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IMPACTO DEL DESARROLLO DEL SHALE GAS EN EL SUMINISTRO DE LÍQUIDOS DE GAS NATURAL Y EN LAS MATERIAS PRIMAS PETROQUÍMICAS DR. WALTER M HART P.E. El Dr. Hart tiene un BSc de Universidad de Notre Dame, MBA de la Universidad de Tulsa y un doctorado en Ingeniería Química de la Universidad de West Virginia Ha trabajado en varias empresas entre otras: Union Carbide and Dow Chemical Es Ingeniero Profesional P.E. en Ingeniería Química y miembro del AIChE CONTENIDO DEL WEBINAR: • Aspectos pertinentes del Shale Gas • Panorama de la Producción de Shale Gas • El Impacto de los desarrollos de Shale Gas / Shale Oil en la industria del Gas Natural en Estados Unidos • Impacto de los desarrollo de Shale Gas/Shale Oil en la Industria Petroquímica IHS CERA es una empresa que se dedica a la distribución de conocimiento crítico y el análisis independiente sobre los mercados de energía, geopolítica, las tendencias y estrategias de la industria. Los Servicios de IHS ayudan a los tomadores de decisiones a poder anticipar el futuro energético y formular oportunamente, planes acertados de cara a los cambios rápidos e incertidumbre. IHS CERA ofrece nuevas perspectivas más allá de la visión convencional, proporcionando un sistema de alerta temprana integral que tiene un impacto directo sobre la inversión, la toma de decisiones y el rendimiento. Purvin & Gertz -­‐ el proveedor líder de información crítica y conocimiento en áreas críticas que dan forma al panorama empresarial del paisaje que forma empresarial, fue adquirida en el 2011 por IHS Inc. Purvin & Gertz, fue fundada en 1947 por Robert Purvin and Gertz Bud en Dallas. La empresa se convirtió en una consultora de energía independiente reconocida a nivel mundial con sede en Houston, Texas, y una red internacional de oficinas en Estados Unidos, Canadá, Europa, Oriente Medio, Rusia y Asia. 1 Purvin & Gertz ofrece asesoría técnica, comercial y estratégica a los clientes internacionales en industrias de: petróleo crudo, refinación de petróleo, gas natural, gas natural líquido, petroquímica y generación de energía. PurvinGertz.com es un portal web favorito de la industria para los ejecutivos de la energía en todo el mundo. Los ejecutivos que se mueven en industrias relacionadas con la energía necesitan acceso inmediato a los recursos en línea de la información clave del mercado, análisis a profundidad y las previsiones para el suministro, la demanda y los precios de los productos energéticos. Purvin & Gertz, tiene una serie de publicaciones, seminarios y talleres sobre temas relacionados con Gas Natural Licuado en la filmina No. 3 se presentan algunos de ellos, en particular me interesa señalar el reporte a largo plazo titulado “North America NGL Industry” y los seminarios anuales que Purvin&Gertz ofrece como el realizado en Woodlands, Texas en Marzo 2011, si tienen interés en este tema, pueden encontrar más información visitando el sitio de Purvin&Gerts ( Ver: http://www.purvingertz.com) ¿Qué es el Shale Gas? Shale (Esquisto) es una roca sedimentaria de color obscuro y de grano fino, que se forma por la compresión de sedimentos ricos en arcilla, de la que se extrae el Shale Gas. Shale constituye cerca del 50 – 60% de todas las rocas sedimentarias encontradas en la corteza terrestre. El Shale Gas, es el gas natural que se extrae de las rocas de Shale ¿Cuál es la diferencia entre el Shale Gas y otros tipos de gas? Es que el Shale Gas requiere de técnicas especiales de extracción para poder sacarlo de las rocas de esquisto (shale). La extracción del Shale Gas requiere de perforación horizontal, para ello se perfora verticalmente hasta encontrar la capa de Shale, al encontrarla se perfora en forma horizontal. Se emplea Fractura Hidráulica multi etapa con apuntalantes. Se perforan múltiples pozos en una capa de roca Shale. 