Perforación de pozos y estimulación hidráulica

Las fases de exploración y perforación de los proyectos geotérmicos tienen problemas ambientales específicos que son distintos de las fases operativas de estos proyectos. Los posibles problemas de exploración y desarrollo pueden incluir el agua (por ejemplo, el uso de la cantidad de agua, la contaminación de las aguas subterráneas, la eliminación y la remediación), la sismicidad inducida y el hundimiento del terreno causado principalmente por la extracción de fluidos. Echemos un vistazo a cada una de estas preocupaciones, comenzando con la fase de perforación. ¹

Las técnicas y los enfoques utilizados para la perforación de pozos son casi idénticos, ya sean para un programa geotérmico o de petróleo y gas. Pueden producirse algunas variaciones, dependiendo del concepto geotérmico particular. La perforación de pozos requiere agua y (comúnmente) algún tipo de aditivo rico en bentonita que aumenta la viscosidad lo suficiente como para devolver los recortes de perforación a la superficie. ² Para obtener más información sobre la ingeniería y la tecnología de perforación, puede visitar nuestro curso «En busca del pozo seguro».

Una plataforma de perforación eléctrica con tubería asociada en la cuenca DJ, Colorado — Una plataforma de perforación eléctrica con tubería asociada en un pozo en la cuenca Denver-Julesburg (cuenca DJ) al este de las Montañas Rocosas en Colorado. Esta plataforma está perforando un pozo de petróleo y gas para el operador, Civitas. Las operaciones de perforación para proyectos geotérmicos serían bastante similares a las de los proyectos de petróleo y gas.

Ya sea que la aplicación sea geotérmica o de petróleo y gas, los procesos de perforación requieren una serie de consideraciones ambientales necesarias, por ejemplo, identificar una fuente de agua con volúmenes suficientes, gestionar fluidos con contaminantes o recortes potencialmente disueltos y garantizar que los recursos locales de agua subterránea no se vean afectados por los procesos de perforación y terminación.³ La industria del petróleo y el gas tiene décadas de experiencia en abordar estas consideraciones ambientales relacionadas con la perforación, y las agencias reguladoras estatales tienen numerosas normas e inspectores para supervisar estas operaciones. Sin embargo, si los programas geotérmicos aumentan en número a la escala de la industria del petróleo y el gas, claramente se necesitará un gran número de personal para la fuerza laboral geotérmica del futuro.

Gestión del agua y los fluidos

Según la Agencia de Información Energética de EE. UU., actualmente están en funcionamiento cerca de 1.000.000 de pozos de producción de petróleo y gas, y se han perforado muchos más en los últimos 100 años, cada uno de estos pozos requirió agua para la perforación.⁴

Experiencia de los pozos de petróleo y gas

Una historia más reciente de la perforación horizontal indica que el volumen de agua utilizado para la perforación y cementación de pozos de petróleo y gas es de aproximadamente 380.000 galones por pozo.⁵ Si el pozo requiriera estimulación hidráulica, entonces el volumen necesario podría aumentar diez veces para crear una red de fracturas adecuada. Estos números de uso de agua han aumentado con el tiempo porque la ingeniería subterránea en forma de pozos horizontales ha aumentado en longitud, y ahora se acercan a los 10.000 pies (1,9 millas o tres kilómetros) o más. ⁶ Y dependiendo de la región del país (la costa este más húmeda frente al suroeste más seco), el agua puede ser más o menos abundante y/o estar fácilmente disponible.

Verdadero o falso: La perforación de un pozo EGS será una nueva empresa, y no entendemos completamente la tecnología ni las consideraciones ambientales relacionadas con la perforación.

Verdadero

Incorrecto

Actualmente hay alrededor de 1.000.000 de pozos de petróleo y gas en producción en los Estados Unidos. Esta experiencia tanto con la tecnología como con las consideraciones ambientales se puede aplicar inmediatamente a cualquier proyecto de pozo EGS.

