La estimulación de pozos es un término amplio utilizado para describir las diversas técnicas e intervenciones de pozos que pueden emplearse para restaurar o mejorar la producción de hidrocarburos de un pozo de petróleo .
La fracturación hidráulica (fracking) y la acidificación son dos de los métodos más comunes para la estimulación de pozos. Estas técnicas de estimulación de pozos ayudan a crear vías para que el petróleo o el gas fluyan con mayor facilidad, lo que en última instancia aumenta la producción general del pozo. [1]
La estimulación de pozos se puede realizar en un pozo de petróleo o gas ubicado en tierra o en alta mar.
La variedad de fluidos de perforación que se bombean al interior del pozo durante la perforación y la terminación puede causar a menudo daños a la formación circundante al penetrar en la roca del yacimiento y bloquear las gargantas de los poros (los canales de la roca por donde fluyen los fluidos del yacimiento). De manera similar, el acto de perforar puede tener un efecto similar al arrojar desechos a los canales de perforación. Ambas situaciones reducen la permeabilidad en el área cercana al pozo y, por lo tanto, reducen el flujo de fluidos hacia el pozo.
Una solución sencilla y segura es bombear mezclas de ácidos diluidos desde la superficie al pozo para disolver el material dañino. [2] [3] Una vez disuelto, se debe restablecer la permeabilidad y los fluidos del yacimiento fluirán hacia el pozo, limpiando lo que quede del material dañino. Después de la finalización inicial, es común usar cantidades mínimas de ácido fórmico para limpiar cualquier daño de lodo y costra. En esta situación, el proceso se conoce vagamente como "estimulación del pozo". A menudo, los grupos que se oponen a la producción de petróleo y gas se refieren al proceso como "acidificación", que en realidad es el uso de ácidos en gran volumen y alta presión para estimular la producción de petróleo.
En casos más graves, el bombeo desde la superficie no es suficiente, ya que no se dirige a ningún lugar en particular en el fondo del pozo y reduce las posibilidades de que el producto químico conserve su eficacia cuando llega allí. En estos casos, es necesario colocar el producto químico directamente en su objetivo mediante el uso de tubos flexibles . Los tubos flexibles se introducen en el pozo con una herramienta de inyección en el extremo. Cuando la herramienta está en su objetivo, el producto químico se bombea a través de la tubería y se inyecta directamente sobre el área dañada. Esto puede ser más eficaz que el bombeo desde la superficie, aunque es mucho más caro y la precisión depende de conocer la ubicación del daño.
En las terminaciones de pozos entubados, las perforaciones tienen como objetivo crear un orificio a través de la tubería de acero para que se pueda producir el yacimiento. Los orificios se forman típicamente con explosivos moldeados que perforan la tubería y crean un orificio fracturado en la roca del yacimiento a lo largo de una corta distancia. En muchos casos, los túneles creados por las pistolas de perforación no proporcionan suficiente área de superficie y se hace deseable crear más área en contacto con el pozo.
En algunos casos, se necesita más área si el yacimiento es de baja permeabilidad. En otros casos, los daños causados por las operaciones de perforación y terminación pueden ser lo suficientemente graves como para que el túnel de perforación no penetre eficazmente a través del volumen dañado cerca del pozo. Esto significa que la capacidad de los fluidos para fluir hacia los túneles de perforación existentes es demasiado limitada. Un método para lograr una mayor estimulación es realizar un tratamiento de fractura hidráulica a través de las perforaciones.
Si la permeabilidad es naturalmente baja, entonces, a medida que se drena el fluido del área inmediata, el fluido de reemplazo puede no fluir hacia el vacío con la suficiente rapidez para compensar el vacío y, por lo tanto, la presión disminuye. El pozo no puede entonces fluir a una velocidad suficiente para que la producción sea económica. En este caso, extender una fractura hidráulica a mayor profundidad en el yacimiento permitirá alcanzar mayores tasas de producción.
Las estimulaciones con propulsores pueden ser una forma muy económica de limpiar los daños en las cercanías del pozo. Los propulsores son un material poco explosivo que genera grandes cantidades de gas en el fondo del pozo muy rápidamente. La presión del gas aumenta en el pozo, lo que aumenta la tensión en la roca hasta que se vuelve mayor que la presión de ruptura de la formación. La longitud y el patrón de fractura dependen en gran medida del tipo de herramienta de estimulación con propulsores que se utilice.
