El petróleo crudo pesado (o petróleo crudo extrapesado ) es un petróleo altamente viscoso que no puede fluir fácilmente desde los pozos de producción en condiciones normales de yacimiento. [1]
Se le denomina "pesado" porque su densidad o gravedad específica es mayor que la del crudo ligero . El petróleo crudo pesado se ha definido como cualquier petróleo líquido con una gravedad API inferior a 20°. [2] Las propiedades físicas que difieren entre los petróleos crudos pesados y los grados más ligeros incluyen una mayor viscosidad y gravedad específica, así como una composición de hidrocarburos de mayor peso molecular. En 2010, el Consejo Mundial de la Energía (WEC) definió el petróleo extrapesado como el petróleo crudo que tiene una gravedad inferior a 10° y una viscosidad de yacimiento de más de 10.000 centipoises. [3] Cuando las mediciones de la viscosidad del yacimiento no están disponibles, el WEC considera que el petróleo extrapesado tiene un límite inferior de 4° API. [4] En otras palabras, petróleo con una densidad superior a 1.000 kg/m 3 (o una gravedad específica superior a 1) y una viscosidad del yacimiento superior a 10.000 centipoises . [3] [5] Los petróleos pesados y el asfalto son líquidos densos en fase no acuosa (DNAPL). Tienen una baja solubilidad y una viscosidad y densidad mayores que el agua. [6] Los grandes derrames de DNAPL penetrarán rápidamente en toda la profundidad del acuífero y se acumularán en el fondo. [7]
El petróleo crudo pesado está estrechamente relacionado con el betún natural de las arenas bituminosas . Los geólogos petroleros clasifican el betún de las arenas bituminosas como "petróleo extrapesado" debido a su densidad de menos de 10° API. [8] El betún es la forma más pesada y espesa de petróleo. [9] Según el Servicio Geológico de Estados Unidos, el betún se distingue además como petróleo extrapesado con una mayor viscosidad (es decir, resistencia al flujo): "El betún natural, también llamado arenas bituminosas o arenas bituminosas, comparte los atributos del petróleo pesado pero es aún más denso y viscoso. El betún natural es un petróleo que tiene una viscosidad superior a 10.000 cP." [8] "El betún natural (a menudo llamado arenas bituminosas o arenas petrolíferas) y el petróleo pesado se diferencian de los petróleos ligeros por su alta viscosidad (resistencia al flujo) a las temperaturas del yacimiento, alta densidad (baja gravedad API) y contenidos significativos de nitrógeno, oxígeno , y compuestos de azufre y contaminantes de metales pesados. Se parecen al residuo de la refinación del petróleo ligero. La mayor parte del petróleo pesado se encuentra en los márgenes de las cuencas geológicas y se cree que es el residuo de petróleo anteriormente ligero que ha perdido su peso molecular ligero. componentes de peso reducido a través de la degradación por bacterias, lavado con agua y evaporación. El petróleo pesado y los betunes convencionales difieren en el grado en que han sido degradados del petróleo crudo original por bacterias y erosión (Meyer & Atanasi 2003, p. 1). A menudo, el betún es más viscoso que la melaza fría y no fluye en condiciones ambientales [9] .
Según el Instituto de Recursos Mundiales , en Canadá y Venezuela se encuentran concentraciones de cantidades notables de petróleo pesado y arenas bituminosas . [2] [10] La Administración de Información Energética de EE.UU. (EIA) informó en 2001 que las mayores reservas de crudo pesado del mundo estaban situadas al norte del río Orinoco , de 270 millas de largo por 40 millas de ancho , en el cinturón del Orinoco , en el este. Venezuela . En ese momento Venezuela comenzó a autorizar "empresas mixtas para mejorar los recursos de crudo extrapesado". [11] Petróleos de Venezuela, SA (PDVSA) estimó en ese momento que había 270 mil millones de barriles de reservas recuperables en la zona, [11] la misma cantidad que las reservas de petróleo convencional de Arabia Saudita . [12] El Cinturón del Orinoco en Venezuela a veces se describe como arenas bituminosas, pero estos depósitos no son bituminosos y caen en la categoría de petróleo pesado o extrapesado debido a su menor viscosidad. [13] El betún natural y el petróleo extrapesado se diferencian en el grado en que las bacterias los han degradado de los aceites convencionales originales . Se sabe que treinta o más países tienen reservas.
