La reutilizaci\u00f3n de pozos abandonados de petr\u00f3leo y gas en algunas partes ofrece la oportunidad de minimizar y reducir los costos de inversi\u00f3n y mejorar la viabilidad econ\u00f3mica de proyectos con potencial geot\u00e9rmico en Alemania, donde los recursos de alta entalp\u00eda son dif\u00edciles de acceder debido a sus grandes profundidades. Pero aun para un pa\u00eds geot\u00e9rmicamente avanzado como M\u00e9xico, esta opci\u00f3n podr\u00eda ser de utilidad para proporcionar energ\u00eda sostenible adem\u00e1s de regiones geot\u00e9rmicas de alta temperatura conocidas para el pa\u00eds.<\/p>\n
Palabras clave:<\/strong> Geotermia, energ\u00eda sostenible, pozos de petr\u00f3leo y gas, potencial de reutilizaci\u00f3n, Alemania.<\/p>\n ABSTRACT<\/strong><\/p>\n The reuse of abandoned oil and gas wells in some parts provide a chance of minimizing and reducing investment costs and improve economic feasibility of potential geothermal projects in Germany where high enthalpy reservoirs are difficult to access due to their great depths. But even for a geothermally advanced country like Mexico, this option might prove helpful to provide sustainable energy outside the well-known hot spots.<\/p>\n Keywords:<\/strong> Goethermics, sustainable energy, oil and gas wells, reuse potential, Germany.<\/p>\n En los tiempos actuales, en los que existe una continua discusi\u00f3n sobre calentamiento global, la emisi\u00f3n de carbono o sobre los desechos de la energ\u00eda nuclear, la energ\u00eda geot\u00e9rmica podr\u00eda representar la esperanza para darle un giro radical a la energ\u00eda global. Sin embargo, aunque existen las condiciones geol\u00f3gicas favorables, los altos costos de perforaci\u00f3n generalmente limitan muchos proyectos \u00fatiles en geotermia. Esto es cierto por lo menos para proyectos fuera de las evidentes \u00e1reas de alta entalp\u00eda, que frecuentemente son, no obstante, s\u00f3lo prospectos prometedores. Por otra parte, hay cientos y hasta miles de pozos abandonados de petr\u00f3leo y gas en todo el mundo que por lo menos en algunos casos podr\u00edan ser convertidos para uso geot\u00e9rmico (Reyes, 2007; Davis y Michaelides, 2009; Kurevija y Vulin, 2011).<\/p>\n En principio, para usar un pozo abandonado de petr\u00f3leo o gas con fines geot\u00e9rmicos, \u00e9ste debe estar en condiciones adecuadas (instalaciones, tuber\u00edas). En segundo lugar, es necesario ubicar una estructura de recepci\u00f3n cercana para que la energ\u00eda recuperada pueda ser accesible. El desarrollo preferido depender\u00e1 de la profundidad o m\u00e1s bien de la temperatura del pozo, an\u00e1lisis del flujo de calor y de la disponibilidad de agua termal en el reservorio. Si estas caracter\u00edsticas est\u00e1n presentes, se deben monitorear varios par\u00e1metros: tipo de fluidos (hidroqu\u00edmica), presi\u00f3n del yacimiento, la cantidad de hidrocarburos remanente, porosidad y permeabilidad, sustentabilidad de la tasa de producci\u00f3n y extensi\u00f3n de la roca reservorio (acu\u00edfero). Bajo circunstancias favorables, el acu\u00edfero tiene una extensi\u00f3n regional tal que asegura un flujo constante y una producci\u00f3n a largo plazo que abarque varias d\u00e9cadas. Adicionalmente, la hidroqu\u00edmica del agua termal deber\u00eda tener una mineralizaci\u00f3n m\u00ednima para permitir una operaci\u00f3n con pocas complicaciones de la planta geot\u00e9rmica respecto al escalamiento (o dimensiones) y la corrosi\u00f3n.<\/p>\n Sin embargo, en muchos casos, los par\u00e1metros relevantes para un eficiente sistema, como las dobletes hidrotermales, no se aplican y por lo tanto su uso debe ser considerado alternativo. La aplicaci\u00f3n m\u00e1s directa ser\u00eda convertir un pozo abandonado en un intercambiador calor\u00edfico profundo (sonda geot\u00e9rmica). Como consecuencia, no ser\u00eda necesario un segundo pozo para reinyecci\u00f3n y los problemas de escalamiento por mineralizaci\u00f3n qu\u00edmica y corrosi\u00f3n, tan frecuentemente vistos en sistemas hidrotermales relacionados con la composici\u00f3n qu\u00edmica de salmueras, no ocurren. Para realizar una sonda geot\u00e9rmica profunda se debe remover el gas o aceite y, si es necesario, el influjo remanente de formaci\u00f3n de agua o de aceite-gas debe ser sellado mediante tapones de cemento (figura 1).