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Gestión de Lodos de Perforación de Pozos en el sector de Hidrocarburos.

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  • 1. GESTIÓN DE LODOS DE PERFORACIÓN DE POZOS EN EL SECTOR DE HIDROCARBUROSDocente: CARLOS ARTURO ÁLVAREZ MONSALVETutora: DIANA MARCELA GRANADOSAlberto García Jerez, Silvia Arredondo, Martha Cecilia Aldana Ortiz yLuis Alfredo Lozada Pérez. alberto.garcia@unad.edu.co, arredondo.sa@gmail.com, mcaldanao@libertadores.edu.co y luis.lozada@corhuila.edu.co Maestría en Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente, Universidad de Manizales
  • 2. INTRODUCCION El presente trabajo reúne los aspectos másrelevantes de la gestión de lodos de perforaciónde pozos en el sector Hidrocarburos, el cualhace referencia de manera específica a losfluidos de perforación como un contaminantepotencial al subsuelo y los mantos freáticoscuando se realiza exploración y perforación.
  • 3. 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 dela barrena al penetrar la tierra.
  • 4. TIPOS DE FLUIDO DE PERFORACIÓN
  • 5. TIPOS DE FLUIDO DE PERFORACIÓNLODOS NEUMÁTICOS O BASE GAS O AIRELa perforación con aire, niebla o espuma para áreas en que las formacionesduras contienen una cantidad relativamente pequeña de fluidos.LODOS A BASE DE ACEITEEl uso primordial es perforar las arcillas hidratables. Se caracterizan por quesu fase líquida continua es aceite o una emulsión de agua en aceite (emulsióninversa).LODOS A BASE DE AGUALos más frecuentemente, consisten en arcillas y coloides orgánicos que sonañadidos para proveer las propiedades de filtración y viscosidad,densificantes y sólidos incorporados de la formación.
  • 6. AGENTES Y PRODUCTOS UTILIZADOS EN UN FLUIDO DE PERFORACIÓNAGENTES DENSIFICANTESControlan las presiones de la formación, sostener las paredes del pozo y parafacilitar la salida de la tubería.Barita, Hematina, Galena y Carbonato de calcio.AGENTES VISCOSIFICANTESIncrementan la viscosidad del fluido, importantes por prevenir la erosión delhueco, dar características óptimas de suspensión y acarreo, reducen laspérdidas 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 deviscosidad y porcentaje de sólidos.Taninos, Lignitos, Lignosulfonatos , Polifosfatos y Polímeros modificados
  • 7. TIPOS DE FLUIDO DE PERFORACIÓNADITIVOS PARA EL CONTROL DE PÉRDIDA DE FILTRADOForma un revoque homogéneo e impermeabilizante.Bentonita, Almidón pregelatinizado, CMC (carboximeticelulosa), Goma Guar,Lignito, Pac (polianionica) y PoliacrilatoMATERIALES PARA PÉRDIDA DE CIRCULACIÓNpara corregir o prevenir la pérdida de lodo hacia las formaciones perforadas.Dichos materiales son generalmente sólidos inertes con tamaños departículas grandes que sirven de relleno (sello) de fracturas en lasformaciones.Cascarilla de arroz, Mica, Mezclas de cáscaras de coco y nueces, AserrínSemilla de algodón y Cemento
  • 8. TIPOS DE FLUIDO DE PERFORACIÓNINHIBIDORES DE ARCILLAS/ LUTITASLas arcillas son materiales plásticos, de grano fino, que ocurren naturalmenteen el suelo y de naturaleza coloidal. El agua fresca tiende a afectar a lasarcillas hidratables y las salmueras de alta salinidad tienden a encogerlas. Paraevitar la hidratación se utilizan fuentes de calcio y potasio soluble así comosales inorgánicas y compuestos orgánicos, tales como: Cloruro de potasio,Nitrato de potasio, Cloruro de calico, Cal hidratada, Asfalto y GlicolADITIVOS PARA ALCALINIDADSe utilizan diferentes sales para incrementar ó reducir el pH del fluido:Soda Caústica, Potasa caústica , Cal hidratada, Yeso, Soda ash ócarbonato liviano de sodio, Bicarbonato de sodio. Pirofosfato ácido de sodio(sapp)Otros aditivosLubricantes, Detergentes, Emulsionantes, Antiespumígenos, FloculantesyBactericidas
  • 9. SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTATORIASu función principal es la de remover los recortes de roca del agujero durante elproceso 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 lostanques.  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
  • 10. SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTATORIAUn pozo típico de 16000 pies (5kilometros) de profundidad genera 4000 barrilesde corte compuestos en su mayoría por arena, arcilla, minerales y aditivos. Lamayoría genera contaminación por el contacto del fluido de perforación que seimpregnan de residuos de aceites y otros contaminantes.
