Servicio Geológico Mexicano

Características del petróleo

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Definición de Petróleo. Del lat. Petroleum, aceite de roca. Líquido natural oleaginoso e inflamable, constituido por una  mezcla de hidrocarburos que se presentan en la naturaleza, en lechos geológicos continentales o marítimos,  ya sea en estado sólido, líquido, o gaseoso, estas tres fases pueden pasar de una a otra por efecto de cambio de presión y temperatura.

Es un recurso no renovable con apariencia de líquido aceitoso, que se encuentra saturando la porosidad de las rocas.

Al igual que el petróleo, el gas son restos de materia orgánica reducida por descomposición a un estado en que el carbono y  el hidrógeno son los principales elementos.

Fases sólida, liquida y gaseosa. Algunos de los constituyentes del petróleo son sólidos a temperaturas ordinarias de la tierra, pero la aplicación del calor para producir una pequeña elevación de la temperatura hará que tomen la formalíquida; aumentando el calentamiento hasta el punto de ebullición se convertirán en gases y vapores. Otros componentes son vapores de la temperatura ordinaria, pero la presión de la tierra que naturalmente se desarrolla dentro de las rocas que los contienen hará que los condense formando líquidos. Si se elimina esta presión se permitirá que el líquido vaporice nuevamente, siempre que no haya cambios en la temperatura. El petróleo líquido puede también convertirse al estado sólido o gaseoso por evaporación, formando gases o vapores en las fracciones más ligeras y volátiles y, solidificándose en las fracciones más pesadas. Las formas sólidas y gaseosas son solubles en las formas liquidas, los cambios líquidos tales como la oxidación del petróleo liquido pueden también ser motivo de solidificación. En la naturaleza todas las variantes desde formas sólidas duras y quebradizas, pasando por sustancias suaves y sedosas, semisólidos viscosos, líquidos pesados y viscosos, líquidos ligeros y volátiles de consistencia similar al agua, vapor y densos a ligeros, y gases casi inconfesables, pueden encontrarse asociados en una sola región al ocurrir cambios de presión, temperatura y otros cambios físicos o químicos, ocurriendo un reajuste continuo entre las diferentes fases o las mezclas de hidrocarburo.


Propiedades físicas y químicas

Hidrocarburos líquidos, sus propiedades físicas:

Densidad.- El petróleo es más liviano que el agua. Su peso específico es influenciado por factores físicos y por la composición química del crudo. 0.75-0.95 Kgr./lt. Aumenta con el porcentaje de asfalto.

Olor.- Es característico y depende de la naturaleza y composición del aceite crudo. Los hidrocarburos no saturados dan olor desagradable, debido al ácido sulfhídrico y otros compuestos de azufre. Los petróleos crudos tienen olor aromático. En otros aceites el olor varía, dependiendo de la cantidad de hidrocarburos livianos y de las impurezas.

Color.- El color del petróleo varía de amarillo al rojo pardo y negro. Por luz reflejada, el aceite crudo es usualmente verde, debido a la fluorescencia;  Los aceites medianos color ámbar; Los aceites más pesados son oscuros. 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 y de  los que contienen N, O, S, además de H y C.

Viscosidad o resistencia al flujo. Se mide por el tiempo necesario para que una cantidad dada de petróleo fluya a través de una pequeña abertura.

Volatilidad.- En el petróleo crudo, depende de los puntos de ebullición de los diversos componentes.

Tensión superficial y fuerza capilar.- Son  propiedades físicas que tienen un papel importante en la migración de hidrocarburos a través de las rocas de la corteza terrestre. La tensión superficial del petróleo que contenga gas disuelto es extremadamente baja “las bajas tensiones superficiales  tienden a disminuir los efectos de la fuerza capilar en el desplazamiento de petróleo crudo, en medios porosos mediante gases a alta presión”. El agua tiene mayor fuerza capilar que el petróleo; en consecuencia, puede esperarse que el agua ocupe los poros más pequeños, forzando al petróleo hacia los poros mayores.

Fluorescencia.- Es el aspecto que presentan los hidrocarburos líquidos y gaseosos por efecto de los rayos infrarrojos.


Composición química


El petróleo, se compone principalmente de carbono e hidrógeno en la porción 83-87% de C y de 11-14% de H. Contiene abundantes impurezas de compuestos orgánicos en los que intervienen componentes como el azufre, oxígeno, nitrógeno, mercaptanos, SO2, H2S, alcoholes mezclados también con agua salada, ya sea libre o emulsionada, en cantidad variable. Como impurezas, se encuentran también diversas sales minerales como cloruros y sulfatos de Ca, Mg y Fe, su color varía entre ámbar y negro.

Los petróleos se clasifican de acuerdo con las series de hidrocarburos predominantes que los constituyen, las series que agrupan los hidrocarburos tiehnen propiedades semejantes y se representan por las siguientes fórmulas condensadas:


Parafinas: C n H2n+2
Nafténicos: Cn H2n+4
Aromáticos: C n H2n+6
Asfálticos: C n H2n+8

 

Clasificación
Imagen tomada de: Dr. Phil. Walter E.
Petrascheck y Carlos Castells “Yacimientos y Criaderos”
Ediciones Omega,S.A. de C.V. Casanova, 220 Barcelona, 1965

 


Dependiendo del número de átomos de carbono y de la estructura de los hidrocarburos que integran el petróleo, se tienen diferentes propiedades que los caracterizan, determinando su comportamiento como combustibles, lubricantes, ceras o solventes.

Las cadenas lineales de carbono asociadas a hidrógeno constituyen las parafinas; cuando las cadenas son ramificadas se tienen las isoparafinas; al presentarse dobles uniones entre los átomos de carbono se forman las olefinas; las moléculas en las que se forman ciclos de carbono son los naftenos, y cuando estos ciclos presentan dobles uniones alternas (anillo bencénico) se tiene la familia de los aromáticos.

Hay hidrocarburos con presencia de azufre, nitrógeno y oxígeno formando familias bien caracterizadas, y un contenido menor de otros elementos. Al aumentar el peso molecular de los hidrocarburos las estructuras se hacen verdaderamente complejas y difíciles de identificar químicamente con precisión. Un ejemplo son los asfaltenos que forman parte del residuo de la destilación al vacío; estos compuestos además están presentes como coloides en una suspensión estable que se genera por el agrupamiento envolvente de las moléculas grandes por otras cada vez menores para constituir un todo semicontinuo.

 

Bibliografía:

 

- Dr. Phil. Walter E. Petrascheck y Carlos Castells “Yacimientos y Criaderos” Ediciones Omega, S.A. de C.V. Casanova, 220 Barcelona, 1965
- E. Lopez Ramos Geología General Tomo I 5ª. Edición  

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Autor:
Servicio Geológico Mexicano
 
Fecha de publicación:
22 de marzo de 2017

 

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