Thursday , 22 February 2018

La verdadera revolución del Shale

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La revolución del Shale ha sido posible gracias a la combinación de las técnicas de perforación horizontal y fractura hidráulica (Fraking). Esta última técnica, el “Fracking”, ha capturado la atención de diferentes públicos, hasta convertirse en un completo fenómeno, mientras que la perforación horizontal se ha vuelto el más reciente e importante avance en este ámbito.

El dominio de la técnica de perforación horizontal se dio alrededor de 1990, utilizada originalmente para la extracción de crudo y no para la exploración del gas, ha sido la mejor decisión en innovación que se ha combinado, desde hace 15 años que comenzó la revolución del Shale.

“La perforación horizontal es una verdadera maravilla de ingeniería e innovación científica”, escribió David Blackmon en la revista Forbes el año anterior. “Que tan impresiónate en sí misma, que las principales innovaciones en el “Fracking” han sido reforzar la generación en caballos de fuerza para acomodar las cavidades horizontales mejor que las verticales, así como la refinación de los fluidos utilizados para conservar el agua para crear mejores y suficientes fracturas en la formación”.

Por otra parte, el “Fracking” ha captado la atención por ser tan controversial, suena siniestro y como un improperio, genera buenos encabezados en las noticias, según Blackmon.

Pero esa acepción está muy lejos del rol más importante que juega la perforación horizontal en la producción de gas y aceite en formaciones rocosas inaccesibles, esta técnica está revolucionando la generación de energía e incluso las relaciones internacionales.

El “Fracking” lleva en uso por más de 50 años. Algunas compañías de USA comenzaron a experimentar el uso de la fracturación para liberar gas de veta de carbón en los 1940’s.

“El principio básico detrás de la gasificación del carbón bajo tierra, busca un proceso economía viable para quemar las capas de carbón que están situadas de modo que no se prestan a ser extraídas de una manera rentable”, explicaba el New York Times en 1954. “ Los gases obtenidos de la quema de capas de carbón, eventualmente, pueden transformarse en combustibles útiles para la industria y el comercio”.

“La prueba fue realizada por la fracturación hidráulica”, señaló el periódico, “en un esfuerzo por abrir pasajes de aire dentro de las capas de carbón para provocar una combustión más amigable y producir una mayor cantidad de gas natural. El desperdicio de aceite de petróleo reforzado con napalm es bombeado dentro un compartimento por medio de bombas de alta presión. La presión es superior a 12,000 libras por pulgada cuadrada (más de 845 kilogramos por centímetro cuadrado). La tremenda presión ejercida rompe la formación y los penetrantes líquidos se infiltran en los canales abiertos”, apunta el Times. “Queroseno es añadido para adelgazar la fracturación del líquido y la apertura es bombeada hacia afuera. La arena se utiliza para mantener las fracturas abiertas”.

En las siguientes décadas, los tratamientos de fractura hidráulica, usando ácidos concentrados para despedazar formaciones de carbono, fueron utilizados en decenas de miles de reservas ordinarios de aceite gas a lo largo de USA y en otras partes del mundo. Los primeros experimentos fueron dirigidos por el Buro de Minas de los Estados Unidos, en conjunto con la firma de servicios petroleros Halliburton y otros –hay que subrayar el papel crítico del gobierno federal estadounidense, que ha tenido en asociación con empresas privadas en el fomento a la innovación en cada etapa de la revolución energética.

La perforación horizontal es tan nueva y vieja como el “Fracking”. Las primeras reservas horizontales fueron perforadas hace más de 2,000 años para producir agua en la meseta central de Irán y en el desierto oeste de Egipto, en la época de los faraones.

Las reservas horizontales fueron comentadas por al antiguo historiador griego Polybius, quien explicó  como estas eran utilizadas para incrementar la producción de agua. La historia de la perforación horizontal se contó en enero de 1996, en la edición especial de Schlumberger: “Middle East Well Evaluation Review: Horizontal Highlights”, el cual vale la pena leer por completo.

horizontal highlights

La historia moderna de la perforación horizontal comienza hace 100 años. La primera patente de esta técnica fue decretada en 1891.

Su principal aplicación fue en trabajos dentales, pero se dieron cuenta que la aplicación de la misma técnica podría ser utilizada en ingeniería de trabajo pesado.

La primera reserva horizontal fue perforada en 1929 en el estado de Texas, una más fue perforada en 1944 en el estado de Pennsylvania.

China puso a prueba la perforación horizontal en 1957 y la Unión Soviética la utilizó entre los años 1960’s y 1970’s –según la Administración de Información de Energía de los Estados Unidos (EIA, por sus siglas en  inglés). Pero las perforaciones horizontales eran demasiado costosas, superaban tres veces el costo de la perforación vertical, por lo que fue poco frecuente su aplicación.

El punto de inflexión donde la perforación horizontal se convirtió en la corriente principal, se conoce con exactitud. “Antes de 1990, la perforación horizontal no era una técnica popular. La industria del petróleo solo perforaba reservas horizontales como último recurso”, explica Schlumberger. “El total de reservas horizontales en el mundo, para 1989, era de poco más de 200. En 1990 el total dio un salto para llegar a las casi 1,200 reservas, de las cuales cerca de 1,000 perforaciones se encontraban en USA”.

El costo extra de las perforaciones horizontales se contrajo solo un 17%, según la EIA, ya que más compañías experimentaron con esta técnica y se beneficiaron de la curva de aprendizaje.

