Cargando datos....

Cómo resolver los problemas de agua en las operaciones de petróleo y gas

Uno de los mayores retos a los que se enfrenta la industria del petróleo y el gas es la gestión del agua, especialmente en las operaciones no convencionales. La fracturación hidráulica requiere mucha agua limpia, y por cada barril de petróleo equivalente, una operación típica produce actualmente entre cuatro y diez barriles de agua producida, es decir, agua propia del yacimiento, que es demasiado salobre para su uso en la fracturación. Paradójicamente, la escasez de agua es endémica en regiones centrales como la cuenca del Pérmico y, en general, en toda la mitad occidental de Estados Unidos. De hecho, la escasez de agua se considera ahora un problema global, y el agua se caracteriza cada vez más como una mercancía.

Reciclaje, ESG y sismicidad

Para hacer frente a este reto, la innovación más impactante es reciclar el agua producida y el flujo de retorno, tratándola y mezclándola cuidadosamente para su uso óptimo en las operaciones de fracturación. El reciclaje es la opción más inteligente no solo porque las preocupaciones medioambientales, sociales y de gobernanza han surgido como una prioridad importante en toda la industria, sino también porque el reciclaje del agua es ahora la ruta más rentable en comparación con su eliminación. El reciclaje reduce el uso de agua dulce, disminuye el tráfico de camiones para entregar el agua dulce y eliminar las aguas residuales, y prácticamente elimina la eliminación de las aguas residuales en los pozos de eliminación de agua salada (SWD).

Hay una serie de factores que se unen para hacer menos atractiva la eliminación del agua producida: la escasez de agua, la preocupación por el medio ambiente, el coste y la logística de trasladar millones de galones de agua, y la creciente preocupación por la sismicidad asociada a la inyección de aguas residuales en los pozos de la SWD.

La sismicidad ha sido, por supuesto, una preocupación entre las agencias reguladoras de la región del Mid-Continent durante algunos años. Ahora el problema se agudiza en la cuenca del Pérmico, que representa el 60% de los volúmenes de agua producida en Estados Unidos.[*] A finales del año pasado, tanto la Comisión de Ferrocarriles de Texas (RRC) como la División de Conservación del Petróleo (OCD) de Nuevo México señalaron que se estaban tomando el asunto muy en serio. Nuevo México actualizó su marco normativo y Texas estableció dos áreas de respuesta sísmica (SRA) para limitar la capacidad de inyección y la concesión de permisos en los condados de Midland, Ector, Martin, Culberson y Reeves. Es probable que estos avances animen a más operadores a recurrir al reciclaje.

Factores de la gestión del agua

TETRA está a la vanguardia de la gestión del agua en las aplicaciones de producción y terminación de pozos de petróleo y gas, ofreciendo toda la gama de soluciones, desde el abastecimiento de agua limpia hasta el tratamiento y reciclaje del agua producida y el flujo de retorno, así como la filtración, el almacenamiento, la mezcla, la distribución y la transferencia. La empresa utiliza sus competencias básicas de décadas en química y en I+D avanzada para desarrollar tratamientos de agua que sean compatibles con el yacimiento, lo que es absolutamente primordial para el éxito de la estimulación y la vida del pozo.

Para la mayoría de las operaciones, los principales retos del reciclaje del agua producida son la salinidad, los altos volúmenes y el traslado. El agua producida contiene muchas sales y otros minerales, por lo que tiene que ser tratada de forma especializada para hacerla apta para su uso en el fracking. Y el programa de tratamiento tiene que ser capaz de manejar grandes volúmenes de fluido para no ser un cuello de botella y obstaculizar la producción del pozo. Nuestro sistema SwiftWater Automated Treatment (SWAT™), por ejemplo, permite reciclar más de 100.000 barriles de agua producida al día mediante tecnologías y procesos únicos que hacen que el agua sea óptima para su uso en el fracking.

