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CAPÍTULO II
PETRÓLEO
1
LA PRODUCCIÓN DEL PETRÓLEO CRUDO
Entre las industrias básicas de una nación, las que se relacionan directamente
con la producción de energía ocupan un lugar preponderante. De ellas, las de
combustibles son las más importantes por su ductibilidad para producir no solo fuerza
motriz y calefacción, sino también una gran variedad de productos que encuentran las
más diversas aplicaciones en la vida moderna. Tal es el caso de la industria del petróleo,
cuyos productos principales sirven directamente como agentes propulsores de una gran
variedad de motores, ya sea a explosión (gasolina) o a compresión (petróleo diesel), para
el calentamiento domestico (kerosene y gas) e industrial (fuel oil) y otros numerosos
fines: aceites lubricantes, solventes de diversos tipos y una gran variedad de productos
químicos derivados.
La industria petrolera se divide naturalmente en dos secciones: la de producción
que se ocupa de la extracción del petróleo y sus yacimientos y la de refinación que se
ocupa de la serie compleja de operaciones necesarias para lograr la gran variedad de
productos terminados que es posible producir del petróleo crudo.
USOS DEL PETRÓLEO
El petróleo crudo (o sin refinar) no tiene prácticamente aplicaciones como tal, si
se exceptúa su empleo ocasional como combustible. Aún en este caso se prefiere
emplear para ello alguno de sus derivados, pues así se aprovecha mejor desde el punto
de vista económico y técnico. Por lo tanto, en general, los productos que se emplean
realmente son los derivados del petróleo crudo y no este, que constituye así la materia
prima de la industria petrolera.
Como se vera mas adelante, el petróleo, es una mezcla de innumerables
compuestos químicos, constituidos principalmente por dos elementos: carbono e
hidrogeno y que por esto se llaman hidrocarburos. Al someter el petróleo crudo a la serie
de operaciones que constituyen su refinación, se obtienen de él una diversidad de
productos finales elaborados, siendo los principales;
El gas de refinería, constituido por hidrocarburos muy livianos, gaseosos o
líquidos, e hidrogeno, de alto poder calorífico que se emplea para los mismos fines que
el gas de alumbrado.
El gas licuado o LPG (Liquified Petroleum Gas) constituido esencialmente por
propano (propano LPG) o butano (butano LPG) y que se vende licuado en botellas,
como sustituto del gas de alumbrado.
La gasolina, cuyo uso como combustible (carburante) en los vehículos es
conocido de sobra.
La nafta, que se emplea en diversas industrias por sus cualidades disolventes
(aceites comestibles, barnices, pinturas, etc.).
El kerosene (vulgarmente conocido como “parafina” en nuestro país) para el
calentamiento domestico (cocinas, estufas, etc.), para iluminación y también como
combustible de motores industriales pequeños, tractores, etc.
El petróleo diesel, usado extensamente como combustible en motores pesados o
motores marinos (motores diesel), aun cuando desde hace años se han desarrollado
motores livianos para vehículos que lo emplean exitosamente.
El petróleo combustible o fuel oil, usado extensamente como medio de
calefacción industrial de hornos de todos los tipos, generadores de vapor (calderas), etc.,
2
para lo cual, presenta grandes ventajas sobre los combustibles sólidos por su facilidad de
manejo y control.
Como subproductos semisolidos, ciertos petróleos crudos dejan como residuos de
su refinación: impermeabilizantes de materiales para techos, aditivos de caucho, pinturas
y fabricación de briquetas, etc. además, en algunos procesos de refinación (cracking),
queda como residuo el coke de petróleo, constituido por carbono prácticamente puro,
que sirve para la fabricación de negro de humo, electrodos y otros usos.
Según el sistema de trabajo empleado y el tipo de crudo procesado es posible
lograr diversas cualidades en cada uno de los derivados indicados, que se ajusten a la
demanda y necesidades variables del mercado, para lo cual las refinerías se diseñan de
manera que permitan una gran flexibilidad en su operación.
En algunas refinerías de petróleo que trabajan con otros sistemas y tipos de
petróleo crudo, es posible obtener casi la totalidad de los productos anteriores, los
valiosísimos aceites lubricantes, cuya elaboración constituye una de las fases más
importantes de la industria petrolera mundial y cuyo empleo es indispensable en toda
clase de máquinas y motores. También es posible elaborar, en algunos casos, diversos
tipos de ceras o parafinas sólidas para la fabricación de velas, pastas para el calzado y el
piso, etc., o semisólidas (vaselinas) para empleos medicinales y en la industria de
cosméticos.
HISTORIA DEL PETRÓLEO
INDUSTRIA DE PETRÓLEO A NIVEL MUNDIAL
El petróleo es conocido desde la antigüedad, existiendo referencias dispersas en
antiguos documentos en que hacen remontar su conocimiento a mas de 5000 años.
Especialmente se le menciona en diversos pasajes del antiguo testamento y en las obras
de Plinio, Herodoto y otros. Eran famosos en la antigüedad los “fuegos eternos” de los
templos existentes en la región de Bakú y Ecbatana, alimentados indudablemente con el
petróleo surgente en dichas regiones, por la secta de los admiradores del fuego (que
mantuvo templos en esa región hasta a mediados del siglo pasado). Del mismo origen
eran los Fuegos Sagrados de roma, alimentado por petróleo sacado en Sicilia. El “Fuego
Griego” usado por los romanos para incendiar naves de guerra enemigas tenia muy
probablemente como constituyente básico el petróleo, explicándose así el hecho bien
conocido que ardía sobre el agua, con la que era imposible apagarlas.
Los depósitos de asfalto natural del Mar Muerto proporcionaron a los egipcios un
material muy empleado para embalsamar, a la vez que un aglomerante para
construcción, pegar mosaicos, recubrir botes y en general como impermeabilizante.
El petróleo surgente de la región oriental de Europa y en ciertas regiones de
Norteamérica se uso como bálsamo medicinal y para el alumbrado; mezclado con sebo
se utilizaba como grasa en los ejes de carreta, existiendo tal demanda de esta ultima, que
se escabaron pozos de hasta 30 metros de profundidad a mano. En Italia se usaron para
el alumbrado publico en Génova, Parma y otras ciudades hasta hace unos 150 años.
