“UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ” “FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA”
DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUÍMICA, INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
CARRERA PROFESIONAL: INGENIERÍA QUÍMICA DEL GAS NATURAL Y ENERGÍA
CÁTEDRA: INGENIERIA DEL GAS NATURAL I
TEMA:
CATEDRÁTICO: Dr. Ms. PALACIOS VELASQUEZ ABRAHAM
ALUMNO: ARONI MATINEZ, lino
SEMESTRE:7° SEMESTRE
11 de abril del 2016
I.- RESUMEN
TRAMPAS DE HIDROCARBUROS – TIPOS DE YACIMIENTOS
El origen de gas natural se dio hace millones de años cuando una serie de
organismos descompuestos como animales y plantas, quedaron sepultados
bajo lodo y arena, en lo más profundo de antiguos lagos y océanos. En la
medida que se acumulaba lodo, arena y sedimento, se fueron formando capas
de roca a gran profundidad. La presión causada por el peso sobre éstas capas
más el calor de la tierra, transformaron lentamente el material orgánico en
petróleo crudo y en gas natural.
El gas natural se acumula en bolsas entre la porosidad de las rocas
subterráneas. Pero en ocasiones, el gas natural se queda atrapado debajo de
la tierra por rocas sólidas que evitan que el gas fluya, formándose lo que se
conoce como un yacimiento.
II.- INTRODUCCIÓN
Los primeros descubrimientos de yacimientos de gas natural fueron hechos en
Irán entre los años 6000 y 2000 A.C
En el año 900 a.c. en china se reporta la perforación del primer pozo de 150 m
de profundidad.
El gas natural se acumula en bolsas entre la porosidad de las rocas
subterráneas. Pero en ocasiones, el gas natural se queda atrapado debajo de
la tierra por rocas sólidas que evitan que el gas fluya, formándose lo que se
conoce como un yacimiento.
III.- OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Identificar los orígenes de gas natural
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
Describir los orígenes de gas natural.
Describir la formación del gas natural.
Describir la formación de la roca madre.
IV.- MARCO TEÓRICO
¿QUÉ ES EL GAS NATURAL?
Es un energético natural de origen fósil, que se encuentra normalmente en el
subsuelo continental o marino. Se formó hace millones de años cuando una
serie de organismos descompuestos como animales y plantas, quedaron
sepultados bajo lodo y arena, en lo más profundo de antiguos lagos y océanos.
En la medida que se acumulaba lodo, arena y sedimento, se fueron formando
capas de roca a gran profundidad. La presión causada por el peso sobre éstas
capas más el calor de la tierra, transformaron lentamente el material orgánico
en petróleo crudo y en gas natural. El gas natural se acumula en bolsas entre la
porosidad de las rocas subterráneas. Pero en ocasiones, el gas natural se
queda atrapado debajo de la tierra por rocas sólidas que evitan que el gas
fluya, formándose lo que se conoce como un yacimiento.
El gas natural se puede encontrar en forma "asociado", cuando en el
yacimiento aparece acompañado de petróleo, o gas natural "no asociado"
cuando está acompañado únicamente por pequeñas cantidades de otros
hidrocarburos o gases.
La composición del gas natural incluye diversos hidrocarburos gaseosos, con
predominio del metano, por sobre el 90%, y en proporciones menores etano,
propano, butano, pentano y pequeñas proporciones de gases inertes como
dióxido de carbono y nitrógeno.
HISTORIA DEL GAS NATURAL
Los primeros descubrimientos de yacimientos de gas natural fueron hechos en
Irán entre los años 6000 y 2000 A.C. Estos yacimientos de gas, probablemente
encendidos por primera vez mediante algún relámpago, sirvieron para
alimentar los "fuegos eternos" de los adoradores del fuego de la antigua
Persia.
También se menciona el uso del gas natural en China hacia el 900 A.C.