Falso

Correcto

Foco de carrera: Dustin Holcomb

Formación académica

Licenciatura en Ciencias, Geología/Ciencias de la Tierra, Universidad de Nevada (Reno), 2016 (mención secundaria en Hidrología)
Licenciatura en Artes, Relaciones Internacionales, Universidad Estatal de California (Chico), 2009
Instructor de snowboard certificado por AASI

Dustin Holcomb eligió una carrera en ciencias de la tierra después de aceptar un trabajo de verano en la industria minera de Nevada, lo que reavivó su curiosidad por la geología. Inicialmente, las geociencias no fueron una primera opción, pero pronto se dio cuenta de que quería trabajar al aire libre, viajar a lugares remotos y evitar quedarse atrapado en un cubículo. La paga competitiva en los sectores de la minería y la energía también fue un fuerte incentivo. Un título en ciencias de la Tierra le permitió a Dustin construir una carrera en un campo que le apasiona, al tiempo que le brinda la flexibilidad para disfrutar de sus actividades recreativas favoritas, como el esquí y el ciclismo de montaña.

Dustin trabajó 10 años en la industria minera, y los últimos 5 años como hidrogeólogo para una empresa de consultoría antes de convertirse en el Gerente del Programa de Minerales Fluidos en la División de Minerales de Nevada. Aunque no había trabajado directamente en las industrias del petróleo, el gas o la geotermia, su experiencia en el cumplimiento de permisos, el diseño de pozos y la gestión de plataformas de perforación resultó complementaria a las responsabilidades del puesto de Gerente del Programa de Minerales Fluidos. Dustin vive en Reno, NV, con su esposa, su hijo y su perro. En invierno imparte clases de snowboard a tiempo parcial.

Pozos geotérmicos

Los pozos perforados para la producción de energía geotérmica necesitarían identificar y obtener volúmenes similares de agua, especialmente para los sistemas geotérmicos mejorados, que también pueden utilizar una forma de fracturación hidráulica. En casi todos los casos, los pozos perforados a profundidades sustanciales requieren fluidos aumentados con bentonita u otros aditivos que aumentan la viscosidad para arrastrar los recortes, enfriar la broca y la tubería, y mantener la estabilidad del pozo. ⁷

Dependiendo de la temperatura del fondo del pozo, los fluidos y los recortes que regresan a la superficie desde un depósito caliente deben enfriarse antes de recircularlos hacia abajo. En algunos casos, la exposición a largo plazo a temperaturas elevadas superiores a 150 °C (302 °F) podría aumentar la viscosidad de la bentonita, lo que podría obstruir las tuberías y provocar una circulación degradada. El uso de polímeros resistentes a altas temperaturas podría reducir este potencial. Independientemente de la tecnología, el potencial de impactos locales requiere análisis cuidadosos utilizando datos e información específicos de la ubicación. ⁸ Un modelo único no encajará al examinar las consideraciones ambientales locales.

Desde alrededor de 2005, una combinación de perforación direccional y fracturación hidráulica (también conocida como «frac’ing») se ha convertido en un cambio de juego en la exploración y el desarrollo de petróleo y gas. No es sorprendente que la práctica haya experimentado una innovación y mejora significativas en los casi 20 años desde que comenzó su uso generalizado, incluida una nueva comprensión de los aditivos químicos utilizados en el proceso. En general, los fluidos de fracturación están dominados por agua y apuntalantes (partículas utilizadas para acuñar fracturas abiertas), a menudo arena, pero a veces mezclados con productos químicos para inhibir la corrosión y la incrustación, reducir la fricción a lo largo del interior de la tubería de perforación y reducir la acumulación biológica. El Registro de Divulgación Química de FracFocus⁹, gestionado por el Consejo de Protección de Aguas Subterráneas y la Comisión Interestatal de Petróleo y Gas Compacta, se ha convertido en una herramienta importante para que los gobiernos, la industria y el público en general obtengan información sobre la química de los fluidos de fracturación. Aunque no todas las concentraciones químicas se divulgan debido a preocupaciones de propiedad intelectual, el Registro es un paso importante hacia la transparencia. ¹⁰

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Créditos de imagen:

Electric drilling rig in the DJ Basin: Hilary Olson