En Sudamérica las manifestaciones surgentes de petróleo llamaron la atención de
los conquistadores españoles, existiendo numerosas referencias en los autores de la
época; al parecer se uso solo como impermeabilizante. En México y EE.UU. el asfalto
natural fue usado por los indios como aglomerantes en construcciones y fijador de
mosaicos, etc. para cubrir la demanda. A mediados del siglo XVIII había ya una
producción considerable en Burma, en tanto que ya en 1800, Rusia producía en Bakú
mas de 4000 toneladas anuales.
3
El descubrimiento de pozos petroleros en EE.UU. se remonta mas o menos a esa
fecha. Es de notar que estos fueron accidentales, pues solo se pretendía sacar agua,
considerándose el petróleo como un material molesto y sin valor comercial. Este mismo
punto de vista lo compartían los fabricantes de sal, que empleaban como materia prima
la salmuera surgiente de algunos pozos especialmente excavados para conseguirla, sin
embargo, uno de ellos tuvo la visión necesaria para envasar el petróleo y venderlo como
bálsamo medicinal y para el alumbrado por el año 1825. Solamente unos 30 años mas
tarde se perforó el primer pozo artificial en Pennsylvania, a una profundidad de solo 22
metros, produciéndose poco más de 3 metros cúbicos diarios (pozo de Drake).
Por entonces ya eran conocidas las valiosas propiedades de los productos
obtenidos en la destilación del petróleo, siendo el kerosene el mas apreciado por sus
aplicaciones a la iluminación y calefacción. La primera planta americana de destilación
fraccionada se instaló pocos años más tarde y sus efectos fueron revolucionarios. En
efecto, las velas de esperma, las lamparas alimentadas con aceite de ballena y las casas
iluminadas por gas de carbón eran accesibles sólo a la población ciudadana; pero en los
distritos rurales no se contaba prácticamente con otra luz que la natural. Un iluminante
barato (Kerosene) proporcionó la luz necesaria para que los campesinos pudieran leer y
estudiar cómodamente en las noches. La lampara de Kerosene merece pues el nombre
que se le ha dado de “antorcha de la civilización”, iluminando las casas de hasta la
distante china.
Simultáneamente con el desarrollo americano mencionado, se llevan a cabo las
primeras perforaciones con métodos modernos en Europa y se establecían las primeras
refinerías. Desde entonces la actividad petrolera se extendió por todo el mundo,
produciendo hondas transformaciones económicas, políticas y sociales en menos de cien
años.
Las primeras refinerías usaban alambiques para la destilación del petróleo y
separación de sus derivados. Estos eran recipientes cilíndricos de fierro que se cargaban
con petróleo crudo y se calentaban por medio de hogeras. Los productos de la
destilación se condensaban en aparatos adecuados, recogiéndose sucesivamente la
gasolina, luego el kerosene y finalmente los productos mas pesados (diesel y fuel oil).
Quedaban finalmente en el aparato los residuos: brea (asfalto) o coke(si se calentaba a
sequedad). Había entonces que descargar el aparato para volver a llenarlo en una nueva
operación. Hace 75 años aproximadamente con la invención del alambique tubular se
generalizó el uso de sistemas de destilación continuos con todas sus ventajas, a la vez
que se mejoraba el equipo de fraccionamiento adaptándolo a las nuevas condiciones de
operación, con la invención de la torre de burbujeo.
La creciente demanda de la gasolina producida por la difusión del automóvil
desde la primera guerra mundial originó los procesos de cracking (descubiertos
accidentalmente en 1861) que no se generalizaron sino hasta 1920. En síntesis, el
cracking térmico consiste en la destrucción de los compuestos más complejos del
petróleo por la aplicación de una fuente de temperatura y la elevada presión con el
objeto de producir mayor cantidad de gasolina. Dos modalidades del cracking térmico
son los procesos de “ruptura de viscosidad” (viscosity breaking), y de “reformación
térmica”. En el primero solo se produce una descomposición suave que tiene por
principal objeto disminuir la resistencia al escurrimiento del producto, produciéndose
muy poca gasolina. El segundo proceso es también un proceso de cracking que se aplica
a la nafta, con el objeto de mejorar sus cualidades como carburante en los motores de
vehículos transformándola en gasolina.
Los últimos 70 años han sido testigos de una serie de procesos nacidos para
llenar las crecientes exigencias de la industria en general, y de la automovilística
particularmente. Entre ellos mencionaremos: el cracking catalítico para producir
carburantes de mejor calidad, la polimerización para eliminar el exceso de gas de las
4
refinerías, los procesos de extracción con solventes, para separar ciertos compuestos que
perjudican las propiedades de los lubricantes, y la reformación catalítica que permite
obtener gasolinas de muy alto “octanaje”, como lo requieren los motores de aviación.
INDUSTRIA PETROLERA EN CHILE
A comienzos de 1943,
el Supremo Gobierno
encomendó a la corporación
de fomento de la producción,
la realización de las
exploraciones petrolíferas en
la provincia de Magallanes.
Ellas culminaron con el
descubrimiento del primer
yacimiento comercialmente
explotable en Chile, el 29 de
diciembre de 1945, en la Isla
Grande de Tierra del Fuego,
en el sector de Springhill.
Así se hizo necesaria la creación de la EMPRESA NACIONAL DEL
PETRÓLEO (ENAP) el 19 de junio de 1950, que asumió los derechos y funciones que
corresponden al Estado en la explotación de los yacimientos de hidrocarburos ya
existentes, en la búsqueda de otros nuevos y en la refinación y venta primaria de los
productos del petróleo.
ENAP inició un sinnúmero de actividades indispensables para el desarrollo de
sus trabajos: construyó puertos de embarque de petróleo crudo y movimiento de
materiales, habilitó los caminos necesarios y tendió oleoductos y gasoductos. En
diversas zonas de la Isla Grande de Tierra del Fuego levantó poblaciones confortables,
como el Sombrero y Cullen, creó en todo el país una infraestructura para la distribución
primaria de los combustibles, representada por terminales de almacenamiento y
distribución, unidos por oleoductos y sistemas de abastecimientos de gas licuado.
Magallanes se abastece de productos limpios en las plantas de Gregorio y Cabo Negro.