El trasvase deagua es otro de los retos, uno que realmente pone de manifiesto la importancia de la planificación y el aspecto holístico de un buen programa de gestión del agua. En este frente, TETRA cuenta con los recursos necesarios no sólo para proporcionar la única manguera plana de doble revestimiento y rápido despliegue del sector, sino también para coordinar el acceso y la distribución del trasvase de agua. Al inspeccionar la dispersión de los emplazamientos de las plataformas y los estanques de almacenamiento, TETRA puede ayudar a los operadores a identificar y conectar con las fuentes de agua más estratégicamente situadas, lo que hace que sus operaciones sean más eficientes, económicas y medioambientales.

Diseñar para lo óptimo

En lo que respecta al diseño de una solución de gestión del agua, lo mejor es un enfoque global y holístico. En lugar de adquirir un componente de la empresa X y otro de la empresa Z, asociarse con una empresa, como TETRA, garantiza que todas las tecnologías sean compatibles y que el rendimiento general sea más eficiente, fiable y económico.

Otra característica para mejorar aún más las operaciones es la automatización. Su incorporación para supervisar y controlar a distancia el bombeo, el tratamiento, el almacenamiento, el trasvase y la mezcla mejora enormemente la eficiencia y la economía y proporciona visibilidad y transparencia en todas las actividades de gestión del agua. La automatización reduce el número de personal necesario in situ, así como sus desplazamientos de ida y vuelta en vehículos. Nuestra solución de automatización -el sistema de control automatizado BlueLinx™- también puede aplicar algoritmos para optimizar la eficiencia de las bombas de los motores para reducir el consumo de combustible y las emisiones. La automatización también disminuye el riesgo asociado a los errores humanos y a tener más trabajadores in situ.

El mercado y la visión a largo plazo

Dada la continua e incluso creciente demanda de combustibles fósiles, la gestión del agua ha llegado para quedarse. A medida que las técnicas de estimulación sigan evolucionando y mejorando para producir más hidrocarburos, podemos esperar que los volúmenes de agua también aumenten. En la actualidad, el mercado estadounidense de la gestión del agua está valorado en 12.000 millones de dólares y crece rápidamente, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 10% hasta 2028. Este año, el agua producida reciclada representará el 40-42% de la demanda de agua de fracturación, frente al 39% en 2021 y se prevé que sea el 45% en 2024.

Con el tiempo, queremos ser capaces de tratar el agua producida para que sea apta para su uso en otras aplicaciones industriales, la agricultura y el sustento del ganado. Otro objetivo es la recuperación y comercialización a gran escala de minerales útiles. Gracias a nuestra competencia básica en química acuosa y a nuestra experiencia en la extracción de minerales y la fabricación de productos a partir de ellos, TETRA es idónea para perseguir estos objetivos, que son realistas y alcanzables, no sólo castillos en el aire. Es un viejo tópico, pero es cierto: la invención es la madre de la invención. El agua es una necesidad absoluta, y debería considerarse un producto básico, que no se negocia en ninguna bolsa de productos, pero que tiene un valor incalculable para mantenernos.

[*] Todas las métricas del sector proceden de Rystad Energy.

Nueva llamada a la acción

 

Proteja su agua de fracturación con la gestión del almacenamiento de agua de TETRA

Tratamiento del agua: Los (muy) primeros años

Con la llegada de la fracturación hidráulica, el almacenamiento, el tratamiento y el mantenimiento de grandes volúmenes de agua se han convertido en un componente importante de las operaciones en el lugar de trabajo. El agua de fracturación suele almacenarse en tanques sobre el suelo o, más comúnmente, en estanques subterráneos (o pozos de agua) equipados con revestimientos. Sin embargo, el almacenamiento de grandes volúmenes de agua supone un reto.

Las antiguas civilizaciones se dieron cuenta hace siglos de que el agua almacenada a largo plazo se vuelve inadecuada para el uso humano, aunque no sabían nada de la ciencia de los patógenos transmitidos por el agua. De hecho, es probable que el vino sea el primer tratamiento del agua inventado por el ser humano. En las antiguas civilizaciones de la región mediterránea, el agua para el consumo solía cortarse con vino porque su nivel de alcohol (ligeramente superior al 10-14% de los vinos modernos) estaba casi precisamente en el punto que mata las bacterias, lo que hacía que el agua fuera segura.

