CONSTRUCCIÓN DE CAVERNAS SALINAS, UNA ALTERNATIVA DE ALMACENAMIENTO DE HIDROCARBUROS, PARA LA INDUSTRIA PETROLERA EN MÉXICO.

Ing. Juan Pablo Andrade Cortés

DNV GL

INDICE:

1. Objetivo.2. Introducción.3. Contenido.

3.1 Condiciones de la geología económica en México.3.2 Condiciones generales para almacenamiento de Hidrocarburos en cavernas

salinas.4. Diseño del Pozo.5. Perforación del Pozo.6. Construcción de la Caverna.7. Ventajas de contar con Cavernas salinas para almacenamiento de Gas Natural. 8. Conclusiones.

1. OBJETIVO:

• Establecer los criterios de factibilidad de laconstrucción de cavernas en domos salinos en México.

• Las ventajas que ofrecen en el rubro de la integridadmecánica del sistema pozo-caverna.

• La descripción de las instalaciones que coadyuvan a laeficiencia en la distribución de los Hidrocarburos acompañías locales y evitar los desbalances entre losproductores y transportistas.

2. INTRODUCCIÓN:

• Derivado de la explosión demográfica y lasdemandas energéticas que de ello emanan, una delas diversas estrategias para almacenarHidrocarburos en México, es a través de cavernasen formaciones salinas.

• La configuración de este tipo de cavernas tienecomo antecedentes en la década de los años 50,con el almacenamiento de Gas Natural, en Canada yEUA.

• Posteriormente algunos países de Europa dieronavances en la creación de este tipo de bóvedas desal para la incorporación de Gas Natural. En laactualidad existen en EUA más de 100 cavernassalinas que suministran de forma segura GasNatural a lo largo de siete de sus estados , así comoen algunos países de Europa (Francia, Alemania).

2. INTRODUCCIÓN:

• El almacenamiento de Hidrocarburos permite una capacidad neta de1,300 MMm3 (46,000 MMft3) (Gas Natural) o 1.8 millones de barriles(Gas LP), tal como lo que pronostica el articulo de la SMRI. (SolutionMining Research Institute).

• El costo aproximado de un complejo de 5 cavernas es de 130 o 150millones de dólares americanos. (1)

• Existen tres diferentes tipos de instalaciones para almacenarHidrocarburos alrededor del mundo; yacimientos agotados, cavernascon existencia previa de agua y cavernas hechas por el ser humano atraves de lixiviación en domos salinos.

• En la actualidad organismos regulatorios como la CRE (ComisiónReguladora de Energía) o la ASEA (Agencia de Seguridad Energía yAmbiente) dan seguimiento a las actividades derivadas en la aperturade cavernas salinas.

3. CONTENIDO:

• La configuración para construir una cavernase logra a partir de la perforación de un pozoen una formación

• Disolviendo sal (lixiviación) a través de lacirculación de agua fresca o de baja salinidaden el pozo y retirando o devolviendo lasalmuera a la superficie.

• Al disolverse la sal, el pozo crece para formaruna caverna de gran extensión como formación,el proceso es monitoreado de manera remotamediante métodos directos, se desplaza unregistro de tipo Caliper, el cual permite evaluarel diámetro del pozo.

3. CONTENIDO:

• Cuando la caverna alcanza su tamañoplanificado, se realizan pruebas hidrostáticaspara evaluar su integridad mecánica yfundamentalmente cerciorarse que lacementación de la última Tuberia deRevestimiento y su Zapata estén instaladosíntegramente en correlación a la del techo dela caverna

3.1 Condiciones de la geología económica en México:

• México es una región rica en recursos naturales comopetróleo, gas y yacimientos minerales como tal laimportancia de la geología para dichos fines radica enalgunas zonas.

• La condición de algunos sitios permite que exista laposibilidad de acondicionar lugares para elalmacenamiento de Hidrocarburos.

• Particularmente el estado de Veracruz, elcual destaca por sus yacimientos de gas ypetróleo, por lo que las condiciones de lageología económica en este estado son unpunto importante en la generación ycreación de sitios, instalaciones, tendido detuberías, transporte, distribución yalmacenamiento de hidrocarburos.

3.2 Condiciones generales para almacenamiento de Hidrocarburos en cavernas salinas:

• La capacidad total de almacenamiento de unacaverna depende de la máxima acumulación de gasque se puede almacenar en la caverna de acuerdocon el diseño y los procedimientos operativos paraconstruirla. Referencia lamina (5)

Factores a Considerar

• La capacidad total.• La capacidad del gas de trabajo.• El gas base.