5
Producción Petrolera en el Estrecho de
Magallanes, Gentileza de ENAP
Oleoductos
Gasoductos
Poliductos
Gasolinoductos
Planta Topping
GREGORIO
Tres
Lagos
Porvenir
Cabo Negro
Puerto Percy
Victoria
Manantiales
Chañarcillo
Sombrero
Cullen
Daniel
Dungeness
Posesion
Región de Magallanes, Gentileza de ENAP
En esta última se embarca, a la zona del centro, la mayor parte del gas licuado que
necesita Chile para su consumo.
Cumpliendo programas ministeriales del Supremo Gobierno, se organiza a Enap
como un holding en 1981, mediante la creación de empresas filiales tales como:
Refinería de Petróleo Concón S.A.; PETROX S.A. Refinería de Petróleo y la Empresa
Almacenadora de Combustibles Ltda. EMALCO.
La planta de la Refinería de Petróleo Concón fue inaugurada el 21 de Noviembre
de 1955, ocupando el sector de proceso y almacenamiento una superficie de 210
Hectáreas. Laboran en ella alrededor de 600 personas y posee una capacidad primaria de
refinación de 10.500 m3
/día, equivalente a 3.700.000. m3
/anuales.
Para la recepción del crudo y
descarga de gas cuenta con el
Terminal marítimo de Quintero,
ubicado a 21 Km. al Norte de la
refinería y que dispone de un
fondeadero para descarga de gas
licuado para gaseros y de una
monoboya para descarga de
petroleros de hasta 200.000 tons.
Administra además el
terminal de Vinapu, ubicado en la
Isla de Pascua, con una superficie de
8 Hectáreas y una capacidad de
almacenamiento de 4.800 m3
que
asegura su abastecimiento de
combustible.
La planta de PETROX S.A.
fue inaugurada en 1967. Se
encuentra ubicada en camino a
Lenga, a 11 Km. de Concepción. El
sector de procesos y almacenamiento
ocupa una superficie de 215
Hectáreas. Laboran en ella alrededor
de 600 personas y tiene una
capacidad primaria de refinación de
12.000 m3
/día, equivalente a
4.200.000 m3
/anuales.
El terminal San Vicente,
conectado por un sistema de
oleoductos de 7 Kms. con la
refinería, cuenta con fondeaderos:
uno para descargar crudo y embarcar
petróleos combustibles con
capacidad para naves de hasta
70.000 tons. y otro para recibir o
embarcar gas licuado y productos
limpios, con capacidad para naves de
30.000 toneladas.
La planta de Etileno, materia
prima fundamental para la industria
6
EMALCO Planta Maipú
Terminal
Quintero
EMALCO Planta San Fernando
EMALCO Planta Linares
Oleoducto Transandino
Poliducto ENAP
Poliducto SONACOL
PETROX
Concepción
SANTIAGO
RPC Concón
Las Salinas
Antofagasta
Refinación y Distribución, Gentileza de ENAP
petroquímica, fue inaugurada en Octubre de 1970 y tiene una capacidad de producción
de 60.000 toneladas métricas de Etileno al año.
La Empresa Almacenadora de Combustibles Ltda. EMALCO, es una empresa,
fundamentalmente de servicios, destinada a almacenar hidrocarburos en depósitos y
terminales propios, arrendados o pertenecientes a terceros. Cuenta con las siguientes
plantas:
Planta Antofagasta, inaugurada en 1968. Se encuentra en la Chimba y a 10 Km.,
de Antofagasta, ocupando una superficie de 19 hectáreas. Abastece de gas licuado a la
zona norte del país. Recepciona barcos gaseros provenientes de Magallanes y envasa el
gas en balones para lo que dispone de una planta automática de envasado. Tiene un
fondeadero en Caleta la Chimba y un oleoducto de 2 Km. lo conecta al terminal.
Planta Maipú, construida en 1970. Ubicada en la comuna de Maipú a 18 Km. de
Santiago. Abastece a la comuna de Santiago y tiene una capacidad para almacenar
productos limpios y gas licuado. Estos los recibe por oleoductos que vienen desde
Concepción y Concón.
Planta San Fernando, construida en 1967. Ubicada en el barrio industrial de San
Fernando a 4 Km. al Este de la plaza. Ocupa una superficie de 51 hectáreas. Abastece a
las provincias de O’Higgins, Colchagua y Curicó y tiene una capacidad para almacenar
productos limpios y gas licuado a presión en tanques refrigerados. Cuenta además con
una planta automáticas envasadora. Recibe los productos del oleoducto que viene de
Concepción y su estación de bombas los impulsa a Maipú.
Planta Linares, que fue construida en 1968. Se encuentra ubicada en el fundo San
Gabriel, a 11 Km. al sur de Linares ocupando 25 hectáreas. Abastece las provincias de
Talca, Linares y Maule; y tiene capacidad para almacenar los productos limpios y gas
licuado.
Así la Empresa Nacional del Petróleo, continúa en la senda del progreso que
trazaran sus pioneros, constituyéndose en uno de los pilares del desarrollo industrial de
Chile.
¿CUÁL ES EL ORIGEN DEL PETRÓLEO?
El petróleo es una mezcla compleja de hidrocarburos, los cuales son compuestos
químicos naturales constituidos, esencialmente, por átomos de carbono e hidrogeno. Los
hidrocarburos, a temperatura y presión normales, se pueden presentar en forma liquida
(petróleo, en la aceptación común), sólida (bitumen, asfalto, cera), o gaseosa (gas
natural), según sea la complejidad de sus moléculas.
7
Origen del Petróleo, Gentileza de ENAP
Los hombres de ciencia se inclinan, en su mayoría, por asignarle un origen orgánico. Se
supone que provendría de la descomposición y transformación de restos de animales y
plantas, principalmente animales microscópicos y vegetales marinos, que existieron hace
millones de años, en anteriores edades geológicas.
8
LA FORMACIÓN DEL PETRÓLEO
Al morir los organismos antes mencionados sus restos se habrían depositado en
el fondo del mar, en ambientes sin oxigeno, donde fueron sepultados por el fango y el
limo que los ríos llevan al mar. Los restos orgánicos enterrados bajo los sedimentos
sufrieron posteriormente los efectos de la mayor presión y temperatura y la acción de
bacterias anaeróbicas, produciéndose su descomposición gradual hasta quedar
transformados en hidrocarburos.
