Gestion Ambiental en Hidrocarburos

Gestión Ambiental Upstream Industria de los hidrocarburos Dra. Eliana Aqueveque de Delgado

Gestión Ambiental en Hidrocarburos. Cuando se diseña un sistema de Gestión Ambiental para una determinada actividad, en realidad se toman los lineamientos principales de cualquier sistema de Gestión, y luego se lo aplica a los temas ambientales referidos a la industria de la que se trate. Es por ello que solamente puede comprenderse lo que pasa, y diseñar un sistema de Control y Gerenciamiento que sea realmente eficiente, si los planificadores conocen los aspectos técnicos de la industria para la cual están trabajando, pues de otro modo se caería en gruesos errores, por desconocimiento, por la incapacidad de advertir efectos a mediano y largo plazo, y por la escasa familiaridad de los Gerentes con los problemas reales de la empresa que dirigen. Para diseñar y aplicar un buen sistema de Gerenciamiento ambiental en la Industria de los Hidrocarburos, es necesario conocer el funcionamiento de la misma, y las relaciones con el Medio Ambiente, en cada una de las etapas desde la exploración para encontrar fluidos, hasta la entrega de los mismos en su destino final. Los problemas más importantes que afronta la industria de los Hidrocarburos respecto del Medio Ambiente están referidos

 A la naturaleza del producto con que trata. Existe una norma americana, emitida en 1980, con su enmienda de 1986, denominada CERCLA (Comprehensive Environmental Response, Compensation and Liability Act, 1980, amended in 1986). Esta norma, que ha servido de base para muchas otras después, es la que trata de sustancias peligrosas. Según esta norma o Acta, el petróleo, incluyendo el crudo y sus fracciones, está excluido de la definición de sustancias peligrosas. El gas natural, los líquidos del gas natural y el gas natural licuado están también excluidos, de igual modo que los productos de petróleo refinado, incluyendo la gasolina con plomo. Sin embargo, hay ciertas sustancias o especies químicas peligrosas que se utilizan para la producción de los pozos petroleros y el tratamiento de los fluidos. Algunos de estos productos aunque no estén específicamente listados, pueden tener algunas de las características siguientes: a) Corrosivos b) Inflamables c) Tóxicos d) Reactivos Con lo cual, automáticamente, se los considera sustancias peligrosas. Es decir, los productos utilizados en las diferentes etapas de obtención y transformación de los hidrocarburos, como también ciertas técnicas de trabajo, hacen que el petróleo, el gas y aún el agua producida, sean considerados ambientalmente agresivos. Cabe aclarar que la figura de peligroso, depende del contexto, y tiene diferentes definiciones, de acuerdo a la norma que se esté usando.  Espacio físico MUCHOS de los problemas que surgen tienen relación con actividades previas que se han realizado en los predios en donde se lleva a cabo la explotación. Se trata de los famosos “pasivos ambientales” que se incluyen con la compra y venta o leasing de predios y/o instalaciones de la industria petrolera. 15


 Interacciones con aguas corrientes, o cuerpos de agua: Entre ellas se puede mencionar los derrames de hidrocarburos, la disposición de aguas utilizadas en la industria, las aguas producidas del subsuelo, el contacto de aguas superficiales con aguas subterráneas debido a la perforación de pozos petroleros, el arrastre de restos de hidrocarburos efectuado por las aguas de lluvia, la perturbación de los cauces y regímenes de ríos debido a construcción de oleoductos y gasoductos, de caminos y campamentos, etc.  Interacciones con la atmósfera: Las emisiones gaseosas que se producen en casi cada etapa de la perforación , explotación y evacuación de productos, que tienen el agravante de no poder ser contenidas, ni tampoco puede ser conocido con exactitud el curso que siguen, llevadas por los vientos hacia lugares desconocidos.  Cómo es la industria de los hidrocarburos. •

