En un estudio pionero, un equipo de investigación que incluía a un ingeniero de Johns Hopkins compiló y analizó una cantidad sin precedentes de datos regulatorios que describen la integridad de los pozos de petróleo y gas en varios estados. Los resultados del estudio, publicado en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , proporciona información valiosa para los operadores de la industria y las agencias reguladoras que buscan prevenir fugas de pozos y garantizar el éxito del almacenamiento de carbono, producción de petróleo y gas, almacenamiento de gas natural, y operaciones de almacenamiento de hidrógeno.

"El estudio se centra en la integridad de los pozos de petróleo y gas, específicamente en pozos de petróleo y gas en tierra. Esto es relevante por ejemplo, para evaluar los riesgos ambientales relacionados con el desarrollo de petróleo y gas no convencional, "dijo Harihar Rajaram, profesor de ingeniería y salud ambiental en la Escuela de Ingeniería Whiting de la Universidad Johns Hopkins, coautor del estudio dirigido por investigadores del Laboratorio Nacional de Tecnología Energética del Departamento de Energía de EE. UU. "Para comprender los riesgos ambientales de las fugas de pozos de petróleo y gas, es importante estimar primero qué fracción de los pozos de petróleo y gas han experimentado problemas de integridad ".

Los pozos de petróleo y gas están diseñados para contener completamente (a través de una serie de tuberías de acero anidadas con cemento en el medio) cualquier fluido que estén bombeando desde los depósitos de petróleo y gas. Sin embargo, debido a las tensiones subterráneas, el cemento puede agrietarse o separarse de la carcasa de acero adyacente, causando problemas de integridad, y, en algunos casos, fuga.

Si bien más de 900, 000 pozos de petróleo y gas están actualmente activos en EE. UU., Las estimaciones precisas del porcentaje de estos pozos que han experimentado problemas de integridad durante su vida útil se han visto limitadas por la disponibilidad de datos. Aunque la mayoría de los estados requieren algún tipo de prueba de integridad de pozos, por ejemplo, utilizando un manómetro para monitorear la acumulación de gases fuera de la carcasa de producción; estos datos no se ponen a disposición del público en bases de datos digitales de fácil acceso.

En el nuevo estudio, Los investigadores abordan este problema mediante el uso de técnicas computacionales avanzadas para recopilar y extraer datos de más de 470, 000 registros regulatorios que describen los resultados de las pruebas de integridad de pozos realizadas en Colorado, Nuevo Mexico, y Pensilvania en más de 100, 000 pozos antes de 2018. Los datos extraídos de estos registros representan el registro más grande y completo hasta ahora reunido para revisar la integridad de los pozos de petróleo y gas de EE. UU.

El equipo se enfocó en estimar el porcentaje de pozos de petróleo y gas que han exhibido presiones y flujos indicativos de un problema de integridad. Los registros de pruebas de Pensilvania mostraron que el 14,1% de los pozos probados antes de 2018 han experimentado potencialmente un problema de integridad. Los datos de diferentes regiones productoras de hidrocarburos dentro de Colorado y Nuevo México revelaron que los pozos experimentaron problemas de integridad con un rango de frecuencias más amplio (0.3% -26.5%) de lo que se informó anteriormente. lo que destaca la necesidad de comprender mejor las tendencias y variaciones regionales en los diferentes campos de petróleo y gas en la integridad de los pozos. Los pozos direccionales tenían más probabilidades de presentar problemas de integridad que los pozos verticales en Colorado y Pensilvania. La mayoría de los pozos con problemas de integridad experimentaron fugas internas al sistema de pozos que no escaparon al agua subterránea. Las pruebas alrededor de los pozos para detectar indicadores de fugas de gas al agua subterránea no son una práctica generalizada. pero el 3.0% de los pozos de Colorado probados y el 0.1% de los pozos de Nuevo México probados exhibieron características que los hicieron susceptibles a fugas fuera del pozo.

"Es importante señalar que un problema de integridad no implica que los fluidos se hayan filtrado fuera de un pozo de petróleo y gas y hayan creado un riesgo de contaminación de las aguas subterráneas, ", Dijo Rajaram." En Colorado, por ejemplo, la mayoría de los pozos en riesgo de contaminación de las aguas subterráneas son pozos verticales más antiguos que se construyeron con revestimientos superficiales cortos que no protegen los acuíferos de aguas subterráneas más profundas que luego fueron designados como recursos hídricos. Los pozos con presiones de revestimiento de superficie elevadas pueden identificarse y repararse para evitar problemas de integridad. "

Los investigadores dicen que los resultados del estudio demuestran el valor de los programas de pruebas de pozos en todo el estado. También destacan los desafíos de interpretar datos de pruebas de pozos interjurisdiccionales dispares y sugieren la necesidad de un protocolo de prueba de pozos estandarizado integral. Los investigadores recomendaron la adopción de un Protocolo de prueba estandarizado [para] asegurar la compatibilidad de los resultados de las pruebas de diferentes jurisdicciones, permitir el establecimiento de un criterio uniforme para identificar problemas de integridad de pozos, y facilitar la recopilación de los resultados de las pruebas.

"El monitoreo de la integridad de los pozos de petróleo y gas en función de la presión de la tubería de revestimiento superficial o las mediciones del flujo de ventilación de la tubería de revestimiento es relativamente económico y ayuda a identificar los pozos problemáticos de manera temprana y remediarlos, "Rajaram dijo." Hacer que los datos de estos esfuerzos de monitoreo estén disponibles y fácilmente accesibles realmente ayuda:agrega un nivel de transparencia para informar a todas las partes interesadas sobre los riesgos potenciales de contaminación, y ayuda a marcar los pozos con integridad potencialmente comprometida y remediarlos antes de que ocurra cualquier fuga ".

El equipo también recomienda que las investigaciones futuras continúen agregando y analizando este tipo de datos, para informar mejor la toma de decisiones de las partes interesadas.