Diseño de una metodología integral para la perforación de sitios geotérmicos de mediana y baja entalpía, con transformación tecnológica y definición de parámetros de riesgo

Número de proyecto

P32

Título de proyecto

Diseño de una metodología integral para la perforación de sitios geotérmicos de mediana y baja entalpía, con transformación tecnológica y definición de parámetros de riesgo

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollos tecnológicos para explotación

Responsable de proyecto

Hugo C. Gutiérrez Sánchez

Institución

Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, UMSNH

Instituciones y/o empresas asociadas

Prados Camelinas, S.A. de C.V.

Antecedentes y justificación

Los antecedentes de esta propuesta, desde el punto de vista de intentos de explotación de sitios geotérmicos de mediana y baja entalpía, se encuentran documentados en un proyecto llevado a cabo por la CFE en la comunidad indígena de Maguarichic, Chihuahua en el 2002 [1].

Comisión Federal de Electricidad llevó a cabo en este sitio un proyecto piloto para producir electricidad a partir de la salmuera geotérmica teniendo en cuenta que el recurso geotérmico se pudiera ubicar a no más de 500 m. Antes de ejecutar estudios de resistividad CFE decidió hacer un agujero delgado a 100 m de profundidad para tener una mejor información de las características termodinámicas del yacimiento. El pozo se perforó con un equipo autónomo y se realizó en 3 ½" de diámetro. La profundidad máxima alcanzada fue de 49 m, y se encontró agua caliente a 120°C. Con esta información y los registros de temperatura y presión, fue posible diseñar y perforar un segundo pozo con tubería de revestimiento cementada a 35 m de profundidad y con un diámetro de 9 5/8". De los 35 a los 300 m se colocó tubería ranurada.

Para perforar el pozo, y ante la ausencia de tecnología aplicable a estas condiciones específicas, se realizaron adaptaciones rudimentarias y costosas, como fue el colocar estructuras metálicas para elevar el equipo de perforación utilizado normalmente en la construcción de pozos de agua. Lo anterior, se realizó con el fin de contar con espacio suficiente para la colocación de equipos de seguridad y control necesarios ante la presencia de fluidos de alta temperatura. Estas modificaciones tuvieron como resultado la inviabilidad económica del proyecto derivada de los altos costos de inversión en relación al recurso financiero obtenido de la producción de energía eléctrica. En la Figura 1-1 [2] se muestran las modificaciones hechas al equipo descritas anteriormente.

Figura 1-1. Modificaciones necesarias para el montaje de equipo de perforación.

Fue posible realizar el proyecto descrito, gracias al soporte financiero con que cuenta CFE, situación impensable para un particular que intenta incursionar en la explotación de recurso geotérmico en zonas de mediana y baja entalpía.

En lo que se refiere a la metodología para la reducción de riesgos durante la perforación en sitos geotérmicos en general, no se encuentra antecedentes que documenten en forma alguna el establecimiento y utilización de parámetros capaces de reducir el riesgo técnico/financiero en actividades de perforación en proyectos geotérmicos.

Dentro del parque de generación de energía, incluyendo fuentes fósiles y renovables, en México la geotermia cuenta con diversas ventajas, como son:

  • El costo de producción más bajo en la escala de despacho eléctrico comparado con cualquier otra fuente de energía.
  • Es una fuente de energía continua que elimina el factor cíclico de la producción (La energía eólica, y la solar, son fuentes cíclicas de energía eléctrica que dependen del comportamiento de la velocidad del viento y de la radiación solar, respectivamente).
  • Altos factores de disponibilidad que inciden favorablemente en la rentabilidad de la inversión.
  • Reducción en la emisión de gases de efecto invernadero (CO2).

La participación de mercado en la generación de energía eléctrica a partir de sus fuentes de producción, está integrada como se observa en la Gráfica 5-1 [3].

