Caracterización ambiental de la industria petrolera: tecnologías disponibles para la prevención y mitigación de impactos ambientales
Autor: Calao Ruiz, Jorge Emilio
Asesor: Betancourt Quiroga, Fabián Omar (Thesis advisor)
Fecha: 2007-12
Programa: Bogotá - Medicina -Fisioterapia
Facultad: Facultad de Medicina

Resumen: La industria petrolera desarrolla una serie de actividades y operaciones típicas que se consideran implícitas en todos los proyectos. Actividades, tales como: la sísmica, la perforación de pozos, la producción y la conducción, implican múltiples interacciones con el entorno natural, por lo que representan una oportunidad para prevenir, minimizar o mitigar los impactos ambientales causados por la industria petrolera por medio de la implementación de planes de manejo ambiental basados en buenas prácticas ambientales y la implementación de tecnologías ambientales costo eficientes. Actualmente los esfuerzos por encontrar nuevas reservas de hidrocarburos y optimizar el recobro de las reservas existentes se encuentra en uno de sus niveles históricos más altos. Dicha situación ha hecho que la actividad de las empresas presentes en Colombia atraviese uno de los momentos de mayor actividad. Este panorama plantea la necesidad de evaluar con practicidad, claridad y conocimiento, los efectos causados por las actividades de la industria petrolera y proponer soluciones ajustadas a la normatividad ambiental existente y a los avances tecnológicos disponibles. La afectación que puede causar al medio ambiente la industria petrolera por no implementar planes de manejo adecuados puede ser considerable. Los daños ambiéntales en la mayoría de los casos, se deben principalmente a la falta de conocimiento e investigación por parte de las entidades involucradas en el manejo del medio ambiente intervenido. El principal aporte del presente trabajo es presentar una recopilación actualizada de los diferentes procedimientos y tecnologías disponibles para la mitigación de los posibles impactos ambientales causados por la industria petrolera.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE
COLOMBIA SEDE MEDELLIN
Caracterización Ambiental de la Industria
Petrolera: Tecnologías Disponibles para la
Prevención y Mitigación de Impactos Ambientales.
TESIS
PARA OBTENER TITULO DE:
INGENIERO DE PETRÓLEOS
PRESENTA:
JORGE EMILIO CALAO RUIZ
DIRECTOR DE TESIS:
DR. FABIÁN OMAR BETANCOURT QUIROGA
DICIEMBRE 2007Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
Jorge Emilio Calao Ruiz
DEDICO ESTA TESIS
A DIOS por iluminarme siempre el camino a seguir.
A mi Madre Ruth, porque con su amor, apoyo y comprensión
me llevo de la mano hasta este logro.
A mi Padre, Francisco por todo su esfuerzo, apoyo y
fortaleza, eres la incondicionalidad echa hombre.
A mis Hermanos, Claudia, Francisco y Andrés, por apoyarme
y hacerme saber que están ahí aun en los momentos más
difíciles.
A Marty, por estar siempre conmigo y demostrármelo.
A mis Angelitos Alejandro y Andrés Camilo por darle luz a mis
días.
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Ambientales.
Jorge Emilio Calao Ruiz
AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer a la Universidad Nacional de Colombia por
todo el conocimiento y la formación que me ha ofrecido.
Agradezco enormemente a Fabián Betancourt Quiroga por
ser Persona, Amigo y una gran fuente de sabiduría, gracias
por la confianza depositada y por ser de esos nuevos
profesores que saben que el éxito, el entendimiento y el
conocimiento van de la mano de la integridad de las
personas.
Gracias a los profesores de la carrera por su tiempo y
dedicación.
3Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
Jorge Emilio Calao Ruiz
CONTENIDO
1 Introducción
2 Metodología
3 Descripción de los Posibles Impactos Ambientales Causados por las
Actividades de la Industria Petrolera
3.1 Actividades típicas de la industria petrolera y sus impactos ambientales
3.2 Sísmica
3.3 Perforación
3.4 Producción
3.5 Desmantelamiento
4 Procesos y Tecnologías para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales de la Industria Petrolera
4.1 Principales procesos ambientales realizados en la industria petrolera.
4.1.1 Manejo de Residuos Sólidos
Residuos No-Peligrosos
Residuos Peligrosos
4.1.2 Manejo de Derrames
Derrames en Aguas Dulces
Derrames en Tierra
4.1.3 Manejo de aguas de producción y residuales.
Aguas de producción
Aguas Residuales.
