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Fuente / ilustración: Carlos Elenes /mail: [email protected]
La Biblioteca Visual del Petróleo es una obra única en su tipo en habla
española, porque el Instituto Mexicano del Petróleo solicitó a sus especialistas
que redactaran y supervisaran la obra, la cual está profusamente ilustrada
con dibujos, esquemas y fotografías que ayudan a comprender mejor los
procesos industriales del petróleo. Asimismo, presenta de manera amena,
sencilla y atractiva los procesos de la industria petrolera, que van desde
la localización de yacimientos y la extracción del crudo en alta mar (En
las entrañas de la Tierra) y los procesos químicos que se producen en la
refinación (La transformación del petróleo), hasta la influencia del petróleo y
sus derivados en la actividades diarias, así como el futuro de los combustibles
(El petróleo en la vida cotidiana).
La Biblioteca Visual del Petróleo, por su innegable valor informativo y de
divulgación, contribuirá a fomentar la cultura petrolera en nuestra sociedad,
con el fin de que se conozcan mejor las actividades que diariamente realiza
el personal de la industria petrolera nacional para colaborar en el desarrollo
del país. Además, el conocimiento de las diversas disciplinas que intervienen
en la exploración, explotación y transformación del petróleo podrá despertar
o reafirmar vocaciones profesionales entre los jóvenes de nuestro país.
PortadaBiblioteca.indd 1 23/11/2015 05:43:51 p. m.
Biblioteca Visual del Petróleo
Segunda edición, México, 2015
Editor: René Anaya Sarmiento.
Coordinación general de textos: David Velázquez Cruz y Arturo Trejo Rodríguez.
Corrección de estilo: Esther Romero Gómez.
Fotografías: Archivo IMP: Pedro Espíndola Serrano.
Ilustraciones: Carlos Elenes Díaz.
Diseño: Luis Enrique Ramírez Juárez.
D.R. © 2015, Instituto Mexicano del Petróleo
Eje Central Lázaro Cárdenas Norte 152
Col. San Bartolo Atepehuacan
Delegación Gustavo A. Madero, 07730
México, D.F.
Todos los derechos reservados. Queda prohibida la reproducción total o parcial
de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía
y el tratamiento informático, la fotocopia o la grabación, sin la previa autorización
por escrito de los titulares del copyright.
Impreso y hecho en México/Printed and made in Mexico
Biblioteca Visualdel Petróleo
Dr. Ernesto Ríos PatrónDirector General
Dr. Gustavo Murillo MuñetónDirector De investiGación en exploración y proDucción
M. en C. Florentino R. Murrieta GuevaraDirector De investiGación en transformación De HiDrocarburos
Ing. Marco Antonio Osorio BonillaDirector De tecnoloGía De proDucto
M. en C. Jorge A. Mendoza AmuchásteguiDirector De servicios en exploración y proDucción
Ing. Roberto Javier Ortega RamírezDirector De servicios en inGeniería
M. en C. Rafael Ramos PalmerosDirector De Desarrollo De talento
M. en A. Alfredo Rosas ArceoDirector De planeación De la operación
Lic. Javier Dueñas GarcíaDirector De finanzas y aDministración
M. en D. Fabiana Galeno Rodrígueztitular De la uniDaD De asuntos JuríDicos
M. en C. Patricia Agundis SalazarcoorDinaDora De asesores De la Dirección General
Lic. Guillermo Narváez Bellacetíntitular Del órGano interno De control
Lic. Juan Cristóbal Ramírez PerazaGerente De comunicación social y relaciones públicas
Directorio
Contenido
Presentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Parte I En las entrañas de la Tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Geología petrolera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Exploración geofísica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19Ingeniería de yacimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25Perforación, terminación y reparación de pozos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29Los procesos de recuperación de hidrocarburos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Herramientas para pozo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49Producción del petróleo en el mar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Parte II La transformación del petróleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67El petróleo bajo la lupa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Del pozo a la refinación: transporte, distribución y almacenamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71Las refinerías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73El petróleo y su refinación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79Petroquímica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85Combustibles y lubricantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91La refinería limpia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93Fuentes de energía alternativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
Parte III El petróleo en la vida cotidiana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101Un material único . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103Nuestro mundo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106Contaminación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107Por un ambiente limpio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115El petróleo y el ambiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123Petróleo, electricidad y transporte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129Energías sostenibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137Aspectos económicos del petróleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143La investigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
Presentación
La biblioteca visual Del petróleo representa la conti-
nuación del compromiso contraído por el Instituto
Mexicano del Petróleo (IMP) desde su creación, el
23 de agosto de 1965, de contribuir a aumentar y conso-
lidar la cultura petrolera de la sociedad y en especial de
los niños y jóvenes, futuros profesionales y dirigentes del
país.