¿DÓNDE SE ENCUENTRA EL PETRÓLEO?
El petróleo no se encuentra en lagos subterráneos, sino que esta encerrado,
comúnmente, en los intersticios que hay entre los granos de arena que forman las rocas
denominadas “areniscas”, las cuales pueden ser de origen marino, fluvial, glaciar o
lacustre. Cuando estas areniscas son “petrolíferas”, el petróleo se encuentra ocupando
los poros de ella al igual que el agua en una esponja.
También es posible encontrar petróleo en otras rocas sedimentarias como calizas
y dolomitas, en grietas y oquedades.
Se considera que, después de su formación, el petróleo fue expulsado, por el peso
de los sedimentos que se habían depositado encima de las rocas de grano fino (arcillas y
limos) en que se había formado, hacia una roca más porosa, de grano más grueso, en los
poros de la cual pudo acumularse. Este desplazamiento del petróleo desde su roca de
origen hasta la roca en que ahora la encontramos se denomina “migración del petróleo”.
La roca en la cual la encontramos se denomina “roca contenedora” o “reservorio”. La
roca en que suponemos que se formó se denomina “roca madre”.
Las deformaciones sufridas por las rocas durante los intensos movimientos
orogénicos ocurridos en el pasado geológico, han producido en algunos casos
condiciones estructurales o estratigráficas más favorables para la acumulación de un
mayor volumen de petróleo dentro de la roca contenedora. Se dice, entonces, que se
formó una “trampa”, estructural o estratigráfica, que dio origen a un yacimiento o
acumulación comercial de hidrocarburos.
9
Formación del Petróleo, Gentileza de ENAP
Dentro del yacimiento, como consecuencia de sus diferentes pesos específicos,
vamos a encontrar el petróleo acumulado sobre el agua salada, que siempre lo
acompaña, y por debajo del gas natural, que ocupará la parte superior de la trampa.
LOS MÉTODOS DE EXPLORACIÓN PETROLERA
Las reservas petrolíferas se encuentran bajo la superficie terrestre a cientos o
miles de metros de profundidad y el único método seguro para ubicarlas son los de
sondaje exploratorios. Sin embargo, antes se procura encontrar el área mas propicia
aplicando los siguientes métodos:
EXPLORACIÓN GEOLÓGICA
Ella tiene por objeto detectar las áreas mas propicias para realizar,
posteriormente, reconocimientos más profundos. El geólogo, observa y examina las
capas de la corteza terrestre que se ven en la superficie, los tipos de roca que afloran y
sus características de dureza, porosidad, contenido orgánico, edad y condiciones
estructurales.
EXPLORACIÓN GEOFÍSICA
Se basa en que las rocas que constituyen la corteza terrestre poseen diversas
propiedades físicas. Dichas propiedades son: la elasticidad, que afecta la propagación de
las ondas sísmicas; el magnetismo, que se relaciona directamente con la composición de
rocas y la densidad que origina variaciones en el valor de la gravedad, las cuales
permiten calcular la constitución y la profundidad de las rocas del subsuelo.
EXPLORACIÓN SÍSMICA
Consiste en estudiar la estructura del subsuelo mediante la medición el tiempo de
transito de las ondas acústicas generadas por una explosión en la superficie (sismo
artificial). Para ello colocan cargas explosivas en pozos poco profundos perforados
especialmente. Luego, se insertan en el suelo, detectores (geófonos) conectados a un
camión registrador con instrumentos. Con la explosión, las ondas se desplazan al interior
de la tierra reflejándose en las capas que se encuentran a su paso y regresando luego a la
superficie donde son captadas por los geófonos. Calculando el tiempo de ida y regreso
de las ondas se llega a tener finalmente un perfil preciso del subsuelo con las
profundidades de las diversas capas y en base de ello se dibuja, por último, un perfil
estructural. El uso de explosivos ha ido declinando actualmente siendo sustituido por el
método VIBROSEIS, que consiste en golpear el suelo mediante cañones de aire
comprimido, siendo este un método más preciso, sensible y menos riesgosos que las
explosiones. En nuestro país (Chile) se usa también el cordón detonante que se coloca en
10
Exploración Geológica, Gentileza de ENAP
una sanja abierta con un arado y que ha dado buenos resultados en áreas difíciles de
terreno.
La sísmica marina es básicamente igual a la terrestre. Barcos geofísicos arrastran
a poca profundidad el aparato productor de explosiones y los hidrofonos (geófonos) que
recibirán las ondas reflejadas. El reconocimiento marino es más rápido y su calidad de
información es mejor que el terrestre.
EXPLORACIÓN GRAVIMÉTRICA
En este sistema se miden las variaciones de la fuerza de gravedad en distintos
lugares con un gravimetro, aparato similar al dinamómetro. Esta información
complementa otras para calcular la naturaleza del subsuelo.
EXPLORACIÓN MAGNÉTICA
11
Exploración Sísmica, Gentileza de ENAP
Exploración Gravimétrica, Gentileza de ENAP
Exploración Magnética, Gentileza de ENAP
Usando un magnetómetro se miden las fluctuaciones del campo magnético
terrestre y se puede reconocer, indirectamente, la presencia de rocas sedimentarias
indicadoras, generalmente, de la posible presencia de hidrocarburos.
LA PERFORACIÓN DE UN POZO
La perforación rotatoria (Fig. 1) es, hoy en día, la más usada en pozos petroleros.
Este método emplea tubos cilíndricos de acero (“barras de perforación”) acoplados a un
tambor o mesa rotatoria, mediante la cual se les imprime una rápida rotación. La sarta de
tubos, en su extremo inferior, se conecta a una broca (trépano) con elementos cortantes
de diversos tamaños según el tipo de roca a perforar fabricados de acero endurecido o
con incrustaciones de diamantes.
El material molido por el trépano se extrae por circulación a presión de agua
mezclada con arcilla (barro de perforación), la cual ayuda, además, a sostener las
paredes del pozo, manteniéndolo lleno de barro.