4. DISEÑO DEL POZO:

Generalmente el diseño del pozo, para la configuración pozo-caverna debe asegurarse de manera específica. Por lo regular la construcción de la ventana operativa del pozo arroja un arreglo de:• Cabezal (Árbol de Válvulas).• Una TR conductora.• Una TR de superficie.• Una TR intermedia• Una tuberia de producción.• Y por último el asentamiento de la última TR

entre los límites de la caverna y el pozo, la cual será un punto clave debido al asentamiento de la última zapata la cual tendrá que estar alineada con el techo de la caverna, formando un sello hermético

5. PERFORACIÓN DEL POZO:

La instalación del equipo para iniciar la perforaciónrequiere de un exhaustivo análisis geológico previo, lazona estratigráfica con la finalidad de conocer laextensión que pueda tener la caverna, la resistencia delequipo por el manejo de la presión etc. El inicio de laperforación inicia con el análisis base de la ventanaoperativa del pozo a perforar, después se determina elestrato limite en el asentamiento de la última TR y lazapata. A continuación, se muestra el equipo critico aconsiderar para realizar la perforación de pozo:• Plataforma de perforación.• Equipo de manejo de fluidos y recortes, bombas de

lodos, presas, generadores eléctricos.• Contenedores de fluidos.• BOP.• Tuberías de perforación, drillcollars y crossovers.

6. CONSTRUCCIÓN DE LA CAVERNA:

• Una caverna de sal en solución para uso dealmacenamiento se desarrolla en una formacióngeológica salina (diapirismo).

• La apertura de la caverna requiere perforar un pozo,hacer circular agua fresca o de baja salinidad (enbruto) por el pozo y extraer la salmuera resultantedel pozo. La sal en la formación se disuelve,agrandando el pozo para formar una caverna.

• Este proceso el cual también llamamos lixiviación, esla extracción de la materia soluble de una mezclamediante la acción de un disolvente líquido, la cualcomprende las siguientes etapas o métodos por loscuales se puede construir:

Elementos Críticos a Considerar:

• El techo de la caverna.• Paredes de la caverna.• El piso de la caverna.

7. VENTAJAS DE CONTAR CON CAVERNAS SALINAS PARA ALMACENAMIENTO DE GAS NATURAL :

• Consiste en el desarrollo de una caverna salina con una capacidad operativa de 1.8millones de barriles o 1,300 MMm3 (46,000 MMft3).

• Equilibrar la oferta y la demanda (variaciones estacionales, picos y respaldos).

• Contando con otra alternativa como el almacenamiento a través de Cavernas se garantizala continuidad de los servicios a los usuarios (interrupciones y perturbaciones).

• Asegurar suministro.

• Ahorro en la inversión en el mantenimiento de grandes complejos (contendores yrecipientes para almacenamiento de hidrocarburos),

CONCLUSIONES:

• En la actualidad existen más de 1,500 cavernas salinas en el mundo en operación, lascuales son utilizadas para el almacenamiento de Gas Natural y productos tales comopetróleo crudo y sus mezclas, gas LP, gasolinas, diésel, combustóleo, etano e hidrógeno.Por lo que para la industria mexicana la construcción de este tipo de cavernas salinasbeneficia en la generación y administración de energéticos.

• Esta tecnología es ampliamente utilizada desde hace más de cinco décadas en los paísesdesarrollados; es la más confiable y la de menor costo para almacenar grandesvolúmenes de gas LP y otros hidrocarburos, quizá en un principio la inversión es grandepero el beneficio futuro es sin duda excepcional. Además dadas las características de estetipo de almacenamiento se da la oportunidad de garantizar un abasto confiable ysustentable.

REFERENCIAS:

• NOM-EM-004-SECRE-2014, Transporte por Medio de Ductos de Gas Licuado de Petróleo y otros Hidrocarburoslíquidos obtenidos de la Refinación del Petróleo.

• API-1107, Design and Operation of Solution-Mined Salt Caverns Used for Natural Gas Storage, (Diseño y operaciónde cavernas de sal minadas por soluciones usadas para el almacenamiento de Gas Natural).

• BS-EN 1918-3:2016, Gas infrastructure. Underground gas storage. Functional recommendations for storage insolution-mined salt Caverns. (Infraestructura de gas. Almacenamiento de gas subterráneo. (Recomendacionesfuncionales para el almacenamiento en cavernas de sal minadas en solución).

• BS-EN 1918-2:2016, Underground gas storage. Functional recommendations for storage in oil and gas fields,Almacenamiento de gas subterráneo. (Recomendaciones funcionales para el almacenamiento en campos depetróleo y gas).

• SMRI, Diseño y Operación de Cavernas de Sal Minable en Solución Utilizadas para el Almacenamiento de Gas MEX-9651-1 Lineamientos de actuación de la Unidad de Verificación o Tercero Especialista en materia de Gas.

• DNV GL MEX-9651-2 Verificación de Sistemas de Gas

• DNV GL MEX-9651-3 Inspección por Muestreo

Muchas Gracias!