  • 11. SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTATORIAEn la perforación de un pozo, se utilizan, en promedio, 1.94 l/s de agua (AsociaciónColombiana del Petróleo, 1999). Un pozo emite, en promedio, 0.9 l/s de aguasresiduales. Su concentración promedio de DBO es de 49 mg/l, y de SST es de564.6 mg/l, La eficiencia promedio de remoción de DBO, STT y grasas y aceites delos sistemas de tratamiento de las aguas residuales provenientes de lasactividades de perforación de pozos es del 37%, 27% y 36% respectivamente(Tecnogerencia, 2000).
  • 12. SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTATORIA
  • 13. SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTATORIARESIDUOS FUENTE DE GENEACIÓNSÓLIDOS Cortes de perforación Residuos del trabajo con herramientas, maquinaría y equipo Baterías Empaques químicos (sacos, canecas y bolsas) Partes metálicas y chatarra Guantes, trapos, estopa, tela oleofílica Madera, estibasLÍQUIDO Aguas residuales de perforación Aguas del lavado de equipos y maquinaria Aguas lluvias (pueden ser naturales o limpias y aceitosas) Restos de materiales químicos empleados para tratamientos Residuos de lubricantes, etc.GASEOSO Gases producto de la combustión de los motores Emisiones gaseosas de los fluidos del pozo Gases generados en las pruebas del pozo, los cuales son quemados
  • 14. SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTATORIA Residuos con hidrocarburos procedentes de operaciones de refinería (lodos y tierras de escombrera, lodos de fondos de tanques, lodos de refinería) Humedad (%) 50 - 85 Materia orgánica (%) 8 - 25 Cenizas 7 - 30 PCI (kcal/kg) 0 - 4.600 Halógenos totales Cl (%) ≤ 0,2 S (%) < 1,5 Cd (ppm) <1 Tl (ppm) <1 Hg (ppm) ≤ 1,3 As (ppm) ≤ 200 Pb (ppm) < 83 Cr (ppm) ≤ 785 Co (ppm) < 2,5 Cu (ppm) ≤ 623 Mn (ppm) ≤ 353 Ni (ppm) ≤ 107 V (ppm) ≤ 264 Sn (ppm) < 25 Sb (ppm) < 10 PCBs (ppm) < 10
  • 15. DEWATERING O DESHIDRATACIÓN DE LODO Tratamiento de Desechos SólidosRemoción de la mayoría de los sólidos coloidales en exceso presentes en loslodos de perforación.proceso químicoseparación mecánica, mediante la utilización de una centrífuga.La Coagulación es la adición de productos químicos al agua, los cuales causanque las partículas coloidales se agrupen en otras más grandes.La Floculación generalmente es seguida por la coagulación y puede describircomo un puente físico-químico o aglomeración de las partículas coaguladas.Los sólidos provenientes de la Deshidratación de Lodo es descargadodentro de los contenedores y el Agua Recuperada es retornada paraalmacenar o en forma directa para el sistema activo de lodo.
  • 16. TRATAMIENTO DE DESECHOS LÍQUIDOSLos sitios de disposición de disposición, estabilización y mezcla con sueloinerte en una proporción de 3:1 y con cal para su deshidratación o fijación. Loscortes, deben cumplir con las siguientes características: No contenido demateriales 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: 1.0mg/l, y Plata: 5.0 mg/l).La fase líquida será enviada a los sistemas tanques, y de estos a un nuevotanque, para su tratamiento químico a fin de garantizar la calidad de suvertimiento, el cual se realizará mediante el sistema de riego por aspersiónen áreas aledañas previo cumplimiento de los parámetros estipulados en elDecreto 1594/84 y autorización de la Interventoría Ambiental. Resolución No. 0111 del 22 de enero de 2008
  • 17. 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.
  • 18. 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.
  • 19. 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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