La ciencia detrás de la explosión de un pozo de petróleo

Saludos amigos e integrantes de la plataforma hive.

Quizás muchos de ustedes alguna vez se han preguntado:

¿Que ocasiona la explosión de un pozo de petróleo?

Este es un evento indeseado que no se da de forma fortuita y que por lo tanto existe una explicación científica detrás de dicha catástrofe y apoya con algunos argumentos de ingeniería, es por ello que el objetivo principal de este artículo es explicarte de forma sencilla las razones que hacen que un pozo de petróleo explote en llamas.

Introducción

Es importante mencionar que los pozos candidatos a incendiarse son los pozos que ya están produciendo petróleo, si por alguna razón se tiene que realizar alguna reparación o rehabilitación se corre el peligro que se incendie.

Los otros pozos candidatos para incendiarse son los pozos que recién se están perforando y construyendo, en conclusión ambos pozos son candidatos para incendiarse, sin embargo las razones científicas y de ingeniería que hacen que estos pozos se incendien en llamas puede llegar hacer distintas.

Razones técnicas y científicas del incendio de un pozo de petróleo

Los incendios ocurridos en los pozos pueden ser de pozos de petróleo o gas seco, este últimos es el más peligroso ya que el combustible (gas) es más volátil que el petróleo.

Veamos los dos escenarios de incendio, es decir cuando es un pozo que se rehabilita o repara y cuando el pozo está en perforación.

La condición que es común para ambos escenarios es cuando se cumple lo siguiente:

^{Figura nº1: Condición de desbalance a favor de la formación. Autor de la imagen: @carlos84}

Como lo he explicado en entregas anteriores, la presión hidrostática (ph) es la presión que ejerce el fluido de perforación en condiciones estáticas sobre las paredes del pozo, y la presión del yacimiento es la presión de los fluidos como gas y petróleo que se encuentran en el yacimiento.

Cuando se cumple la condición de desbalance expresada en la figura nº1, se cumple que los fluidos como gas y petróleo vencen la presión hidrostática ejercida por el fluido de perforación y migran hasta la superficie.

Incendio de un pozo en rehabilitación

Cuando decimos que vamos a rehabilitar o reparar un pozo es porque este ya está en producción, y simplemente hay que realizar una reentrada en el pozo para cambiar por ejemplo una bomba electrosumergible, corregir una fuga de revestidor, entre otros trabajos más.

Para poder realizar estos trabajos debemos controlar el pozo, esto significa que debemos inyectar al pozo un fluido de control como agua o salmuera en donde se pueda cumplir que la presión del fluido de control sea mayor que la presión de formación o presión del yacimiento.

Si por alguna razón desfavorable, los cálculos para diseñar la densidad del fluido de control no logran alcanzar el sobrebalance a favor del fluido de control, entonces los fluidos como el gas y/o el petróleo llegan a la superficie y ocasionan el incendio.

La única causa no solamente puede ser exclusivamente está, sin embargo traigo a colación esta causa porque no el objetivo de este post explicar las razones de una surgencia, sino el de explicar porque ocurre el incendio en superficie.

^{Fuente de imagen. Wikimedia commons}

Incendio de un pozo en perforación

Un pozo de petróleo que se está perforando es el que más riesgo tiene en comparación a los pozos que se van a reparar o rehabilitar, ya que inclusive manteniendo una densidad del fluido de perforación acorde con el programa de perforación nos podemos encontrar con presiones anormales en el subsuelo producto de accidentes geológicos en el proceso de formación del petróleo y en la forma en cómo se depositaron los estratos geológicos.

Puedo citar el siguiente ejemplo por el cual un pozo en perforación puede incendiarse en superficie:

Supongamos que estamos perforando un pozo a 8000 pies de profundidad con una densidad de 8 libras/galón y se tiene una presión de yacimiento de 4000 psi, diagnosticar si bajo estas condiciones puede haber un influjo de fluidos de la formación (petróleo y/o gas) que ocasione un incendio en la superficie.

Para saber si se puede ocasionar un incendio en superficie simplemente calculamos la presión hidrostática que está ejerciendo el fluido de perforación, tal y como muestro a continuación:

^{Ejemplo: Cálculo de la presión hidrostática. Autor de la imagen: @carlos84}

Si comparamos el valor de 3328 Psi con el de la presión de yacimiento que es de 4000 Psi, nos damos cuenta que se cumple la condición de desbalance explicada en la figura nº1, en donde Ph<Py.

Por lo tanto si la presión hidrostática es menor que la presión de yacimiento, los fluidos de la formación como petróleo y gas pueden llegar hasta la superficie y ocasionar un incendio.

^{Fuente de imagen. Wikimedia commons}

Desde el punto de vista de la ingeniería con el ejemplo explicado nos podemos dar cuenta que uno de los aspectos técnicos que puede ocasionar un influjo indeseado de fluidos como el gas y petróleo desde el subsuelo hasta la superficie es el que la densidad del fluido de perforación sea insuficiente.

Un solo descuido por ejemplo que tenga un operario y conecte un tanque con agua con otro tanque en donde este el fluido de perforación puede hacer que la densidad del fluido baje y ocurra el influjo.

Conclusión y aportes

Es lógico pensar que el influjo de gas y petróleo desde el subsuelo hasta la superficie no es el que ocasiona el incendio, la ciencia nos enseña que para se produzca el fuego y se mantenga constante tienen que existir los siguientes elementos:

• Combustible: Para el caso de los incendios que son provocados en los pozos de petróleo, tanto los de rehabilitación como los de perforación el combustible que se aporta por descuido humano desde el subsuelo hasta la superficie es el petróleo y gas natural.

• Comburente (Oxígeno): Una vez que el petróleo y el gas llegan a la superficie se encuentra con la condición ideal para estar ante la presencia de oxígeno.

• Energía de activación (calor): Como es sabido tanto en rehabilitación de pozos como en la perforación se realizan actividades operacionales que generan fricción, por ejemplo en la perforación cuando la sarta de tubería gira se genera fricción en el fondo del pozo cada vez que la mecha de perforación corta los ripios, mientras que en la superficie existen distintos tipos de fricción, el enrosque de los tubos, el roce de la tubería de perforación con el revestidor, en conclusión se genera la fricción suficiente como para generar el calor que ocasionara el incendio en superficie de determinado pozo de petróleo.

^{Fuente de imagen. Wikimedia commons}

Existen pozos que por la cantidad de combustible (petróleo y/o gas natural), es decir por ser una gran cantidad de barriles en producción han estado ardiendo por años, sin poder contar con la posibilidad de encontrar en el control real del pozo.

Espero que este post sea del gusto y entendimiento de todos, cualquier duda al respecto pueden preguntarme en los comentarios. Saludos y hasta una próxima entrega.

Referencias recomendadas para ampliar la lectura

Incendio de pozo petrolífero

Incendios petroleros de Kuwait

Explosión de Deepwater Horizon

Observaciones

La imagen de portada fue diseñada empleando las herramientas de diseño de Microsoft PowerPoint y la siguiente Fuente de imagen de wikimedia commons