El 15 de febrero de 2018, un pozo de gas natural fracturado mediante fracturación hidráulica propiedad de ExxonMobil XTO Una empresa energética ubicada en el sureste de Ohio sufrió una fuga en un pozo, lo que provocó la liberación de metano, un potente gas de efecto invernadero. durante casi tres semanasEl oscuro accidente acabó provocando una de las mayores fugas de metano en Estados Unidos historia. El New York Times informó En diciembre, nuevos datos satelitales revelaron que este único pozo de gas filtró más metano en 20 días que el metano liberado durante todo un año por las industrias de petróleo y gas en países como Noruega y Francia.
La causa de esta fuga masiva fue una Fallo de la tubería de revestimiento del pozo de gas o del revestimiento internoLas fallas en el revestimiento de pozos representan otro problema técnico significativo, aunque poco discutido, para un industria de fracturación hidráulica no rentable.
Fracturación hidráulica y fallos en los revestimientos de pozos
Las fallas en el revestimiento ocurren cuando el acero o el cemento que recubre un pozo de petróleo o gas se rompe o agrieta, lo que impide que el pozo mantenga la presión y crea una vía de escape para cualquier sustancia en su interior —como los fluidos de fracturación hidráulica— hacia el medio ambiente circundante. Pueden ocurrir, como en el caso del pozo de gas de Exxon en Ohio, en lugares donde se realiza fracturación hidráulica o fracking.
Las consecuencias de estos fallos pueden ser catastróficas, ya que Un artículo de 2017 publicado por la Sociedad de Ingenieros de Petróleo y detalla: “Las consecuencias de las fallas en el revestimiento incluyen reventones, contaminación, lesiones/fatalidades y la pérdida del pozo con los costos asociados”.
Los pozos utilizados para la extracción de petróleo y gas mediante fracturación hidráulica (fracking) difieren de los pozos petroleros convencionales o perforados tradicionalmente. Si bien un pozo fracturado se perfora inicialmente de forma vertical, al igual que un pozo convencional, en cierto punto la tubería gira y se extiende horizontalmente hasta alcanzar distancias de 20,000 metros (casi cuatro millas). La sección vertical del pozo está compuesta por varias capas de tubería de acero y cemento, diseñadas para proteger las aguas subterráneas cercanas del petróleo, el gas y los fluidos de fracturación que lo atraviesan.
El proceso de fracturación hidráulica es el que libera el petróleo y el gas de la lutita. Esto se logra bombeando una mezcla de agua, productos químicos y arena a una presión tan alta que rompe la roca, creando fracturas que permiten que el petróleo y el gas atrapados fluyan hacia la superficie.
Representación de un pozo de gas natural perforado horizontalmente y fracturado hidráulicamente, con el ciclo del agua involucrado. Crédito: Agencia de Protección del Medio Ambiente, dominio público
Según un informe de la Sociedad de Ingenieros de Petróleo, elaborado por el ingeniero de petróleo Neal Adams y otros, las fallas en las tuberías de revestimiento se han vinculado a las tensiones y altas presiones necesarias para completar el proceso de fracturación hidráulica, y la industria se enfrenta a este costoso y peligroso problema. Este informe analizó el problema en profundidad y empleó un lenguaje contundente (para ingenieros), señalando que «los incidentes de fallas en las tuberías de revestimiento durante las operaciones de estimulación por fracturación están aumentando a un ritmo alarmante».
Para una industria centrada exclusivamente en reducir costes, el riesgo de perder un pozo de fracturación hidráulica completo llama su atención.
La propia Sociedad de Ingenieros de Petróleo abordará este tema en su reunión del 6 de febrero en Texas, durante un panel de tres horas titulado “Deformación de la tubería de revestimiento en yacimientos no convencionales: estudios de caso, causas raíz, gestión y mitigación“Esto no es un asunto marginal para operadores independientes. El panel que aborda este tema está compuesto por representantes de los principales actores de la industria, incluyendo Shell.” BP y XTO, la filial de ExxonMobil que operaba el pozo reventado en Ohio.
Este creciente problema para la industria del fracking se puede atribuir a los mismos problemas que han causado fracasos anteriores: el recorte de gastos porque las empresas de esquisto han estado perdiendo dinero y están llevando al límite la tecnología para intentar finalmente obtener beneficios y pagar sus considerables deudas.
Una vez más, este enfoque de reducción de costes no ha funcionado, y los riesgos para el clima, el medio ambiente y los inversores siguen aumentando.