2 ¿Qué es lo que hace una buena roca Shale? • Que la capa de Shale este lo suficientemente profunda para tener una buena presión, pero no tan profunda que el costo de perforación se muy excesivo. o De 1 a 5 Km. (de 3,300 a 16,500 ft) • Una Veta gruesa ( de 100 a 300 ft) • Alto Contenido Orgánico Total (TOC) o > 2% TOC (Total Organic Content) para un buen prospecto • Baja Madurez Térmica (Ro%) produce más alto contenido de líquidos vs. Gas o El TOC disminuye con la madurez térmica • Ubicación cerca de Mercado e Infraestructura • Geología relativamente uniforme sobre una gran extensión de tierra • Quebradiza para una fracturación efectiva o Ayuda tener un bajo contenido de arcillas • Alta Presión • Porosidad Relativa Alta En la siguiente filmina, se pueden observar el número de plataformas de perforación activas como una indicación de las áreas de mayor producción de Shale Gas, según datos publicados por la PGI, National Energy Board, Natural Gas Intelligence, de Septiembre 30, 2011. (Nota: en el mapa adjunto solo se muestran seis de las zonas más activasen EE.UU.) 3 Destaca Eagle Ford in South Texas with 208 plataformas, seguido de Bakken en North Dakota and Canada con 192, Marcellus en el Este de EE.UU. con 167, Haynesville en Lousiana con 108, Cana Woodford con 66 y Barnett con 56 en El norte de Texas. ¿Es Shale Gas nuevo? ¿Por qué no se había desarrollado este recurso antes? La existencia de grandes yacimientos de formaciones de roca Shale, conteniendo Shale Gas en los Estados Unidos ha sido ampliamente conocida por más de 70 años. Pequeñas cantidades de Shale Gas se producían en Michigan y en otras localidades desde principios de los 1930’s, sin embargo la producción estaba limitada debido a la baja permeabilidad de la roca Shale y a la falta de tecnología requerida para hacer la producción comercial de Shale Gas factible. En los últimos 20 años, se desarrollo la tecnología necesaria para producir shale gas de forma comercial. Esto ha evolucionado a lo que hoy es la técnica moderna de explotación y producción de shale gas que utiliza perforación horizontal y fracturación hidráulica multietapa para lograr altas tasas de producción. Los campos de Shale Gas Barnett en el norte de Texas fueron los primeros en desarrollar una fuente significativa de gas natural. Esto ocurrió gradualmente a finales de los 1990’s y principios de los 2000’s. En la siguiente figura se observa como la perforación directa de petróleo continúa fortaleciéndose, mientras que la perforación directa de Gas declinó a principios del 2009 y en ese mismo año la perforación de petróleo se incrementó drásticamente. Asimismo, se observa una disminución en el porcentaje de Gas de arriba de 80% a niveles del orden del 40%. 4 El contenido de líquidos (NGL) in Shales, varía significativamente. Esto tiene un gran impacto en la producción de Gas Propano Líquido (LPG). El contenido de líquidos en rocas shale varía de un sitio de perforación a otro y dentro de un mismo sitio. Por ejemplo tenemos: • Sitios muy secos: o Haynesville o Fayetteville • Sitios muy húmedos: o Bakken o Niobrara • El contenido de líquidos varía mucho: o Eagle Ford o Marcellus o Barnett • Galones por minuto de líquidos por 1000 pies cúbicos de gas crudo o 0 – 1 Seco ( No es necesario recuperar NGL) o >2.5 Húmedo ( típicamente hay que recuperar algo de NGLs) Campos de Gas y Petróleo húmedos en EE.UU. están creciendo, mientras que los campos de Gas Seco están declinando. Esto se puede observar en las siguiente gráfica: El panorama del suministro para el Gas Doméstico en E.E.U.U sigue fortaleciéndose. Se esperaba una reducción en el 2007 y el 2008, a partir del 2009 la tendencia cambió cuando quedo claro que la producción de Shale Gas estaba revertiendo esta tendencia a la baja. 5 El mercado en EE.UU. ahora se ve que esta limitado por la demanda y no por la oferta. La producción de gas en E.E.U.U continua expandiéndose a pesar de los bajos precios del gas. El panorama de la proyección de la oferta de Gas en los 48 estados de E.E.U.U (Estados contiguos en EE.UU. sin considerar a Alaska y Hawaii) Hasta el 2009 se esperaba que la oferta de Gas natural bajara, por los altos costos de extracción, pero con el desarrollo del Shale Gas, el panorama ha cambiado drásticamente como se puede apreciar en la gráfica. Shale Gas representa un 23% de la oferta total de gas en EE.UU. y el nivel de reservas potenciales es muy alto como se puede apreciar en la gráfica adjunta. Las empresas están cambiando a usar shale gas remplazando el uso de Gas natural convencional y de metano producido a partir de carbón (CBM). Se espera un incremento en la producción de Shale Gas del 2011 al 2015. 