En sus cinco décadas de existencia, el IMP ha recibido
en sus instalaciones tanto a estudiantes que continúan o
completan su preparación, ya sea prestando su servicio
social, realizando prácticas profesionales o recorriendo
sus instalaciones como parte de una visita guiada, orga-
nizada para estudiantes de educación media superior y
superior.
Por lo tanto, esta obra, dirigida principalmente a niños y
adolescentes, editada con un lenguaje claro y ameno —no
exento de precisión científica y tecnológica— forma parte
de ese quehacer del IMP por mostrar el mundo de la in-
vestigación y aplicación de los adelantos tecnológicos en la
industria petrolera.
La biblioteca visual Del petróleo, que ahora llega a uste-
des, es una edición corregida y aumentada de la versión
anterior de 2006, en la que se presentan todas las fases
de esta importante industria nacional, que van desde la
búsqueda de hidrocarburos, pasando por las labores de
extracción, refinación y transformación, hasta el empleo
de productos derivados del petróleo en la vida cotidiana.
Se trata de mostrar que el petróleo y sus derivados es-
tán presentes en nuestro país, no sólo como un motor de
empuje de nuestro desarrollo económico, sino también
como parte integral de nuestro quehacer cotidiano, ya
que prácticamente en todos los productos que emplea-
mos diariamente se encuentran materiales que han sido
posibles gracias a este combustible fósil. Tanto así, que
prácticamente sería inimaginable prescindir un solo día
de los combustibles y productos derivados de los hidro-
carburos, como la tinta impresa en estas páginas.
Por esa razón, es motivo de orgullo y satisfacción para
el Instituto Mexicano del Petróleo publicar, dentro de los
actos conmemorativos de su quincuagésimo aniversario,
la nueva edición de la biblioteca visual Del petróleo, con la
que refrendamos nuestro compromiso social y nuestra
vocación de difundir los desarrollos científicos relaciona-
dos con la industria petrolera.
El IMP contribuye así a reforzar la cultura petrolera
de nuestro país, especialmente en estos tiempos, ya que
estamos convencidos de que en los próximos años la
industria petrolera nacional seguirá desempeñando un
papel importante en el desarrollo económico y social de
nuestro país.
Dr. Ernesto Ríos PatrónDirector General del IMP
En las entrañas de la Tierra
Parte I
BiBlioteca Visual del Pe tróleo12
Elemento Peso [%]
Carbono 84-87
Hidrógeno 11-14
Azufre 0-2
Nitrógeno 0.2
Figura 1. Composición del petróleo. Figura 2. Petróleo pesado (izquierda) y ligero (derecha).
Figura 3. Columna egipcia.
Figura 4: Campo Tiburón.
Figura 5. La vida cotidiana sería distinta sin el uso del petróleo.
En las entrañas de la Tierra 13
Figura 2. Petróleo pesado (izquierda) y ligero (derecha).
Figura 4: Campo Tiburón.
Figura 5. La vida cotidiana sería distinta sin el uso del petróleo.
La palabra petróleo es la forma caste-
llana de petroleum, y proviene del
latín petro, que significa piedra, y
oleum, que significa aceite. Por lo tanto,
el término petróleo se refiere a un aceite
que proviene de las rocas.
El petróleo es un hidrocarburo líquido
y viscoso, compuesto principalmente por
hidrógeno (H) y carbono (C) —de ahí su
nombre—, además de otros elementos
químicos como azufre (S), oxígeno (O) y
nitrógeno (N) (Figura 1).
Una de las propiedades principales
del petróleo es su densidad, que se mide
comparándola con la del agua (1 g/cm3);
por eso hay petróleo ligero (0.87 a 0.83
g/cm3), medio (0.92 a 0.87g/cm3) y pesado
(0.92 a 1.0 g/cm3). Considerando lo ante-
rior, un petróleo pesado será más oscuro
que un petróleo ligero (Figura 2).
Antes de la era cristiana, el petróleo ya
se usaba como impermeabilizante y com-
bustible. En Babilonia y Asiria recurrieron
al hidrocarburo para el alumbrado; a los
árabes y los hebreos les era útil con fines
medicinales, mientras que los egipcios lo
empleaban en pinturas murales y para em-
balsamar a sus momias (Figura 3).