Para perforar las reservas horizontales de manera rápida y con un costo efectivo, la industria tuvo que perfeccionar el uso de las tuberías de perforación flexibles y los motores orientables para pozos, así como la tecnología que permite monitorear los cambios en la roca, en tiempo real, lo que permite que los orificios se mantengan dentro en la formación.

Más petróleo y gas se encuentra en cuencas sedimentarias, donde las formaciones de rocas subterráneas se apilan como hot-cakes. Las formaciones más promisorias pueden tener solo unos pocos de cientos de pies de espesor, incluso si se extienden en un área de cientos de millas cuadradas.

Por esta razón las reservas verticales solo pueden entrar en contacto con los depósitos que están a unos pocos de cientos de pies. En contraste, una reserva perforada a través de una formación horizontal puede entrar en contacto con depósitos por cientos de metros e incluso en varios kilómetros.

Originalmente las perforaciones horizontales se limitaban a formaciones de difícil producción porque estas tienen poca permeabilidad (como el Shale o la tiza), o en zonas que estaba a punto de agotarse, o donde las perforaciones convencionales producían mucha agua rápidamente y no suficiente petróleo o gas.

Shale-Gas

La firma petrolera francesa Elf Aquitaine perforó la primera reserva horizontal en el suroeste de Francia y en el Mediterraneo, a las afueras de Italia, a principio de los 1980’s. BP utilizó reservas horizontales en la Bahía Prudhoe, Alaska, para minimizar el agua innecesaria y la intrusión de gas en sus depósitos de petróleo.

La mayoría de las reservas se perforaron dentro de Austin Chlak, Texas, en los campos Giddings y Pearsall, alrededor de 850 reservas solo en 1990. El resto de las perforaciones en ese año se hicieron en North Dakota, de acuerdo con datos de EIA. Para el mes de agosto de 1990, las reservas horizontales producían 70,000 barriles de crudo al día en el estado de Texas.

La compañía nacional de petróleo Oman, en 1986, perforó tres reservas horizontales en depósitos problemáticos con malos resultados; pero en 1990 comenzó un programa mucho más ambicioso y exitoso. Hacia finales de 1994, la compañía perforó cerca de 200 reservas horizontales.

A principios de los años 1990’s, más de 50 reservas horizontales se perforaron en Abu Dhabi; Arabia Saudita adoptó esta técnica para explotar su pobre depósito de petróleo, Watra, en Kuwait, de acuerdo al reporte de Schlumberger.

El tremendo potencial de la perforación horizontal se ha reconocido desde el principio. “El éxito permitió que algunas personas especularan con ella hacia el fin de siglo XX, 50% de las nuevas reservas perforadas en USA han sido horizontales”, Schlumberger escribió en 1996. Esta predicción resulto ser muy prematura, pero solo por un par de años. El número de reservas perforadas horizontalmente sobrepaso la cantidad combinada de reservas verticales y direccionales (diagonales), desde el primer minuto de marzo de 2010. Dos terceras partes de las reservas existentes se perforan horizontalmente, de acuerdo con el reporte semanal de equipos publicado por Baker Hughes, la compañía de servicios petroleros.

Tomo toda una difícil década de experimentación, de 1993 a 2003, para lograr combinar la perforación hidráulica y la fractura hidráulica en el esquisto de Bernett, en Texas, una técnica del precursor George Mitchell del epónimo Mitchell Energy.

Muchas de las mejoras desarrolladas para la producción de gas en Barnett fueron aplicadas para la producción de petróleo en las cuencas de North Dakota e Eagle Ford en Texas.

Sin embargo, desde 2003 la cantidad de reservas perforadas horizontalmente ha crecido de manera exponencial. De hecho, las reservas horizontales han remplazando en gran medida las reservas verticales y direccionales, a causa de su mayor contacto y eficiencia.

Este cambio lo anticipó Schlumberger: “En términos simples, las reservas horizontales permiten realizar las cosas de manera más eficiente que las verticales. Debes ser de mirada corta para ignorar una técnica que ofrece un mejor drenado en los depósitos típicos y comportamientos más discretos en depósitos complejos ayudando a reducir el gas y la conificación del agua.

Reporteros a menudo escriben sobre el inicio de la revolución del Shale, centrándolo en Texas a principios del Siglo XXI, pero ninguna revolución surge de la nada. La mecha de la revolución del Shale se encendió al menos una década antes.

Para los autores de artículos sobre perforación horizontal a finales de los 1980’s y mediados de los 1990’s habría sido toda una sorpresa ver como esta revolución se ha convertido en un fenómeno del Siglo XXI, sabiendo que esto ya se había anticipado hace 20 años.

Reporteros, particularmente aquellos escépticos del “Fracking”, han notado una distinción entre las “buenas” reservas de petróleo y gas convencional, y las reservas “malas” no convencionales frackeadas. Pero la historia no muestra una clara división entre la producción de petróleo y gas convencional y no convencional.

Ambas técnicas, “Fracking” y perforación horizontal, han sido aplicadas tanto en contextos convencionales como no convencionales. Las técnicas pioneras para la extracción de petróleo y gas convencional en formaciones complejas, se han aplicado en contextos no convencional y viceversa.

La historia del “Fracking” y la perforación horizontal han demostrado los largos periodos de espera para perfeccionar y difundir sus nuevas tecnologías, las cuales con frecuencia no se reconocen, al menos por los que se encontraban fueran del campo, varios años antes de convertirse en la corriente principal del discurso.

La siguiente generación de tecnología que revolucionará la producción de petróleo y gas probablemente está siendo practicada en menor escala, esperando a ser aplicada y descubierta ampliamente.

por Redacción Gas Shale México

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