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GESTIÓN DE LODOS DE PERFORACIÓN DE POZOS EN EL SECTOR DE HIDROCARBUROS

Docente: CARLOS ARTURO ÁLVAREZ MONSALVETutora: DIANA MARCELA GRANADOS

Alberto García Jerez, Silvia Arredondo, Martha Cecilia Aldana Ortiz y Luis Alfredo Lozada Pérez.

[email protected], [email protected], [email protected] y [email protected]

Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente, Universidad de Manizales

El presente trabajo reúne los aspectos más relevantes de la gestión de lodos de perforación de pozos en el sector Hidrocarburos, el cual hace referencia de manera específica a los fluidos de perforación como un contaminante potencial al subsuelo y los mantos freáticos cuando se realiza exploración y perforación.

INTRODUCCION

LODOS DE PERFORACIÓN (FLUIDOS DE PERFORACIÓN)

La perforación del subsuelo se utiliza algún fluido que facilite el avance de la barrenación y que contribuyera al retiro de los recortes generados durante la rotación de la broca.

Los fluidos son mezclas especialmente formuladas a partir de arcillas naturales, polímeros orgánicos y agentes densificantes y otros ingredientes suspendidos en agua, un material petrolífero, o una mezcla sintética de líquidos orgánicos.

Los recortes son partículas de roca sedimentaria triturada producidos por la acción de la barrena al penetrar la tierra.

TIPOS DE FLUIDO DE PERFORACIÓN


LODOS NEUMÁTICOS O BASE GAS O AIRE La perforación con aire, niebla o espuma para áreas en que las formaciones duras contienen una cantidad relativamente pequeña de fluidos.

LODOS A BASE DE ACEITEEl uso primordial es perforar las arcillas hidratables. Se caracterizan por que su fase líquida continua es aceite o una emulsión de agua en aceite (emulsión inversa).

LODOS A BASE DE AGUALos más frecuentemente, consisten en arcillas y coloides orgánicos que son añadidos para proveer las propiedades de filtración y viscosidad, densificantes y sólidos incorporados de la formación.

AGENTES Y PRODUCTOS UTILIZADOS EN UN FLUIDO DE PERFORACIÓN

AGENTES DENSIFICANTESControlan las presiones de la formación, sostener las paredes del pozo y para facilitar la salida de la tubería. Barita, Hematina, Galena y Carbonato de calcio.

AGENTES VISCOSIFICANTESIncrementan la viscosidad del fluido, importantes por prevenir la erosión del hueco, dar características óptimas de suspensión y acarreo, reducen las pérdidas por fricción y facilitan las tasas de cortes deseadas. Bentonita, Atapulguita, CMC, carboximeticelulosa y Pac, celulosa polianionica.

DISPERSANTES reducen la reología del lodo, modificando la relación de viscosidad y porcentaje de sólidos.Taninos, Lignitos, Lignosulfonatos , Polifosfatos y Polímeros modificados


ADITIVOS PARA EL CONTROL DE PÉRDIDA DE FILTRADOForma un revoque homogéneo e impermeabilizante. Bentonita, Almidón pregelatinizado, CMC (carboximeticelulosa), Goma Guar, Lignito, Pac (polianionica) y Poliacrilato

MATERIALES PARA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓNpara corregir o prevenir la pérdida de lodo hacia las formaciones perforadas. Dichos materiales son generalmente sólidos inertes con tamaños de partículas grandes que sirven de relleno (sello) de fracturas en las formaciones.Cascarilla de arroz, Mica, Mezclas de cáscaras de coco y nueces, Aserrín Semilla de algodón y Cemento


INHIBIDORES DE ARCILLAS/ LUTITASLas arcillas son materiales plásticos, de grano fino, que ocurren naturalmente en el suelo y de naturaleza coloidal. El agua fresca tiende a afectar a las arcillas hidratables y las salmueras de alta salinidad tienden a encogerlas. Para evitar la hidratación se utilizan fuentes de calcio y potasio soluble así como sales inorgánicas y compuestos orgánicos, tales como: Cloruro de potasio, Nitrato de potasio, Cloruro de calico, Cal hidratada, Asfalto y Glicol