4.1.4 Manejo de Emisiones
4.2 Nuevas Tecnologías Ambientales para la Industria Petrolera
4.2.1 Sísmica
4.2.2 Perforación
4.2.3 Residuos
5. Conclusiones
6. Referencias
4Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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1. Introducción
La industria petrolera desarrolla una serie de actividades y operaciones típicas que
se consideran implícitas en todos los proyectos. Actividades, tales como: la
sísmica, la perforación de pozos, la producción y la conducción, implican múltiples
interacciones con el entorno natural, por lo que representan una oportunidad para
prevenir, minimizar o mitigar los impactos ambientales causados por la industria
petrolera por medio de la implementación de planes de manejo ambiental basados
en buenas prácticas ambientales y la implementación de tecnologías ambientales
costo eficientes.
Actualmente los esfuerzos por encontrar nuevas reservas de hidrocarburos y
optimizar el recobro de las reservas existentes se encuentra en uno de sus niveles
históricos más altos. Dicha situación ha hecho que la actividad de las empresas
presentes en Colombia atraviese uno los momentos de mayor actividad. Este
panorama plantea la necesidad de evaluar con practicidad, claridad y
conocimiento, los efectos causados por las actividades de la industria petrolera y
proponer soluciones ajustadas a la normatividad ambiental existente y a los
avances tecnológicos disponibles.
La afectación que puede causada al medio ambiente la industria petrolera por no
implementar planes de manejo adecuados puede ser considerable. Los daños
ambiéntales en la mayoría de los casos, se deben principalmente a la falta de
conocimiento e investigación por parte de las entidades involucradas en el manejo
del medio ambiente intervenido.
La implementación de nuevos procedimientos y tecnologías ofrecen una mejor
relación entre las petroleras y el medio ambiente. De cuerdo a lo anterior este
trabajo tiene como objetivo caracterizar los posibles impactos ambientales que
puede causar la no implementación de planes de manejo ambiental adecuados al
entorno ambiental intervenido y a la naturaleza de las actividades llevada a cabo
por la industria petrolera, para posteriormente describir los procedimientos y
tecnologías ambientales disponibles, con base en la literatura disponible.
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El principal aporte del presente trabajo es presentar una recopilación actualizada
de los diferentes procedimientos y tecnologías disponles para la mitigación de los
posibles impactos ambientales causados por la industria petrolera.
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2. Metodología
En el presente trabajo se definirá una escala de intensidad, con la que se
pretende numerar con valores de uno a cinco y de acuerdo a las diferentes
actividades llevadas a cabo en cada etapa, la intensidad de la operación y por
tanto en la mayoría de los casos con excepción de la recuperación ambiental, los
impactos que estas actividades causan al medio (ver Tabla 1).
UNO(1) DOS(2) TRES(3) CUATRO(4) CINCO(5)
Tabla 1.
En este caso que UNO (1) es el nivel más bajo de intensidad de la actividad que
se lleva a cabo y CINCO (5) es el nivel más alto.
La calificación de la actividad recuperación ambiental hace referencia a la
dificultad para restablecer las condiciones iníciales conforme se avanza en las
etapas de desarrollo de un campo petrolero, esto teniendo en cuenta que todo el
impacto ambiental causado no es recuperable, por tanto en todo proyecto de este
tipo existirá un impacto ambiental remanente.
Con este planteamiento se pretende dimensionar de manera sencilla la
afectación que las diferentes etapas de los proyectos petroleros ocasionan al
medio, lo anterior facilita a la industria la prevención de los impactos ambientales y
le da ciertos parámetros o guías que permitirán que el desarrollo del proyecto en
general se de de forma sostenible.
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3. Descripción de los Posibles
Impactos Ambientales Causados
por las Actividades de la Industria
Petrolera
La industria petrolera tiene dimensiones variables y múltiples actividades que se
realizan de manera simultánea, por lo que resulta particularmente práctico abordar
el estudio de la caracterización ambiental del sector desde la perspectiva de un
campo, ya que la unidad de campo responde a las características naturales del
yacimiento de donde provienen los hidrocarburos siendo un poco más fácil
explicar por qué las dimensiones son variables, ya que depende de la magnitud
del hidrocarburo almacenado en la estructura geológica, y de otra parte, se puede
explicar que las actividades que se realizan están asociadas al avance o etapa del
proyecto en cuestión.
Las etapas del ciclo de vida típicas de un proyecto petrolero son la exploración, la
explotación, el desarrollo y el desmantelamiento (ver Figuras 1 y 2)
Figura 1. Ciclo de vida de un proyecto petrolero y actividades típicas
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Como se puede apreciar en el diagrama anterior en cada etapa del desarrollo de
un campo petrolero se realizan diferentes actividades, estas son la base o el
fundamento de dichas etapas, buscando así optimizar todos los procesos que se
llevan a cabo, desde las negociaciones de los predios donde se implantará, hasta,
la recuperación de la zona que resulte afectada por las actividades aplicadas.