6 Las reservas potenciales de Gas en los 48 estados del la unión americana aumentaron drásticamente a partir del 2007 gracias al desarrollo del shale gas. Panorama de la producción de Líquidos de Gas Natural (NGL) NGL o Líquidos de Gas Natural, incluye etano, propano, butano y pentano; son los
subproductos del gas natural que se extraen durante la refinación del gas.
El panorama de la producción de NGL (etano, propano, butano y gasolina natural) era prácticamente plano hasta el 2007/2008. A partir de ese año la producción de NGL esta aumentando rápidamente a media que aumenta la producción de gas y petróleo shale. No toda la producción de shale gas es húmeda, por lo que algunos sitios de explotación de shale gas (Hayensville y Fayetteville por ejemplo son casos de sitios de gas seco), por tanto estos sitios no contribuyen a aumentar la oferta de NGL en EE.UU. Los yacimientos de shale húmedos (que producen crudo y líquidos de gas natural) son los que se desarrollan primero. El total de la producción de NGL se espera que aumenta a cerca de 440 mil barriles por día entre el 2011 y el 2015 ( de aproximadamente 2,000 millones a 2,500 millones de barriles por día) 7 La producción total de líquidos de gas natural a partir de gas ya ha aumentado a partir del 2008 en 270 millones de barriles por día. Esto representa un incremento del 15%. En relación a la oferta del gas natural, el shale gas, es la clave de la expansión en la producción de Líquidos de Gas Natural (NGL). En esta gráfica se puede apreciar que la producción de líquidos de gas natural tiene una tendencia a la baja, mientras que la producción de NGL en los últimos cuatro años es lo que hace que aumente la producción total de líquidos de gas natural. La mayoría de los mercados finales para los productos NGL no está creciendo tan rápido, así que las salidas para la producción adicional de NGL’s son la industria petroquímica de EE.UU. y el mercado de exportación. LPG, Gas de Petróleo Licuado, es una mezcla de gases con un 90% de propano que se obtiene del curdo de Shale, el alto contenido de propano permite que se pueda usar como materia prima en la industria petroquímica y no como combustible ¿Qué tanto impacto tiene el Shale Gas en la producción mundial y en la de E.E.U.U de LPG? En esta gráfica se muestra la producción mundial de LPG y la de EE.UU. en el 2005 y en el 2014. Se puede apreciar que para el 2014 la producción de shale gas representa un 4% de la producción mundial de LPG. 8 Y para el caso de los Estados Unidos, la producción de Shale Gas representa un 20%, y además el incremento de 44 a 48 millones de toneladas, se debe en gran parte a la producción de LPG proveniente de Shale Gas. La expansión en la oferta de NGL de EE.UU. va a requerir de Desarrollar / Expandir nuevos mercados para balancear la Oferta y Demanda de Líquidos de Gas Natural. Prácticamente la oferta de todos los productos de Líquidos de Gas Natural (Gasolina, Butano, Propano y Etano) aumentan significativamente. La nueva oferta de Etano será absorbida principalmente por la industria petroquímica de EE.UU. Se espera que aumente la exportación de NGL vía tubería a Canadá El incremento en la producción de Propano será destinado a la industria petroquímica y/o a la exportación Los mercados para el Butano en EE.UU. no están creciendo, así que la nueva oferta será usada como materia prima en los hornos de craqueo La gasolina natural del NGL deberá aumentar la exportación a Canadá. Comercio Internacional de LPG en EE.UU. En la costa