La acidificación es una técnica de estimulación de pozos que inyecta una solución ácida en el pozo. El proceso de acidificación limpia los desechos que obstruyen el pozo y aumenta la permeabilidad de la roca del yacimiento, lo que permite que el petróleo o el gas fluyan con mayor libertad. [4]
El fracking (también conocido como fracturación hidráulica, fracking, hidrofracturación o hidrofracking) es una técnica de estimulación de pozos que implica la fracturación de formaciones en el lecho rocoso mediante un líquido presurizado. El proceso implica la inyección a alta presión de "fluido de fracturación" (principalmente agua, que contiene arena u otros agentes de sostén suspendidos con la ayuda de agentes espesantes ) en un pozo para crear grietas en las formaciones rocosas profundas a través de las cuales fluirán más libremente el gas natural , el petróleo y la salmuera . Cuando se elimina la presión hidráulica del pozo, pequeños granos de agentes de sostén de fracturación hidráulica (ya sea arena u óxido de aluminio ) mantienen abiertas las fracturas. [5]
La fracturación hidráulica comenzó como un experimento en 1947, [6] y la primera aplicación comercialmente exitosa siguió en 1949. A partir de 2012, se habían realizado 2,5 millones de "trabajos de fractura" en todo el mundo en pozos de petróleo y gas, más de un millón de ellos dentro de los EE. UU. [7] [8] Dicho tratamiento es generalmente necesario para lograr tasas de flujo adecuadas en pozos de gas de esquisto , gas de esquisto apretado , petróleo de esquisto apretado y gas de veta de carbón . [9] Algunas fracturas hidráulicas pueden formarse naturalmente en ciertas vetas o diques . [10] La perforación y la fracturación hidráulica han convertido a los Estados Unidos en un importante exportador de petróleo crudo a partir de 2019, [11] pero la fuga de metano , un potente gas de efecto invernadero , ha aumentado drásticamente. [12] [13] El aumento de la producción de petróleo y gas a partir del auge del fracking que duró una década ha llevado a precios más bajos para los consumidores, con mínimos casi récord de la proporción de los ingresos de los hogares destinados a los gastos de energía. [14] [15]
La fracturación hidráulica es muy controvertida. [16] Sus defensores destacan los beneficios económicos de los hidrocarburos más accesibles (como el petróleo y el gas natural ), [17] [18] los beneficios de reemplazar el carbón con gas natural , que se quema de manera más limpia y emite menos dióxido de carbono (CO 2 ), [19] [20] y los beneficios de la independencia energética . [21] Los opositores al fracking argumentan que estos se ven superados por los impactos ambientales , que incluyen la contaminación de las aguas subterráneas y superficiales , [22] el ruido y la contaminación del aire , el desencadenamiento de terremotos y los peligros resultantes para la salud pública y el medio ambiente. [23] [24] La investigación ha encontrado efectos adversos para la salud en las poblaciones que viven cerca de los sitios de fracturación hidráulica, [25] [26] incluida la confirmación de peligros químicos, físicos y psicosociales como resultados del embarazo y el parto, migrañas, rinosinusitis crónica , fatiga severa, exacerbaciones del asma y estrés psicológico. [27] Es necesario respetar las normas y los procedimientos de seguridad para evitar más impactos negativos. [28]
La escala de la fuga de metano asociada con la fracturación hidráulica es incierta, y hay cierta evidencia de que la fuga puede anular cualquier beneficio en materia de emisiones de gases de efecto invernadero del gas natural en relación con otros combustibles fósiles . [29] [30]
Algunas técnicas de estimulación no implican necesariamente alterar la permeabilidad fuera del pozo. A veces implican facilitar el flujo de fluidos hacia arriba en el pozo que ya han entrado. El levantamiento por gas a veces se considera una forma de estimulación, en particular cuando solo se utiliza para poner en marcha el pozo y se apaga durante la operación en estado estable. Sin embargo, más comúnmente, el levantamiento como estimulación se refiere a tratar de sacar líquidos pesados que se han acumulado en el fondo, ya sea a través de la entrada de agua desde la formación o mediante productos químicos inyectados desde la superficie, como inhibidores de incrustaciones y metanol (inhibidor de hidratos). Estos líquidos se asientan en el fondo del pozo y pueden actuar como un peso que retiene el flujo de fluidos del yacimiento, actuando esencialmente para matar el pozo . Se pueden eliminar haciendo circular nitrógeno utilizando tubos en espiral .
En tiempos más recientes, debido a la naturaleza temporal de la estimulación de pozos, se han utilizado buques de perforación especializados conocidos como "buques de estimulación de pozos" para la estimulación de pozos en aguas profundas. [37] [38] Las empresas offshore como Norshore y Schlumberger operan una flota de estos buques especializados. [39] También conocidos como "buques de perforación multipropósito", estos barcos reemplazan a la plataforma petrolera de perforación convencional , lo que resulta en ahorros considerables en costos. [40] Algunos WSV como el " Norshore Atlantic " pueden realizar múltiples tareas, incluida la operación sin tubo ascendente en los segmentos de aguas poco profundas y medias, la perforación de pozos petroleros completos y la realización de desmantelamiento submarino completo (P&A). También pueden realizar la perforación previa de las secciones del pozo superior en aguas profundas y operaciones de intervención de pozos con tubos ascendentes de reacondicionamiento. [41] [42]
{{cite book}}: |journal=ignorado ( ayuda )El frenesí de la perforación de esquisto en el Pérmico ha permitido a Estados Unidos no solo reducir las importaciones de petróleo crudo, sino incluso convertirse en un importante exportador [...] Las nuevas tecnologías de perforación y fracturación hidráulica ayudaron a lograr el precio de equilibrio
Durante gran parte del auge del fracking, la economía estadounidense creció y las emisiones disminuyeron. Un estudio concluyó que entre 2005 y 2012, el fracking creó 725.000 puestos de trabajo. Esto se debe en gran medida a que el gas natural procedente del fracking desplazó al carbón en la producción de electricidad.
... las técnicas de fracturación hidráulica impulsaron un auge histórico de la producción estadounidense durante la década que ha reducido los precios al consumidor, ha impulsado la economía nacional y ha reconfigurado la geopolítica.