En la pre-concesión al igual que en la mayoría de los proyectos relacionados con
recursos del país lo que se busca es obtener la concesión respectiva para iniciar
los estudios y las pruebas necesarias en la zona de interés realizando en base a
esto un estudio de análisis de riesgo.
Figura 2. Ciclo de vida de un proyecto petrolero y actividades típicas
Luego de obtener la concesión pertinente donde se establezcan los permisos para
operar en la zona, se llega a la segunda etapa (explotación y viabilidad), lo que se
busca en esta parte es determinar la viabilidad del proyecto, las actividades
principales en esta etapa son, la sísmica y dependiendo del resultado de ésta se
procede a realizar perforaciones exploratorias. Ya en este punto del proyecto se
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puede establecer si la relación costo-beneficio es positiva, ya que de este análisis
depende el desarrollo del campo.
La etapa siguiente es la de desarrollo y producción del campo, se inicia con la
perforación de pozos para producción y luego se abre paso a la producción del
campo, para ello es necesario contar con líneas para el flujo del fluido en caso de
campos de petróleo éstas líneas son llamadas oleoductos, en campos de
producción de gas se les conoce a estas líneas como gasoductos.
Lo que se busca en este punto es optimizar la producción ofreciendo seguridad a
los operadores y a la zona donde se opera. Los beneficios económicos y la
estabilidad del proyecto dependen de esta etapa. La etapa de desarrollo y
operaciones de producción llega hasta el final de la producción, hasta que se
decide abandonar por agotamiento de recursos o por pérdidas económicas.
Luego de esto se procede retirar la infraestructura implantada en la zona, esta
etapa es conocida como desmantelamiento, es claro que el impacto se mostrará
en su mayor esplendor cuando esta etapa culmina ya que la zona quedará
descubierta dejando ver los daños causados.
Es por esto que en este documento se plantea la recuperación ambiental como la
última etapa ya que es necesario restablecer la zona intervenida mediante planes
de manejo ambiental previamente diseñados. Actualmente los mayores gastos de
la industria corresponden a esta etapa ya que inicialmente no se diseñan planes
de gestión adecuados. El análisis pretende en este texto describir las actividades
cotidianas de la industria petrolera, los impactos ambientales que estas
actividades causan, mecanismo de control y tecnologías para su mitigación.
La presente sección pretende mostrar al lector de la forma más simple las
diferentes etapas que comprende un proyecto petrolero, y las implicaciones
ambientales que traen implícitas el desarrollo de las actividades típicas de dicho
proyecto, mostrando también métodos de manejo y tecnologías para el control y la
mitigación de los impactos causados.
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La primera parte consta de una descripción de las actividades típicas de la
industria petrolera al momento de desarrollar un campo. Se establecen en esta
parte también los principales impactos ambientales causados por las actividades
que componen cada etapa de desarrollo.
En la segunda parte se hace referencia a las principales causas de los impactos
ambientales, haciendo la debida descripción del problema que éstos causan y los
diferentes procesos que se llevan a cabo para mitigar o eliminar el impacto
ambiental.
El desarrollo de un campo petrolero trae implícito cierto tipo de actividades que
son iguales en la mayoría de estos proyectos. En la industria petrolera estas se
conocen como Actividades Típicas siendo este el hilo conductor del documento.
Conforme pasa el tiempo se ha podido identificar con claridad estas actividades y
también aquellas operaciones que hacen parte de estas, por lo que en este
capítulo se pretende describirlas y hacer mención de los posibles impactos
ambientales que se pueden genera. Tal como se señalo al principio del capítulo en
el ciclo de vida de los proyectos petroleros, las principales actividades que a
continuación se describen son: la actividad sísmica, la perforación de pozos, la
actividad de producción y recuperación ambiental.
1.1 Sísmica
Comúnmente la exploración comprende estudios geológicos y geofísicos
realizados en áreas bastante amplias, a fin de identificar los objetivos favorables
para realizar las operaciones respectivas, generalmente en estos procesos se
realizan pruebas de sísmica para determinar las zonas de interés. La sísmica es
un proceso geofísico que consiste en crear temblores artificiales de tierra,
mediante explosivos que causan ondas, con las que se hace una ecografía del
subsuelo.
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Con la información obtenida de la línea sísmica se producen mapas del subsuelo
donde aparecen las diversas estructuras presentes en el área objeto de estudio,
incluidas aquellas que potencialmente pueden almacenar hidrocarburos.
