un breve vistazo al petróleo (industria, historia, producción, etc.)

Un breve vistazo al Petróleo

ChemEng IQA

Introducción

• Importancia• Caracteristicas y propiedades• Historia• Formación• Exploración, producción, procesamiento,

transportación• Tendencias (consumo, producción y reservas

mundiales)• Algunas Petroleras (BP, PEMEX, PDVSA… Aramco

Importancia

• Combustible barato!• Fácil de extraer• Alta TRE• Múltiples usos• Fácil de transportar• Producción mundial 88 millones de

barriles/día (4.5 barriles por año por persona)

Consumo per Cápita/barrilBB/pers/año

>2626181397542

BB/pers/dia

Importancia: Productos

¿Qué es?

• Líquido negro viscoso• Altamente inflamable• Orgánico compuesto de C y H (Hidrocarburos)• Energético no-renovable• Normalmente encontrado en yacimientos

subterráneos• Madre de muchos productos• Combustible del siglo XX y XXI

ComposiciónHydrocarbon Average

Weight %Paraffins 30

Naphthenes 49Aromatics 15Asphaltics 6

Element Weight %Carbon 83 to 87

Hydrogen 10 to 14Nitrogen 0.1 to 2.0Oxygen 0.1 to 1.5Sulfur 0.5 to 6.0Metals less than 1000 ppm

AlcanosCicloalcanos

¿Cómo se forma?

• Era Paleozoica (hace 250-550 millones de años)

• Miles de metros debajo de la superficie• Plantas + animales atrapados a Altas

Presiones y Temperaturas• NO dinosaurios• La materia orgánica no estaba expuesta

al oxigeno

¿Cómo se forma?

• Formación típica en lagos ancestrales• Capas de sedimento cubren la materia

orgánica• Materia orgánica + Millones de años + Altas

temperaturas + Altas presiones = formación de petróleo

¿Cómo se forma?

Historia: Inicios

• Extracción superficial• No tenía usos importantes• Uso de asfaltos en tiempos antiguos• Extracción en tubería de bambú en China• Aplicaciones nicho hasta los siglos 18 y 19• Algunas aplicaciones médicas• Impermeabilización

Historia: Kier• Primera refinería de petróleo (1853)

• En los 1840s obtenía mucho residuo petrolero de sus minas de sal

• Manufacturó Seneca Oil y Rock Oil

• Manufactura de queroseno “Carbon Oil” para lámpara de queroseno

• “Rock Oil” era el sustituto de grasa de ballena

• Fundó la Pennsylvania Rock Oil Company

• Se hizo millonario $$$

Abuelo de la industria del petróleo

Historia: El queroseno

• Se populariza la lámpara de queroseno en 1860

• Principal forma de iluminación• Empieza a utilizarse en las casas• De grasa de ballena a

queroseno• El precio del queroseno baja,

aumenta la demanda

Historia: Lubricantes• La industria ferrocarrilera crece• Se empieza a necesitar lubricante para el

equipo ferroviario• Aumenta la necesidad de lubricantes no

derivados de animales• Las fracciones destiladas del petróleo

comienzan a ser utilizadas como lubricantes

Historia: Pico Ballenero

Bien por las ballenas… Mal por el medio ambiente!

Historia: Industria Nueva

• La demanda de petróleo crecía para 1850• No existían maneras eficientes de sacarlas del

subsuelo• Varios intentos por conseguir petróleo se

dieron durante los 1840-1860• El más famoso método se dio acabo en 1859

Historia: Perforación

• 27 de agosto de 1859 primer pozo petrolero “Drake Well”

• Edwin Drake• En Titusville,PA• Apoyado por muchos

inversionistas• Método muy innovador para

la época (perforar en vez de minar)

Historia: Drake• “Descubridor del petróleo”

• Conocido por perforación de petróleo

• Pozo Drake– Producía 25 barriles diarios

• Comenzó la revolución del petróleo en PA

• Falló en patentarla

• No se hizo millonario

Historia: PA Rock Oil

• George Henry Bissell Padre de la industria del petróleo

• Fundador de la Pennsylvania Rock Oil Company

• Tomó datos de la tecnología de perforado para sales para la industria

• Se hizo millonario

Historia: Crecimiento

• Favorecen el crecimiento de la industria:– La demanda de queroseno para iluminación– Lubricantes y aditivos derivados del petróleo– La introducción del motor interno de combustión

