Managementul Petrolului

C A P I T O L U L 1

ZĂCĂMINTE DE PETROL

Noţiuni introductive

Zăcămintele de petrol au fost şi sunt încă o mare bogăţie şi în acelaşi timp o mare dispută la nivel mondial şi astăzi. Sunt de altfel bine cunoscutele ţări din Asia Mică şi nu numai care şi-au creeat un adevărat imperiu de bunăstare de pe urma acestei bogăţii.

România a fost şi de astă dată binecuvântată şi iată că, primul oraş din lume iluminat cu petrol lampant a fost oraşul Bucureşti. Românii au continuat şi continuă să aibă o tradiţie în acest domeniu. Chiar dacă nu mai au rezervele de altă dată, suntem încă pe unul din primele locuri în lume în ceea ce priveşte echipamentul de exploatare a petrolului. Pe lângă zăcămintele de gaze naturale din Transilvania, de petrol din Câmpia Română, Câmpia Tisei, delaurile sau molasa Carpaţilor Orientali, după 1975 au apărut importante zăcăminte de petrol pe platforma Mării Negre, exploatate şi astăzi cu mare succes.

1.1. Originea petrolului

Originea organică a petrolului este în prezent aproape unanim acceptată. Interpretarea globală prin prisma tectonicii globale a plăcilor, a evoluţiei geologice a planetei noastre explică formarea petrolului şi ariile în care s-a acumulat. În cele ce urmează vom prezenta câteva din ipotezele de formare a petrolului şi a gazelor (în ordinea anilor şi nu a importanţei lor).

1. Lomonosov – 1763 – Formarea petrolului din cărbuni prin distilarea naturală a acestora.

2. Bischof –1854 – Formarea petrolului prin transformarea materiei organice în sedimente care are mai multe variante. Ea a apărut prima oara în secolul al XIX – lea. Aceste variante diferă după cum este luată în considerare natura materialului organic, vegetal sau/şi animal şi dacă petrolul este format acolo unde se găseşte în prezent sau a migrat.

3. Berthelot – 1866 – Formarea petrolului prin reacţia dintre metalele alcaline cu CO2 şi H2O, obţinându-se acetilena la temperaturi înalte, catalizator fiind nichelul.

4. N. Sokolov – 1890 – Formarea petrolului din hidrocarburile existente iniţial în atmosfera şi în interiorul pământului aşa cum s-a observat că acestea există şi în masa meteoriţilor.

5. Humbold – 1904 – Formarea petrolului prin activitatea vulcanică. Cele mai bune argumente în acest sens sunt vulcanii noroioşi şi prezenţa hidrocarburilor în unele roci vulcanice.

6. Tolman, 1927 – Becking et al., 1927 – Formarea petrolului prin sintetizarea hidrocarburilor din organismele animale şi vegetale prin procese biologice (de exemplu de către unele diatomee).

7. V. Sokolov – 1929 – Formarea petrolului prin procese de polimerizare a metanului într-un câmp de radiaţii radioactive. Radioactivitatea produce metanul prin reacţii de descompunere a apei şi de combinare cu C cau CO2 existent în roci.

După cum se vede, ipotezele sunt extrem de variate, dar cea mai apropiată de adevăr este ipoteza lui Bischof şi ale colegilor săi de generaţie.

1.2. Definiţie, compoziţie şi proprietăţi fizice

Petrolul este un amestec complex, natural de hidrocarburi solide şi gazoase, dizolvate în hidrocarburi lichide, alături de care se găsesc cantităţi reduse de N2, S, O2. Hidrocarburile sunt compuşi organici formaţi din C şi H. După modul de legătură între C şi H, hidrocarburile sunt:

- aciclice saturate sau parafinice (alcani);

- aciclice nesaturate cu dublă legatură (alchene);

- aciclice nesaturate cu două duble legături (diene) sau mai multe duble legături (poliene);

- aciclice nesaturate cu o triplă legătură (acetilene);

- aciclice saturate sau cicloparafinice (cicloalcani);

- aciclice nesaturate cu legături de tip dublu şi conjugate (aromatice).

În petrol se găsesc sau se cunosc peste 600 genuri de hidrocarburi din cele câteva mii existente. În afară de hidrocarburi în petrol se găsesc (1- 4%) şi alţi compuşi organici ai sulfului (tioli, sulfiţi, bisulfiţi), azotului (piroli, indoli, piuridine, chinoline, carbazoli) şi oxigenului (acizi carboxilici şi fenoli). În petrolul brut apar şi metale (vanadiu: 1-1000 ppm; nichel: 1-150 ppm).

Gazele naturale sunt asociate cu petrolul (hidrocarburile din seria C1-C4 în condiţiile de zăcământ) sau formeaza zăcăminte independente de cele de petrol (în general de metan).

Proprietăţile fizice ale petrolului:

1. Starea fizică: este lichidă în condiţii de zăcământ şi de suprafaţă; petrolul formează soluţii cu gazele şi cu unii compuşi solizi precum răşinile, asfaltenele şi cerurile;

2. Culoarea – petrolul este incolor, galben, brun-roşcat, brun-verzui, brun-negricios;

3. Densitatea:

- în condiţii de zăcământ densitatea este mai mică din cauza gazelor dizolvate şi temperaturilor mai mari. Ea este cu atât mai mică cu cât adâncimea este mai mare (0,9 g/cm3 la 300 m; 0,8 g/cm3 la 2000 m; 0,7 g/cm3 la 5000 m);

- la suprafaţă, prin pierderea gazelor, densitatea petrolului este mai mare (0,9–1 g/cm3 pentru petrolurile grele; 0,770 g/cm3 pentru petrolurile uşoare; 0,650-0,750 g/cm3 pentru condensat). Condensatul este în stare gazoasă în zăcământ şi lichid în condiţii de suprafaţă.

4. Vâscozitatea petrolului este variată. Cea dinamică este cuprinsă între 0,4-0,6 cP (centipoise) pentru condensat şi 1000-2000 cP la petrolurile grele. În condiţii de zăcământ vâscozitatea este cu mult mai mică (de până la 10 ori).

5. Solubilitatea petrolului în solvenţi organici, în apă, în gaze este extrem de importantă pentru înţelegerea proceselor de migraţie şi pentru probele de laborator.

6. Volumul – datorită gazelor dizolvate, funcţie de condiţiile termobarice din zăcământ, volumul fazei lichide de petrol atinge o presiune de saturaţie care menţine volumul aproape constant. Prin exploatare, scos la suprafaţă, petrolul pierde gazele şi îşi restrînge volumul.

7. Fenomenele de interfaţă cuprind proprietăţile relaţiilor dintre petrol, apa de zăcământ, gaze, precum şi cu pereţii porilor, fisurilor în care se găseşte petrolul (tensiunea superficială, tensiunea interfacială, energia de suprafaţă, adeziunea, umectibilitatea).

8. Puterea calorifică a petrolului brut este cuprinsa între 10.500 calorii /kg şi 11.700 calorii/kg, mai mică la petrolurile grele şi mai mare la cele uşoare. Din punct de vedere caloric, 1 tonă de petrol este echivalentă cu 1.000 m.c. gaze sau cu 1,5 t cărbune superior.