FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS DE LA TIERRAIntroducción a la ingeniería de

Petróleo

MÉTODOS DE EXTRACCIÓN DE HIDROCARBUROS: “FRACKING”

TEMA:

INTRODUCCIÓN:La creciente demanda de petróleo a nivel mundial, ha llevado a las empresas petroleras, a desarrollar nuevos métodos de extracción, algunos no convencionales, para maximizar la producción y cubrir la demanda. Uno de estos métodos es el fracking, que hasta hace unos años atrás no era muy conocido y poco implementado debido a las discusiones en torno al impacto ambiental que produce.

Los países que han implementado este método de extracción, han aumentado considerablemente su producción de crudo. Este es el caso de Estados Unidos, que antes producía 600 000 BPD; luego de usar el fracking, su producción aumentó a 3,5 MBD, y se estima que a este ritmo, en 2019 se convertirá en el máximo productor de petróleo del planeta. A pesar de esta gran ventaja, existe un enorme descontento en los ciudadanos, que se han visto afectos directa e indirectamente por el fracking. Entre los problemas que ocasiona la fracturación hidráulica están la contaminación de acuíferos, migración de gases y productos químicos como metales pesados hacia la superficie, y en ciertos casos, el aumento en la actividad sísmica.

OBJETIVOSObjetivo General:• Realizar una investigación bibliográfica acerca del Fracking y analizar

la viabilidad de implementar este método de extracción de petróleo en el Ecuador.

Objetivos Específicos:• Investigar y comprender los procesos que se realizan en la extracción

de crudo por fracturación hidráulica. • Establecer las ventajas y desventajas de utilizar este método de

extracción no convencional. • Determinar la factibilidad de implementar el fracking en el Ecuador.

Petróleo y gas no convencionalesEl Gas metano de carbón, constituye un tipo de gas no convencional que se caracteriza porque sus vetas de carbón son la roca generadora, el reservorio de metano y la trampa. Estos se encuentran en estado casi líquido que es almacenado en su mayor parte en las fracturas, además de encontrarse algunas veces como gas libre. La presión del reservorio disminuye a causa del agua producida, esto provoca un gradiente de concentración y a su vez una difusión del metano a las fracturas, donde alcanzan un estado de saturación crítica, empezando a fluir hacia el pozo. Estos pozos producen en poca cantidad al inicio, y a su vez utilizan considerables tasas de producción de agua y a medida que estas aumenta se logra pasar unos pocos barriles por día a miles de barriles por día.

El Gas de esquisto, también conocido como Shale Gas, se refiere a aquel gas contenido en la roca sedimentaria. Se encuentra absorbido en el constituyente orgánico. Su producción se alcanza reduciendo la presión del reservorio. Estas fracturas, al igual que las del gas metano, se encuentran llenas de agua, y para bajar la presión se requiere levantamiento artificial para extraerlas. La técnica se maximiza a través del fracking que permite conectar el pozo accediendo a las microfracturas naturales del reservorio.

Petróleo y gas no convencionales

Shale Gas. Fuente: Hillari. G 2014

Petróleo Shale Oil, contenido en la roca sedimentaria, se obtiene a través del kerógeno. El kerógeno es un compuesto que tiene un alto peso molecular lo que lo hace insoluble en solventes orgánicos. Este compuesto a altas temperaturas forma petróleo, 60° a 120°C, y gas a 120° y 150°C, es decir el kerógeno desprende hidrocarburos fósiles. Sin embargo el Petróleo Shale se forma cuando el kerógeno no alcanza las temperaturas deseadas, formando así este tipo de yacimientos.

Petróleo y gas no convencionales

IMAGEN DE FORMA DE EXPLOTACION CONVENCIONAL Y NO CONVENCIONAL

Grandes reservas de petróleo de esquisto en el mundo

Ante la implementación de Fracking, las reservas de petróleo de esquisto del mundo han llamado la atención de las grandes empresas norteamericanas para poder utilizar su técnica en ellas.

Sin embargo, otros países como Francia tienen vetada esta técnica. Esto involucra daños ambientales, hasta un riesgo en alterar las condiciones biológicas de cada país.

Grandes reservas de petróleo de esquisto en el mundo

¿Qué es el fracking?