Los geólogos encargados de esta operación hacen un diseño de la malla sísmica.
Se abren trochas, que son caminos por donde pasarán los cables eléctricos y
donde se realizarán las perforaciones. Las trochas pueden tener un ancho entre
los 2 y los 5 metros (“Los Impactos Ambientales de la Exploración Petrolera en Ecosistemas
Sensibles” Bravo Elizabeth, Mayo, 2007)
Para causar los temblores de tierra se utiliza por lo general un método que
consiste en perforar pozos de poca profundidad, entre 2 y 20 metros sobre una
línea recta). El diámetro del hueco oscila entre 5 y 10 centímetros y la distancia
entre uno y otro varía de 15 a 100 metros. En estos pozos se deposita material
explosivo, que se tapa con el material extraído durante la perforación. Al detonar el
material genera las ondas requeridas. (“OILWATCH MANUAL DE MONITOREO
AMBIENTAL PARA LA INDUSTRIA PETROLERA” 2007).
Antes de la explosión, se extienden cables que unen todo el sistema de la sísmica
y se instalan los geófonos, que son aparatos para registrar las ondas que provoca
la explosión de las cargas en los pozos. Esas ondas viajan en el subsuelo y se
reflejan desde las profundidades de la tierra, al chocar con los diferentes tipos de
rocas o de estructuras. (“CENSAT AGUA VIVA, 2001. Impacto ambiental de la industria petrolera:
La Sísmica”).
Existen dos tipos de sísmica: 2D o en dos dimensiones y 3D o Tridimensional.
En principio, un tipo de sísmica se diferencia del otro por la distancia entre las
líneas sísmicas o densidad de la malla que es mayor en la sísmica 3D. Conseguir
esa mayor densidad significa que las labores de la sísmica son mucho más
intensas y por ello hay mayores impactos en el medio. Se utiliza la sísmica 3D,
pues mientras la sísmica 2D aporta información solo en un plano vertical, ésta
entrega muchos más datos en tres dimensiones.
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En la etapa de exploración se podría considerar que los impactos ambientales
más relevantes están representados de la siguiente manera:
Basándonos en un análisis de intensidad del impacto ambiental causado por las
operaciones que se llevan a cabo en cada actividad del desarrollo de un campo
petrolero, y considerando como actividades principales la perforación, el manejo
de petróleo, gas y agua, el trasporte de petróleo, gas y agua en campo, la trocha
sísmica, el desmantelamiento y la recuperación ambiental, se puede concluir que
la actividad desarrollada que causa un mayor impacto ambiental es la creación o
apertura de trochas, seguidas del trabajo de perforación necesario en este
periodo.
Entre los principales impactos generados por la sísmica y en general por la
actividad de exploración se tiene.
Tabla 2. Impactos ambientales causados por la actividad de exploración
sísmica.
ACTIVIDADES IMPACTOS
Deforestación de magnitud variable en función de
la cobertura vegetal encontrada a lo largo de la
línea y de la construcción de helipuertos y
campamentos temporales.
Creación de nuevas vías de acceso, con mayores
riesgos de colonización, Depredación de los
APERTURA DE TROCHAS Y TOPOGRAFIA recursos por la presencia de cuadrillas de
trabajadores.
Generación de residuos sólidos.
Compactación del suelo cuando se usan
camiones vibradores.
Generación o dinamización de procesos erosivos
cuando la operación se realiza en terrenos
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susceptibles o inestables. (derrumbes)
Generación de ruido y movimiento de suelo
‘soplado’, cuando los pozos quedan mal tapados.
Vibraciones que producen fracturas de las casas.
PERFORACIONES Y DENONACION DE
CARGAS EXPLOSIVAS Desplazamiento de fauna por efecto del ruido y
muerte de peces cuando las detonaciones son en
el agua.
Afectación de acuíferos.
Muchas veces quedan enterrados
explosivos sin detonar que provocan
muerte, heridas, amputaciones
Fuente: OILWATCH, Manual de Monitoreo Ambiental para la Industria Petrolera,
2006 - 2007
Una vez culminados los estudios de sísmica, se inician las operaciones de
perforación de pozos, con el fin de confirmar la presencia de yacimientos
petroleros. Los primeros pozos perforados en un campo se denominan pozos
exploratorios, los pozos posteriores a este se denominan de desarrollo, mientras
que los pozos de carácter exploratorio en zonas cercanas a un campo existente se
denominan pozos de avanzada.