• El carbón mineral es sustituido como principal energético por el petróleo (gasolinas, combustóleos, etc)

Historia: Henry Ford + Modelo T

• Henry Ford escoge el motor de combustión interna para su auto

• El motor ideal para el crecimiento a la par de la industria automotriz y petrolera

• Derivados del petróleo:– Gasolina– Plásticos– Llantas

Historia: CrecimientoYear Volume1859 2,000 barrels (~270 t)1869 4,215,000 barrels (~5.750×105 t)1879 19,914,146 barrels (~2.717×106 t)1889 35,163,513 barrels (~4.797×106 t)1899 57,084,428 barrels (~7.788×106 t)1906 126,493,936 barrels (~1.726×107 t)

1850 1860 1870 1880 1890 1900 19100

20,000,000

40,000,000

60,000,000

80,000,000

100,000,000

120,000,000

140,000,000

Barriles/año

Historia: Rockefeller

• John D. Rockefeller• Magnate Petrolero• Emporio Standard Oil• Quizás el hombre más rico en la

historia de Estados Unidos (ajustando inflación)

• Ejemplo perfecto del espíritu capitalista estadounidense

• Empezó trabajando en Rockefeller, Andrews & Fagler Co. en 1868 a los 27 años

Historia: Standard Oil

• Fundada en 1870• Rápidamente fue el principal productor de

queroseno y gasolina, formando un quasi-cartel• Aumentó sus canales de distribución• En 1880 refinaba el 90% del petróleo

estadounidense

Historia: Standard Oil

• Estandarización de precios• Baja de precios• Descuentos por volumen• Acuerdos secretos• Compra de competidores• Expansión vertical y horizontal

• Mayor Monopolio Estadeunidense

Historia: Standard Oil Trust

• Conjunto de compañías– 9 personas controlaban las 41 compañías

• Sherman Antitrust Act– Promovia el libre y justo mercado– Partió la Standard Oil por prácticas monopólicas (1911)

• Partición de empresas:– Conoco, Amoco, Std. California, Esso, Mobil, Sohio…– Hoy en día BP, ExxonMobil, Chevron

Historia: Familia Rockefeller

Precio promedio (histórico)

Spindletop, Texas

• 10 de enero de 1901• 100,000 barriles diarios• Precio del barril era mas

barato que agua embotellada

• Gulf Oil + Texaco • Declinó en 1902, en 1904

produjo solo 10,000• 1927 vuelve a picar

Video Spindletop: http://www.youtube.com/watch?v=ziDgDD6gJ7c

Spindletop, Texas

• El descubrimiento de Spindletop llevó al crecimiento de EUA insaciable

• EUA sobrepasó a Russia como el mayor productor de petróleo

• Texas era el mayor productor de petróleo dentro de EUA hasta 1940

Historia: WWI y WII

• Los primeros tanques de guerra se crean• Transporte de tropas aumenta• El uso de gasolina y gasoleo aumenta• Francia queda sin petróleo en la guerra• Reino Unido y EUA comienzan la carrera por el

petróleo extranjero

Historia: WWI y WII

• La aviación crece, aumentando el consumo de petróleo

• Pico de descubrimiento del petróleo de EUA (1930)

Historia: Las 7 hermanas

• Anglo-Persian Oil Co. (Reino Unido)• Gulf Oil (EUA)• Royal Dutch Shell (Holanda/R.U.)• Standard Oil of California (EUA)• Standard Oil of New Jersey (Esso, EUA)• Standard Oil Co. Of New York (EUA)• Texaco (EUA)

1940-1970

Historia: Las 7 hermanas

• Se formó una especie de cartel• Se Subdividieron el petróleo mundial– Venezuela– Asia– Sobre todo Medio Oriente

• El punto era controlar el suministro, control y precios del petróleo

Historia: Expropiación Petrolera en México

• Articulo 27• 18 de marzo de 1938• Presidente Lázaro Cardenas• Huelgas laborales• Compañias:– Mexican Petroleum Co. De California– Compañía de Petróleo “El Aguila”– Compañía Explotadora de Petróleo la Imperial

http://www.youtube.com/watch?v=8GlFYQfgSK8

Historia: Expropiación Petrolera en México

• Embargo Internacional– EUA– Holanda– Reino Unido

• Fin del imperialismo internacional en México• Consecuencias:– Inicio en cadena de expropiaciones nacionales