El empleo de coronas saca-testigos permite extraer durante la perforación una
muestra del material del fondo, la cual penetra automáticamente en la barra de
perforación y se recupera en la superficie para su análisis.
12
Tubo de
Perforación
Válvula de
Seguridad
Mesa Rotativa
Huinche
Barra de
Perforación
Cabeza de
Inyección
Torre
Gancho
Motores
Bomba de
Inyección
Fig. 1: Perforación con Equipo Rotatorio
Gentileza de ENAP

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Historia y usos del petróleo

  • 2. LA PRODUCCIÓN DEL PETRÓLEO CRUDO Entre las industrias básicas de una nación, las que se relacionan directamente con la producción de energía ocupan un lugar preponderante. De ellas, las de combustibles son las más importantes por su ductibilidad para producir no solo fuerza motriz y calefacción, sino también una gran variedad de productos que encuentran las más diversas aplicaciones en la vida moderna. Tal es el caso de la industria del petróleo, cuyos productos principales sirven directamente como agentes propulsores de una gran variedad de motores, ya sea a explosión (gasolina) o a compresión (petróleo diesel), para el calentamiento domestico (kerosene y gas) e industrial (fuel oil) y otros numerosos fines: aceites lubricantes, solventes de diversos tipos y una gran variedad de productos químicos derivados. La industria petrolera se divide naturalmente en dos secciones: la de producción que se ocupa de la extracción del petróleo y sus yacimientos y la de refinación que se ocupa de la serie compleja de operaciones necesarias para lograr la gran variedad de productos terminados que es posible producir del petróleo crudo. USOS DEL PETRÓLEO El petróleo crudo (o sin refinar) no tiene prácticamente aplicaciones como tal, si se exceptúa su empleo ocasional como combustible. Aún en este caso se prefiere emplear para ello alguno de sus derivados, pues así se aprovecha mejor desde el punto de vista económico y técnico. Por lo tanto, en general, los productos que se emplean realmente son los derivados del petróleo crudo y no este, que constituye así la materia prima de la industria petrolera. Como se vera mas adelante, el petróleo, es una mezcla de innumerables compuestos químicos, constituidos principalmente por dos elementos: carbono e hidrogeno y que por esto se llaman hidrocarburos. Al someter el petróleo crudo a la serie de operaciones que constituyen su refinación, se obtienen de él una diversidad de productos finales elaborados, siendo los principales; El gas de refinería, constituido por hidrocarburos muy livianos, gaseosos o líquidos, e hidrogeno, de alto poder calorífico que se emplea para los mismos fines que el gas de alumbrado. El gas licuado o LPG (Liquified Petroleum Gas) constituido esencialmente por propano (propano LPG) o butano (butano LPG) y que se vende licuado en botellas, como sustituto del gas de alumbrado. La gasolina, cuyo uso como combustible (carburante) en los vehículos es conocido de sobra. La nafta, que se emplea en diversas industrias por sus cualidades disolventes (aceites comestibles, barnices, pinturas, etc.). El kerosene (vulgarmente conocido como “parafina” en nuestro país) para el calentamiento domestico (cocinas, estufas, etc.), para iluminación y también como combustible de motores industriales pequeños, tractores, etc. El petróleo diesel, usado extensamente como combustible en motores pesados o motores marinos (motores diesel), aun cuando desde hace años se han desarrollado motores livianos para vehículos que lo emplean exitosamente. El petróleo combustible o fuel oil, usado extensamente como medio de calefacción industrial de hornos de todos los tipos, generadores de vapor (calderas), etc., 2
  • 3. para lo cual, presenta grandes ventajas sobre los combustibles sólidos por su facilidad de manejo y control. Como subproductos semisolidos, ciertos petróleos crudos dejan como residuos de su refinación: impermeabilizantes de materiales para techos, aditivos de caucho, pinturas y fabricación de briquetas, etc. además, en algunos procesos de refinación (cracking), queda como residuo el coke de petróleo, constituido por carbono prácticamente puro, que sirve para la fabricación de negro de humo, electrodos y otros usos. Según el sistema de trabajo empleado y el tipo de crudo procesado es posible lograr diversas cualidades en cada uno de los derivados indicados, que se ajusten a la demanda y necesidades variables del mercado, para lo cual las refinerías se diseñan de manera que permitan una gran flexibilidad en su operación. En algunas refinerías de petróleo que trabajan con otros sistemas y tipos de petróleo crudo, es posible obtener casi la totalidad de los productos anteriores, los valiosísimos aceites lubricantes, cuya elaboración constituye una de las fases más importantes de la industria petrolera mundial y cuyo empleo es indispensable en toda clase de máquinas y motores. También es posible elaborar, en algunos casos, diversos tipos de ceras o parafinas sólidas para la fabricación de velas, pastas para el calzado y el piso, etc., o semisólidas (vaselinas) para empleos medicinales y en la industria de cosméticos. HISTORIA DEL PETRÓLEO INDUSTRIA DE PETRÓLEO A NIVEL MUNDIAL El petróleo es conocido desde la antigüedad, existiendo referencias dispersas en antiguos documentos en que hacen remontar su conocimiento a mas de 5000 años. Especialmente se le menciona en diversos pasajes del antiguo testamento y en las obras de Plinio, Herodoto y otros. Eran famosos en la antigüedad los “fuegos eternos” de los templos existentes en la región de Bakú y Ecbatana, alimentados indudablemente con el petróleo surgente en dichas regiones, por la secta de los admiradores del fuego (que mantuvo templos en esa región hasta a mediados del siglo pasado). Del mismo origen eran los Fuegos Sagrados de roma, alimentado por petróleo sacado en Sicilia. El “Fuego Griego” usado por los romanos para incendiar naves de guerra enemigas tenia muy probablemente como constituyente básico el petróleo, explicándose así el hecho bien conocido que ardía sobre el agua, con la que era imposible apagarlas. Los depósitos de asfalto natural del Mar Muerto proporcionaron a los egipcios un material muy empleado para embalsamar, a la vez que un aglomerante para