Precisamente en China se reporta la perforación del primer pozo conocido de
gas natural de 150 metros de profundidad en el 211 A.C. Los chinos perforaban
sus pozos con varas de bambú y primitivas brocas de percusión, con el
propósito expreso de buscar gas en yacimientos de caliza. Quemaban el gas
para secar las rocas de sal que encontraban entre las capas de caliza.
El gas natural era desconocido en Europa hasta su descubrimiento en
Inglaterra en 1659, e incluso entonces, no se masificó su utilización. La primera
utilización de gas natural en Norteamérica se realizó desde un pozo poco
profundo en la localidad de Fredonia, estado de Nueva York, en 1821. El gas
era distribuido a los consumidores a través de una cañería de plomo de
diámetro pequeño, para cocinar e iluminarse.
A lo largo del siglo 19, el uso del gas natural permaneció localizado porque no
había forma de transportar grandes cantidades de gas a través de largas
distancias, razón por la que el gas natural se mantuvo desplazado del
desarrollo industrial por el carbón y el petróleo.
Un importante avance en la tecnología del transporte del gas ocurrió en 1890,
con la invención de las uniones a prueba de filtraciones. Sin embargo, como los
materiales y técnicas de construcción permanecían difíciles de manejar, no se
podía llegar con gas natural más allá de 160 kilómetros de su fuente. Por tal
razón, la mayor parte del gas asociado se quemaba en antorchas y el gas no
asociado se dejaba en la tierra.
El transporte de gas por largas distancias se hizo practicable a fines de la
segunda década del siglo 20 por un mayor avance de la tecnología de
cañerías. En Estados Unidos entre 1927 y 1931 se construyeron más de 10
grandes sistemas de transmisión de gas. Cada uno de estos sistemas se
construyó con cañerías de unos 51 centímetros de diámetro y en distancias de
más de 320 kilómetros. Después de la Segunda Guerra Mundial se
construyeron más sistemas de mayores longitudes y diámetros. Se hizo posible
la construcción de cañerías de 142 centímetros de diámetro.
A principios de la séptima década del siglo veinte tuvo su origen en Rusia la
cañería de gas más larga. La red de Northern Lights, de 5470 kilómetros de
longitud, cruza los Montes Urales y unos 700 ríos y arroyos, uniendo Europa
Oriental con los campos de gas de Siberia del Oeste en el círculo Ártico. Otra
red de gas, más corta, pero de gran dificultad de ingeniería, es la que se
extiende desde Argelia, a través del Mar Mediterráneo hasta Sicilia. El mar
tiene más de 600 metros de profundidad en algunos tramos de la ruta.
¿CÓMO SE FORMAN EL GAS NATURAL Y SU RELACIÓN CON EL PETRÓLEO?
El gas natural, es parte de la familia de hidrocarburos, al igual que el petróleo,
se forma en el subsuelo profundo en sedimentos con alto contenido de materia
orgánica y denominados “roca madre”. Este proceso tiene lugar en extensas
regiones geológicas denominadas cuencas sedimentarias, La materia orgánica
presente en los sedimentos se deriva a partir de organismos marinos y
terrestres (lagos), depositados en diversos ambientes sedimentarios antiguos
de baja energía y deficiencia del oxígeno, hasta mixtos (deltas), bajo
condiciones reductoras y un rápido sepultamiento que permiten la acumulación
de esta materia.
Cuáles son las etapas de generación de los hidrocarburos? Hay tres estados
importantes en la evolución de la materia orgánica a hidrocarburos: diagénesis,
catagénesis y metagénesis (“Petroleum Formation and Occurrence from Tissot,
B.P. and Welte, D.H. (1984)”).
se inicia una vez que la materia orgánica es enterrada formándose cuatro
grupos principales de compuestos orgánicos o biopolímeros que son
sintetizados por plantas y animales: carbohidratos, proteínas, ligninas y lípidos.