1.2 Perforación
La perforación es un proceso que consiste en realizar en el subsuelo un hueco Con formato: Justificado,
Interlineado: Múltiple 1,15 lín.
vertical, inclinado u horizontal, para alcanzar profundidades que van en promedio
de 3 a 6 Kilómetros de extensión con el objetivo de llegar a sitios conocidos como
formaciones posiblemente productoras que pueden tener hidrocarburos (crudo,
gas, condensados o una mezcla de estos). (“CENSAT AGUA VIVA”, 2002. Impacto
ambiental de la industria petrolera: La perforación)
(“OILWATCH MANUAL DE MONITOREO AMBIENTAL PARA LA INDUSTRIA PETROLERA” 2007)
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Lo que se pretende con la perforación de los pozos exploratorios es confirmar la
existencia en la zona de estructuras que sirvan como yacimientos, en esta
actividad se puede establecer si la reserva es comercialmente explotable ya que
esto es el centro o motivo de todas la actividad realizadas. Si el pozo realizado no
contiene ningún hidrocarburo es considerado como seco, pero si lo contiene, se
llama productor.
Cerca al pozo productor se perforan otros pozos, también exploratorios que se
conocen como pozos de extensión, con éstos se pretende determina qué tan
grande es el yacimiento. Después de descubierto y determinado el tamaño del
yacimiento, los pozos exploratorios que resultaron productores sirven para extraer
el petróleo. En el campo petrolero se perforan otros pozos llamados de desarrollo.
La perforación de un pozo puede durar varios meses. Para tener una idea de lo
que esto significa, en un pozo petrolero pueden estar trabajando simultáneamente
más de 200 personas, que viven en sus campamentos y que manipulan desde
sustancias químicas, hasta sustancias radiactivas. Por medio de la perforación se
ubica con certeza los sitios donde se realizarán las siguientes perforaciones
apoyándose en la información obtenida en la fase de exploración. Una vez
realizado el diseño y la ubicación de las perforaciones se inicia la construcción de
las vías de acceso a los pozos.
Para el proceso de perforación es indispensable la utilización de lodos o fluidos de
perforación en cuyo caso se utilizan lubricantes o lodos de perforación que son
mezclas preparadas con gran cantidad de aditivos químicos. Entre la funciones de
los fluidos de perforación se tienen.
• Enfriar y lubricar la broca y la tubería de perforación.
• Limpiar la broca
• Transportar (flotar) los recortes a la superficie y removerlos del fluido.
• Proporcionar estabilidad a la formación perforada.
• Prevenir la pérdida excesiva de fluido en formaciones permeables.
• Evitar daños a las formaciones productivas y maximizar su producción.
• Proporcionar integridad a la salud del personal.
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Cada una de las funciones anteriores está sujeta a variación dependiendo del
equipo de perforación y las condiciones en el interior de la broca utilizada, por
ejemplo, temperatura y presión, y el tipo de formación geológica a perforar.
Los lodos o fluidos de perforación pueden ser de dos tipos: lodos base agua y
lodos base aceite (principalmente diesel). La composición química precisa de los
lodos varía de pozo a pozo, o aún dentro de un mismo pozo, pero los
componentes más utilizados incluyen: arcillas, baritina y aditivos químicos.
Muchos de los aditivos son altamente tóxicos y pueden incluir biocida,
bactericidas, anticorrosivos, espesantes y sustancias químicas para controlar el
PH. Los desechos producidos por los lodos de perforación pueden hallarse
mezclados con petróleo y sales provenientes del pozo y pueden ser sumamente
alcalinos.
Estudios realizados establecen que la composición química de los desechos de
perforación normalmente contienen cantidades considerables de una variada
gama de contaminantes tóxicos, como aluminio, antimonio, arsénico, bario,
cadmio, cromo, cobre, plomo, magnesio, mercurio, níquel, zinc, benceno,
naftalina, fenatrena y otros hidrocarburos, así como niveles tóxicos de sodio y
cloruros. (“CENSAT AGUA VIVA”, 2002. Impacto ambiental de la industria petrolera: La perforación)
(“OILWATCH MANUAL DE MONITOREO AMBIENTAL PARA LA INDUSTRIA PETROLERA” 2007).
Es importante resaltar en esta etapa de la generación de grandes cantidades de
residuos sólidos o cortes de perforación. En la región de la Orinoquia, más
exactamente en el piedemonte donde por cuestiones geológicas la mayoría de los
yacimientos se encuentra a profundidades considerables, es claro que la
generación de estos residuos es un problema mayor.