<\/p>\n Figura 1. Pozo abandonado (izquierda) reestructurado como una sonda geot\u00e9rmica\/intercambiador de calor profundo (derecha).<\/p><\/div>\n Si el pozo est\u00e1 en condiciones apropiadas y el di\u00e1metro de tuber\u00eda es adecuado, el \u00fanico componente por implementar es una tuber\u00eda interna aislada. Una desventaja de estos sistemas cerrados es una salida menor de energ\u00eda en comparaci\u00f3n con los sistemas hidrotermales. Sin embargo, en Austria y en Alemania existen algunos ejemplos de \u00e9xito para convertir pozos abandonados en sondas geot\u00e9rmicas profundas. En tales casos, la menor eficiencia energ\u00e9tica del sistema cerrado es econ\u00f3micamente compensada por los bajos costos de inversi\u00f3n.<\/p>\n En 2009 la compa\u00f1\u00eda austriaca RAG (Roh\u00f6l-Aufsuchungs AG) perfor\u00f3 el pozo exploratorio M\u00fchlleiten ML-002 cerca de Neukirchen a.d. V\u00f6ckla (figura 2), pero no tuvo\u00a0\u00e9xito. Este pozo tiene una profundidad de 2,850 m y una temperatura de fondo de 105\u00b0C. En 2012 finalmente el pozo fue convertido en una sonda geot\u00e9rmica profunda y desde entonces entrega b\u00e1sicamente 3,500 MWh por a\u00f1o hacia una red distrital calor\u00edfica (figura 3).<\/p>\n Figura 2. Ubicaci\u00f3n de los sistemas geotermales mencionados.<\/p><\/div>\n <\/p>\n Figura 3. Planta geot\u00e9rmica M\u00fchlleiten ML-002 (Doppelreiter, 2013).<\/p><\/div>\n <\/p>\n Uno de los campos petroleros m\u00e1s antiguos a nivel mundial est\u00e1 ubicado en el \u00e1rea Pechelbronn, cerca de Landau, en el Valle Superior del Rin (Oberrheingraben), en una estructura de rift del suroeste de Alemania (figura 2). En las \u00faltimas d\u00e9cadas, cerca de 200 pozos han sido excavados, de los cuales aproximadamente\u00a070 son a\u00fan productivos. Adem\u00e1s, el Valle Superior del Rin es el lugar m\u00e1s conocido por aguas termales nonmagm\u00e1ticos en un dominio extensional de Alemania (Harthill, 2002; Moeck, 2014). Bajo estas condiciones, aun los pozos m\u00e1s someros exhiben altas temperaturas. Dos pozos petroleros abandonados del \u00e1rea de Landau han sido convertidos en sondas geot\u00e9rmicas profundas. La primera tiene una profundidad de cerca de 920 m y una temperatura al fondo mayor a los 80\u00b0C. Esta sonda, equipada con 4\u00bd\u2033 de tuber\u00eda epoxi, actualmente genera cerca de 88 kW de energ\u00eda termal, la cual es subsecuentemente elevada por medio de una bomba calor\u00edfica a cerca de 110 kW y utilizada en un spa de un parque recreativo cercano.<\/p>\n El segundo pozo modificado en el Valle Superior del Rin tiene 797 m de profundidad y exhibe temperaturas al fondo cerca de los 80\u00b0C. Ha sido equipado con una tuber\u00eda especial de polietileno reforzado con un tejido de acero y aislado en los \u00faltimos 300 m de su parte superior. El sistema entrega cerca de 80 kW de energ\u00eda termal sin necesidad de instalar una bomba calor\u00edfica, con lo que abastece una red de calentamiento local (Mertel y K\u00f6rper, 2015).<\/p>\n Por otra parte, cuando todos los par\u00e1metros relevantes aplican, se recomienda la conversi\u00f3n hacia un sistema de energ\u00eda m\u00e1s eficiente, como el sistema hidrotermal binario. Considerando ese uso hidrotermal, se ha planeado recientemente la conversi\u00f3n de un pozo de gas abandonado, en el Rotliegend, cerca de Munster, en el noroeste de Alemania, por nuestra compa\u00f1\u00eda GeoDienste GmbH. En el \u00e1rea de Munster, el campo Dethlingen fue uno de los principales prospectos en Alemania durante las \u00faltimas d\u00e9cadas. Sin embargo, hoy s\u00f3lo dos pozos se encuentran en producci\u00f3n. Uno de \u00e9stos, cerca de la