INTRODUCCINEl shale es tambien llamado roca sedimentaria
(lutita) que consiste bsicamente en una formacin sedimentaria en la
cual no tiene una permeabilidad suficiente para ser extraido de
manera convencional por lo que sus mtodos son, en muchas ocasiones,
combinados con nuevas tecnologas. Esta situado y atrapado en rocas
por debajo del sitio donde se extrae el petroleo y el gas de manera
convencional, adems esta por debajo del Thight ( petroleo de
formaciones compactas) donde se encuentra atrapado, tambien,
hidrocarburos. La extraccin de petroleo y gas en esta parte ha sido
de mayor importancia en los ltimos aos, ya que se ha podido
implementar de manera comercial, situacin que no se haba
desarrollado antes por la falta de tecnologa, con lo que se ha
replanteado las formas energticas en el mundo. Al profundizar en el
tema, se desarrollar lo relacionado al shale oil y shale gas,
especficamente en la parte tecnolgica, en las cuales estn sus
metodos de extraccion, ambiental, donde se esta estudiando su
impacto con el medio y econmica con la cual se imparte la
importancia en el mundo, sus factores mas relevantes, sus
aplicaciones y comparaciones entre pases, entre otros. Es
importante estudiar shale oil y shale gas por los multiples
impactos que esta haciendo su extraccin, adems que ya esta siendo
prometedor con desarrollos tecnolgicos lo que lo hace competidor
ante otras industrias.
PROCESOS QUIMICOS INVOLUCRADOS Y CONDICIONES DE OPERACIN Para
una extraccin de shale gas se tienen en cuenta los siguientes
pasos[footnoteRef:1]: [1:
http://www.shalegasespana.es/es/index.php/recursos/compromiso-social/la-produccion-de-shale-gas-en-siete-pasos]
1. Se hace el estudio respectivo geolgico: Los estudios
geolgicos se hace en cuanto a su estructura geomtrica y es ah donde
se estudia la posibilidad de un yacimiento y su reserva potencial.
Los estudios geoquimicos que se hace para conocer el estado quimico
del suelo, este mtodo consiste en el estudio de los elementos y su
distribucin en varias fracciones granulomtricas para su
prospreccin. Este mtodo funciona para suelos profundos. 2.
Construccin del pozo con los permisos especiales, pruebas de
produccin y preparacin de emplacamiento.3. El pozo de perfora en
varios niveles hasta encontrar las rocas donde se piensa esta el
gas atrapado. Todo esto a travs de tuberas de revestimiento de
cemento que asegura su estanqueidad. 4. Se hace la estimulacin a
travs de la fracturacin hidrulica[footnoteRef:2] que es un mtodo
utilizado desde hace 60 aos: Cuando se hace un pozo vertical y se
encuentra las posibles rocas, se procese a un poco horizontal. Todo
este paso con ayuda de un acero y posterior relleno de cemento para
aislarlo de las dems rocas y acuiferos. Se inyecta agua con arena a
suficiente presin, acompaada de qumicos para ayudar en su
rompimientos y evitar bacterias. A lo largo de toda la perforacin
se controla presin y extensin de microfracturas. Al final el pozo
devuelve parte del fluido y es cuestin de horas que salga el
fluido, en este caso el gas. [2: 99,58% de agua y arena. 0,42% de
aditivos( 0,001% inhibidor de corrosin, 0,068% de reductor de
friccin y 0,354% de cido). ]
La duracin del proceso depende de las condiciones de operacin y
terreno, pero, generalmente, es de una semana. 5. Se conecta
tuberas al pozo donde el gas es transportado. 6. Reconstruccin del
terreno.
Figura 1.Ejemplo de la extraccin de shale gas.Dentro de las
propiedades de shale gas, as como los factores de todo el proceso
se habla de los esquistos que poseen materia organica entre 0,5% y
25%, son rocas madre donde las altas presiones y temperaturas (
>160C) transforma petroleo en gas natural. La distribucin del
gas se hace en fracturas naturales de la roca, espacio del poro y
sobre la materia organica.En cuanto a la permeabilidad de estas
rocas, es muy poca, aproximadamente de 1 Darcy ( 10 -8 cm2). Para
su fracturacin hidrulica se necesita de 3000 m de longitud para un
mismo nivel ( horizontal), una presin aproximada de 100Mpa por 300
Lt/s. Ya se haba mencionado que se inyectaba agua con arena y esta
ultima sirve en este caso para evitar que las fracturas se cierren
al detener el bombeo. Esta fracturacin hidrulica consume alrededor
de 75,000 a 300,000 litros de agua por pozo cuando se trata de
estimular los yacimientos y se consume de 7 a 20 millones por pozo
cuando es la explotacin. Para una extraccin de shale oil se tienen
en cuenta los siguientes aspectos: Existen varios tipos de
extraccin de shale oil. Uno de los mas importantes es el mtodo SAGD
(segregacin gravitacional asistida por vapor) que consiste en la
perforacin de dos pozos horizontales, uno 10 metros por encima del
otro. Se inyecta vapor en el pozo superior, con lo que el bitumen
calentado fluye dentro del pozo inferior, desde el que se
extrae.