Si se tiene un pozo típico de 16.000 pies (aproximadamente 5 kilómetros) de
profundidad pueden ser generados 4000 barriles de cortes de perforación, los
cuales se compondrán principalmente de arenas, arcillas, minerales y aditivos. El
mayor inconveniente en este caso no se produce por el volumen de sólidos que se
generan, sino por la toxicidad de estos, ya que estuvieron en continuo contacto
con el fluido de perforación, por lo que es muy común tener cortes con
impregnaciones de aceites o cualquier otro contaminante. (Navarro, A. (1995).
¨Environmenatlly Safe Drilling Pratices¨. Cap. 8. Pag 65-76.)
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Si luego de realizado el proceso de perforación el pozo resultara seco, la
compañía petrolera debe rehabilitar el sitio de perforación y levantar la vía de
acceso contando con la coordinación de las autoridades respectivas y la previa
aceptación de comunidad del sector, si se realiza en una zona habitada.
La actividad que genera una mayor cantidad de impactos es la de perforación, ya
que esta es la operación que se pretende realizar en esta etapa, además los
fluidos de perforación y los cortes asociados a dicha actividad son considerados
como uno de los principales problemas ambientales de la actividad petrolera. Se
podría considerar en este punto que las facilidades de superficie necesarias para
llevar a cabo la perforación de pozos son un factor importante en cuanto a
intensidad e impactos ambientales causados.
Si los resultados de la perforación del pozo no son los esperados, se debe
proceder a la recuperación ambiental de la locación de perforación y del área de
influencia. En caso de abandono temporal o definitivo del área de influencia se
deberá ubicar y disponer adecuadamente los equipos y estructuras que se
encuentren en los sitios de trabajo que no sean necesarios para futuras
operaciones, tratar y disponer de acuerdo a la ley todos los desechos domésticos
e industriales, readecuar los drenajes y reforestar el área que no vaya a ser
reutilizada en el sitio de perforación. Sellar con tapones de cemento en la
superficie cuando se abandone definitivamente un pozo para evitar escapes de
fluidos. En caso de producirse escapes por mal taponamiento del pozo, la
empresa asumirá todos los costos de remediación y reparaciones
correspondientes al pozo. Las locaciones de pozos abandonados deberán ser
rehabilitadas ambientalmente. En la tabla siguiente se identifican los principales
impactos ambientales de la etapa de perforación.
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Tabla 3. Impactos ambientales causados por la actividad de perforación
ACTIVIDADES IMPACTOS
FASE PREVIA
Expropiaciones, Presión y violencia,
Corrupción
Adquisición de predios y derechos
de servidumbre
Afectación de la vegetación,
deforestación y pérdida de la
FASE DE PERFORACION
biodiversidad.
Erosión.
Movilización de maquinaria, equipos e
Interrupción de flujos de agua.
insumos.
Presencia de una gran cantidad de
Vías de acceso.
trabajadores con el correspondiente
aumento de recursos y desechos.
Remoción de la cobertura vegetal.
Generación de residuos sólidos.
Zonas de fuentes y botadero.
Presencia de sustancias químicas,
Explanación
Contaminación por sustancias
Montaje de equipos de perforación.
químicas, incluyendo radioactivas.
Perforación.
Ruido y vibraciones
Depósito de cortes de perforación.
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Disposición de basuras y aguas Desplazamiento de fauna e interrupción
residuales. permanente de corredores.
Pruebas de producción Accidentes.
Relaciones con la comunidad Interrupción de vías de drenaje
naturales.
Uso de gran cantidad de aditivos
Químicos contaminantes.
Fuente: OILWATCH, Manual de Monitoreo Ambiental para la Industria Petrolera,
2006 - 2007
1.3 Producción
La etapa de producción consiste en la explotación de los hidrocarburos (petróleo y
gas) que se encuentra en el yacimiento. La producción trae consigo un gran
montaje de infraestructura en la zona establecida, pues la seguridad y la eficacia
de la producción dependen en un grado alto de esta. Los componentes en
superficie para la puesta en marcha de un pozo son principalmente:
• Tuberías y líneas de recolección.
• Separadores.
• Tanques.
• Planta de tratamiento de gas.
• Planta de tratamiento del agua.
• Piscinas de recolección.
• Líneas de despacho o ductos.
Lo anterior es conocido en la industria petrolera como batería o facilidades de
producción. Inicialmente para empezar a explotar el pozo se coloca en la boca de
cada pozo el “árbol de navidad” que constituye un conjunto de tubos y válvulas
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que tienen la finalidad de regular la salida del petróleo hacia la estación de
recolección donde se almacena el crudo de varios pozos.