Los habitantes de Mesoamérica, por
su parte, utilizaron el chapopote en su
vida cotidiana. Se trata de un derivado del
petróleo al que en esa época ya le daban
diferentes usos: lo mismo podía ser aro-
matizante o limpiador de dientes, o ser
parte fundamental en el tratamiento de
enfermedades como el reumatismo.
La palabra chapopote proviene del
náhuatl tzauchli, que significa pegamento
o engrudo, y popochtli, que quiere decir
perfume, y desde el siglo XV hasta el XVIII,
cuando las expediciones y el comercio
marítimo fueron intensos, se aprovechó
para impermeabilizar los cascos de made-
ra de los barcos.
Aunque el petróleo se ha utilizado des-
de la antigüedad, su industria en América
se inició con la primera perforación de un
pozo en 1858, en Pensilvania, Estados Uni-
dos. En México, la producción de petróleo
mediante la perforación de pozos en tie-
rra comenzó entre 1901 y 1904, y fue hasta
1967 cuando en el Campo Tiburón, frente
a las costas de Tamaulipas, en el Golfo de
México, se instaló la primera plataforma
marina para extraer petróleo; tenía capaci-
dad para perforar hasta 12 pozos (Figura 4).
El uso del petróleo se generalizó hasta
tal punto durante el siglo XX, que nuestra
vida cotidiana sería totalmente distinta sin
este preciado producto. Ejemplo claro de
ello son la gasolina, la turbosina y el diesel,
derivados del petróleo que diariamente
mueven aviones, helicópteros, camiones,
automóviles y motocicletas. Los plásticos,
algunas medicinas, pinturas, grasas y fibras
textiles también son derivados del hidro-
carburo (Figura 5).
¿Cómo se formó el petróleo?
El petróleo se forma a partir de la transfor-
mación, por calor, de la materia orgánica
Geología petrolera
El pEtrólEoEl mundo de hoy depende del petróleo y otros combustibles fósiles, ya que son la principal fuente de energía. El petróleo y el gas natural producen más de la mitad de la energía que se consume en el planeta.
BiBlioteca Visual del Pe tróleo14
Tipos de rocas
R o c a s S e d i m e n t a r i a s
R o c a s Í g n e a s
R o c a s Í g n e a s
R o c a s M e t a m ó r f i c a s
Figura 6. Depósito de roca sedimentaria
Figura 7. Depósito de roca sedimentaria
proveniente de organismos (principal-
mente algáceos) que se acumulan y se
transforman dentro de las rocas sedimen-
tarias (Figura. 6 y 6a). Esto sucede después
de que estas rocas son sepultadas, duran-
te millones de años, por importantes es-
pesores de otras rocas de su tipo.
Una roca sedimentaria se forma de
pequeños pedazos de otras rocas que se
desgastan por la acción del aire y el agua,
y que son transportadas y acumuladas en
depósitos llamados cuencas sedimentarias
(Figura 7).
La formación de petróleo se puede
describir mediante dos mecanismos: el
primero se refiere al petróleo producido
directamente por los organismos o pro-
veniente de su estructura biológica; el
segundo consiste en la conversión de lípi-
dos (grasas), proteínas y carbohidratos de
estos organismos en materia orgánica (ke-
rógeno), dentro de una roca sedimentaria.
Los factores que controlan la formación
de petróleo en el subsuelo son: cantidad
y calidad de la materia orgánica contenida
en la roca y grado de madurez térmica.
En las entrañas de la Tierra 15
Las rocas de ambientes de depósitos
marinos tienden a ser potencialmente ge-
neradoras de petróleo líquido, mientras
que las de ambientes continentales tienden
a ser potencialmente generadoras de gas.
La acumulación de la materia orgánica
ocurre tanto en el mar como en los con-
tinentes. Después de ser sepultada por
grandes paquetes de rocas sedimentarias,
podrán darse las condiciones (de tempe-
ratura y de cantidad y calidad de materia
orgánica) para que se genere petróleo, (Fi-
gura 6a).
Sistema petrolero
El sistema petrolero es un sistema natu-
ral, que incluye todos los elementos y
procesos geológicos esenciales para que
un yacimiento de hidrocarburos exista en
la naturaleza. Los elementos esenciales
son: la roca generadora, la roca almacén
y la roca sello. Los procesos del sistema
son la formación de la trampa y la genera-
ción, migración y acumulación del hidro-
carburo (Figura 8).
Todos los elementos esenciales deben
darse en tiempo y espacio para que pue-
dan ocurrir todos los procesos que dan
origen a la acumulación de hidrocarburos,
a esto se le llama sincronía. La ausencia de
uno solo de los elementos o procesos eli-
mina la posibilidad de tener un yacimien-
to de petróleo.
