DETERMINACION DEL CARBONO ORGANICO TOTAL Y SU PAPEL DENTRO DE LAS DIFERENTES DETERMINACIONES MINERALOGICAS, GEOQUIMICAS EN LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO

La calidad y propiedades de los hidrocarburos a obtener, dependen de la fuente rocosa, su madurez y de acuerdo al período de formación, se pueden encontrar diferentes tipos de fluidos, tales como gas, gas condensado y petróleo.

La determinación del Carbono Orgánico Total (COT o TOC: por sus siglas en inglés) puede ser utilizada junto con pruebas geoquímicas elementales, con el fin de obtener mediciones mas precisas de las formaciones de Kerógeno y mineralogía, tales como volúmenes de hidrocarburos.

 

La determinación del TOC, arroja información a cerca de la concentración de material orgánico en las rocas generadoras, representada por el porcentaje en peso de carbono orgánico.

 

Un valor de aproximadamente 0,5% de carbono orgánico total como porcentaje en peso es considerado como valor mínimo para una roca generadora efectiva, si bien los valores de 2% se consideran los valores mínimos para los yacimientos de gas de lutita; aunque existen valores de más del 10%, algunos geocientíficos estiman que los valores altos de carbono orgánico total indican la posibilidad de que exista Kerógeno rellenando el espacio poroso, más que otras formas de hidrocarburos.

 

El carbono orgánico total se mide a partir de 1 g de muestras de roca pulverizada que por combustión se convierten en CO o CO2. Si una muestra parece contener suficiente carbono orgánico total para generar hidrocarburos, puede ser sometida al proceso de pirólisis. http://www.glossary.oilfield.slb.com/es/Terms/t/toc.aspx

 

Técnicas como la Resonancia Magnética Nuclear (RMN), las determinaciones de porosidad y porosidad total aparente, arrojan datos únicamente de los fluidos presentes, pero excluyen datos referentes a Kerógeno.

 

El método de índice de refracción complejo (CRIM por sus siglas en inglés) con los registros de mineralogía, pueden ser utilizados para realizar un cálculo más preciso de porosidad dieléctrica, sin embargo excluye Kerógeno e hidrocarburos.

 

Por lo anterior, es importante integrar los datos de TOC, TOC predictivo, análisis mineral, RMN e información dieléctrica, una verificación final de volumen de Kerógeno, porosidad, contenido de hidrocarburos y análisis mineral, con el fin una evaluación mucho mas completa. https://www.onepetro.org/conference-paper/SPE-167012-MS

 

Además de ser una herramienta complementaria dentro de los diferentes análisis para determinar la calidad de los fluidos a extraer, es bien conocida la preocupación de la industria, en referencia al tratamiento de las aguas residuales de los procesos de perforación de pozos.

 

La presencia de niveles altos de material orgánico en las aguas residuales, puede generar problemas costosos, desde membranas obstruidas en instalaciones de tratamiento, hasta problemas ambientales e incumplimiento de permisos gubernamentales.

 

Tener tecnologías y procesos adecuados para medir los productos orgánicos puede ser una estrategia económica sólida para los operadores.

 

Johnny Robinson, gerente de ventas de procesos orgánicos de GE, habló sobre la importancia de analizar y controlar los niveles de carbono orgánico total (TOC) en aguas residuales durante un curso breve sobre gestión hídrica realizado por el Global Petroleum Research Institute de la Universidad Texas A & M. https://www.spe.org/en/ogf/ogf-article-detail/?art=2066.

 

Robinson señala tres técnicas utilizadas en la determinación de material orgánico en el agua:

 

  1. Demanda Biológica de Oxígeno (BOD por sus siglas en inglés): Mide la cantidad de oxígeno utilizado por microorganismos en la oxidación de la materia orgánica.
  2. Demanda Química de Oxígeno (COD por sus siglas en inglés): Mide la cantidad de oxígeno requerido para oxidar material particulado tanto soluble como orgánico presente en el agua.
  3. Carbono Orgánico Total (TOC): Mide la cantidad de carbono encontrado en el material orgánico.

 

Las técnicas más comúnmente utilizadas son BOD y COD. Debido a que los agentes oxidantes pueden reaccionar con sustancias no estabilizadas por bacterias en las muestras de agua, los resultados de los test COD no necesariamente se correlacionan con los resultados de los test BOD.

 

Por lo anterior, Robinson sugiere que se utilice el TOC como estándar para el monitoreo y control del material orgánico en el agua, ya que, una prueba típica de TOC constituye un proceso significativamente mas corto que las pruebas para BOD o para COD. Un analizador de TOC, puede arrojar lecturas cada 10 minutos convirtiéndose en un método más práctico para realizar un monitoreo continuo en tiempo real. En comparación, un test de COD toma en promedio 4 horas aproximadamente y normalmente se requieren en promedio 5 días para completar un test BOD en una muestra de agua, por lo que, el tiempo requerido tradicionalmente para completar estas pruebas es de 20 días aproximadamente.

 

Pese a las ventajas de las determinaciones de TOC, esta metodología aún no ha sido adoptada como el Gold Estándar tal como lo sugiere Robinson en su artículo https://www.spe.org/en/ogf/ogf-article-detail/?art=2066, dado que, la mayoría de Agencias Regulatorias solicitan para adjudicar los permisos ambientales los test de COD y BOD.

 

No obstante, actualmente se ha vuelto cada vez mas común ver la solicitud de TOC para la adjudicación de dichos permisos.

 

Cada día la industria petrolera se preocupa por investigar nuevas metodologías analíticas mucho mas eficientes y que permitan optimizar cada vez mas los procesos productivos en términos de calidad, productividad y sustentabilidad medioambiental, es así que métodos como la  determinación de TOC, cada vez se convierte en una herramienta más frecuente dentro de los diferentes análisis utilizados en la industria petrolera, teniendo como base, la valiosa información adicional que arroja y la eficiencia en el tiempo de obtención de los datos.

 

 

Equipo Actividad Petrolera