Fracking. Fuente: horg.prg

La fracturación hidráulica o “fracking” es un método de extracción de petróleo y/o gas de esquisto, que se usa después de que el pozo ha sido completado. Consiste en la inyección de un fluido a gran presión en el pozo para crear o restaurar pequeñas fracturas en la formación con el fin de estimular la producción. Esto crea trayectorias que incrementan la razón a la cual el crudo puede ser producido desde la roca almacén o roca madre. La completación de un pozo petrolero se refiere a los trabajos que se realizan con el fin de mantenerlo en óptimas condiciones para producir de manera eficiente el gas o petróleo de la formación.

¿Qué es el fracking?

El pozo es de perforación mixta, es decir, es vertical al principio y horizontal a lo largo de la formación donde se encuentra el hidrocarburo. Para proteger los acuíferos de filtraciones de gas o petróleo, los casings son insertados en el pozo a profundidades entre 1,000 y 4,000 pies. Este proceso se repite hasta llegar que el reservorio es alcanzado.

Fracking

FrackingHay ciertas características o propiedades físicas que determinan la trayectoria de menos resistencia al flujo. El conocimiento de estas características es muy importante a la hora de intentar optimizar los regímenes de producción y la recuperación de hidrocarburos de un campo.

Estas características son:

• Orientación de las fracturas• Longitud de las fracturas

FrackingOrientación de las fracturasLas fracturas hidráulicas son formadas en la dirección perpendicular al menor esfuerzo. Mediante la experimentación se sabe que fracturas horizontales ocurren a profundidades menores que aproximadamente 2,000 pies debido a la sobrecarga de la tierra. A profundidades mayores a 2,000 ft, las fracturas estarán orientadas en la dirección vertical.

Orientación de fracturas. Fuente: Slideshare

Longitud de las fracturasLos especialistas de la industria han establecido que la longitud de las fracturas es el factor decisivo en lo que respecta al incremento de la productividad y la recuperación.

Fracking

Longitud de fracturas. Fuente: Slideshare

El fluido de fracturación está compuesto de agua y arena en un 98 a 99.5%, la diferencia son aditivos químicos que depende de las necesidades y las características del pozo. La inyección de fluidos en el pozo se hace por secuencias.

Composición del fluido utilizado en la fracturación

En la primera inyección, el líquido está compuesto por una fracción ácida que consiste en cientos de miles de galones de agua mesclados con un ácido diluido

Primera inyección. Fuente : hordago.org

Composición del fluido utilizado en la fracturación

Luego se inyecta una fracción que consiste aproximadamente en 100 000 galones de agua sin material de apuntalamiento.

Después le sigue una combinación de agua y material de apuntalamiento que consiste en arena o material cerámico para mantener abiertas las fracturas.

Fisuras abiertas

Tercera inyección. Fuente : hordago.org

Segunda inyección. Fuente : hordago.org

Tipo de aditivo Compuesto principal Propósito Acido diluido (15%) Ácido hidroclórico o ácido

muriático Ayuda a disolver minerales e inicia la fracturación de la roca

Biocida Glutaraldehído Elimina bacterias en el agua que producen bioproductos corrosivos.

Rompedor Persulfato de amonio Permite una rotura retardada de las cadenas de polímeros del gel

Inhibidor de corrosión N, n-dimetil formamida Previene la corrosión en el tubo

Reticulante Sal de borato Mantiene la viscosidad de los fluidos a medida que aumenta la temperatura

Reductor de fricción Poliacrilamida Minimiza la fricción entre el fluido y el tubo

Iron control Ácido cítrico Previene la precipitación de óxido de metal

Eliminador de oxigeno Bisulfato de amonio Remueve el oxígeno del agua para proteger el tubo de la corrosión

Agente ajustador de PH

Carbonato de sodio o potasio Mantiene la efectividad de otros componentes como los reticulantes

Apuntalante Sílice o carbonato de potasio Permite a las fracturas mantenerse abiertas para que el gas pueda salir

Tabla 1. Aditivos del fluido, compuesto principal y propósito. Fuente: Healy Dave, 2012

Composición del fluido utilizado en la fracturación

Ventajas del frackingMejora la

producciónDesarrolla reservas

adicionales

Sobrepasa zonas altamente dañadas

Reduce la deposición de

asfáltenos

Conecta sistemas de

fracturas naturales

Asegura la producción de intervalos con

arcillas laminares

Disminuye el número de pozos necesarios para drenar un área

Reduce la necesidad de perforar pozos horizontales

Incrementa el área efectiva de drenaje de un

pozo

Disminuya la velocidad de flujo

en la matriz rocosa

Desventajas del fracking• La falta de exploración de nuevas fuentes de energíaLos que no están de acuerdo con el fracking afirman que seguir explotando cada pulgada cuadrada de la nación, en una búsqueda desesperada de más gas natural y el petróleo sólo es retrasar lo inevitable.