Cuando el pozo es nuevo generalmente el flujo del crudo hacia la superficie se da
de manera natural por el diferencial de presión, pero conforme avanza la
explotación, la tasa de flujo disminuye, hasta el punto que son necesarios métodos
artificiales de extracción. En cada campo petrolero se habilita una superficie para
las instalaciones de producción, vías de acceso, fuentes de materiales, tratamiento
y disposición de desechos. La principal instalación de producción constituye las
estaciones de separación y bombeo.
Durante la fase de producción es necesario construir líneas de flujo y troncales,
ubicación de fuentes para captación y vertimientos de agua, la instalación de
campamentos y la construcción y montaje de equipos. En la construcción de las
instalaciones de producción se respetarán los patrones de drenaje natural del
yacimiento. El crudo de los diferentes pozos es conducido a las estaciones de
separación a través de líneas de flujo secundarias. En la estación se procede a
separar el crudo del agua de formación que se encuentra en forma de emulsión, e
inhibir la formación de espuma para lo cual se utilizan sustancias químicas
desemulsificantes, antiespumantes, antioxidantes, etc., la mayoría de estas
derivadas del benceno, sustancia extremadamente tóxica y cancerígena. De esta
forma se almacena el crudo en grandes tanques para ser conducido hacia el
oleoducto. La mayoría del gas es quemado en las estaciones como desperdicio no
siempre siguiendo lineamientos ambientales.
La ubicación, altura y dirección de las teas debe ser diseñada de tal manera que la
emisión de calor afecte lo mínimo al entorno natural (suelo, vegetación, fauna
aérea). Las piscinas de desechos de las estaciones reciben las aguas de
producción, las cuales provienen de las formaciones geológicas obtenidas
normalmente durante la extracción de petróleo y las aguas superficiales
originalmente aptas para el consumo humano empleadas para mejorar la
producción de petróleo por medio de la inyección en los yacimientos.
Estas aguas de producción contienen diferentes cantidades de sales como calcio,
magnesio, sodio, y de gases disueltos como monóxido de carbono, dióxido de
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carbono, ácido sulfhídrico y otros, además de sólidos suspendidos que pueden
contener trazas de metales pesados y posiblemente un nivel excesivo de radiación
causado por la presencia de estroncio y radio, minerales altamente radiactivos.
Muchos de estos compuestos son tóxicos y se pueden concentrar en productos de
la cadena alimenticia. (“Programa de Entrenamiento a Representantes de Nacionalidades
Amazónicas en Temas Hidrocarburiferos”, Agosto 2003).
Las aguas de producción además contienen niveles inaceptables de crudo
suspendido o emulsificado en ellas. La salmuera proveniente de los pozos
petroleros no es apta ni para el consumo humano ni para el animal y tampoco
puede usarse en riego. Es necesario tener cuidado porque en ocasiones luce
aparentemente limpia y es difícil de diferenciar de las aguas dulces.
Generalmente en la estación se cuenta con tres o más piscinas interconectadas a
través de cuellos de ganso y desde la última piscina se evacuan las aguas de
producción hacia el ambiente, en la mayoría de los casos se forman pantanos que
se conectan luego con ríos o vertederos.
En la fase de producción se generan cantidades enormes de desechos tóxicos
tanto en los sitios de los pozos como en las estaciones de separación, solamente
en estas estaciones, se calcula que se generan grandes cantidades de galones de
desechos líquidos cada día, los cuales son arrojados generalmente sin
tratamiento alguno en piscinas de producción sin revestimiento, formándose una
mezcla tóxica llamada agua de producción. Lo anterior es muy común en campos
pequeños que no cuentan con las debidas reglamentaciones que exigen las
entidades reguladoras.
Todo esto trae como consecuencia que el principal impacto ambiental de esta fase
sea la contaminación de los cuerpos de aguas tanto superficiales como
subterráneas principalmente con las aguas de formación que son sumamente
tóxicas y en general con todos los desechos producidos en esta fase. La
contaminación de los cuerpos de agua implica la afectación a especies vegetales
y animales principalmente acuáticas a través del ingreso de los tóxicos a las
diferentes cadenas alimenticias y a la bioacumulación que se produce en varias
especies afectando en última instancia al ser humano.
21Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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Además está la contaminación del aire por la quema de gas. En la mayoría de
estaciones y pozos se produce combustiones incompletas lo cual provoca que
gases tóxicos como óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno óxidos de carbono, gas
sulfhídrico, metano, etano, propano, butano, etc., provoquen lluvias ácidas que
afectan seriamente la vegetación de la zona.
En esta fase también se produce contaminación de los suelos provocadas por los
frecuentes derrames de crudo y de aguas de formación y por la práctica de regar
crudo y desechos de crudo en las carreteras para darles mantenimiento.