Oeste, hay un terminal marina que exporta a Asia el LPG que produce EE.UU. En la costa Este, también hay terminales marinas y Estados Unidos importa LPG para uso doméstico y para algunas refinerías. Estados Unidos exporta LPG rico en Propano a México, tanto vía tuberías como por transporte terrestre y por tren. 9 En el caso de Canadá se importa LPG tanto vía tubería como por tierra y tren, Canadá exporta LPG pero importa Gasolina y LNG. El gran movimiento está en el Golfo de México, hay muchos países que requieren de LPG, tanto en Latinoamérica como en el Mediterráneo, este mercado de exportación seguirá creciendo en los próximos años. En general el comercio de LPG estaba casi balanceado en el 2010, pero las exportaciones han aumentado con la producción de más Shale Gas y hoy en día las exportaciones en Estados Unidos superan a las importaciones. Las exportaciones de LPG vía marítima particularmente de Butano han excedido a las importaciones desde el 2009 por el desarrollo tan fuerte del Shale Gas. Como se ve en esta gráfica, las importaciones de Canadá y las importaciones vía marítima han disminuido desde el 2008, mientras que las exportaciones tanto por tierra a México como por mar a Latinoamérica y Europa por el Golfo de México y a Asia por le pacífico han aumentado significativamente como un impacto del desarrollo del Shale Gas. 10 En la gráfica de la izquierda se muestra el destino de las exportaciones de LPG. Como se puede apreciar en la gráfica hasta el 2007 la mayoría del LPG exportado tenía como destino El Caribe y Centro América y en total se exportaba del orden de 2,000 toneladas por día. Después del desarrollo del Shale Gas, las exportaciones de LPG aumentaron casi 4 veces para alcanzar valores en el 2011 de casi 9,000 toneladas por día. Los mercados se diversificaron y aparecen ahora las exportaciones al Mediterráneo y el norte de África, al Noroeste de Europa e incluso a Asia y Oceanía. Estados Unidos está desplazando a otros proveedores en estas regiones del mundo a raíz del gran desarrollo del Shale Gas. Los países que han resentido el impacto de este desarrollo del Shale Gas son Venezuela en América Latina, Algeria en África y otros países africanos al sur del desierto de Sahara. Medio Oriente y los países del mar del norte también han sido impactados por este desarrollo y en la gráfica adjunta se puede observar el tremendo auge del LPG de Estados Unidos, que en los últimos años han incrementado sus exportaciones de LGP en mas de 2,000 toneladas por día. Las exportaciones de LPG provenientes del sur de África han cambiado a raíz del desarrollo del Shale Gas en EE.UU., las exportaciones a Estados Unidos practicamente han desaparecido, han aumentado un poco las exportaciones a 11 Europa y exportaciones a Asia se dan en suministros oportunistas dependiendo de condiciones de mercado. Infraestructura es Clave Las exportaciones de LGP de Estados Unidos se espera que continuen aumentando en los próximos años. Se espera que las terminales de exportación marina “Enterprise” y “Targa” en el Golfo de México incrementen la capacidad de exportaciones en alrededor de 10 “Very Large Gas Carriers” transportadores de gas de gran escala (VLGC) por mes en “Enterprise” y otros 4 VLGCs en la terminal “Targa” incrementen la infraestructura de exportación de EE.UU. en el 2013. La capacidad de las tuberías de LNG en Estados Unidos son una gran preocupación en relación a la falta de infraestructura clave para soportar el desarrollo del Shale Gas. También se considera crítica la construcción o expansión de las plantas petroquímicas para consumir el exceso de Etano que se genera con el Shale Gas. Producción de Etileno El costo de producción de Etileno depende del costo de la materia prima, se puede usar Nafta ligera, Butano, Propano o Etano, el costo y disponibilidad del Etano de Shale Gas genera una ventaja competitiva, más aun cuando el costo de la nafta ligera esta por las nubes. Etano es la materia prima que más se utiliza para producir Etileno, seguida de Propano, Nafta ligera, Butano y por último Gasóleo. El impacto del desarrollo del Shale Gas también se refleja en el uso de Craqueo de Butano y Propano, ya que con la disponibilidad de Etano se ha reducido el craqueo de Butano y Propano. 