ADITIVOS PARA ALCALINIDADSe utilizan diferentes sales para incrementar ó reducir el pH del fluido:Soda Caústica, Potasa caústica , Cal hidratada, Yeso, Soda ash ó carbonato liviano de sodio, Bicarbonato de sodio. Pirofosfato ácido de sodio (sapp) Otros aditivosLubricantes, Detergentes, Emulsionantes, Antiespumígenos, Floculantesy Bactericidas

SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTATORIA

Su función principal es la de remover los recortes de roca del agujero durante el proceso de perforación. Circuito: de los tanques el lodo es absorbido por las bombas, pasa por el interior de las tuberías y regresa por el espacio anular nuevamente a los tanques.

Ripios - Lodos de Perforación

Efluentes de Proceso

Fluidos de Completación

Base Aceite / Agua

Desechos de:

• Pruebas de Pozos

Trabajo de Completación

Muros Quemadores

Fosas de Servicio


Un pozo típico de 16000 pies (5kilometros) de profundidad genera 4000 barriles de corte compuestos en su mayoría por arena, arcilla, minerales y aditivos. La mayoría genera contaminación por el contacto del fluido de perforación que se impregnan de residuos de aceites y otros contaminantes.


En la perforación de un pozo, se utilizan, en promedio, 1.94 l/s de agua (Asociación Colombiana del Petróleo, 1999). Un pozo emite, en promedio, 0.9 l/s de aguas residuales. Su concentración promedio de DBO es de 49 mg/l, y de SST es de 564.6 mg/l, La eficiencia promedio de remoción de DBO, STT y grasas y aceites de los sistemas de tratamiento de las aguas residuales provenientes de las actividades de perforación de pozos es del 37%, 27% y 36% respectivamente (Tecnogerencia, 2000).


RESIDUOS FUENTE DE GENEACIÓN

SÓLIDOS Cortes de perforaciónResiduos del trabajo con herramientas,maquinaría y equipoBateríasEmpaques químicos (sacos, canecas y bolsas)Partes metálicas y chatarraGuantes, trapos, estopa, tela oleofílicaMadera, estibas

LÍQUIDO Aguas residuales de perforaciónAguas del lavado de equipos y maquinariaAguas lluvias (pueden ser naturales o limpias y aceitosas)Restos de materiales químicos empleados para tratamientosResiduos de lubricantes, etc.

GASEOSO Gases producto de la combustión de los motoresEmisiones gaseosas de los fluidos del pozoGases generados en las pruebas del pozo, los cuales son quemados


Residuos con hidrocarburos procedentes de operaciones de refinería (lodos y tierras de escombrera, lodos de fondos de tanques, lodos de refinería)Humedad (%) 50 - 85Materia orgánica (%) 8 - 25Cenizas 7 - 30PCI (kcal/kg) 0 - 4.600Halógenos totales Cl (%) ≤ 0,2S (%) < 1,5Cd (ppm) < 1Tl (ppm) < 1Hg (ppm) ≤ 1,3As (ppm) ≤ 200Pb (ppm) < 83Cr (ppm) ≤ 785Co (ppm) < 2,5Cu (ppm) ≤ 623Mn (ppm) ≤ 353Ni (ppm) ≤ 107V (ppm) ≤ 264Sn (ppm) < 25Sb (ppm) < 10PCBs (ppm) < 10

DEWATERING O DESHIDRATACIÓN DE LODOTratamiento de Desechos Sólidos

Remoción de la mayoría de los sólidos coloidales en exceso presentes en los lodos de perforación.proceso químico separación mecánica, mediante la utilización de una centrífuga.

La Coagulación es la adición de productos químicos al agua, los cuales causan que las partículas coloidales se agrupen en otras más grandes.

La Floculación generalmente es seguida por la coagulación y puede describir como un puente físico-químico o aglomeración de las partículas coaguladas.

Los sólidos provenientes de la Deshidratación de Lodo es descargado dentro de los contenedores y el Agua Recuperada es retornada para almacenar o en forma directa para el sistema activo de lodo.

