A SELECTION METHODOLOGY OF FLOWBACK TREATMENT TECHNOLOGIES AND WATER REUSE IN HYDRAULIC FRACTURING IN SOURCE ROCKS - A STRATEGY TO REDUCE THE ENVIRONMENTAL IMPACTS IN COLOMBIA

Abstract

espanolRESUMEN El desarrollo de yacimientos no convencionales (roca generadora) a nivel mundial intensifico el uso del fracturamiento hidraulico como tecnica de estimulacion en la industria petrolera. No obstante, la cantidad de agua requerida para su ejecucion, las restricciones legales implementadas en ciertas regiones para la aplicacion de esta tecnologia y el posible impacto generado en el ambiente, son aspectos relevantes a tener en cuenta. En este sentido, la industria petrolera inicio hace algunos anos la implementacion de tecnologias que permitan tratar el agua de retorno proveniente de estos yacimientos, con la finalidad de convertir estos volumenes residuales en activos de importancia, en posteriores etapas de fracturamiento. El ciclo del agua dentro de estas operaciones inicia con la captacion de este recurso en cuerpos superficiales, a continuacion es mezclada con los aditivos quimicos y el material propante para generar el fluido de fractura, que posteriormente es bombeado al pozo para generar las fracturas en la formacion de interes. Luego que el pozo se ha puesto en produccion, parte del agua inyectada con el fluido, sumada a una parte del agua de formacion retornan a superficie, en donde son luego tratadas o inyectadas en pozos de disposicion. Para el caso de Colombia donde el desarrollo de este tipo de yacimientos se encuentra en su etapa inicial, no se dispone de estudios relacionados con el tratamiento del agua de retorno, tema sensible en la toma de decisiones para desarrollar esta fuente energetica en el pais. En funcion de lo anterior, el presente trabajo de investigacion propone una metodologia para seleccionar la(s) tecnologia(s) que pueden tratar de manera eficiente el agua de retorno en yacimientos no convencionales en Colombia, la cual incluye la revision de los parametros tecnicos y las experiencias a escala real de cada tecnologia, los analisis de sensibilidad de cuatro indices de estabilidad del agua, la correlacion de las caracteristicas fisicoquimicas del agua de retorno de una formacion extranjera similar a una formacion colombiana y el analisis economico de las tecnologias seleccionadas. La mejor opcion surge de la mas alta eficiencia operacional al menor costo posible. portuguesRESUMO Odesenvolvimento de jazidas nao convencionais (rocha de origem) a escala mundial intensificou o uso do fracturamiento hidraulico como tecnica de estimulacao na industria petrolifera. Nao obstante, a grande quantidade de agua utilizada para sua execucao, as restricoes legais implementadas em varias regioes para uso da populacao e o possivel impacto gerado no ambiente, sao aspectos importantes para levar em mente. Neste sentido, ha algum tempo, a industria petrolifera iniciou a implementacao de tecnologias para tratar o agua de retorno derivado dessas jazidas, com o intuito de transformar estes volumes residuais em ativos de importância, em estagios subsequentes de fracturamiento. O ciclo de agua dentro destas operacoes inicia com a captacao deste recurso em corpos superficiais, sendo misturada a seguir com os aditivos quimicos e o material propante para gerar o fluido de fratura, que depois e bombeado ao poco para gerar as fraturas na formacao de interesse. Depois do poco ter sido colocado em producao, parte da agua injetada com o fluido, somada a uma porcao da agua de formacao retornam a superficie, para serem tratada ou injetadas em pocos de eliminacao. No caso da Colombia, onde o desenvolvimento deste tipo de jazidas se encontra na fase inicial, nao ha estudos relacionados com o tratamento do flowback, assunto sensivel na tomada de decisoes para desenvolver esta fonte energetica no pais. Tendo em conta o que precede, este trabalho de pesquisa propoe uma metodologia para selecionar a (s) tecnologias (s) que podem tratar eficientemente o agua de retorno em jazidas nao convencionais na Colombia, que inclui a revisao dos parâmetros tecnicos e as experiencias a escala real de cada tecnologia, as analises de sensibilidade de quatro indices de estabilidade da agua, a correlacao das caracteristicas fisioquimicas do agua de retorno de uma formacao estrangeira similar a uma formacao colombiana e a analise economica das tecnologias selecionadas. A melhor opcao surge da mais alta eficiencia operacional ao menor custo possivel. EnglishABSTRACT The development of unconventional reservoirs (source rocks) around the world in the last years intensified the use of hydraulic fracturing as stimulation technique in the petroleum industry. Nevertheless, the amount of water used for its execution, the legal restrictions implemented in certain regions for the application of this technology and the possible environmental impact generated, are issues to take into account. In that way, petroleum industry has begun the implementation of technologies for post-frac flowback treatment of these kinds of reservoirs with the aim of converting those waste volumes into an important asset for recurrent hydraulic fracturing operations. The water cycle into these operations begins with the capture of this resource at surface and then, it is mixing with chemicals and proppant to generate the fracturing fluid, which is pumped to the well to create the fractures in the target formation. Once the well starts producing, a fraction of the water injected during the fracturing operation along with formation water, are back produced to surface and finally treated or injected through disposal wells. Given that in Colombia the development of unconventional reservoirs is on its very preliminary phase, there are no studies related to the flowback treatment, which is a sensitive issue in making decisions to develop this energy resource in the country. Hence, this research proposes a methodology for selecting technically technologies suitable for flowback treatment in unconventional reservoirs in Colombia. A review of technical parameters and experiences in a real scale of different technologies, a sensitivity analysis of four water stability indexes, a correlation between flowback physical chemical parameters of a geological formation similar to Colombian geological formation and an economic analysis are presented. The best option always arises from the higher operational efficiency at the lowest cost.