Técnicas avanzadas para la caracterización de petróleos pesados, productos derivados y sus fraccionesaplicaciones en ingeniería de yacimientos y medio ambiente

Resumen

En el mundo donde las energías fósiles continúan hoy día jugando un papel crucial, las compañías petroleras siguen evaluando la viabilidad económica de yacimientos de petróleo crudo no convencional a fin de asegurar las necesidades energéticas de la población. En este contexto, los petróleos pesados y extrapesados constituyen una parte importante de las reservas mundiales de hidrocarburos, cuya explotación conlleva considerables problemas técnicos y riesgos medioambientales. La problemática ligada a las fracciones pesadas del petróleo crudo explica muchas de las dificultades presentadas durante la explotación de hidrocarburos. Por otro lado, a pesar de la disminución de vertidos petroleros durante las últimas décadas, los vertidos derivados de las tareas de extracción y transporte de petróleo siguen poniendo en peligro los ecosistemas marinos y terrestres. Las fracciones pesadas del petróleo y sus derivados generan serias dificultades en la recuperación de terrenos afectados por vertidos como resultado de la dificultad que presentan estas fracciones a ser meteorizadas o biodegradadas. La caracterización de estas fracciones polares o de crudos pesados no es una tarea sencilla, dado que el procedimiento analítico de las macromoléculas que constituyen la fracción asfalténica es muy complejo. Así, el desarrollo de protocolos analíticos para realizar la caracterización de productos enriquecidos en las fracciones polares resulta completamente necesario. El protocolo propuesto en esta tesis ha permitido elucidar los mecanismos de formación de los "tarmats" en los yacimientos considerados. En el caso de las muestras de vertidos costeros, el protocolo ha posibilitado realizar un seguimiento de la evolución de la atenuación natural de los mismos, así como establecer que la técnica TD/GC-MS es un método de caracterización rápida de los vertidos en combinación con otras técnicas pirolíticas. Los resultados han permitido también establecer grupos de petróleos pesados genéticamente diferentes en campos como los estudiados en Los Llanos (Colombia) y Ceuta (Venezuela). Además, se ha podido identificar los mecanismos que han dado lugar a la formación de "tarmats" así como establecer correlaciones crudo-crudo y crudo-roca madre. Por último, se concluyó que el principal factor que controla la atenuación natural son los ciclos climáticos estacionales, viéndose la misma ralentizada al final de los periodos estivales. Además, se establecieron varios ratios diagnósticos basados en compuestos saturados con el fin de discernir los diferentes tipos de meteorización, sin distinguir entre biodegradación, volatización y fotodegradación. La pirolisis secuencial de muestras sin fraccionar de vertidos petroleros se puede usar como herramienta de identificación rápida, puesto que se ha observado que el análisis CG-MS del producto de la desorción térmica permite identificar de manera bastante clara los mismos compuestos que se identifican empleando el análisis CG-MS de las fracciones saturada y aromática. Como consecuencia, el residuo de la desorción térmica contiene principalmente asfaltenos, como demuestra que en sus pirocromatogramas se observan los mismos picos que en el caso de la pirolisis de la fracción asfalténica.