http://www.youtube.com/watch?v=8GlFYQfgSK8

http://youtu.be/MPNZfPwrxxs?t=38m18s

Historia: Crisis del Suez

Historia: Petróleo Medio oriente

• EUA, Reino Unido y francia comienzan a expandirse en el globo por petróleo

• Rápidamente encontraron puntos de producción en el medio oriente

• Algunos paises:– Arabia Saudita– Iran– Kuwait– Iraq

Historia: Ghawar

• El campo petrolero de mayor tiempo

• 280x30 km• Propiedad de Saudi

Aramco• Descubrimiento en 1948• Producción: 5 millones de

barriles diarios

Historia: Ghawar

Produce 5-6% del petróleo mundial

Historia: Ghawar

Historia: OPEP

• Organization of the Petroleum Exporting Countries/Organización de Países Exportadores de Petroleo

• Se creó en 1960 debido a la baja de precios del petróleo (organizada) por las compañías “hermanas”

• Objetivo:– Defensa del suministro y los ingresos

de los países petroleros– “Garantizar” precios justos

Crisis del 73

• Consumo duplicado desde 1945• EUA consumia 33% de la energia• Octubre 13 del ´73• OPEP + Egipto+Siria+Tunez• Embargo vs. Israel, EUA, Aliados

occidentales• Menos oferta + mayor costo menos

demanda• 5 nov: recorte del 25% en producción• 17 marzo: acaba embargo

Guerras de los 90s-2000s

• Revoluciones en medio oriente

• Kuwait-Irak• Guerra vs. Afganistan• Armas de destrucción

masiva: Irak• Intervención en Libia

Conceptos básicos del petróleo

Contenido de un Barril

• 42 galones 159 L

API Gravity

• API: Americna Petroleum Institute• Una forma de medir la densidad de un

petróleo

• Relación inversa a la gravedad especifica• La densidad del petróleo debe de ser

alrededor de 650-950 kg/m3 aprox.

S.G API

0.60 104.3

0.65 86.2

0.70 70.6

0.75 57.2

0.80 45.4

0.85 35.0

0.90 25.7

0.95 17.4

1.00 10.0

Grados de densidad

• Ligero– Bajo contenido de metales pesados– Bajo contenido de azufre– Fluye fácilmente

• Pesado– Alto contenido de metales pesados– Alto contenido de azufre– Alto contenido de Carbón y poco Hidrógeno– Fluye dificilmente

Petróleo: Dulce o ácido

• Ácido– Mayor de 0.5% de contenido de azufre

• Dulce– Menor de 0.5% de contenido de azufre

• Endulzar retirar azufre de la mezcla/gas

Petróleo de Referencia

• Brent: Región del Mar del Norte• Dubai-Oman: Referencia para Medio Oriente• Tapis: Referencia para Asia del este (Malasia)• West Texas Intermediate: Referencia para

Estados Unidos y Ámerica

• 3 Tipos en PEMEX…

Dubai-Oman

• API de 31°• 2% de Azufre p/p

• 38.06°• S.G: 0.835• 0.37% Azufre p/p

West Texas Intermediate

• API 39.6°• S.G: 0.827• 0.24% de Azufre p/p

Tipos en PEMEXTipo Densidad API % Azufre

Itsmo Ligero 33.6 1.3%

Maya Pesado 22 3.3%

Olmeca Superligero 39.3 0.8%

Barriles/diarios

Año Consumo Cambio

2004 82,564.87 3.58%

2005 84,067.14 1.82%

2006 85,132.05 1.27%

2007 85,901.96 0.90%

2008 84,463.22 -1.67%

2009 84,756.56 0.35%

2010 87,371.34 3.09%

2011 87,356.29 -0.02%

Miles de barriles diarios

1 barril 159 litros aprox 145 kg

Producción: Barriles/diarios

Pico Petrolero

• Concepto:– Pico de producción de un grupo

• La razón de cambio es igual a 0, comienza a disminuir de ahí en delante

• Ya se dio para varios países

Pico Petrolero

40 años desplazada

Pico Petrolero

Varias predicciones

Pico Petrolero: PEMEX

Pico Petrolero: por país

Producción de Petróleo

Upstream vs. Downstream

• Upstream: contracorriente, encargada de buscar, encontrar, perforar y extraer el petróleo

• Downstream: cocorriente, encargada de separar, refinar, purificar y transportar los materiales al consumidor final

Upstream

Upstream• Exploración• Perforación• Producción in situ– Onshore– Offshore

• Reservoir

Upstream: Exploración• Condiciones geológicas– Expertos en rocas y sedimentos– Ondas sonoras para mar abierto

