Reducción del Riesgo Geológico y Operacional en Proyectos de Captura, Almacenamiento y Utilización de Carbono en el Golfo de México: Por Susan Nash, Ph.D., AAPG.
ExxonMobil anunció la ejecución del contrato de arrendamiento más grande en EE. UU. para el almacenamiento de dióxido de carbono (CO2) en el mar, abarcando más de 271,000 acres en el Golfo de México. La empresa recolectará emisiones de CO2 de instalaciones industriales y transportará el CO2 a través de tuberías hasta terminales en el Golfo de México, donde será inyectado en yacimientos de petróleo y gas agotados. Estos yacimientos son ideales para el almacenamiento de gas debido a su gran capacidad de almacenamiento, sellos efectivos y ubicación en zonas de bajo riesgo.
Aunque el anuncio pudo haber dado la impresión de una decisión rápida, la realidad es que, durante los últimos 8 a 10 años, se han llevado a cabo numerosos estudios geológicos y de ingeniería sobre múltiples aspectos del proyecto, todos con el objetivo de comprender completamente la naturaleza de los yacimientos de almacenamiento, su comportamiento bajo diversas condiciones, la verdadera capacidad de los reservorios y cualquier riesgo geológico que pudiera resultar en fugas, derrames o sismicidad.
Estudios Extensivos Realizados por Múltiples Partes
En esfuerzos que abarcan más de una década, laboratorios nacionales de EE. UU. (tanto federales, principalmente del Departamento de Energía y del Servicio Geológico de los Estados Unidos, como a nivel estatal, principalmente en Texas y Luisiana), junto con operadores del sector privado y compañías de servicios, llevaron a cabo estudios extensivos sobre el potencial de almacenamiento de carbono en el Golfo de México. Además, buscaron evaluar las tecnologías de captura de carbono en las propias instalaciones industriales, la estructura e integridad de las tuberías de CO2, y las ubicaciones precisas de los pozos de inyección, junto con las presiones ideales, las tasas de inyección y la composición química de los fluidos inyectados.
Desarrollo de Bases de Datos: Para desarrollar una evaluación clara de la capacidad de almacenamiento de carbono en el Golfo de México, se identificaron y recolectaron datos clave para construir modelos y realizar simulaciones.
Los datos incluyen:
- Datos de pozos
- Sísmica 2D
- Sísmica 3D
- Interpretación de sistemas deposicionales
- Muestras geológicas de pozos: Núcleos, recortes
- Interpretación de unidades estratigráficas
- Referencias y publicaciones digitales, incluyendo mapas
Estudios Geológicos: Caracterización del Reservorio y Evaluación de Riesgos
Uno de los conjuntos de estudios más efectivos fue realizado por la «Alianza GoMCarb», que es la Asociación del Golfo de México para el Almacenamiento de Carbono y el Desarrollo de Tecnologías. Esta alianza publicó resultados desde 2018. Los productos iniciales incluían conjuntos de mapas para 18 episodios deposicionales del Cenozoico y 15 del Mesozoico, con la cima de la unidad, grosor de la unidad, intervalos con presencia de arenisca, paleogeografía y más. Al asegurar que toda la información estuviera en bases de datos georreferenciadas e interfaces geográficas interactivas, los miembros del consorcio pudieron utilizar los mismos datos para diferentes fines, desde modelos volumétricos 3D de los reservorios hasta evaluación de riesgos geológicos como fallas, redes de fracturas, hidratos de metano y más.
La idoneidad de los recursos para el almacenamiento de dióxido de carbono fue evaluada, y se calcularon los volúmenes de almacenamiento potencial considerando la porosidad, permeabilidad, intersticios de fractura, caracterización de poros, dinámica de fluidos del reservorio y más. La integridad de los sellos fue evaluada utilizando modelos estructurales, geomecánicos y geodinámicos.
La evaluación del riesgo geológico se realizó en múltiples niveles, evaluando el potencial de sismicidad inducida. Se evaluaron la presión de poros, la fragilidad y ductilidad que podrían llevar a fugas debido a problemas de integridad del sello, así como el potencial de migración a lo largo de fallas o redes de fracturas.
