La producción de helio en los Estados Unidos totalizó 73 millones de metros cúbicos en 2014. Estados Unidos fue el mayor productor de helio del mundo, proporcionando el 40 por ciento del suministro mundial. Además, el gobierno federal de Estados Unidos vendió 30 millones de metros cúbicos de almacenamiento. Otros importantes productores de helio fueron Argelia y Qatar.
Todo el helio comercial se recupera del gas natural . El helio generalmente constituye una porción minúscula del gas natural, pero puede representar hasta el 10 por ciento del gas natural en algunos campos. Se considera necesario un contenido de helio del 0,3 por ciento o más para la extracción comercial de helio. [1] En 2012, se recuperó helio en 16 plantas de extracción de pozos de gas en Colorado, Kansas, Oklahoma, Texas y Wyoming. Una planta de extracción en Utah estuvo inactiva en 2012.
Historia
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/8/8e/US_Helium_Production_and_Storage_1940-2014.png/220px-US_Helium_Production_and_Storage_1940-2014.png)
En 1903, un pozo de exploración de petróleo en Dexter, Kansas , produjo un gas que no se quemaba. El geólogo del estado de Kansas, Erasmus Haworth, llevó muestras del gas a la Universidad de Kansas en Lawrence, donde los químicos Hamilton Cady y David McFarland descubrieron que el gas contenía un 1,84 por ciento de helio. [2] [3] [4] [5] Esto condujo a nuevos descubrimientos de gas natural que contiene helio en Kansas.
Los militares estaban interesados en el helio para globos y dirigibles. El Ejército de los EE. UU. Construyó la primera planta de extracción de helio en 1915 en Petrolia, Texas, donde un gran campo de gas natural promediaba casi el 1 por ciento de helio. [6] La Marina de los Estados Unidos estableció tres plantas experimentales de helio durante la Primera Guerra Mundial, para recuperar suficiente helio para suministrar globos de bombardeo con el gas no inflamable, más ligero que el aire. Dos de las plantas experimentales estaban al norte de Fort Worth, Texas, y recuperaron helio del gas natural entubado desde el campo petrolífero Petrolia en el condado de Clay, Texas. [7]
La Ley de Arrendamiento de Minerales , que preveía el arrendamiento de petróleo y gas en terrenos federales, reservaba al gobierno todo el helio contenido en el gas natural en terrenos federales. [8]
Durante la Segunda Guerra Mundial, la demanda militar de helio aumentó, por lo que el gobierno federal construyó una serie de nuevas plantas de extracción de helio. Una de esas plantas estaba en Shiprock, Nuevo México, para recuperar helio del gas en el campo de serpientes de cascabel. El gas del campo de la serpiente de cascabel, como el de varios otros campos en el área de Four Corners, contenía principalmente nitrógeno y muy pocos hidrocarburos , y se producía exclusivamente para el helio. [9]
Las Enmiendas a las Leyes de Helio de 1960 (Ley Pública 86-777) facultaron a la Oficina de Minas de los Estados Unidos para hacer arreglos para que cinco plantas privadas recuperen helio del gas natural. La Oficina también construyó un gasoducto de 425 millas (684 km) desde Bushton, Kansas , para conectar esas plantas con el yacimiento de gas Cliffside parcialmente agotado del gobierno, cerca de Amarillo, Texas. El helio crudo (50 por ciento a 80 por ciento de helio) se inyectó y se almacenó en el campo de gas de Cliffside hasta que se necesitó, cuando luego se purificó más. [10]
Para 1995, se habían almacenado mil millones de metros cúbicos de gas, pero la reserva tenía una deuda de 1.400 millones de dólares, lo que llevó al Congreso de los Estados Unidos en 1996 a eliminar la reserva. [11] La resultante "Ley de Privatización del Helio de 1996" [12] (Ley Pública 104-273) ordenó al Departamento del Interior de los Estados Unidos vaciar la reserva. [13] Las ventas al gobierno y a los contratistas del gobierno comenzaron en 1998. Las ventas al mercado abierto comenzaron en 2003. El programa de ventas pagó la deuda y todavía vende helio.
Geología
Toda la producción comercial de helio proviene del gas natural . Hay dos tipos básicos de depósitos comerciales de helio: gas natural producido principalmente por el contenido de hidrocarburos, que por lo general contiene menos del 3 por ciento de helio; y gas con poco o ningún hidrocarburo, producido únicamente para el helio, que típicamente constituye entre el 5 y el 10 por ciento del gas. Aunque el gas natural en el que el helio es solo un subproducto contiene un porcentaje mucho menor de helio, históricamente ha suministrado la mayor cantidad de helio.
La mayoría de los geólogos creen que la mayor parte del helio en el gas natural se deriva de la desintegración radiactiva del uranio y el torio, ya sea de lutitas negras radiactivas o de rocas de basamento granitoides. El granito y las rocas relacionadas tienden a contener más uranio y torio que otros tipos de rocas. Sin embargo, algunos creen que el helio es en gran parte primordial.
Se consideran necesarias condiciones geológicas inusuales para las concentraciones comerciales de helio en gas natural. Las acumulaciones de helio se encuentran comúnmente en cierres estructurales que recubren los altos del lecho rocoso. Algunos geólogos consideran que las fallas, fracturas e intrusiones ígneas son vías importantes para que el helio migre hacia arriba en la sección sedimentaria. El radio atómico del helio es tan pequeño que la lutita, que es eficaz para atrapar el metano, permite que el helio migre hacia arriba a través de los poros de la lutita. La roca de roca no porosa, como la halita (sal de roca) o la anhidrita, es más eficaz para atrapar el helio. Los depósitos de helio se encuentran principalmente en rocas paleozoicas.