• Análisis sónicos del subsuelo

Upstream: Exploración• Análisis geológico

Upstream: Exploración

Upstream: Perforación

• Diferentes tipos de perforación

http://youtu.be/QP2GejkLdwA?t=1m36s

Perforación:http://www.youtube.com/watch?v=IB1TTa-q4wQ

Cámarahttp://www.youtube.com/watch?v=ZzDrheWDhGw

Perforación en altamar:http://www.youtube.com/watch?v=YQtDiX2Dbr0

Upstream: Producción Onshore

• Pozos petroleros• Perforación• Onshore: en piso• Menor costo generalmente• Perforación con puntas de taladros especiales

• Pozos petroleros• Perforación

• Duración: 18 meses• 9 millones de barriles• 14 de marzo de 1910• Midway Sunset, California

Upstream: Producción Offshore

• Típicamente en mar abierto• Mayor costo

Perforación marinahttp://www.youtube.com/watch?v=YQtDiX2Dbr0

Plataforma marina:http://www.youtube.com/watch?v=eMX8BEWMtlw

Oil rig animation:http://www.youtube.com/watch?v=kGYrE0NgCL8

Operaciones en el mar:http://www.youtube.com/watch?v=EC3VIToiwi4

• Plataformas marinas

• Deepwater Horizon: BP– 4.9 millones de

barriles– Mayor desastre

marino petrolero

Downstream

• Refinación– Separación– Conversión– Tratamiento

• Transportación– Tubería– Caminos y carreteras– Tanques de océano (Buques)

Refinación

• Refinación– Separación– Conversión– Tratamiento

Refinación: Separación

• Separación en secciones por puntos de ebullición

• Se aplica calor! Y frio para condensar (energia y más energia)

• Proceso: destilación fraccionaria

Fracción fraccionaria: http://youtu.be/2Gj0w-XDw3M

Refinación: Separación

• Productos:– Gas natural < 0°– LPG 20°– Gasolina 70°– Naftas 120°– Queroseno 170°– Diesel 270°– Gasoleo 450°– Asfalto 600°

Refinación: Productos• Productos:

– Gas natural: utilizado para cocinar, generación de energía y calentadores

– LPG: utilizado para cocinar y calentadores– Gasolina: utilizado principalmente para motores de combustión

interna (autos)– Naftas: petroquímica– Queroseno: combustible de aviación– Diesel: combustibles en motores diesel (camiones, autobuses y

tractores)– Gasoleo: combustible de uso pesado, industria, buques y barcos– Asfalto: construcción de caminos, techos e impermeabilizantes

(chapopote)

Refinación: Conversión

• Las fracciones separadas se llevan a tratamiento en reactores

• Cracker es utilizado para “crackear” moléculas• Catalizadores + Altas presiones y temperaturas• Convertimos moléculas no muy útiles en

moléculas más utiles

Cracking http://www.youtube.com/watch?v=bAuU_K3IphIIsomerizacion http://www.youtube.com/watch?v=VWSIDX0Uv04

Refinación: ConversiónCracker de etano

Refinación: ConversiónCracker industrial

Refinación: Tratamiento

• Es el tratamiento final del producto base • Se le mezclan aditivos• Ejemplo:– Gasolina

• Antiknock• Tetraetilo de plomo• MMT• Estabilizadores• Colorantes• MTBE

Transportación

• Transportación– Tubería– Caminos y carreteras– Tanques de océano (Buques)

Transportación: Pipas

• Tamaños típicos:– 20m3

– 30m3

• Desarga de pipas• Alta seguridad• Carga y descarga de gasolina

Transportación: Buques petroleros

• Típicamente hasta 550,000 toneladas de capacidad

• Lentos pero “barato” de transportar• Dependen de rutas marinas

• Accidente BP

Accidentes Derrames

Transportación: Tubería

• Bombas Booster• Diámetros de tuberìa internos desde 10 cm

hasta 120 cm.• Tan largas como cientos de km• La forma mas segura y eficiente de transporte

Transportación: Tubería

Transporte de petróleo: USA

Transporte de petróleo: USA+CAN

Transporte de petróleo: MEX

Transporte de petróleo: UE

Trans Alaska Pipeline System (TAPS)

• 1,287 km de tubería• Diámetro de 122 cm• Construída entre 1974 y 1977• Principales dificultades:– Flora y fauna– Bajas temperaturas