Generación de Dióxido de Carbono para Transportar e Inyectar
Enfoques de Captura de Carbono: Los proyectos de Captura, Almacenamiento y Utilización de Carbono (CCUS, por sus siglas en inglés) en el Golfo de México obtendrán su dióxido de carbono de fuentes industriales, que pueden ir desde plantas químicas hasta plantas de energía a lo largo del Golfo.
Postcombustión: Esto ocurre después de que un combustible fósil ha sido quemado e implica la separación del CO2 de los gases de combustión del aire. El CO2 capturado se comprime y se prepara para el transporte y almacenamiento geológico. La captura postcombustión se puede utilizar tanto en calderas, calentadores y turbinas nuevas como en retrofits.
Precombustión: Esta tecnología elimina el CO2 de los combustibles fósiles antes de que se quemen. Este enfoque es más eficiente que la tecnología postcombustión, ya que el CO2 está más concentrado. Este proceso genera gas de síntesis (syngas): monóxido de carbono (CO), hidrógeno (H2) y otros gases.
Enfoque Oxy-fuel: Este enfoque captura emisiones de plantas de energía. El entorno se enriquece con oxígeno puro en lugar de aire. El proceso resulta en una corriente de gases de combustión compuesta principalmente por CO2 y vapor de agua. Este proceso es muy efectivo, pero requiere un alto consumo de energía y altos costos.
Transporte y Entrega
Varias compañías de gasoductos están activamente involucradas en el transporte de CO2 capturado en instalaciones industriales a lo largo del Golfo de México para ser inyectado en yacimientos de petróleo y gas agotados. El CO2 es altamente corrosivo, por lo que los planes de monitoreo y control de corrosión son de suma importancia.
ExxonMobil opera una vasta red de tuberías e instalaciones de almacenamiento, lo que la posiciona bien para transportar y almacenar el CO2 capturado.
Shell ha anunciado una inversión en capacidad adicional de gasoductos en el Golfo de México para apoyar tanto la producción de petróleo y gas como el transporte de CO2 para almacenamiento de carbono.
Enbridge opera gasoductos, plantas de procesamiento de gas e instalaciones de generación de energía.
Targa Resources es una compañía de energía intermedia que opera en alta mar en Luisiana. Tiene sistemas de recolección de gas y gasoductos en aguas poco profundas del centro y oeste del Golfo de México.
Monitoreo, Verificación y Contabilidad
El riesgo geológico, de transporte y operacional puede ser gestionado mediante sistemas de monitoreo, medición e intervención constantes. Los sensores avanzados combinados con análisis pueden ser utilizados para el monitoreo e intervención en tiempo real, y el aprendizaje automático y la inteligencia artificial pueden incorporarse de manera efectiva para asegurar la integridad de los datos, el mantenimiento predictivo y la prevención de fallos.
Los sistemas de verificación y contabilidad también son críticos para garantizar la protección ambiental y la seguridad, así como para la generación precisa de créditos de carbono y fiscales.
Planes de Comunicación y Difusión del Conocimiento
En octubre de 2024, se determinó que un sitio de captura y almacenamiento de carbono en Decatur, Illinois, estaba presentando fugas. La instalación estaba asociada a una planta propiedad y operada por Archer-Daniels-Midland (ADM), y el CO2 se generaba en conjunto con la producción de etanol. Cuando se demostró que los pozos de almacenamiento de carbono tenían fugas, la Agencia de Protección Ambiental emitió a ADM un aviso de violación de la Ley de Agua Potable Segura.
El descubrimiento de la fuga (detectada primero en un pozo de monitoreo) llevó a ADM a pausar las inyecciones de CO2 mientras investigaban completamente. Esta situación pone de manifiesto el potencial real de fugas y contaminación de acuíferos. Podría argumentarse que los yacimientos de petróleo y gas agotados en el Golfo de México no representan una amenaza para los acuíferos. Sin embargo, las fugas podrían ostensiblemente emerger en la superficie, resultando en la fuga de CO2 en el fondo del océano. Si esto ocurriera, las aguas se acidificarían en esa área, dañando potencialmente la flora, la fauna y, en última instancia, el ecosistema.
Por esta razón, el almacenamiento de carbono en alta mar puede diseñarse con múltiples redundancias, monitoreo constante en tiempo real en una red de pozos de monitoreo y detección e intervención temprana.
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