La producción, el transporte y la refinación de petróleo crudo pesado presentan desafíos especiales en comparación con el petróleo crudo ligero. Generalmente, se agrega un diluyente a distancias regulares en un oleoducto que transporta crudo pesado para facilitar su flujo. Dilbit ( betún diluido ) es un medio de transporte de hidrocarburos muy viscosos. Según la Metodología de valoración de bitumen de arenas bituminosas de Alberta, "Mezclas Dilbit" significa "Mezclas hechas de crudos pesados y/o bitumen y un diluyente generalmente condensado , con el fin de cumplir con las especificaciones de viscosidad y densidad de la tubería, donde la densidad del diluyente incluido en la la mezcla es inferior a 800 kg/m 3 ". [14] [15]
Los crudos pesados proporcionan una situación interesante para la economía del desarrollo petrolero. Los recursos de petróleo pesado en el mundo son más del doble que los de petróleo crudo ligero convencional. En octubre de 2009, el Servicio Geológico de Estados Unidos actualizó el valor recuperable de los depósitos del Orinoco (Venezuela) a 513 mil millones de barriles (8,16 × 10 10 m 3 ), [16] convirtiendo esta zona en uno de los depósitos de petróleo recuperables más grandes del mundo. Sin embargo, las tasas de recuperación del petróleo pesado a menudo se limitan al 5-30% del petróleo existente. La composición química es a menudo la variable que define las tasas de recuperación. La nueva tecnología utilizada para la recuperación de petróleo pesado aumenta constantemente las tasas de recuperación. [17]
Por un lado, debido al aumento de los costos de refinación y al alto contenido de azufre de algunas fuentes, los precios de los crudos pesados a menudo tienen un descuento respecto de los más ligeros. El aumento de la viscosidad y la densidad también dificulta la producción (ver ingeniería de yacimientos ). Por otra parte, se han descubierto grandes cantidades de crudos pesados en América, incluidos Canadá , Venezuela y California . La profundidad relativamente poco profunda de los campos de petróleo pesado [18] (a menudo menos de 3000 pies (910 m)) puede contribuir a reducir los costos de producción; sin embargo, esto se ve compensado por las dificultades de producción y transporte que hacen que los métodos de producción convencionales sean ineficaces. [18] Se están desarrollando técnicas especializadas para la exploración y producción de petróleo pesado.
La producción de petróleo pesado se está volviendo más común en muchos países, con la producción de 2008 liderada por Canadá y Venezuela. [18] Los métodos de extracción incluyen la producción de petróleo pesado en frío con arena , drenaje por gravedad asistido por vapor , inyección de vapor , extracción de vapor, inyección de aire del pie al talón (THAI) y minería a cielo abierto para depósitos extremadamente arenosos y ricos en petróleo.