TRATAMIENTO DE DESECHOS LÍQUIDOS

La fase líquida será enviada a los sistemas tanques, y de estos a un nuevo tanque, para su tratamiento químico a fin de garantizar la calidad de su vertimiento, el cual se realizará mediante el sistema de riego por aspersión en áreas aledañas previo cumplimiento de los parámetros estipulados en el Decreto 1594/84 y autorización de la Interventoría Ambiental.

Los sitios de disposición de disposición, estabilización y mezcla con suelo inerte en una proporción de 3:1 y con cal para su deshidratación o fijación. Los cortes, deben cumplir con las siguientes características: No contenido de materiales tóxicos, Humedad máxima de 20%, contenido mínimo de lodos, contenido máximo de lixiviados (Arsénico: 5.0 mg/l, Bario: 100 mg/l, Cadmio: 0.5 mg/l, Cromo +6: 5.0 mg/l, Plomo: 5.0 mg/l, Mercurio: 0.1 mg/l, Selenio: 1.0 mg/l, y Plata: 5.0 mg/l).

Resolución No. 0111 del 22 de enero de 2008

CONCLUSIONES

• Los impactos ambientales de los procesos de exploración, perforación y producción de los yacimientos de petróleo y gas natural son similares.

• En la fase de exploración, los impactos ambientales más significativos se relacionan con la apertura de trochas, deforestación y descapote de múltiples pequeñas áreas de aproximadamente media hectárea en territorios extensos, para permitir el aterrizaje de helicópteros.

• La erosión y la afectación de las corrientes de agua son frecuentes. El 37% de las áreas donde se ha hecho exploración en Colombia corresponde a bosques primarios.

• Los impactos ambientales de la producción se relacionan principalmente con el manejo de lodos de perforación, los residuos sólidos y la “estimulación” de los pozos mediante acidificación y fractura miento hidráulico.

CONCLUSIONES

• En Colombia ha sido frecuente la generación de pasivos ambientales inter-generacionales asociados a los procesos de explotación.

• Con el fin de lograr la preservación del recurso agua subterránea se aconseja analizar la situación de los acuíferos de interés en el área de emplazamiento. En base a este conocimiento se procurará promover todas las medidas viables para la reducción de la permeabilidad vertical, la utilización de barreras de distinta índole entre el recurso y las sustancias fluidas que se manipulen en la locación.

• La mezcla más difundida es agua-bentonita, esta mezcla forma un lodo con características específicas de viscosidad (que permiten acarrear los recortes generados por la acción de corte de la broca hacia la superficie) y densidad que proporcionan la presión necesaria para mantener la estabilidad del barreno, obteniendo con ello una perforación más efectiva.

REFERENCIAS

Viana. Javier. Guía para el tratamiento y eliminación de desperdicios de perforación y producción. Guía ambiental de Rapel número 4 .asociación regional de empresas de gas natural en América latina y el Caribe. www.arpel.org

• Jean-Louis SALAGER, USO DE LOS SURFACTANTES EN LA INDUSTRIA PETROLERA. UNIVERSIDAD de Los ANDES Mérida 5101 VENEZUELA, Escuela de INGENIERIA QUIMICA, 1991

• Fluidos de perforación. PDVSA Centro Internacional de Educación y Desarrollo (CIED

• Bariod Industrial Drilling Products, 1992. Dlilling Fluids Seminar. Baroid Training School. Houston, Texas.

• CETCO (Colloid Environmental Technology Co.), 1998. 5th Annual Technical Drilling Seminar. Red Kodge, Mt.

• Driscoll, Fletcher G., 1986. Ground Water Monitoring. General Electric Co. Jhonson Division. St. Paul Minesota.

• Petty Rebeca, Aller L., Nielsen D., 1989, Hanbook of Sugested Practices for Design Monitoring Wells. National Monitoring Well Association. Dublin, Ohio.

• Sánchez Pérez J., 1996. Aspectos básicos de geología para la biorremediación de suelos. Curso de biorremediación de suelos y acuíferos. PUMA, UNAM.

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