Bacterias: No es sólo un problema del agua potable

Al igual que el agua potable, el agua de fracturación también debe ser tratada adecuadamente para evitar la proliferación de bacterias. Con la capacidad de proliferar a un ritmo rápido, las bacterias reducirán los sulfatos en el agua, creando así el peligroso gas de sulfuro de hidrógeno (H2S), así como sólidos de sulfuro de hierro. Estos últimos pueden dañar gravemente la porosidad de un yacimiento y, en consecuencia, disminuir la producción si se bombea a un pozo.

La necesidad de gestionar el almacenamiento de agua

A pesar del potencial de crecimiento bacteriano, la gestión adecuada de los estanques de almacenamiento de agua de fracturación es un componente de las operaciones a menudo infravalorado. En realidad, la gestión adecuada de los estanques es una medida preventiva sólida que requiere una inversión mínima y que suele consistir en el tratamiento del agua con un biocida, la aireación y un producto químico para promover la separación de los sólidos. Descuidar la gestión de las balsas conducirá invariablemente a una reparación más costosa en el futuro.

Directrices de gestión del almacenamiento de agua de TETRA

Tratamiento de aguas

El primer paso de la gestión del estanque es el tratamiento del agua, que comienza con la determinación de los niveles de oxígeno disuelto (OD), potencial de oxidación-reducción (ORP) y trifosfato de adenosina (ATP), un compuesto orgánico que alimenta el crecimiento de células vivas como las bacterias. A continuación se aplica un tratamiento de choque inicial con hipoclorito de sodio (lejía), que suele ser del 12,5% en volumen, pero que varía en función del nivel de ATP. A continuación, un tratamiento de larga duración con cloruro de dimetil dialquil amonio (DDAC) proporciona una desinfección adicional, así como la separación de sólidos. Cada tratamiento debe ir acompañado de una aireación para mezclar bien el agua y los aditivos químicos. Si un estanque carece de sistema de aireación, puede utilizarse una bomba de transferencia para "hacer rodar" el agua.

Mantenimiento semanal

Cada semana, un técnico debe registrar el nivel, la temperatura y el aspecto del estanque, así como recoger muestras de cuatro puntos equidistantes a lo largo del perímetro. Entre los descriptores habituales del aspecto se encuentran el transparente, el blanco lechoso, el blanco opaco, el verde teñido, el marrón teñido y el negro. En el registro semanal debe anotarse también si el estanque se ha aireado (o "rodado") en el momento de la recogida de la muestra o en torno a él.

Mantenimiento semanal del estanque

Análisis de muestras de agua

Lasmuestras de agua deben ser analizadas cada semana para determinar los niveles de DO y ORP. Si el ORP cae por debajo de 50 milivoltios, la muestra debe analizarse más a fondo para determinar el nivel de ATP. De lo contrario, las muestras para el análisis de ATP pueden recogerse cada dos semanas en lugar de cada semana. Si el nivel de ATP supera los 10.000 picogramos por mililitro, debe aplicarse una dosis de 30 partes por millón (ppm) de DDAC activo al 80% para mantener la calidad del agua.

Aireación del estanque

El medio más eficaz para airear un estanque grande es utilizar un sistema de aireación subsuperficial para introducir aire difuso directamente en el agua. A diferencia de los aireadores de superficie y las fuentes, la aireación subsuperficial crea el mayor contacto entre el aire y el agua, la circulación y la mezcla, y provoca la menor evaporación. Como ya se ha dicho, si el estanque carece de un sistema de aireación, se puede utilizar una bomba de transferencia para "hacer rodar" el estanque, pero esto no es lo ideal.

La aireación suele realizarse una o dos veces cada 24 horas, dependiendo de la temperatura del agua y de las condiciones meteorológicas locales. Los climas más cálidos pueden requerir que el sistema de aireación funcione de forma continua, pero hay que tener cuidado en este caso porque demasiado aire puede hacer que el estanque se vuelva turbio. TETRA recomienda mantener un nivel mínimo de OD de 2-4 ppm para evitar el crecimiento bacteriano; es preferible mantener niveles más altos si es posible.

Nueva llamada a la acción