• Utilización grandes cantidades de agua El concepto de la utilización de grandes cantidades de agua a la sonda subterránea de petróleo y gas, que ni siquiera pueden estar disponibles ha dado que pensar a muchos observadores ambientales.

• Incremento de la contaminaciónEn cualquier lugar de 10 a 40 por ciento de las aguas residuales fracking fluye de nuevo a la superficie de perforación inicial. Esto podría tener consecuencias de largo alcance a largo plazo, ya que los suministros de agua subterránea pueden contaminarse

Fracking en el EcuadorEl Oil Shale se produce por medio de fracturas en la literita, en este caso la literita es la roca madre, la roca fuente, el reservorio y el sello.

El Oil Shale es una roca inorgánica, es una roca no porosa que contiene un poco de material orgánico bajo la forma de kerógeno. Se podría que esta roca es similar a la roca fuente la diferencia entre estas dos rocas es que la Oil Shale tiene un 40% más de kerógeno en su interior por eso la gran ambición de querer explotar este recurso en el ecuador porque en otros países como en estados unidos está dando un alto resultado de producción.

Fracking en el EcuadorEl Oil Shale contiene más kerógeno que la roca fuente pero menos que el carbón, el principal interés del Oil Shale no está en los combustibles sólidos sino en los combustibles líquidos.Además dos tercios de las reservas de Oil Shale se encuentran en los estados unidos en donde este momento se encuentra una alta producción de petróleo que se la ha logrado sacra por medio de este método llamado fracking.

Fracking en el EcuadorEl Oil Shale contiene más kerógeno que la roca fuente pero menos que el carbón, el principal interés del Oil Shale no está en los combustibles sólidos sino en los combustibles líquidos.Además dos tercios de las reservas de Oil Shale se encuentran en los estados unidos en donde este momento se encuentra una alta producción de petróleo que se la ha logrado sacra por medio de este método llamado fracking.

Fracking en el Ecuador

BREVE RESUMEN

DE FRACKING

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Conclusiones: 1. La fracturación hidráulica es una técnica muy controversial, con consecuencias severas

al medio ambiente, pero que seguirá siendo utilizada al producir grandes cantidades de dinero.

2. Ecuador no puede adoptar esta técnica de extracción, porque lastimosamente en el país no se encuentran yacimientos de gas y/o petróleo de esquisto.

3. El fracking es un método muy efectivo en la estimulación de pozos poco permeables, y será indispensable en los próximos años debido a que son cada vez menos los pozos de alta permeabilidad.

4. La geometría, longitud y orientación de las fracturas hidráulicas, influyen en la producción del pozo.

5. El diseño del tratamiento por fracturamiento hidráulico depende de las características del yacimiento como la profundidad, permeabilidad y conductividad adimensional.

Bibliografía: • Administration, U. E. (2015). EIA. Obtenido de EIA.Bennett, L. (1992). Schlumberger.

Recuperado el 26 de agosto de 2015, de http://www.slb.com/~/media/Files/resources/oilfield_review/spanish06/spr06/p46_61.pdf

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• Sparrow, T. (01 de Noviembre de 2013). EcoPortal. Recuperado el 26 de agosto de 2015, de Fracking: EE. UU. Y la fiebre de esquisto en América Latina: http://www.ecoportal.net/Temas-Especiales/Energias/Fracking_EE._UU._Y_la_fiebre_de_esquisto_en_America_Latina

• TELESUR. (19 de noviembre de 2014). ¿Qué es fracking? ¿QUÉ ES EL FRACKING? Venezuela. Recuperado el 30 de agosto de 2015, de https://www.youtube.com/watch?v=toNc6aFuxBE