construcción, pegar mosaicos, recubrir botes y en general como impermeabilizante. El petróleo surgente de la región oriental de Europa y en ciertas regiones de Norteamérica se uso como bálsamo medicinal y para el alumbrado; mezclado con sebo se utilizaba como grasa en los ejes de carreta, existiendo tal demanda de esta ultima, que se escabaron pozos de hasta 30 metros de profundidad a mano. En Italia se usaron para el alumbrado publico en Génova, Parma y otras ciudades hasta hace unos 150 años. En Sudamérica las manifestaciones surgentes de petróleo llamaron la atención de los conquistadores españoles, existiendo numerosas referencias en los autores de la época; al parecer se uso solo como impermeabilizante. En México y EE.UU. el asfalto natural fue usado por los indios como aglomerantes en construcciones y fijador de mosaicos, etc. para cubrir la demanda. A mediados del siglo XVIII había ya una producción considerable en Burma, en tanto que ya en 1800, Rusia producía en Bakú mas de 4000 toneladas anuales. 3
  • 4. El descubrimiento de pozos petroleros en EE.UU. se remonta mas o menos a esa fecha. Es de notar que estos fueron accidentales, pues solo se pretendía sacar agua, considerándose el petróleo como un material molesto y sin valor comercial. Este mismo punto de vista lo compartían los fabricantes de sal, que empleaban como materia prima la salmuera surgiente de algunos pozos especialmente excavados para conseguirla, sin embargo, uno de ellos tuvo la visión necesaria para envasar el petróleo y venderlo como bálsamo medicinal y para el alumbrado por el año 1825. Solamente unos 30 años mas tarde se perforó el primer pozo artificial en Pennsylvania, a una profundidad de solo 22 metros, produciéndose poco más de 3 metros cúbicos diarios (pozo de Drake). Por entonces ya eran conocidas las valiosas propiedades de los productos obtenidos en la destilación del petróleo, siendo el kerosene el mas apreciado por sus aplicaciones a la iluminación y calefacción. La primera planta americana de destilación fraccionada se instaló pocos años más tarde y sus efectos fueron revolucionarios. En efecto, las velas de esperma, las lamparas alimentadas con aceite de ballena y las casas iluminadas por gas de carbón eran accesibles sólo a la población ciudadana; pero en los distritos rurales no se contaba prácticamente con otra luz que la natural. Un iluminante barato (Kerosene) proporcionó la luz necesaria para que los campesinos pudieran leer y estudiar cómodamente en las noches. La lampara de Kerosene merece pues el nombre que se le ha dado de “antorcha de la civilización”, iluminando las casas de hasta la distante china. Simultáneamente con el desarrollo americano mencionado, se llevan a cabo las primeras perforaciones con métodos modernos en Europa y se establecían las primeras refinerías. Desde entonces la actividad petrolera se extendió por todo el mundo, produciendo hondas transformaciones económicas, políticas y sociales en menos de cien años. Las primeras refinerías usaban alambiques para la destilación del petróleo y separación de sus derivados. Estos eran recipientes cilíndricos de fierro que se cargaban con petróleo crudo y se calentaban por medio de hogeras. Los productos de la destilación se condensaban en aparatos adecuados, recogiéndose sucesivamente la gasolina, luego el kerosene y finalmente los productos mas pesados (diesel y fuel oil). Quedaban finalmente en el aparato los residuos: brea (asfalto) o coke(si se calentaba a sequedad). Había entonces que descargar el aparato para volver a llenarlo en una nueva operación. Hace 75 años aproximadamente con la invención del alambique tubular se generalizó el uso de sistemas de destilación continuos con todas sus ventajas, a la vez que se mejoraba el equipo de fraccionamiento adaptándolo a las nuevas condiciones de operación, con la invención de la torre de burbujeo. La creciente demanda de la gasolina producida por la difusión del automóvil desde la primera guerra mundial originó los procesos de cracking (descubiertos accidentalmente en 1861) que no se generalizaron sino hasta 1920. En síntesis, el cracking térmico consiste en la destrucción de los compuestos más complejos del petróleo por la aplicación de una fuente de temperatura y la elevada presión con el objeto de producir mayor cantidad de gasolina. Dos modalidades del cracking térmico son los procesos de “ruptura de viscosidad” (viscosity breaking), y de “reformación térmica”. En el primero solo se produce una descomposición suave que tiene por principal objeto disminuir la resistencia al escurrimiento del producto, produciéndose muy poca gasolina. El segundo proceso es también un proceso de cracking que se aplica a la nafta, con el objeto de mejorar sus cualidades como carburante en los motores de vehículos transformándola en gasolina. Los últimos 70 años han sido testigos de una serie de procesos nacidos para llenar las crecientes exigencias de la industria en general, y de la automovilística particularmente. Entre ellos mencionaremos: el cracking catalítico para producir carburantes de mejor calidad, la polimerización para eliminar el exceso de gas de las 4
  • 5. refinerías, los procesos de extracción con solventes, para separar ciertos compuestos que perjudican las propiedades de los lubricantes, y la reformación catalítica que permite obtener gasolinas de muy alto “octanaje”, como lo requieren los motores de aviación. INDUSTRIA PETROLERA EN CHILE A comienzos de 1943, el Supremo Gobierno encomendó a la corporación de fomento de la producción, la realización de las exploraciones petrolíferas en la provincia de Magallanes. Ellas culminaron con el descubrimiento del primer yacimiento comercialmente explotable en Chile, el 29 de diciembre de 1945, en la Isla Grande de Tierra del Fuego, en el sector de Springhill. Así se hizo necesaria la creación de la EMPRESA NACIONAL DEL PETRÓLEO (ENAP) el 19 de junio de 1950, que asumió los derechos y funciones que corresponden al Estado en la explotación de los yacimientos de hidrocarburos ya existentes, en la búsqueda de otros nuevos y en la refinación y venta primaria de los productos del petróleo. ENAP inició un sinnúmero de actividades indispensables para el desarrollo de sus trabajos: construyó puertos de embarque de petróleo crudo y movimiento de materiales, habilitó los caminos necesarios y tendió oleoductos y gasoductos. En diversas zonas de la Isla Grande de Tierra del Fuego levantó poblaciones confortables, como el Sombrero y Cullen, creó en todo el país una infraestructura para la distribución primaria de los combustibles, representada por terminales de almacenamiento y distribución, unidos por oleoductos y sistemas de abastecimientos de gas licuado. Magallanes se abastece de productos limpios en las plantas de Gregorio y Cabo Negro. 5 Producción Petrolera en el Estrecho de Magallanes, Gentileza de ENAP Oleoductos Gasoductos Poliductos Gasolinoductos Planta Topping GREGORIO Tres Lagos Porvenir Cabo Negro Puerto Percy Victoria Manantiales Chañarcillo Sombrero Cullen Daniel Dungeness Posesion Región de Magallanes, Gentileza de ENAP