estructura de recepci\u00f3n potencial para calor, es decir, la ciudad de Munster, fue abandonado hace algunos a\u00f1os porque su proporci\u00f3n agua-gas se hab\u00eda incrementado intensamente, de tal modo que la producci\u00f3n de gas econ\u00f3mica ya no fue posible. El\u00a0pozo ten\u00eda una profundidad de 4,450 m TVD (total vertical depth-profundidad vertical total) y m\u00e1s de 5,100 m MD (measured depth-profundidad medida) con una temperatura al fondo de 147\u00b0C. A finales de 2015 el pozo cerrado fue abierto y monitoreado por una tuber\u00eda enrollada (coiled tubing) (figura 4) para verificar la viabilidad de una reutilizaci\u00f3n geot\u00e9rmica.<\/p>\n Figura 4. Monitoreo CT (coiled tubing) del pozo de gas abandonado en Munster a finales de 2015.<\/p><\/div>\n Finalmente, se prepar\u00f3 una prueba de inyecci\u00f3n para confirmar la tasa de circulaci\u00f3n de agua proyectada. Si los resultados empatan con las expectativas, la perforaci\u00f3n ser\u00e1 convertida a un pozo de inyecci\u00f3n como parte de un sistema hidrotermal binario. A partir del sitio existente, se prepara una nueva perforaci\u00f3n direccional para que sirva como pozo de producci\u00f3n (figura 5). Se espera que la salida t\u00e9rmica sea alrededor de los 10 MW, la cual debe entregarse a la red calor\u00edfica del distrito de la ciudad de M\u00fcnster y convertirse parcialmente a electricidad (v\u00eda ORC- Organic Rankine Cycle).<\/p>\n Figura 5. Pozo Munster de gas original (izquierdo) convertido a un pozo de inyecci\u00f3n (en medio) y nuevo pozo de producci\u00f3n (derecha).<\/p><\/div>\n Con respecto a la salida de energ\u00eda t\u00e9rmica o de generaci\u00f3n de electricidad a partir de pozos de gas y petr\u00f3leo abandonados en Alemania, el uso de la tecnolog\u00eda de Sistemas Geot\u00e9rmicos Mejorados (por sus siglas en ingl\u00e9s, EGS: Enhanced Geothermal Systems), debe ser considerada. La tecnolog\u00eda EGS nos permite el uso de energ\u00eda geot\u00e9rmica profunda aun en \u00e1reas con insuficiente disponibilidad de agua termal o en rocas calientes y secas. Con esto en mente, los pozos abandonados de petr\u00f3leo y gas en lugares no favorables pueden ser considerados para una reutilizaci\u00f3n geot\u00e9rmica, en especial en rocas m\u00e1s o menos homog\u00e9neas preferencialmente con altas temperaturas. Sin embargo, esto requerir\u00eda que el pozo est\u00e9 en buenas y apropiadas condiciones para la estimulaci\u00f3n hidr\u00e1ulica. En la mayor\u00eda de los casos, el trabajo de operaciones, y posiblemente de profundizaci\u00f3n o desviaci\u00f3n del pozo, ser\u00e1 necesario. Subsecuentemente, la estimulaci\u00f3n hidr\u00e1ulica tiene que ser ejecutada donde las direcciones de las fracturas deben ser determinadas por el monitoreo s\u00edsmico. Finalmente, un segundo pozo tendr\u00e1 que ser perforado, el cual debe ser orientado paralelamente hasta el estr\u00e9s m\u00ednimo horizontal y perpendicular a las fracturas hidr\u00e1ulicas para completar el EGS doblete (figura 6).<\/p>\n Figura 6. Pozo de gas original (izquierdo) convertido a un pozo profundizado y desviado (medio) para formar un sistema EGS con un pozo nuevo.<\/p><\/div>\n Un ejemplo ya existente para el desarrollo de un pozo de gas abandonado a un sistema EGS que se localiza en el noreste de Alemania (figura 2) es el pozo Gro\u00df Sch\u00f6nebeck 3\/90, el cual fue perforado en 1990 como un pozo de exploraci\u00f3n de gas y fue abandonado debido a su nula productividad. En 2000 fue nuevamente reabierto y profundizado hasta 4,394 m TVD para servir como un laboratorio profundo para experimentos hidr\u00e1ulicos y para pruebas de estimulaci\u00f3n masiva conducidos por el Centro de Investigaci\u00f3n Alemana en Geociencias de Potsdam (Geoforschungszentrum Potsdam, 2001). En 2006, un segundo pozo fue perforado para formar un sistema de perforaciones conectadas hidr\u00e1ulicamente de manera artificial a una profundidad de 4,400 m en las areniscas y en rocas volc\u00e1nicas del Rotliegend. El sistema geot\u00e9rmico ha sido dise\u00f1ado para la generaci\u00f3n de 10 MW de energ\u00eda t\u00e9rmica y cerca de 750 kW de electricidad. Sin embargo, durante los \u00faltimos a\u00f1os la planta se ha utilizado principalmente como un laboratorio cient\u00edfico. Lo mismo ocurre con el pozo Horstberg Z1 (figura 2) en el noroeste de Hannover; un pozo de gas que hoy es usado para experimentos hidr\u00e1ulicos profundo (Kehrer et al., 2007).