El producto final de la diagénesis es el KERÓGENO, definido como la materia
orgánica en la roca sedimentaria insoluble en solventes orgánicos. El
“kerógeno”, es una compleja sustancia formada por largas cadenas de carbono
e hidrógeno, con átomos de oxígeno, nitrógeno y azufre, asociados a anillos
heterocíclicos, es la materia prima la cual se convierte en hidrocarburo
(petróleo y gas natural) bajo condiciones geológicas particulares.
En la diagénesis cada tipo de Kerógeno tiene una química única, ya que su
composición está controlada por los tipos de macerales y los biopolímeros
originales que lo constituyen. Durante la diagénesis temprana, los biopolímeros
complejos son rotos y transformados en geomónomeros, poco estables, que
son transformados en geopolímeros complejos estables. La transición a los
geopolímeros ocurre en un tiempo geológicamente corto. Esta variabilidad
química de los tipos de Kerógenos inmaduros y los cambios que ocurren hasta
que el petróleo y gas natural sean generados, pueden presentarse como
gráficos de la relación hidrógeno/carbono (H/C) versus la relación oxígeno
carbono (O/C) . En este estado inicial diagenético el único hidrocarburo
producido en cantidades medibles es el metano biogénico, como producto de la
destrucción anaeróbica. Si los kerógenos son sometidos a temperaturas más
altas que en la etapa de diagénesis, se alcanza la segunda etapa de la
evolución de la materia orgánica, la catagénesis, que se define como la etapa
en la el kerógeno genera el petróleo y el gas natural.
La cantidad relativa de gas y/o crudo (petróleo) que proviene de un cierto tipo
de kerógeno lo determina la naturaleza de la materia orgánica o biomasa fósil y
se identifican 4 tipos principales de kerógeno:
Tipo 1 (sapropélico): derivado de esporas y algas planctónicas y una porción
pequeña de materia animal fuertemente degradada por acción bacteriana.
Tiene una alta relación de hidrógeno respecto al oxígeno H/C (usualmente
entre 1,3 y 1,7) y poco O (O/C<0,1). Común en cuencas de agua dulce y es
rico en Exinita.
Tipo 2 (marinos mixtos): mezcla de algas, organismos marinos y detritos de
plantas transportados. Resulta un tipo transicional entre el 1 y el 2. Tiene alta
relación relativa H/C y baja O/C (aunque más que el Tipo 1 pues incluye
cetonas y ácidos carboxílicos). Es el tipo de kerógeno más común en cuencas
marinas y el más común fuente de petróleo. Tiende a producir petróleos
nafténicos y aromáticos y más gas que el Tipo I
Tipo 3 (kerógeno húmico): derivado de plantas terrestres (lignito, tanino,
celulosa), cone baja relación inicial H/C y alta relación O/C. Durante la
maduración genera abundante agua y metano. La mayoría de los carbones se
forman a partir de este kerógeno. Frecuentemente continental parálico rico en
Vitrinita.
Tipo 4 (kerógeno residual – inerte): derivado de materia orgánica
descompuesta en forma de hidrocarburos aromáticos policíclicos. H/C < 0,5.
No tiene potencial de generación de petróleo / gas. Principalmente constituido
por Inertinita y algunos amorfos de descomposición de materia vegetal.
¿ORIGEN ORGÁNICO DEL GAS NATURAL?