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Exploración (en tierra o en mar) – Naturaleza de los hidrocarburos, yacimientos, ubicación. – Geología, Geoquímica, Geofísica, Perfiles, Petrofísica – Perforación de pozos y terminación de los mismos – Preparación del lugar, logística, técnicas – Pozos rectos, desviados y horizontales – Completación y terminación de cada pozo – Intervenciones y reparaciones a lo largo de la vida del pozo

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Ingeniería de Reservorios – Rocas, fluidos, presiones del subsuelo. – Análisis de pruebas de pozos – Balance de materiales – Curvas de declinación de la presión – Predicciones, Simulación

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Producción Primaria – Separación: o Gas o Petróleo o Agua. – Plantas de tratamiento de petróleo para cumplir especificaciones de venta – Plantas de tratamiento de gas, para cumplir especificaciones de envío – Plantas de tratamiento de agua producida, para inyectar o desechar – Medición del petróleo y del gas.

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Recuperación secundaria – Preparación e inyección de agua – Tratamientos del agua producida

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Recuperación asistida – Métodos térmicos o Combustión in situ o Inyección de vapor o Inyección de agua caliente – Métodos químicos o Inyección de surfactantes y tensioactivos o Inyección de polímeros y geles – Métodos Biológicos: bacterias y microorganismos – Inyección de gases: o Gases inertes (N2) o CO2 o Gases livianos

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Transporte de hidrocarburos: – Plantas de compresión para los gasoductos – Estaciones de bombeo para los oleoductos – Playas de carga para camiones, trenes o buques tanque – Playas de carga para transporte de gases licuados

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Comercialización de los hidrocarburos – Normativas para la venta del gas – Compra y venta de petróleo, crudos patrones Legislación petrolera: – Permisos, superficiarios, propietarios, etc – Medio ambiente y legislación para hidrocarburos – Seguridad Industrial, actividades de riesgo, personal especializado Servicios auxiliares de la industria – Equipamiento para operaciones especiales, transportes, laboratorios, – Servicios de apoyo (comida, ropas, primeros auxilios, etc)

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Tecnologías Offshore • Operaciones en – Lagos – Pantanos – Océano. • Transformaciones de los hidrocarburos: • Refinerías – Petróleo y sus productos derivados • Petroquímicas – Gas y productos derivados Combustibles licuados del Gas Natural

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 Escenarios de la actividad y problemas principales •

Problemas debidos a: – accesos difíciles y climas diversos – tecnologías y operaciones de apoyo costosas – imprevisibles • Condiciones políticas cambiantes • huracanes, inundaciones • terremotos, vulcanismo • terrorismo y narcotráfico – Estructura de funcionamiento diferente de cada país – modalidades de contratos diferentes para cada país

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Localización geográfica de la actividad: – Tierra – Mar – Pantanos Localización estructural en el subsuelo, pozos profundos o someros. Exploración: actividad de alto riesgo financiero y económico.

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 Principales puntos críticos con respecto al Medio ambiente: o Derrames en tierra - Derrames en agua – Emisiones gaseosas La industria de los Hidrocarburos, como casi todas las industrias, está considerada dentro de las contaminantes, y no podría serlo de otro modo, dada la diversidad de tareas que se realizan en ella, y la extensión geográfica, o localización en donde tienen lugar las mismas. Las actividades petroleras tienen directa injerencia en la contaminación de los componentes elementales del ambiente que nos rodea, aire, agua y suelos, durante las tareas de: - Prospección o Exploración - Perforación y Terminación de Pozos y posteriores Intervenciones - Producción de Hidrocarburos - Tratamientos de Hidrocarburos y de aguas producidas - Transporte y Distribución. Actividades de prospección: Apertura de caminos y líneas sísmicas: o necesarios para transportar el equipamiento y colocar las cargas, los geófonos, etc. Construcción de campamentos: o Se origina basura doméstica y también basura industrial, como ser, restos de combustibles, lubricantes, aguas servidas, etc. Transporte y almacenamiento de sustancias peligrosas: 18


