Shale Oil y Shale Gas

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shale oil and gas

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<p>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. </p> <p>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] </p> <p>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). ] </p> <p>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.</p> <p>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 ( &gt;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.</p> <p>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 </p> <p> 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. </p> <p>Figura 3. Localizacin del Shale.</p> <p>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. </p> <p>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.</p> <p>Figura 4. Horizontaldrilling e Hydraulicfracturing.</p> <p>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. </p> <p>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.</p> <p>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. </p> <p>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. </p> <p>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. </p> <p>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. </p> <p>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. </p> <p>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</p> <p>9</p>

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