De dicha gráfica se desprenden las siguientes observaciones:

  • 73% del mercado de generación de electricidad está dominado por fuentes convencionales a partir de combustibles fósiles (termoeléctrica 44.8%, productores independientes 23% y carboeléctrica 5.2%).
  • 24.3% del mercado se integra por tecnologías de generación eléctrica a partir de fuentes renovables (hidroeléctrica 22.2%, geotermoeléctrica 1.9% y eólica 0.2%).
  • El 2.7% restante corresponde a tecnología nucleoeléctrica.

Gráfica 5-1. Participación por tecnología de producción de energía eléctrica en México (2011).

México ocupa actualmente el cuarto lugar a nivel mundial en generación de energía eléctrica a partir de geotermia a pesar de que participa con tan solo el 1.9% en el mercado eléctrico nacional.

La propuesta de Prados Camelinas S.A. de C.V. logrará reducir los costos en proyectos geotérmicos al contar con una tecnología adecuada para la perforación en sitios de mediana y baja entalpía, incentivando la participación privada en proyectos de generación de energía eléctrica a partir del aprovechamiento de energía geotérmica. Con ello se ampliará la participación geotérmica en el mercado nacional eléctrico asociado con un mayor aprovechamiento del recurso y menores costos de producción.

La justificación de este proyecto, se detalla a continuación:

Motivación: La falta de equipos especializados que puedan utilizarse en la perforación segura y controlada en sitios geotérmicos de mediana y baja entalpía, combinado con la falta de una metodología de análisis de riesgo en perforación, son actualmente los principales factores que evitan que inversionistas privados tomen riesgos en la explotación de este importante recurso disponible ampliamente en México. La actividad de perforación, representa el mayor porcentaje de inversión dentro de un proyecto de desarrollo geotérmico para la producción de energía eléctrica.

La propuesta cerrará la brecha tecnológica descrita a través un proceso sistemático para la perforación en sitios geotérmicos de mediana y baja entalpía, proporcionando una metodología de evaluación de riesgo que combinada con equipo tecnológico adecuado para la perforación permitirá al desarrollador tomar decisiones oportunas y acertadas minimizando el riesgo de fracaso en el proyecto.

[1] SÁNCHEZ VELASCO, Raúl Alberto. Rural electrification in México from low enthalpy geothemral resources: Mexican experience. Proceedings Work Geothermal Congress 2005. Antalaya, Turkey, 24-29, April 2005.

[2] SÁNCHEZ VELASCO, Raúl Alberto. Rural electrification in México from low enthalpy geothemral resources: Mexican experience. Proceedings Work Geothermal Congress 2005. Antalaya, Turkey, 24-29, April 2005.

[3] Comisión Federal de Electricidad, Reporte de Generación Anual, 2011.

Objetivos y metas

El objetivo del proyecto incluye tres componentes principales:

  • Eliminar la brecha tecnológica que existe actualmente en la tecnología de perforación de pozos, específicamente para la extracción de fluidos que se ubican a profundidades menores a 1,000 metros y que registran altas temperaturas (100 a 180°C).
  • Incorporar la tecnología de fluidos aireados en el proceso de perforación de pozos para eliminar la probabilidad de daños en la permeabilidad del estrato productor.
  • Diseñar una metodología de perforación que identifique las variables de riesgo y apoye, a través de una herramienta automatizada de análisis e interpretación de datos, la toma de decisiones oportunas y acertadas en proyectos de perforación.

Número de proyecto

P32

Título de proyecto

Diseño de una metodología integral para la perforación de sitios geotérmicos de mediana y baja entalpía, con transformación tecnológica y definición de parámetros de riesgo

Tipo de proyecto

Estratégico

Línea de investigación

Desarrollos tecnológicos para explotación

Responsable de proyecto

Hugo C. Gutiérrez Sánchez

Institución

Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, UMSNH

Instituciones y/o empresas asociadas

Prados Camelinas, S.A. de C.V.