<\/p>\n Debido a que la generaci\u00f3n de energ\u00eda t\u00e9rmica es a\u00fan un campo relativamente nuevo en Alemania, donde los recursos de alta entalp\u00eda no son de f\u00e1cil acceso\u00a0debido a las grandes profundidades para alcanzar las altas temperaturas, los costos de inversi\u00f3n para el desarrollo de la infraestructura geot\u00e9rmica a\u00fan son altos. Creemos que con la reutilizaci\u00f3n de pozos de petr\u00f3leo y gas abandonados existen oportunidades de minimizar y reducir los costos y mejorar la accesibilidad econ\u00f3mica para distintas regiones en Alemania.<\/p>\n Aunque el uso de energ\u00eda geot\u00e9rmica en M\u00e9xico, por lo menos dentro de las regiones de alta entalp\u00eda en la Faja Volc\u00e1nica Transmexicana y del rift en el Golfo de California, est\u00e1 mucho m\u00e1s desarrollada, con la reutilizaci\u00f3n de pozos de petr\u00f3leo y gas abandonados puede existir una posibilidad de ampliar el uso directo de energ\u00eda geot\u00e9rmica fuera de las \u00e1reas conocidas en M\u00e9xico. Lo que es m\u00e1s importante, considerando que\u00a0las mediciones del flujo de calor y el gradiente geot\u00e9rmico son 100-200 (mW\/m2 ) y 0.02-0.05 (\u00b0C), respectivamente, en las regiones petroleras del noreste, este y sureste de M\u00e9xico (Prol-Ledesma y Ju\u00e1rez, 1986; Prol-Ledesma, 1991; Prol-Ledesma et al., 2016).<\/p>\n * GeoDienste GmbH, Alemania. Contacto: info@geodienste.com<\/p>\n REFERENCIAS<\/strong><\/p>\n Davis, A.P., y Michaelides, E.E. (2009). Geothermal power production from abandoned oil wells. Energy 34: 866-872.<\/p>\n Doppelreiter, D. (2013). Tiefe Erdw\u00e4rmesonde- nachhaltige, verl\u00e4ssliche und preisstabile W\u00e4rme, Presentaci\u00f3n Augsburg, 18 de abril 2013.<\/p>\n Geoforschungszentrum Potsdam. (2001). In situ Geothermal Laboratory Gro\u00df Sch\u00f6nebeck: Drilling, logging, hydraulic test, formation fluids and clay minerals. Scientific Technical Report 2000\/2001, 1-187.<\/p>\n Harthill, N. (2002). 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Contacto: info@geodienste.com<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Dieter Michalzik*, Marcus Meisel*, Jens Steffahn* CIENCIA UANL \/ A\u00d1O 19, No. 82, NOVIEMBRE-DICIEMBRE 2016 RESUMEN La reutilizaci\u00f3n de pozos abandonados de petr\u00f3leo y gas en algunas partes ofrece la oportunidad de minimizar y reducir los costos de inversi\u00f3n y mejorar la viabilidad econ\u00f3mica de proyectos con potencial geot\u00e9rmico en Alemania, donde los recursos de alta entalp\u00eda son dif\u00edciles de […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":6674,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[27],"tags":[],"class_list":["post-6669","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-investigacion"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/6669","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=6669"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/6669\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6689,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/6669\/revisions\/6689"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/6674"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=6669"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=6669"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=6669"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![\"\"](\"http:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/wp-content\/uploads\/2017\/05\/fig_1_pozo_abandonado.jpg\")
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