Roca generadora
Una roca generadora es aquella rica en
contenido de materia orgánica y que tie-
ne la capacidad de generar hidrocarburos.
Actualmente, a las rocas generadoras se
les considera yacimientos no convencio-
nales, ya que debido a sus características
particulares un gran porcentaje del aceite
que generan continúa atrapado en ellas, y
sólo es recuperable con técnicas moder-
nas de extracción. Las rocas generadoras
son comúnmente lutitas o calizas.
Roca almacén
Una roca almacén es aquella donde co-
múnmente se almacena el petróleo de-
bido a sus características de porosidad
materia orgánica
materia orgánica
sedimentos que cubren
materia orgánica
sedimentos
FIG 4
Figura 6a. Acumulación de materia orgánica en mar y en tierra.
Figura 8. Sistema petrolero
Migración secundaría
Migración primaría
Roca generadora
Roca almacén
Roca sello
Aceite Gas
Trampa
Trampa
BiBlioteca Visual del Pe tróleo16Fases de los Hidrocarburos
Roca Sello
Roca Generadora
Gas Natural
Petróleo
Roca Almacén
G A S
A C E I T E
TRAMPASi l u s t r a c i ó n : C a r l o s E l e n e s
Figura 9. Roca generadora, roca almacén y roca sello.
Figura 10. Trampas estratigráficas y estructurales.
En las entrañas de la Tierra 17
y permeabilidad. Las rocas almacén son
regularmente areniscas, sin embargo, en
México son principalmente rocas carbo-
natadas (Figura 9).
Roca sello
Es una unidad de roca relativamente im-
permeable, de baja porosidad y que actúa
como una barrera al paso o escape de los
fluidos contenidos en los yacimientos. Las
lutitas y las evaporitas generalmente cons-
tituyen excelentes rocas sello.
Sincronía
Sincronía se define como la ocurrencia
de fenómenos en un mismo tiempo. En el
caso del sistema petrolero se refiere a la
relación espacio-tiempo de los elementos
(rocas almacén y sello) y procesos geoló-
Figura 11. Provincias petroleras de México. PEMEX (2013).
gicos (roca generadora, migración y acu-
mulación) relacionados con los yacimien-
tos de hidrocarburos.
Trampa
Una trampa petrolera es una estructura
geológica en la que las rocas almacena-
doras están rodeadas por estructuras que
funcionan como sello, de tal modo que los
hidrocarburos se quedan atrapados.
En términos generales las trampas de
hidrocarburos pueden ser estratigráficas
o estructurales, o bien combinadas. Las
trampas estratigráficas se caracterizan por
un cambio de permeabilidad, en tanto, las
trampas estructurales son aquellas que
resultan de la deformación de los estratos
de roca generados por movimientos de la
corteza terrestre (Figura 10).
Zonas petroleras de México
Las zonas petroleras de México están dis-
tribuidas en el oriente del país, y corres-
ponden a grandes cuencas sedimentarias
donde la acumulación de materia orgánica
tiene potencial para generar hidrocarbu-
ros. Durante millones de años en estas
áreas se han acumulado sedimentos que
han dado lugar a la generación, acumula-
ción y migración de petróleo.
En México se reconocen 12 provincias
petroleras (Figura 11), seis provincias pro-
ductoras (Sabinas-Burro-Picachos, Bur-
gos, Tampico-Misantla, Veracruz, Sureste
y Golfo de México Profundo) y seis pro-
vincias con potencial medio-bajo (Plata-
forma de Yucatán, Cinturón Plegado de
Chiapas, Cinturón Plegado de la Sierra
Madre Oriental, Chihuahua, Golfo de Ca-
lifornia y Vizcaíno-La Purísima-Iray).
Golfo de México
Trópico de Cáncer23º 27'
Golfo de California
Provincias petroleras de México
1 Sabinas - Burro - Picachos
2 Burgos
3 Tampico - Misantla
4 Veracruz
5 Sureste
6 Golfo de México profundo
7 Plataforma de Yucatán
8 Cinturón plegado de Chiapas
9 Cinturón plegado de la Sierra Madre Orintal
10 Chihuahua
11 Golfo de California
12 Vizcaíno - La Purísima - Icay
SISTEMA DE COORDENADAS : GEOGRÁFICAS
DATUM: WGS84
1 : 4,000,000
0 100 200 300 Km.
12
1110
2
64
9 5
1
9
67
3
8