Figura 2. Ejemplo de Extraccin de Oil sands mediante SAGD
(Segregacin gravitacional asistida por vapor)Los pasos para su
extraccin son los siguientes: 1. Precalentamiento: Consiste en la
inyeccin de vapor de manera uniforme por el pozo inyector y
productor, lo que permite que se establezca el intercambio calrico
entre ambos pozos. 2. Se inyecta vapor solamente por el pozo
inyector
Figura 3. Corte longitudinal de los pozos.3. El calentamiento
del petrleo por medio del vapor reduce la viscosidad cinemtica lo
que facilita la forma que el crudo fluya a travs de la interface
vapor-arena bituminosa por diferencia de densidades hacia el pozo
productor; es decir, el petroleo, al final se reposa en la cmara y
es removido por el pozo productor gracias a su alta presin. Se
afirma que la distancia entre un pozo a otro es de 5 a 7m. Otro
tipo de extraccin se hace mediante pirolisis, hidrogenacin o
disolucin trmica. La pirolisis se hace mediante una retorta a cielo
abierto, es decir que el petroleo esta muy somero. Se extraa, se
trituraba y se transportaba hasta las retortas. De hay se habla del
querogeno que no es mas que la materia organica para convertirla en
petroleo o gas. La descomposicin optima del querogeno es de 480C a
520C. El proceso de hidrogenacin trmica permite la extraccin
mediante un donante de hidrogeno o la adicin de disolventes o ambos
a temperaturas altas. Para determinar el mtodo ptimo para extraer
shale oil se hace la comparacin de la energa extraa con la cantidad
de energa requerida para extraerla. ltimos resultados arrojado en
2008 dicen que las reacciones eran promedio de 07 y 133.
Figura 3. Localizacin del Shale.
DESCRIPCION DE TECNOLOGIA E IMPACTO TECNOLOGICOTecnologa Shale
gas: Existen dos principales tecnologas que apoyan la extraccin del
gas; se refiere a la perforacin horizontal dirigida
(horizontaldrilling) y la fractura hidrulica (hydraulicfracturing).
Estas funcionan de manera complementaria.Horizontaldrilling:
Consiste en una perforacin horizontal, pero para lograr esto,
primero hay que hacer una perforacin vertical para que despus el
perforador gire 45 para taladrar. Las caractersticas principales
del horizontal drilling son:Primero, entender que muchos pozos no
son fsicamente verticales, sino ms bien horizontales. Lastcnicas de
sondeo y monitoreo estn compuestas por tres mediciones:
profundidad, inclinacin y acimut magntico. Tiene que haber un diseo
de BHA (ensamblaje de fondo de pozo) para una avanzada perforacin.
No hay que dejar un lado otros avances tecnolgicos importantes en:
tuberas de perforacin, caja y pin, collares de perforacin,
rimadores y estabilizadores. Es importante la aplicacin
demudmotors(motores de barro), los cuales utilizan el barro para
producir potencia adicional de perforacin.
Hydraulicfracturing: Lo que se hace en el procedimiento es
bombear fluidos (agua, arena y sustancias qumicas) a presiones
altas para fracturar la roca, aumentado la porosidad y
permeabilidad del canal para que el gas natural salga hacia la
superficie. Esto es de vital importancia para la extraccin
delshalegas, ya que ste se encuentra en pequeos poros
independientes de esquisto ( materia organica, poros ), los cuales
necesitan un canal para una extraccin del gas.No obstante, se
observ que muchas de las fracturas se cerraban al apagar las
bombas, debido a las altas presiones dentro del pozo. Lo anterior
se solucion agregando un 1% dearena al agua, la que mantiene
condiciones de permeabilidad obtenidas en el esquisto hasta despus
de apagada la bomba. Tambin se puede utilizar cermica y polvo de
aluminio.Sumado a lo anterior, la solucin suele contener qumicos
multipropsito: convertir el agua en gel, reducir la friccin del
fluido, prevenir corrosin, controlar el pH, etc. Todo lo anterior
hace que la perforacin horizontal cueste hasta tres veces ms que la
perforacin vertical. Pero, este costo extra es usualmente
recuperado gracias a la produccin adicional proveniente del mtodo.