o explosivos y otras sustancias utilizadas en las mediciones. Circulación de camiones extremadamente pesados: o generalmente provocan daños en los caminos existentes, o Necesidad de hacer nuevos caminos para esos fines, lo que provoca remoción y movimiento de tierras, desvío de cursos de agua, deforestación, disturbios a la vida salvaje, etc. Actividades de perforación: Apertura de caminos y preparación del sitio del pozo. Establecimiento de campamentos: Generación de aguas servidas, domiciliarias e industriales o Mezcla de las aguas servidas con aguas de lluvia Construcción de piletas para fluidos de perforación y de terminación de los pozos. Almacenamiento de productos químicos para preparar los fluidos Almacenamiento de combustibles, lubricantes y aceites. Generación de basura industrial (productos usados de todo tipo, especialmente fluidos usados no recuperables): o Aceites lubricantes o Fluidos hidráulicos o Aceite quemado de motor o Solventes gastados o Productos químicos derramados o Restos de pintura o Recubrimientos de asbestos, etc. Generación de arena, cascajos o recortes (cuttings) contaminados con fluidos, producidos durante la perforación. Gases y quema de los mismos. Actividades de producción Agua salada producida junto con el petróleo Agua usada en los tratamientos del petróleo Restos de petróleo emulsionado Restos de limpieza de tanques Suciedad originada alrededor de los pozos cuando se cambia las bombas, se hace limpieza o se cambia equipamientos Pérdidas ocasionadas por algún mal funcionamiento Tratamientos de Hidrocarburos y de aguas producidas Productos químicos gastados en los tratamientos de petróleo. Productos químicos gastados en los tratamientos de gas 19


o Glicoles en las plantas de deshidratación o Aminas, cloruros u otros productos en las plantas de endulzamiento o Emanaciones gaseosas en las plantas Productos químicos gastados en los tratamientos de agua, para inyectar o para desechar. Basuras o restos de lubricantes, aceites, combustibles. Quema de gases indeseables Transporte y Distribución Necesidad de construir caminos y pistas para tender los ductos (gasoductos u oleoductos), lo que provoca remoción y movimiento de tierras, desvío de cursos de agua, deforestación, disturbios a la vida salvaje, etc. Construcción de campamentos: o Se origina basura doméstica y también basura industrial, como ser, restos de combustibles, lubricantes, aguas servidas, etc. Transporte y almacenamiento de sustancias peligrosas: o explosivos y otros materiales usados en la construcción de los ductos. Pérdidas en oleoductos: o Falta de mantenimiento o Mal diseño del trazado del oleoducto o Superposición de caminos encima de un trazado Pérdidas y fugas en estaciones de bombeo: o Almacenamiento de productos usados en las bombas. o Problemas en estaciones compresoras de gasoductos o Emanaciones gaseosas de los compresores Destino final de los hidrocarburos Responsabilidad del usuario, sea domiciliario o industrial, de porte pequeño o grande.

 Gestión y control de contaminación en tierra, en agua, en aire. La mejor medida preventiva es: NO CONTAMINAR Infelizmente, no es posible ejecutar las tareas sin causar algún tipo de daño en el ambiente. Por eso es necesario: A) conocer la naturaleza de los hidrocarburos y de los productos asociados, como el agua salada y los gases indeseables (CO2 y H2S) B) Conocer la naturaleza de la contaminación C) Saber distinguir entre

Suciedad y contaminación

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A los efectos de poder actuar con solvencia en el campo de los hidrocarburos, es necesario tener un cierto conocimiento global de todas las operaciones involucradas, como se mencionó anteriormente, a fin de: • • • • •

Poder diseñar las facilidades de tratamiento de los productos finales Minimizar los daños producidos. Deshacerse o disponer de manera segura los productos nocivos generados o utilizados en la producción de hidrocarburos Causar la mínima perturbación al medio ambiente REMEDIAR LOS DAÑOS CUANDO FUEREN OCASIONADOS  Escala de Biodegradación

