran (Salta), Plaza Huincul (Neuquén), Dock Sud (Buenos
Aires). El petróleo procesado es destinado principalmente
a la obtención de gas-oil (37%), naftas (28%), fuel-oil
(12%) y kerosene (5%).
La bibliografía utilizada
para la realización de esta monografía fue:
- Carlos Gini Lacorte: Química
Industrial, primera parte. Ed. El Ateneo. Buenos Ares,
1946. - Enciclopedia Visor, tomo 19. Ed. Visor
Enciclopedias Audiovisuales S.A. Argentina,
1999. - Diccionario Enciclopédico Quillet,
tomo VII. Editorial Argentina Arístides Quillet.
Argentina, 1968. - Editorial Kapelusz, S. A. Agentina,
1964.