Con los métodos actuales de producción y transporte, los crudos pesados tienen un impacto ambiental más severo que los ligeros. Una producción más difícil conlleva el empleo de una variedad de técnicas mejoradas de recuperación de petróleo , incluida la inundación con vapor y un espaciamiento más estrecho entre los pozos, a menudo tan cerca de un pozo por acre. Los petróleos crudos pesados también contienen contaminantes. Por ejemplo, el petróleo extrapesado del Orinoco contiene un 4,5% de azufre , además de vanadio y níquel . [19] Sin embargo, debido a que el petróleo crudo se refina antes de su uso, generando alcanos específicos mediante craqueo y destilación fraccionada , esta comparación no es válida en un sentido práctico. Sin embargo, las técnicas de refinación de crudo pesado pueden requerir más aporte de energía [ cita necesaria ] , por lo que su impacto ambiental es actualmente más significativo que el del crudo más liviano si los productos finales previstos son hidrocarburos ligeros (combustibles de motor de gasolina). Por otro lado, el crudo pesado es una mejor fuente de mezclas asfálticas para carreteras que el crudo ligero. [ cita necesaria ]
Con la tecnología actual, la extracción y refinación de petróleo pesado y arenas bituminosas genera hasta tres veces el total de emisiones de CO 2 en comparación con el petróleo convencional, [20] impulsado principalmente por el consumo adicional de energía del proceso de extracción (que puede incluir la quema de gas natural para calentar y presurizar el depósito para estimular el flujo). Las investigaciones actuales sobre mejores métodos de producción buscan reducir este impacto ambiental. [ cita necesaria ]
En un informe de 2009, la Red Nacional de Tóxicos, citando datos proporcionados por el Centro de Análisis de Información sobre Dióxido de Carbono del gobierno de los Estados Unidos y la Asociación Canadiense de Productores de Petróleo (CAPP), afirmó que las emisiones de CO 2 por unidad de energía producida eran ~84% de las del carbón (0,078/0,093), superiores a las emisiones de CO 2 del petróleo convencional. [21]
Environmental Research Web ha informado que "debido a la energía necesaria para la extracción y el procesamiento, el petróleo de las arenas bituminosas canadienses tiene mayores emisiones durante su ciclo de vida" en comparación con los combustibles fósiles convencionales; "hasta un 25% más". [22]
La mayoría de [ cuantificar ] [ palabras de comadreja ] geólogos [ ¿ quién? ] de acuerdo [ ¿dónde? ] que el crudo se vuelve 'pesado' como resultado de la biodegradación , en la que los petróleos más ligeros son consumidos preferentemente por la actividad bacteriana en el yacimiento, dejando atrás los hidrocarburos más pesados. [ cita requerida ] Esta hipótesis se apoya en gran medida en las técnicas de geoquímica del petróleo . Un sellado deficiente de los yacimientos geológicos expone los hidrocarburos a contaminantes de la superficie, incluida la vida orgánica (como las bacterias), y contribuye a este proceso. [ cita necesaria ]
El petróleo pesado se puede encontrar en yacimientos jóvenes y poco profundos, con rocas del Pleistoceno , Plioceno y Mioceno [18] (menos de 25 millones de años). En algunos casos, también se puede encontrar en yacimientos más antiguos del Cretácico , del Misisipi y del Devónico . Estos yacimientos tienden a estar mal sellados, lo que da como resultado petróleo pesado y arenas bituminosas. [ cita necesaria ]
El petróleo pesado es asfáltico y contiene asfaltenos y resinas . Es "pesado" (denso y viscoso) debido a la alta proporción de aromáticos y naftenos con respecto a los alcanos lineales y los altos niveles de NSO ( nitrógeno , azufre , oxígeno y metales pesados ). El petróleo pesado tiene un mayor porcentaje de compuestos con más de 60 átomos de carbono y, por tanto, un alto punto de ebullición y peso molecular. Por ejemplo, la viscosidad del crudo extrapesado del Orinoco de Venezuela se encuentra en el rango de 1000 a 5000 cP (1 a 5 Pa·s ), mientras que el crudo extrapesado canadiense tiene una viscosidad en el rango de 5000 a 10 000 cP (5 a 10 Pa·s), aproximadamente igual que la melaza, y mayor (hasta 100.000 cP o 100 Pa·s para los depósitos comercialmente explotables más viscosos). [2] Una definición de la empresa Chevron Phillips Chemical es la siguiente:
La "pesadez" del petróleo pesado es principalmente el resultado de una proporción relativamente alta de una mezcla de compuestos complejos, de alto peso molecular, no parafínicos y una baja proporción de compuestos volátiles de bajo peso molecular. Los petróleos pesados normalmente contienen muy poca parafina y pueden contener o no altos niveles de asfaltenos. [23]
El petróleo crudo pesado generalmente se clasifica de dos maneras [ cita necesaria ] :