 Alcanos (hidrocarburos saturados, o parafinas) – a) de cadena linear – b) ramificados (isoprenoides) – c) cicloalcanos o naftenos (1-6)  Aromáticos – a) comunes (anillos de 1-6) – b) con S en sus molécula (tiofenos)  Asfaltos > C40 – a) Asfaltenos b) Resinas – Estos últimos son resistentes o refractarios a la descomposición. Por eso son considerados como materia orgánica estable, sea en suelos terrestres o en sedimentos marinos.  Responsables de la Biodegradación de los hidrocarburos 1) Microorganismos: a) Hongos filamentosos b) Algas c) Bacterias d) Levaduras e) Cianobacterias, etc. 2) Temperatura: (0° - 70°C). Altas temperaturas favorecen evaporación de compuestos volátiles tóxicos. 3) Oxigenación: de primordial importancia para asegurar la biodegradación. 4) Influencia del Nitrógeno: traído por la aireación y por las aguas de lluvia. 5) Muchos otros factores.  Algunos procedimientos para gestión y control de contaminación en tierra, en agua, en aire.  Remediación en tierra o Biodegradación de lodos aceitosos 21


o o o o o

Lavado emulsionado Inyección con vapor de agua Limpieza especial de tanques Tratamiento y disposición de residuos de petróleo mediante inertizado con cal Tratamiento de ripios o cuttings de perforación que hayan utilizado lodos de base oleosa o Uso de bioindicadores para analizar contaminantes o Limpieza de oleoductos o Landfarming: cultivo de suelos contaminados  Contención, control y remediación en aguas o o o o

Preparación de aguas usadas para reutilización Depuración de aguas utilizadas para tratamientos Plantaciones de especies aptas para remediación de aguas residuales Control de aguas subterráneas

 Control de emisiones en aire La contaminación producida en el aire consiste en la alteración de su calidad, debido a:  presencia de vapor de agua y gases producidos en la combustión incompleta (CO, CO2, etc)  material particulado: restos de cenizas, hollines, etc.  gases producidos por las altas temperaturas (toda la familia de los NOx, los SOx, etc.).  gases indeseables descargados en la atmósfera. Estos contaminantes como los óxidos de azufre y de nitrógeno son responsables por la formación de lluvias ácidas. Materiales particulados: sólidos muy finos, constituidos por residuos de carbono, hidrocarburos no quemados, sales y cenizas producidas en la combustión. Como son muy livianos, pueden ser arrastrados por corrientes gaseosas en la atmósfera . SMOG (Smoke and fog): formado por emisiones que provienen del proceso de combustión (como ser óxidos de nitrógeno, hidrocarburos no quemados, material particulado y óxidos de azufre) mezclado con el vapor de agua de las nieblas. Aparte de la contaminación producida debido a que algunos de estos gases reaccionan con el vapor de agua para formar ácidos, que aunque sea en pequeñísimas cantidades atacan la piel de las personas, las hojas de las plantas, etc., el smog produce disminución de la visibilidad y una serie de trastornos respiratorios. . Todos ellos contribuyen para degradar la calidad del aire, e infelizmente, debido a la naturaleza de los gases, se pueden desparramar a distancias considerables desde el lugar en donde fueron originados, haciendo muy difícil el seguimiento del contaminante gaseoso.

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Las emisiones producidas por las actividades en los campos petroleros, se deben, entre otras, a las siguientes razones: -

Quema de los productos de pruebas de pozos al comienzo de la producción Calentadores y tratadores electrostáticos usados para tratamiento de petróleo Calderas para producción de vapor  Humos, escape de gases nocivos, aumento de la temperatura Escapes de las chimeneas de plantas pequeñas: vapor de agua, algunos gases arrastrados, humos da combustión. Escapes de motores a gas o diesel para accionar compresores. Escapes de los compresores