Más estrés puesto a prueba
Cuando DeSmog se acercó Dr. Anthony IngraffeaCuando se le preguntó al profesor emérito de ingeniería de la Universidad de Cornell sobre el tema de las fallas en el revestimiento de pozos, su respuesta fue simple: «No es sorprendente», dijo.
Las empresas de esquisto han prometido continuamente a los inversores que La tecnología sería la solución a las continuas pérdidas financieras del sector. Algunos de los avances tecnológicos que se promocionan como la clave de sus problemas financieros incluyen la perforación de pozos más largos y el bombeo de más arena de fracturación hidráulica. apuntalante Para mantener abiertos los conductos de esquisto fracturado, se inyecta más agua, se realizan muchas más fracturas por pozo y se instalan más pozos por plataforma con desarrollo de cubosy optimizando las operaciones con inteligencia artificial.
New #fracturación hidráulica Las técnicas empleadas, como la mayor longitud de los pozos horizontales (un 44 % más), el mayor uso de agua (un 250 % más), el mayor uso de arena de fracturación hidráulica y la menor distancia entre pozos, no han aumentado significativamente los recursos recuperables. Están acelerando la producción, lo que provoca auges y caídas más rápidas. https://t.co/WDLdBmGUIY
- TXSharon (@TXSharon) 12 de mayo de 2019
Según Dr. Arash Dahi-Taleghan, Profesor asociado de ingeniería de petróleo y gas natural en la Universidad Estatal de Pensilvania.
“Hoy en día, el problema es que no solo realizan cuatro o cinco fracturas”, explicó recientemente Dahi-Taleghan al Revista de Tecnología del Petróleo. “A veces, hay entre 150 y 200 fracturas muy próximas entre sí y las tasas de inyección son altas”. También mencionó las nuevas tecnologías que utilizan presiones más elevadas y concluyó que “todo esto puede ejercer una presión excesiva sobre la tubería de revestimiento, algo que no ocurría antes”.
Y eso tiene sentido para un ingeniero civil como Ingraffea. Los pozos más largos requieren mayor presión para impulsar los fluidos de fracturación hidráulica a mayores distancias y fracturar la lutita a lo largo de la sección lateral u horizontal del pozo. Esto ejerce mayor presión sobre toda la estructura del pozo, explicó a DeSmog.
"“Se ejerce una mayor presión sobre la tubería de revestimiento, y además se la somete a muchas más cargas repetidas, ya que al aumentar la longitud horizontal, se pasa de cinco fracturas a cientos en algunos casos”, explicó Ingraffea a DeSmog. “Todo tiene sentido”, añadió Ingraffea sobre el aumento de fallos en las tuberías de revestimiento.
Los pozos de petróleo y gas fracturados mediante fracturación hidráulica están construidos con acero y cemento, pero no son indestructibles. Cuando estos materiales se someten a esfuerzos repetidos durante las operaciones de fracturación, es inevitable que se produzcan fallos.
El ahorro de costes en materiales para pozos provoca fallos en los mismos.
El reciente Journal of Petroleum Technology (JPTUn artículo que cita a Dahi-Taleghan plantea una pregunta que debería asustar a los inversores en esquisto:Un desafío poco convencional: ¿Se pueden evitar las fallas de revestimiento durante la fracturación hidráulica?"
La perforación y fracturación hidráulica de los nuevos pozos, más largos, puede costar bastante más de 10 millones de dólares, un aumento significativo en comparación con los pozos más cortos que históricamente ha utilizado la industria. Informe de 2016 de la Administración de Información Energética Los costos históricos estimados de los pozos oscilan entre 6 y 10 millones de dólares. Compañía de gas de esquisto CNX informaron que pozos recientes costó $ 14 millones, pero la compañía espera reducir ese costo a 12.5 millones de dólares por pozo.
Una falla en el revestimiento de un pozo puede convertir esa considerable inversión en una pérdida total, lo que, según las circunstancias, también puede requerir aún más dinero para la limpieza. Si no se pueden prevenir las fallas en el revestimiento, la industria enfrenta un grave problema, razón por la cual este será sin duda un tema central de debate el próximo mes entre los ingenieros petroleros de Texas.
Costos promedio de pozos para la industria de fracturación hidráulica 2005-2016. Crédito: Tendencias en Estados Unidos Costos de producción de petróleo y gas natural, Administración de Información Energética
¿Es posible eliminar por completo las fallas en el revestimiento? Es muy improbable, dado que estos sistemas complejos soportan tensiones extremas. Sin embargo, estas fallas pueden reducirse considerablemente si los operadores invierten en las estructuras de los pozos.