De hecho, muchos pozos rentables hoy en da seran un fracaso sin
estas dos tecnologas complementarias.
Figura 4. Horizontaldrilling e Hydraulicfracturing.
Tecnologia de Shale oil: Se utilizan tcnicas de perforacin y
estimulacin, asi como complementarias, estas muy avanzadas basadas
en optimizacin de procesos y de costos. Perforacin de sondeos
horizontales: la razn por la que la operacin es de manera
horizontal es para aprovechar los volmenes intersectados en los
pozos. Se perfora de manera vertical hasta llegar cerca al objetivo
( 2000 a 4000 m) y con un motor en fondo se perfora aumentando al
angulo para entrar de manera horizontal y perforar de 2000 a 3000 m
asegurando la entubacin y la cementacin.
Fracturacin hidrulica: La aplicacin es la estimulacin para la
produccin de petrleo y gas. Dentro de datos estadsticos se determin
que su utilizacin ha sido en mas de un milln pozos productores. La
mejora continua ha sido eje importante de esta tecnologa. Otro da
importante es que en la actualidad se fracturan hasta 35.000 pozos
por ao (vertical y horizontal). Se estima que el 80% de la
produccin no convencional de gas no existirasin esta tecnologa.
Competicin de pozos adaptadas: la mejora contiua de las
completaciones permite que mejore el aislamiento de capas
superiores y la produccin en multizonas.Microsismica: Monitorea y
controla los procesos de fracturacin y determina las zonas
afectadas por nuevas fracturas. Dentro de las tecnologas de shale
oil y shale gas hay una con renombre y que se utilizan para los dos
casos: La fracturacin hidrulica.
Esta tecnologa es crtitica para la obtencin de caudales
comerciales y su aprovechamiento no haba sido completo hasta
mediados de la pasada decada por sus escasos avances tecnolgicos.
En cuanto al costo, este representa el 60% de todo el sondeo.
Figura 5. Transporte fracturacin hidrulica. Al ser tan
importante su aplicacin, su reglamentacin no se hizo esperar para
esta tecnologa. Se tienen estndares internacionales donde describe
la composicin del agua a inyectar (figura 6) en las cuales se
encuentra El DOE (Departamento de Energa) de Estados Unidos y el
Consejo de Proteccin del Agua Subterrnea (GWPC) de EEUU los cuales
crearon FracFocus que consiste en una base de datos nacional, en la
cual se encuentra informacin sobre un pozo especifico y los
aditivos y cantidades a utilizar en sus procesos que fracturacin
hidrulica. En la Europa existe el reglamento llamado Reach que
consiste en un sistema integrado de registro, evaluacin,
autorizacin y restriccin de sustancias qumicas, que obliga a las
empresas que los fabrican e importan a evaluar los riesgos
derivados de su utilizacin y a adoptar las medidas necesarias para
gestionar y mitigar cualquier riesgo identificado. En 2011, la EPA
(US Environmental Protection Agency) comenz un estudio de los
potenciales impactos de la fracturacin hidrulica en los recursos de
agua potable.
Figura 6. Composicin qumica de agua inyeccin en la fracturacin
hidrulica.La siguiente imagen corresponde a una plantacin tpica de
fracturacin hidrulica ubicada en Oklahoma, USA. Utilizaron 28
camiones de bombeo con una potencia total de 52000 hhp.
ASPECTOS ECONOMICOS. Shale oil y shale gas han tomado gran
importancia en la economa mundial con las energas alternativas que
se estn abarcando en el mercado.
REFERENCIAShttp://www.ypf.com/EnergiaYPF/Paginas/que-es-shale.htmlhttp://www.larepublica.co/infraestructura/%E2%80%9Cel-futuro-de-colombia-est%C3%A1-en-shale-oil-y-gas%E2%80%9D_40629file:///C:/Users/Maria%20Alejandra/Downloads/364-1551-1-PB.pdfhttp://www.energia.gob.mx/webSener/shale/shale_sp.htmlhttp://www.repsol.com/es_es/corporacion/prensa/Newsletter/horizonte-no-convencional.aspxhttp://www.shalegasespana.es/es/index.php/recursos/compromiso-social/la-produccion-de-shale-gas-en-siete-pasoshttp://colombiaesp.nexencnoocltd.com/en/ShaleGas/ComoProducimosShaleGasenCanada.aspxhttp://web.ing.puc.cl/power/alumno11/shale/La%20Revolucion%20del%20Shale%20Gas.htm#_Toc294276981http://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish10/win10/01_extraccion.pdfhttps://www.repsol.com/imagenes/es_es/no_convencionales_597x540_06_esp_tcm7-607176.swfhttps://shalegasespana.files.wordpress.com/2012/10/esquistos_bituminosos.pdf
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