 Algunas técnicas de prevención de emisiones gaseosas:  Técnicas para depurar humos de combustión, extrayendo el material particulado  Ciclones Aparatos diseñados para eliminar partículas finas de las corrientes gaseosas. Pueden trabajar en varios niveles de eficiencia, y para diferentes caídas de presión. Están hechos con materiales resistentes a las altas temperaturas y a la abrasión.  Depuradores Venturi Son aparatos de contacto para remoción de contaminantes pegajosos y material particulado, arrastrados por los gases. Pueden remover SOx, HCl, y ácidos orgánicos y trabajan a muy altas temperaturas, hasta unos 1200 ° F (cerca de 400 º C). Tienen la ventaja de no taponarse, al no ser empaquetados, por lo cual se facilita su limpieza y mantención.  Técnicas para extraer gases indeseables de los humos de combustión  Depuradores de humo (tamices): Son recipientes empacados con relleno de material sintético para separar contaminantes que sean solubles en agua, como ser gases, material particulado, etc.  Depurador de lecho empacado Trabaja por adsorción, o difusión física de una sustancia contenida en el gas a través de una interface líquido-gas, después de la cual sigue la dispersión de la sustancia en el líquido, de donde es posible recuperarla para su disposición final.  Control y/o aprovechamiento del calor producido en la generación de energía eléctrica dentro de los yacimientos.  Reducción Catalítica Selectiva Aparatos para reducir la producción de NOx por medio de control de la combustión: o en la zona de llamas:  Reducir temperaturas de pico.  Reducir el tiempo de residencia del gas  Reducir la concentración del oxígeno 23


o Tratamiento post llama: Un agente reductor, amoníaco, se agrega al gas de combustión para quitar el oxígeno del NO. Los productos finales son N2 y vapor de agua. Se usan catalizadores de titanio y vanadio para producir la reacción con los NOx e inhibir los SOx  Colector de vapores y niebla de petróleo: Aparato diseñado para eliminar gotas de petróleo y vapores contenidos en una corriente de aire. También es muy eficiente para remover partículas secas oriundas de las operaciones industriales. El colector es un filtro de tres etapas, con el primer filtro hecho de metal, lavable, capaz de capturar la mayor parte de la niebla y de las partículas.

Nuevas políticas para reducción de gases de efecto invernadero: Además de las ya conocidas acciones de disuasión de conductas dañinas al Medio Ambiente, como ser las “multas” o la “no extensión de habilitaciones o permisos” para llevar adelante una determinada actividad, se han sugerido otras formas de incentivar a las empresas para que colaboren en el control del Medio Ambiente, especialmente en un área tan crítica como es el aire, que no se puede cuantificar de forma inmediata, pero cuyos efectos nocivos cuando está contaminado, pueden verse en los seres vivos, especialmente en los seres humanos. Se trata de la comercialización de emisiones gaseosas, es decir, de obtención de créditos basado en la reducción de una cierta cantidad de toneladas de CO2 que la compañía en cuestión se compromete a no emitir en un cierto período, o más bien, a reducir de forma permanente, mejorando sus instalaciones y procedimientos En el caso de las actividades en los campos petroleros, las emisiones más importantes se contabilizan en términos del gas metano (CH4) emitido y del anhídrido carbónico (CO2). Las toneladas de gas metano emitidas en un yacimiento, por año, se multiplican por 21 para expresarlas en toneladas equivalentes de gas carbónico, y así poder contabilizarlas a los efectos de participar de programas de comercialización de emisiones para reducir las emisiones que provocan el efecto invernadero. Las emisiones de gases de los campos petroleros se deben no sólo a cuestiones operativas, sino también deben considerarse lo que se llama “emisiones fugitivas” que provienen de aquellos hidrocarburos altamente volátiles, que se fugan de los procesos sobre las cuales no es fácil tener control. Estos hidrocarburos livianos escapan de los sistemas de producción a través de los componentes de unión, como ser las válvulas, bridas, bombas, compresores, empaquetaduras, conexiones e instrumentos. A veces se producen por mal ajuste de las piezas, por desgaste o deterioro de las mismas, o por corrosión del equipamiento,

Caso real: Examen de un sistema de Gestión Ambiental para control de Emisiones Gaseosas usado en la industria petrolera

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