"“El revestimiento representa entre el 20% y el 30% del costo total del pozo; es una cantidad enorme de dinero, y debido a los constantes problemas presupuestarios, los operadores optan por pagar el costo mínimo de diseño de cualquier pozo”, dijo Christine Noshi. un ingeniero petrolero cuya investigación se centró en la integridad de las tuberías de revestimiento de pozos., dicho JPT.
George King, quien JPT Descrito como “un consultor independiente y una voz técnica destacada en fracturación hidráulica”, ha evaluado el problema y su perspectiva es sombría.
"Cuanto más se intente ahorrar en el diseño de las tuberías, el cemento, los acoplamientos —ese tipo de cosas— mayor será el riesgo de que el pozo falle antes de poder obtener un retorno”, explicó King a JPT“Eso va a cambiar tus cálculos del valor actual neto.”
King estima que “en ciertos casos”. Estados Unidos En los yacimientos de petróleo de esquisto y de baja permeabilidad, entre el 20% y el 30% de los pozos horizontales se ven afectados en algún grado.”
Para las compañías de esquisto que ya están perdiendo dinero a raudales al apostar por pozos más largos con muchas más fracturas hidráulicas por pozo, esta es una noticia excepcionalmente mala.
Después de consistentemente Perdiendo dinero durante la última décadaLa industria del esquisto ha demostrado que no puede obtener beneficios perforando pozos más cortos y ha apostado fuerte por estos pozos mucho más largos. Pero aún así No funciona.
Riesgos ambientales y climáticos
Las fallas en el revestimiento de los pozos representan un enorme riesgo de contaminación del agua a través de los fluidos de fracturación hidráulica, que contienen una vasta mezcla de productos químicos con diversos riesgos para la salud. Y estos fallos representan otra forma en que la producción de petróleo y gas puede provocar la liberación del potente gas de efecto invernadero metano.
Según el artículo de Adams de 2017 publicado en la Society of Petroleum Engineers, «la mayoría de las fallas observadas se han producido en las secciones superficiales y sin cementar del pozo», lo que representa prácticamente el peor escenario posible desde el punto de vista ambiental. Sin cemento que ayude a contener el pozo en falla, y especialmente a poca profundidad, los fluidos de fracturación hidráulica pueden perforar el revestimiento interno y contaminar fácilmente las aguas subterráneas.
Si las secciones sin cementar tienen mayor probabilidad de fallar, ¿por qué la industria no cementa toda la longitud del pozo? Porque muchos estados no lo exigen, y usar más cemento incrementa los costos de un proceso ya de por sí caro, que los productores buscan desesperadamente controlar. El cemento no solo proporciona una barrera potencial entre lo que ocurre dentro del pozo y el entorno, sino que, como explicó Ingraffea a DeSmog, brinda mayor integridad estructural para ayudar al pozo a soportar las fuerzas extremas del proceso de fracturación hidráulica, que pueden alcanzar presiones de hasta 15,000 libras por pulgada cuadrada.
El peor escenario posible en caso de fallo es un reventón del pozo, lo que supone un desastre financiero para la operadora y puede provocar grandes fugas de metano, como le ocurrió a Exxon con el reventón de su pozo en Ohio. La investigación de Exxon concluyó que la alta presión fue la causante del fallo de la tubería de revestimiento del pozo.
“El primer satélite diseñado para monitorear continuamente el planeta en busca de fugas de metano hizo un descubrimiento sorprendente el año pasado: un accidente poco conocido en un pozo de gas en un sitio de fracturación hidráulica en Ohio fue, de hecho, una de las mayores fugas de metano jamás registradas en los Estados Unidos”.https://t.co/pa2BUuPTaX
— Alexander Kaufman (@AlexCKaufman) 16 de diciembre de 2019
El artículo de Adams señala específicamente que las fallas en el revestimiento pueden provocar reventones de pozos e incluye la siguiente declaración preocupante:
“Como demuestran los resultados de este estudio, la mayoría de los fallos se producen en la sección vertical del pozo, por encima de la capa de cemento. Los fallos observados en esta sección tienden a estar más cerca de la superficie que de la capa de cemento. Las técnicas de control de reventones existentes actualmente no son aplicables de inmediato en estos casos.”
Exxon tardó 20 días en sellar el pozo reventado en Ohio.