Trans Alaska Pipeline

• 11 Estaciones de bombeo

Trans Alaska Pipeline

• La producción de Alaska llegó a su pico en 1988

• No contempla reserva Anwar

• Reserva Anwr: Artic National Wildlife Refuge• No se ha perforado aun• Tema tipico en las elecciones de EUA• Podría suministrar 17 meses a EUA con el

petróleo extraído (teórico)

Producción, Consumo y Reservas mundiales

Distribución de Energía

NO RENOVABLES

Consumo

Consumo per Cápita/ton

Consumo per Cápita/barrilBB/pers/año

>2626181397542

BB/pers/dia

Producción

Producción/Consumo

Reservas Mundiales

Reservas

Reservas: Distribución Continental

Exportación/Importación

Importación Estadeounidense

• Importación de petróleo a EUA %

OPEC/OPEP

• Organization of the Petroleum Exporting Countries/Organización de Países Exportadores de Petroleo

• Se creó en 1960 debido a la baja de precios del petróleo (organizada) por las compañías “hermanas”

• Objetivo:– Defensa del suministro y los ingresos de los países

petroleros– “Garantizar” precios justos

OPEP: 7 Hermanas• 7 hermanas:

– Esso (ahora ExxonMobil)– Royal Dutch Shell– British Petroleum– Mobil (ahora ExxonMobil)– Chevron– Gulf Oil corporation (Chevron/BP)– Texaco (Chevron)

• Cartel Petrolero en 1960 (se separaron el petroleo)

OPEP: Nuevas 7 Hermanas

1. Saudi Aramco2. JSC Gazprom3. CNPC (China National Petroleum Corporation)4. NIOC (National Iranian Oil Company)5. PDVSA (Petróleos de Venezuela S.A.)6. Petrobras (Brasil)7. Petronas (Malasia)

8. PEMEX

TODAS son estatales

OPEP: Vistazo general

• Controla el 45% de la producción mundial actual

• 75% de las reservas mundiales• Cambios significativos del costo del petroleo

en los 70s• Con 0.5 billones sus habitantes… (de los 7

mundiales)

OPEP: Fundación

• Fundada entre el 10- y 14 de septiembre de 1960• Gobierno Venezolano

– Romulo Betancourt

• Ministro de Arabia Saudita– Abdulah al-Tariki

• Paises fundadores:– Arabia Saudita– Irak– Iran– Kuwait– Venezuela

OPEP: Integrantes

• Otros integrantes:– Argelia– Angola– Ecuador– Nigeria– Emiratos Árabes Unidos– Libia– Qatar

OPEP: Mapa

OPEP: Producción

OPEP: Cuotas de producción

OPEP: Acontecimientos

• 1960-1970: Fundación y reclutamiento (10 países)• 1970-1980: relevancia internacional, control en

precios más consistentes, incremento voluntario de precios

• 1980-1990: Guerra Iran-Irak, costos peramenecen altos

• 1990-2000: Guerra Kuwait, Chavez• 2000-2010: Recortes en producción OPEP, Crisis

energética, crisis 2008

OPEP: Acontecimientos

• Guerras asociadas:– Revolución IRAQ– Guerra Iraq-Iran– Guerra Kuwait/ Guerra del Golfo– Guerra de Afganhistan– Guerra de Libia– Guerra Yom-Kippur

OPEP: Datos y gráficas

• La página de la OPEC tiene mucha información útil

• Obviamente es de una perspectiva de Oriente medio, no occidental…

• PDF recomendado para entender la industria del petróleo y la OPEP:

http://www.opec.org/opec_web/static_files_project/media/downloads/publications/ChildrenBook2013.pdf

¿Cuánto cuesta el petróleo?

Precio promedio: 1860-1970

Precio promedio (1970-2006)

Precio promedio: (1987-2013)

Precio promedio: (2006-2013)

Distribución de costo de 1 litro de petróleo

Ingresos por Tax vs. Material

Ingresos por venta de petróleo “Materia Prima”

Ingresos por venta de petróleo “Impuestos al Petróleo”

Aumento en Tax+Costo Industrial

Las grandes petroleras

Listado de importantes petroleras

• fd

ExxonMobil

PetroBras

Costo Mano de obra

Referencias

• http://cuentame.inegi.gob.mx/economia/petroleo/dondeesta.aspx?tema=E

• http://www.imp.mx/especialidades/?imp=eyp

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