  • 6. En esta última se embarca, a la zona del centro, la mayor parte del gas licuado que necesita Chile para su consumo. Cumpliendo programas ministeriales del Supremo Gobierno, se organiza a Enap como un holding en 1981, mediante la creación de empresas filiales tales como: Refinería de Petróleo Concón S.A.; PETROX S.A. Refinería de Petróleo y la Empresa Almacenadora de Combustibles Ltda. EMALCO. La planta de la Refinería de Petróleo Concón fue inaugurada el 21 de Noviembre de 1955, ocupando el sector de proceso y almacenamiento una superficie de 210 Hectáreas. Laboran en ella alrededor de 600 personas y posee una capacidad primaria de refinación de 10.500 m3 /día, equivalente a 3.700.000. m3 /anuales. Para la recepción del crudo y descarga de gas cuenta con el Terminal marítimo de Quintero, ubicado a 21 Km. al Norte de la refinería y que dispone de un fondeadero para descarga de gas licuado para gaseros y de una monoboya para descarga de petroleros de hasta 200.000 tons. Administra además el terminal de Vinapu, ubicado en la Isla de Pascua, con una superficie de 8 Hectáreas y una capacidad de almacenamiento de 4.800 m3 que asegura su abastecimiento de combustible. La planta de PETROX S.A. fue inaugurada en 1967. Se encuentra ubicada en camino a Lenga, a 11 Km. de Concepción. El sector de procesos y almacenamiento ocupa una superficie de 215 Hectáreas. Laboran en ella alrededor de 600 personas y tiene una capacidad primaria de refinación de 12.000 m3 /día, equivalente a 4.200.000 m3 /anuales. El terminal San Vicente, conectado por un sistema de oleoductos de 7 Kms. con la refinería, cuenta con fondeaderos: uno para descargar crudo y embarcar petróleos combustibles con capacidad para naves de hasta 70.000 tons. y otro para recibir o embarcar gas licuado y productos limpios, con capacidad para naves de 30.000 toneladas. La planta de Etileno, materia prima fundamental para la industria 6 EMALCO Planta Maipú Terminal Quintero EMALCO Planta San Fernando EMALCO Planta Linares Oleoducto Transandino Poliducto ENAP Poliducto SONACOL PETROX Concepción SANTIAGO RPC Concón Las Salinas Antofagasta Refinación y Distribución, Gentileza de ENAP
  • 7. petroquímica, fue inaugurada en Octubre de 1970 y tiene una capacidad de producción de 60.000 toneladas métricas de Etileno al año. La Empresa Almacenadora de Combustibles Ltda. EMALCO, es una empresa, fundamentalmente de servicios, destinada a almacenar hidrocarburos en depósitos y terminales propios, arrendados o pertenecientes a terceros. Cuenta con las siguientes plantas: Planta Antofagasta, inaugurada en 1968. Se encuentra en la Chimba y a 10 Km., de Antofagasta, ocupando una superficie de 19 hectáreas. Abastece de gas licuado a la zona norte del país. Recepciona barcos gaseros provenientes de Magallanes y envasa el gas en balones para lo que dispone de una planta automática de envasado. Tiene un fondeadero en Caleta la Chimba y un oleoducto de 2 Km. lo conecta al terminal. Planta Maipú, construida en 1970. Ubicada en la comuna de Maipú a 18 Km. de Santiago. Abastece a la comuna de Santiago y tiene una capacidad para almacenar productos limpios y gas licuado. Estos los recibe por oleoductos que vienen desde Concepción y Concón. Planta San Fernando, construida en 1967. Ubicada en el barrio industrial de San Fernando a 4 Km. al Este de la plaza. Ocupa una superficie de 51 hectáreas. Abastece a las provincias de O’Higgins, Colchagua y Curicó y tiene una capacidad para almacenar productos limpios y gas licuado a presión en tanques refrigerados. Cuenta además con una planta automáticas envasadora. Recibe los productos del oleoducto que viene de Concepción y su estación de bombas los impulsa a Maipú. Planta Linares, que fue construida en 1968. Se encuentra ubicada en el fundo San Gabriel, a 11 Km. al sur de Linares ocupando 25 hectáreas. Abastece las provincias de Talca, Linares y Maule; y tiene capacidad para almacenar los productos limpios y gas licuado. Así la Empresa Nacional del Petróleo, continúa en la senda del progreso que trazaran sus pioneros, constituyéndose en uno de los pilares del desarrollo industrial de Chile. ¿CUÁL ES EL ORIGEN DEL PETRÓLEO? El petróleo es una mezcla compleja de hidrocarburos, los cuales son compuestos químicos naturales constituidos, esencialmente, por átomos de carbono e hidrogeno. Los hidrocarburos, a temperatura y presión normales, se pueden presentar en forma liquida (petróleo, en la aceptación común), sólida (bitumen, asfalto, cera), o gaseosa (gas natural), según sea la complejidad de sus moléculas. 7 Origen del Petróleo, Gentileza de ENAP
  • 8. Los hombres de ciencia se inclinan, en su mayoría, por asignarle un origen orgánico. Se supone que provendría de la descomposición y transformación de restos de animales y plantas, principalmente animales microscópicos y vegetales marinos, que existieron hace millones de años, en anteriores edades geológicas. 8
