Geoquímica del petróleo

La gravedad API de un petróleo crudo es una medida de pureza, es decir, la cantidad de impurezas , como azufre, nitrógeno u oxígeno . ^{[ 8 ]} Las impurezas aumentan la densidad del crudo. ^{[ 9 ] [ 6 ]}

petróleo crudo pesado

Los crudos pesados ​​tienen valores de gravedad API más bajos y un mayor porcentaje de impurezas. ^{[ 9 ]} Se utilizan en la elaboración de productos más pesados, por ejemplo, asfalto ^{[ 6 ]} , y tienen una viscosidad más alta, lo que dificulta su transporte y extracción. ^{[ 9 ]}

El grado de "dulce" o "ácido" de un petróleo crudo se basa en la cantidad de azufre que contiene. ^{[ 6 ]}

Los hidrocarburos parafínicos forman parte de la serie de los alcanos ^{[ 10 ]} y son los hidrocarburos más comunes que se encuentran en el petróleo crudo ^{[ 11 ]} . Las parafinas suelen formar parte de la gasolina, lo que las hace comparativamente más valiosas ^{[ 11 ].}

Los hidrocarburos parafínicos también se conocen como alcanos y se representan mediante la fórmula C _n H _2n+2 , donde n es un número entero positivo. ^{[ 12 ]}

Los hidrocarburos nafténicos son hidrocarburos cíclicos saturados , ^{[ 10 ]} y son muy importantes en el refinado del petróleo crudo líquido. ^{[ 11 ]}

También conocidos como alcanos cíclicos, se representan mediante la fórmula C _n H _2n , donde n es un número entero positivo.

Los hidrocarburos aromáticos son cíclicos, ^{[ 10 ]} y son mucho menos abundantes que los otros dos compuestos hidrocarbonados principales. ^{[ 11 ]} Se representan mediante la fórmula C _n H _n , donde n es un número entero positivo. ^{[ 13 ]}

El petróleo, o evidencia de su presencia inmediata, puede encontrarse en la superficie terrestre. Se pueden hallar filtraciones de petróleo cerca de una zona de falla, donde el movimiento de la corteza terrestre expone la roca madre del petróleo y, por lo tanto, el crudo. También se pueden encontrar en el fondo oceánico y detectarse mediante imágenes satelitales. ^{[ 14 ]}

Aunque no se utiliza con tanta frecuencia como otras técnicas hoy en día, la destilación se emplea en el proceso de refinación del petróleo. Consiste en la separación del crudo en hidrocarburos y la recuperación de los productos a partir del material calentado. ^{[ 15 ]} Para la separación del petróleo se utiliza una torre de destilación con entre 2 y 300 platos teóricos. ^{[ 14 ]}

De forma similar al proceso de destilación, la cromatografía gas-líquido (generalmente denominada cromatografía de gases o, simplemente, GC) utiliza una torre de destilación para separar el petróleo. Sin embargo, en comparación con los 2 a 300 platos teóricos de la destilación, la cromatografía de gases incluye más de 25 000. Esto proporciona un mayor grado de separación. ^{[ 14 ]}

Para lograr análisis más completos, se utiliza la cromatografía de gases junto con la espectrometría de masas (para formar la cromatografía de gases/espectrometría de masas, o GC-MS), con la espectrometría infrarroja (para formar la cromatografía de gases/espectrometría infrarroja, o GC-IR) y con la espectrometría de masas de relación isotópica (para formar la cromatografía de gases/espectrometría de masas de relación isotópica, o GS-IR-MS). ^{[ 14 ]}

Si bien el petróleo crudo de una roca madre se separa fácilmente mediante cromatografía de gases y cromatografía de gases/espectrometría de masas, la materia orgánica presente no es soluble en los disolventes empleados en estas técnicas y, por lo tanto, no puede analizarse adecuadamente. La pirólisis se utiliza para caracterizar querógenos (hidrocarburos insolubles) y asfaltenos (solubilidad limitada en disolventes comunes). Existen varios métodos de pirólisis; los métodos de huella digital, que utilizan pirólisis instantánea o pirólisis rápida con temperatura programada, implican la transferencia rápida del producto a la torre de cromatografía de gases. ^{[ 14 ]} Rock-Eval es un proceso comúnmente utilizado para determinar el contenido de la roca madre. ^{[ 16 ]} La pirólisis acuosa se realiza en agua y a altas presiones; este método puede simular diferentes profundidades de enterramiento, demostrando las posibilidades del destino de la roca madre y el petróleo asociado. ^{[ 14 ]}

El valor de la relación isotópica global de los isótopos estables del petróleo describe la composición isotópica promedio de sus componentes. Los isótopos estables de carbono se utilizan frecuentemente en este método. Mediante este valor de relación, se puede determinar si una muestra de petróleo se originó en un ambiente marino o no marino, así como la distancia y la edad del petróleo. ^{[ 14 ] [ 17 ]}

Gracias a las técnicas previamente descritas, se encontraron biomarcadores en el petróleo y en el extracto de roca madre. Estos son fósiles de organismos, pero su tamaño es más cercano al de las moléculas que al de las muestras visibles a simple vista. Presentan la misma estructura que sus biomoléculas de origen y se utilizan para identificar la materia orgánica de la que se deriva el petróleo. Los biomarcadores también se utilizan para correlacionar petróleos y rocas madre, determinar la madurez del petróleo, detectar diferencias regionales entre múltiples muestras y reconstruir la historia de la cuenca donde se ubicaba la roca madre. ^{[ 14 ]}

Antes del uso de la cromatografía de gases-espectrometría de masas y los biomarcadores, se utilizaba la correlación geológica de las ubicaciones para determinar cómo se relacionaban las diferentes formaciones entre sí y con su entorno. Se realizaban correlaciones petróleo-petróleo (comparando el petróleo con otros petróleos encontrados localmente o en otras áreas) y correlaciones petróleo-origen (comparando el petróleo con su fuente); la espectrometría infrarroja, los índices de refracción, la materia orgánica extraíble con solventes, la distribución de clases de compuestos y el análisis elemental son métodos para realizar correlaciones petróleo-origen.