Fallo de revestimiento en Pensilvania
Hace un año, el productor de gas de esquisto CNX experimentado un Fallo en el revestimiento del pozo que provocó un desastre en Pensilvania.
En febrero, el Departamento de Protección Ambiental del estado emitió una noticia de violación a CNXLa empresa fue sancionada por «no construir ni operar un pozo de manera que se garantizara su integridad» y por «no equiparlo con revestimientos de resistencia suficiente». Sin embargo, el estado no impuso ninguna multa. CNX por las infracciones.
El pozo fue taponado y rellenado con cemento, lo que representó una gran pérdida para CNX, y la empresa informa que los pozos cuestan 14 millones de dólares cada uno. Aunque la empresa no tiene previsto fracturar hidráulicamente los otros tres pozos que perforó en la misma plataforma —construida con la misma tubería que falló—, sostiene que es una opción para el futuro si se añade un revestimiento adicional a los pozos.
El fracaso del gran experimento de fracturación hidráulica
La Sociedad de Ingenieros de Petróleo se reunirá en Texas el próximo mes para debatir el problema de las fallas en el revestimiento de pozos, mucho después de que los ingenieros deberían haberlo resuelto. Sin embargo, este ha sido el enfoque de la industria del petróleo y el gas a lo largo de la historia reciente de la fracturación hidráulica.
Esto se ha cumplido con la fracturación hidráulica inducida por la industria. temblores. Contaminación del agua. Emisiones de metano. residuos radiactivos de la fracturación hidráulica. Pozos infantiles. Frac golpea y moviéndose Peligroso petróleo extraído mediante fracturación hidráulica transportado por ferrocarril.
Y ahora, las fallas en el revestimiento de pozos. Cabe destacar que, ante muchos de estos problemas, la primera respuesta de los promotores de la industria del petróleo y el gas ha sido negar su existencia, retrasando así la identificación e implementación de soluciones y poniendo en riesgo a la población, el medio ambiente y el clima.
En 2014, Energía en profundidad, una iniciativa de relaciones públicas de la Asociación Independiente de Petróleo de América y FTI Consultante, escribio eso Una afirmación recurrente del sector contrario al fracking era que las fallas en el revestimiento de los pozos estaban causando contaminación del agua, y luego citaban a la Sociedad de Ingenieros de Petróleo para explicar por qué estas fallas eran tan raras. Energy in Depth podría contactar nuevamente a esos ingenieros para obtener una actualización de 2020.
Independientemente de los argumentos de la industria (o, en algunos casos, de su negación rotunda), estos costosos problemas siguen acumulándose para la industria del fracking al mismo tiempo que las compañías de esquisto se enfrentan a la probabilidad de que la mayor parte de las mejores superficies productoras de petróleo y gas ya ha sido perforadoSi ese resulta ser el caso, pagar los altos costos de perforación y fracturación hidráulica se volverá aún más difícil para las compañías de esquisto. Los nuevos pozos producen menos petróleo y gas.
El experimento de fracturación hidráulica ha sido Un desastre financiero. Ha sido un desastre climático. Y ha contaminado. grandes extensiones de agua y suelo en lugares como Dakota del Norte y está drenando (y contaminando) suministros de agua dulce muy necesarios en regiones áridas. Se ha relacionado potencialmente con Cánceres raros en jóvenes en PensilvaniaAdemás, la industria se dedica al transporte por carretera. aguas residuales radiactivas en todo el país con escasas protecciones.
Y las empresas no tienen dinero para limpiar y apagar Los cientos de miles de pozos, una vez secos, dejarán al público estadounidense con la responsabilidad de pagar la factura, o bien, permitirán que el problema se agrave.
#Esquisto Mark Papa, analista pesimista, predice un crecimiento de producción de tan solo 400 unidades. US este año. Cuenta la habitación en #IPTC2020 que OPEP El petróleo cobrará aún más importancia en la próxima década. «Se avecinan cambios». La escasez de capital influye en este cambio.PERO El agotamiento de los recursos juega un papel aún más importante. #petróleo y gas pic.twitter.com/CZ76RGu90U
— Trent Jacobs (@TrentPJacobs) Enero 13, 2020
¿Cómo cabe esperar que la industria del fracking aborde el creciente problema de las fallas en el revestimiento de los pozos? Basta con observar su historial y no esperar sorpresas.
Imagen principal: Imágenes de Powhatan Point XTO Explosión en plataforma petrolífera. Crédito: Patrulla de Carreteras del Estado de Ohio. Vídeos de FrakTracker