El origen geológico del gas natural es semejante y en algunos casos igual al
del petróleo. Existen dos (2) teorías fundamentales que explican su origen,
tales como: la teoría biológica y la teoría no biológica. La teoría
biológica sostiene que el gas fue creado durante el período carbonífero de la
formación de la Tierra, hace 280 a 345 millones de años, por la
descomposición de las plantas y animales que murieron y cuyos restos fueron
arrastrados a las profundidades de antiguos lagos y océanos; dicha teoría
señala que mucha de esa materia orgánica fue descompuesta por el aire u
oxidada y se perdió en la atmósfera pero otra fue enterrada antes de que se
marchitara y depositada en aguas estancadas libres de oxígeno, que
previnieron su oxidación. Con el paso del tiempo, la arena, el lodo y otros
sedimentos arrastrados por las corrientes se compactaron en las rocas. Estos
estratos apilados, causaron que la materia orgánica quedara preservada en las
rocas sedimentarias y éstas, por su peso, crearon presiones y calor lo que
originó el cambio de ese material orgánico en gas y petróleo. La temperatura es
el factor principal en la formación de crudos y de allí es que se conoce el gas
biogénico o microbiano, casi metano puro. En cambio, la teoría no
biológica sostiene que el gas fue creado cuando el carbón transportado a la
Tierra por meteoritos, depositó abundante hidrógeno en la atmósfera
originando la formación de hidrocarburos los cuales se calentaron produciendo
metano.
El gas natural está formado por un pequeño grupo de hidrocarburos:
fundamentalmente metano con una pequeña cantidad de propano y butano. El
propano y el butano se separan del metano y se usan como combustible para
cocinar y calentar, distribuidos en bombonas. El metano se usa como
combustible tanto en viviendas como en industrias y como materia prima para
obtener diferentes compuestos en la industria química orgánica. El metano se
distribuye normalmente por conducciones de gas a presión (gaseoductos).
¿ORIGEN INORGÁNICO DEL GAS NATURAL?
Explica el origen de estos hidrocarburos gracias a la combinación de elementos
químicos como el carbono y el hidrógeno sometidos a altas temperaturas y
presiones, ubicados en capas muy profundas de la tierra.
Cósmica
Según la cual los hidrocarburos se forman por la unión directa del C y el H sometidos a altas presiones y temperaturas durante
La formación de la Tierra. Presencia de metano en la atmosfera de otros planetas.
Metamórfica
Durante los grandes cataclismos de la corteza terrestre se ha detectado CH4 en los terrenos afectados. La búsqueda vendría ligada a zonas de fallas profundas.
Reacciones de carburos metálicos con agua
Su existencia estaría en rocas ígneas fundamentalmente.
Ejemplos: Augila-Nafoora(precámbricos) en Libia, White Tiger en Vietnan
FORMACIÓN DE LA ROCA MADRE
roca madre es una roca sedimentaria rica en materia orgánica capaz en un momento determinado de generar hidrocarburos en cantidad suficiente para ser acumulado y explotado de forma rentable
una roca madre es efectiva cuando puede expulsar los hidrocarburos que ha generado.
la calidad de una roca madre viene fijada por su contenido en materia orgánica (toc) y su grado de evolución.
El proceso mediante el cual los hidrocarburos contenidos en la roca madre, se desplazan hacia formaciones adyacentes, se denomina migración primaria.
Esta migración no es fácil de explicar. Existen para ello varias teorías,
entre ellas:
• arrastrado por el agua expulsada durante la compactación
• por su disolución en el agua lo que solamente se producirá a altas profundidades y temperaturas
Una vez que los hidrocarburos alcanzan la roca almacén, se produce
lallamada migración secundaria que es el desplazamiento de los
hidrocarburos dentro de la misma hasta que estos encuentran en su
camino un freno (pliegue, falla, etc.), que corta su movimiento y permite
suacumulación para formar un yacimiento.
Las causas del desplazamiento del gas natural ( y el petróleo) en el
almacén son su flotabilidad en el agua que rellena el almacén y el
hidrodinamismo propio de la cuenca.
Las distancias recorridas por los hidrocarburos en su migración
secundaria varían en función de las características de los almacenes y
del tamaño de la cuenca, pero pueden alcanzar valores de hasta 100 km
por millón de años.
CONCLUSIONES
Se describió el origen del gas natural.
Se describió la formación del gas natural.
Se describió la formación de la roca madre.
VI.- BIBLIOGRAFIA
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