12 Esta gráfica presenta los rendimientos típicos del craqueo térmico de varias materias primas. Destaca el rendimiento de Etileno que se logra cuando se utiliza Etano como materia prima ya que se obtiene del orden de un 80% de etileno contra menos de 50% para el caso de gasolina natural, Butano o Propano. Craqueo de Etano El uso de Etano en reactores de craqueo térmico reduce la producción de subproductos pesados. Durante el “boom” del Shale Gas, entre el 2008-­‐2010, la mayoría de los cierres de plantas de craqueo eran de las que usaban materia prima pesada (Gasolina, Butano, Propano) y que producían mucho Propileno. La oferta de Propileno será ajustada construyendo plantas de deshidrogenación de Propano, por ejemplo: • “Petrologistics” arrancó la producción en su planta de propileno en Texas. La planta de 544,000 toneladas / año localizada en Houston producirá propileno grado químico (CGP) y propileno grado polímero (PGP) mediante la deshidrogenación de propano (PDH), es la única instalación de su tipo en los EE.UU. • “Enterprise” Products Partners LP (www.enterpriseproducts.com ) de Houston, anunció planes para una planta de 750,000 ton / año para iniciar operaciones a finales de 2015 usando tecnología Catofin de Lummus. • Dow Chemical Co. (www.dow.com ), Midland, MI, anunció planes para una planta de 750,000 toneladas métricas / año en Freeport, Texas, para iniciar en el 2015 usando tecnología PDH Oleflex de UOP. 13 La disminución de la producción de C4 crudo, va a ser un poco mas complicado de resolver, aunque ya hay empresas interesadas en obtener Butileno a partir de la deshidrogenación de butano. • TPC Group (www.tpcgrp.com )una compañía basada en Houston, anunció que van a reabrir una de las dos unidades de deshidrogenación de butano que tienen en Houston. Las plantas tienen una capacidad de producción de 12,500 barriles por día de butileno y estaban paradas desde 2007. ¿Qué podría cambiar este Panorama? • Que la extracción de Shale Oil por fractura hidráulica sea prohibida por ley • Que los precios de Shale Oil, Shale Gas o LNG cambien dramáticamente • Un consumo inadecuado de Etano por las compañías petroquímicas de EE.UU. • Que se implanten restricciones significativas en el uso de Carbon o Energía Nuclear lo que traería como consecuencia un mayor consumo de gas natural. • Un gran incremento en la exportación de Líquidos de Gas Natural de EE.UU. • Limitaciones de Infraestructura o Tuberías o Fraccionadores o Terminales de Exportación Marítima • La situación económica siendo una preocupación. Conclusiones Shale Oil / Shale Gas han cambiado el panorama de la producción del gas nautral, Líquidos de Gas Natural y Petróleo Crudo en EE.UU. • El contenido de líquidos de gas natural varía mucho despendiendo del yacimiento del Shale • En EE.UU. los mejores yacimientos son los que se perforan primero. El LPG proveniente de Shale, conformará una fracción significativa de la producción mundial de LPG para el 2014. • Las exportaciones de LPG de EE.UU. ya han alterado la dinámica de comercialización en la cuenca del Atlántico. La producción de Shale Oil / Shale Gas ya ha impactado a la industria Petroquímica • Cambiando hacia alimentación más ligera (Etano en vez de Nafta) • Nueva capacidad de Etileno, mayormente producido a partir de Etano. • Incentivo para la producción de co-­‐productos pesados Hay muchas incógnitas que pueden impactar en la predicción • La prohibición del uso de fracturación hidráulica sería el más dramático. 14 Este es un Webinar presentado por el Dr Walter M. Hart, P.E. en el AIChE, y esta siendo traducido al español por el Comité de Certificación del IMIQ, bajo un acuerdo de colaboración AIChE-­‐IMIQ que se firmará en el seno de la Convención Nacional IMIQ 2013 en Cancún, Quintana Roo. 15