El alto contenido de helio del gas natural se acompaña de un alto contenido de nitrógeno y dióxido de carbono. El porcentaje de nitrógeno suele ser de 10 a 20 veces mayor que el del helio, por lo que el gas natural con un 5 por ciento o más de helio puede tener poco o nada de metano. Una muestra representativa del Pinta Dome en el condado de Apache, Arizona , por ejemplo, tiene 8,3 por ciento de helio, 89,9 por ciento de nitrógeno, 1 por ciento de dióxido de carbono y solo 0,1 por ciento de metano. En tales casos, el gas se produce únicamente por su contenido de helio. [14]
A principios del siglo XX, la mayor producción y las mayores reservas conocidas de helio se encontraban en los gases producidos por su contenido de hidrocarburos. Los más importantes de ellos fueron los campos Hugoton, Panhandle, Greenwood y Keyes, todos ubicados en el oeste de Kansas, y los meandros de Oklahoma y Texas. Los campos de Hugoton y Panhandle son particularmente grandes y cubren miles de millas cuadradas. El contenido de helio del gas varía mucho dentro de algunos campos. En el campo Panhandle, el contenido de helio es más alto, hasta un 1.3 por ciento o más, a lo largo del borde suroeste hacia arriba, y el más bajo, 0.1 por ciento a lo largo del borde noreste. [15]
En 2003, los campos de gas natural de las Grandes Llanuras de Colorado, Kansas, Oklahoma y Texas todavía tenían reservas importantes, pero de 100 BCF de las reservas totales de helio medidas en los EE. UU., 61 BCF estaban contenidos en el campo Riley Ridge de Wyoming occidental, un depósito de gas producido por su contenido de dióxido de carbono. [dieciséis]
El área de Four Corners en el suroeste de EE. UU. Tiene varios campos de gas que contienen entre un 5 y un 10 por ciento de helio y grandes porcentajes de nitrógeno, con pocos o ningún hidrocarburo. Los campos están asociados con intrusiones ígneas. Un campo, Dineh-bi-Keyah en Arizona, produjo petróleo de un antepecho fracturado. Los otros campos no tienen petróleo asociado.
Campos de gas ricos en helio en los Estados Unidos
Expresar | Campo | Formación | Edad | Porcentaje de helio |
---|---|---|---|---|
Arizona | Dineh-bi-Keyah | Arenisca McKracken | Pensilvana, Devónico | 4.8 a 5.6 [17] |
Arizona | Pinta Dome | Arenisca Coconino | Pérmico | 5,6 hasta 9,8 |
Colorado | Modelo domo | Arenisca de Lyon | Pérmico | 6,7 hasta 8,3 |
Kansas | Greenwood | Topeka Limestone, Kansas City Group | Pensilvania | 0,4 hasta 0,7 |
Kansas | Otis-Albert | Piedra arenisca de Reagan | cambriano | 1.2 hasta 2.3 |
Kansas | Ryersee | Grupo de persecución | Pérmico | 1.4 [18] |
Kansas, Oklahoma, Texas | Hugoton | varios | Pérmico | 0,3 hasta 1,9 |
Nuevo Mexico | Hogback | Formación Hermosa | Pensilvania | 1.4 hasta 8.0 |
Nuevo Mexico | Serpiente de cascabel | Caliza Leadville, Caliza Ouray | Misisipiano, Devónico | 7.5 hasta 8.0 |
Oklahoma | Llaves | Arenisca Morrow (Keyes) | Pensilvania | 0,3 hasta 2,7 |
Texas | Acantilado | varios | Pérmico | 1,7 hasta 1,8 |
Texas | Mendigar | varios | Pérmico | 0,1 hasta 2,2 |
Texas | Petrolia | Piedra arenisca de Cisco | Pensilvania | 0,65 hasta 1,14 |
Utah | Harley Dome | Entrada Arenisca | jurásico | 7 [19] |
Wyoming | Riley Ridge | Caliza de Madison | Mississippian | |
Si no se cita de otro modo, la fuente es: [20] |
Procesando
El helio se comercializa con dos especificaciones: helio crudo, que normalmente contiene entre 75 y 80 por ciento de helio, y helio de grado A, que tiene una pureza del 99,995 por ciento.
Almacenamiento
Un gran volumen de helio se almacenó bajo tierra en el campo Cliffside en la década posterior a las Enmiendas a la Ley de Helio de 1960. En los últimos años, la reserva ha estado vendiendo sistemáticamente su helio. En 2012, la Reserva Nacional de Helio de los Estados Unidos todavía representaba el 30 por ciento del helio del mundo. [21] Se esperaba que la reserva se quedara sin helio en 2018. [21]
A partir del 1 de octubre de 2019, el almacenamiento figuraba como: [22]
- Gobierno = 2.809.679 Mcf
- Privado = 2,429,887 Mcf
Comercio
Estados Unidos es un importante exportador de helio.
Durante muchos años, Estados Unidos produjo más del 90% del helio comercial del mundo. A mediados de la década de 1990, una nueva planta en Arzew , Argelia, comenzó a producir 17 millones de metros cúbicos (600 millones de pies cúbicos), suficiente para abastecer toda la demanda de Europa. [23] En 2004-2006, se construyeron dos plantas adicionales, una en Ras Laffan , Qatar , y la otra en Skikda , Argelia, y Argelia se convirtió en el segundo productor principal de helio. [24] [25]
En agosto de 2014, la Oficina de Administración de Tierras subastó helio crudo de la reserva nacional a un precio promedio de US $ 104 por mil pies cúbicos de contenido de helio. [26] El helio de grado A se vendió por alrededor de $ 200 por mil pies cúbicos, o $ 7,21 por metro cúbico en 2014.
Referencias
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