  • 9. LA FORMACIÓN DEL PETRÓLEO Al morir los organismos antes mencionados sus restos se habrían depositado en el fondo del mar, en ambientes sin oxigeno, donde fueron sepultados por el fango y el limo que los ríos llevan al mar. Los restos orgánicos enterrados bajo los sedimentos sufrieron posteriormente los efectos de la mayor presión y temperatura y la acción de bacterias anaeróbicas, produciéndose su descomposición gradual hasta quedar transformados en hidrocarburos. ¿DÓNDE SE ENCUENTRA EL PETRÓLEO? El petróleo no se encuentra en lagos subterráneos, sino que esta encerrado, comúnmente, en los intersticios que hay entre los granos de arena que forman las rocas denominadas “areniscas”, las cuales pueden ser de origen marino, fluvial, glaciar o lacustre. Cuando estas areniscas son “petrolíferas”, el petróleo se encuentra ocupando los poros de ella al igual que el agua en una esponja. También es posible encontrar petróleo en otras rocas sedimentarias como calizas y dolomitas, en grietas y oquedades. Se considera que, después de su formación, el petróleo fue expulsado, por el peso de los sedimentos que se habían depositado encima de las rocas de grano fino (arcillas y limos) en que se había formado, hacia una roca más porosa, de grano más grueso, en los poros de la cual pudo acumularse. Este desplazamiento del petróleo desde su roca de origen hasta la roca en que ahora la encontramos se denomina “migración del petróleo”. La roca en la cual la encontramos se denomina “roca contenedora” o “reservorio”. La roca en que suponemos que se formó se denomina “roca madre”. Las deformaciones sufridas por las rocas durante los intensos movimientos orogénicos ocurridos en el pasado geológico, han producido en algunos casos condiciones estructurales o estratigráficas más favorables para la acumulación de un mayor volumen de petróleo dentro de la roca contenedora. Se dice, entonces, que se formó una “trampa”, estructural o estratigráfica, que dio origen a un yacimiento o acumulación comercial de hidrocarburos. 9 Formación del Petróleo, Gentileza de ENAP
  • 10. Dentro del yacimiento, como consecuencia de sus diferentes pesos específicos, vamos a encontrar el petróleo acumulado sobre el agua salada, que siempre lo acompaña, y por debajo del gas natural, que ocupará la parte superior de la trampa. LOS MÉTODOS DE EXPLORACIÓN PETROLERA Las reservas petrolíferas se encuentran bajo la superficie terrestre a cientos o miles de metros de profundidad y el único método seguro para ubicarlas son los de sondaje exploratorios. Sin embargo, antes se procura encontrar el área mas propicia aplicando los siguientes métodos: EXPLORACIÓN GEOLÓGICA Ella tiene por objeto detectar las áreas mas propicias para realizar, posteriormente, reconocimientos más profundos. El geólogo, observa y examina las capas de la corteza terrestre que se ven en la superficie, los tipos de roca que afloran y sus características de dureza, porosidad, contenido orgánico, edad y condiciones estructurales. EXPLORACIÓN GEOFÍSICA Se basa en que las rocas que constituyen la corteza terrestre poseen diversas propiedades físicas. Dichas propiedades son: la elasticidad, que afecta la propagación de las ondas sísmicas; el magnetismo, que se relaciona directamente con la composición de rocas y la densidad que origina variaciones en el valor de la gravedad, las cuales permiten calcular la constitución y la profundidad de las rocas del subsuelo. EXPLORACIÓN SÍSMICA Consiste en estudiar la estructura del subsuelo mediante la medición el tiempo de transito de las ondas acústicas generadas por una explosión en la superficie (sismo artificial). Para ello colocan cargas explosivas en pozos poco profundos perforados especialmente. Luego, se insertan en el suelo, detectores (geófonos) conectados a un camión registrador con instrumentos. Con la explosión, las ondas se desplazan al interior de la tierra reflejándose en las capas que se encuentran a su paso y regresando luego a la superficie donde son captadas por los geófonos. Calculando el tiempo de ida y regreso de las ondas se llega a tener finalmente un perfil preciso del subsuelo con las profundidades de las diversas capas y en base de ello se dibuja, por último, un perfil estructural. El uso de explosivos ha ido declinando actualmente siendo sustituido por el método VIBROSEIS, que consiste en golpear el suelo mediante cañones de aire comprimido, siendo este un método más preciso, sensible y menos riesgosos que las explosiones. En nuestro país (Chile) se usa también el cordón detonante que se coloca en 10 Exploración Geológica, Gentileza de ENAP
  • 11. una sanja abierta con un arado y que ha dado buenos resultados en áreas difíciles de terreno. La sísmica marina es básicamente igual a la terrestre. Barcos geofísicos arrastran a poca profundidad el aparato productor de explosiones y los hidrofonos (geófonos) que recibirán las ondas reflejadas. El reconocimiento marino es más rápido y su calidad de información es mejor que el terrestre. EXPLORACIÓN GRAVIMÉTRICA En este sistema se miden las variaciones de la fuerza de gravedad en distintos lugares con un gravimetro, aparato similar al dinamómetro. Esta información complementa otras para calcular la naturaleza del subsuelo. EXPLORACIÓN MAGNÉTICA 11 Exploración Sísmica, Gentileza de ENAP Exploración Gravimétrica, Gentileza de ENAP Exploración Magnética, Gentileza de ENAP
  • 12. Usando un magnetómetro se miden las fluctuaciones del campo magnético terrestre y se puede reconocer, indirectamente, la presencia de rocas sedimentarias indicadoras, generalmente, de la posible presencia de hidrocarburos. LA PERFORACIÓN DE UN POZO La perforación rotatoria (Fig. 1) es, hoy en día, la más usada en pozos petroleros. Este método emplea tubos cilíndricos de acero (“barras de perforación”) acoplados a un tambor o mesa rotatoria, mediante la cual se les imprime una rápida rotación. La sarta de tubos, en su extremo inferior, se conecta a una broca (trépano) con elementos cortantes de diversos tamaños según el tipo de roca a perforar fabricados de acero endurecido o con incrustaciones de diamantes. El material molido por el trépano se extrae por circulación a presión de agua mezclada con arcilla (barro de perforación), la cual ayuda, además, a sostener las paredes del pozo, manteniéndolo lleno de barro. El empleo de coronas saca-testigos permite extraer durante la perforación una muestra del material del fondo, la cual penetra automáticamente en la barra de perforación y se recupera en la superficie para su análisis. 12 Tubo de Perforación Válvula de Seguridad Mesa Rotativa Huinche Barra de Perforación Cabeza de Inyección Torre Gancho Motores Bomba de Inyección Fig. 1: Perforación con Equipo Rotatorio Gentileza de ENAP