La recuperación ambiental de una zona intervenida por actividades de producción
es bastante compleja ya que las modificaciones hechas al sistema inicial en este
punto del proceso son notorias. Los principales impactos ambientales asociados a
esta actividad están representados en la siguiente tabla.
Tabla 4. Impactos ambientales causados por la actividad de producción
ACTIVIDADES IMPACTOS
PLANTA DE TRATAMIENTO Contaminación de aire, suelos y fuentes
hídricas
Separadores, tanques, líneas de flujo,
desnatadotes, piscinas, línea de
tratamiento de gas, línea de tratamiento
de agua etc.
Expropiaciones Presión
Violencia, amenazas Corrupción
División de organizaciones
Intervención en la vegetación para la
topografía
22Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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Cuando son zonas vírgenes se incentiva
la colonización.
Afectación de la vegetación, deforestación
y pérdida de la biodiversidad.
Erosión y riesgos de deslaves por
remoción de tierra, compactación de los
suelos.
Interrupción de flujos de agua,
CREACION E IMPLEMENTACION DE inundaciones, estancamiento de aguas.
DUCTOS
Perturbación de cauces de los ríos.
Contaminación del agua por aceites,
Selección de ruta Topografía lodos, desechos sólidos.
Adquisición de predios y derechos de Presencia de una gran cantidad de
servidumbre. trabajadores.
Movilización de maquinaria, equipos e Generación de residuos sólidos.
insumos.
Riesgos de rupturas por sismos y
Construcción de vías de acceso. actividad volcánica.
Derrames accidentales y debidos al goteo
en sitios
Remoción de la cobertura vegetal.
de válvulas
Zonas de préstamo y botadero.
Desplazamiento de fauna por efecto del
Explanación y construcción de fosas, en
ruido y del calor.
caso de que sea enterrado. Depositación
de cortes de perforación. Daños a la propiedad, cercas,
construcciones.
Disposición de basuras y aguas
residuales. Pérdida de cultivos, pérdida de la
fertilidad de los
Restauración final
suelos
Relaciones con la comunidad.
23Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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Contaminación del aire por la maquinaria.
Riesgo de accidentes
Interrupción de drenajes de agua
Construcción de vías para el
mantenimiento del ducto.
Daños a la infraestructura y vivienda
debido a la vibración.
Aumento de la violencia, delincuencias,
pérdida de la intimidad.
División de comunidades y
organizaciones.
Muerte de fauna silvestre y doméstica por
diferentes tipos de accidentes, o por la
contaminación.
Contaminación por goteo.
Rupturas accidentales o provocadas.
Pérdida de biodiversidad permanente
Alteraciones de flujos de agua,
inundaciones, estancamiento de aguas.
Incendios, derrames y accidentes por
FASE DE OPERACION
robo de combustible.
Sabotaje por ser infraestructura
estratégica, y vulnerable.
Rupturas por efectos de movimientos
sísmicos, erupciones u otros eventos
naturales.
24Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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Rupturas por deslizamientos de tierras
provocadas por lluvias en zonas
alteradas.
Fuente: “OILWATCH, Manual de Monitoreo Ambiental para la Industria Petrolera”
2006 – 2007. “CENSAT AGUA VIVA, 2001. Impacto ambiental de la industria petrolera:
Las aguas de producción”.
Los impactos ambientales causados por la construcción de ductos se presentaron
en forma separada, ya que se considera una actividad bastante grande y
compleja, la cual tiene implícitas ciertas complicaciones ambientales que son
necesarias detallar.
1.4 Desmantelamiento
Cuando la vida comercial del campo llega a su fin, el proceso de finalización
puede implicar el desmantelamiento de las instalaciones y la restauración de las
áreas del proyecto de manera apropiada para el siguiente uso previsto del área.
Es importante dejar claro que aunque no es muy reconocida o tenida en cuenta al
momento de hacer el planteamiento del proyecto, la etapa de desmantelamiento
es tan importante como las anteriores, tal vez no para la industria ya que deberá
gastar grandes cantidades de dinero y tiempo tratando de restablecer la zona
afectada o alterada por la actividad que se llevó a cabo, pero si para las entidades
ambientales de la región que actúan en este caso como reguladores del proyecto.
Los factores que deben evaluarse antes de proceder al desmantelamiento son:
1. Estado de los equipos al momento de apagarlos o desconectarlos.
2. Evaluación de las condiciones físicas de equipos, tuberías y facilidades.
3. Posibilidades de reutilización, reciclaje de materiales o renta de equipos.
25Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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Las facilidades de producción y procesamiento incluyen serpentinas, reparadores,
calentadores, tanques de deshidratación y almacenamiento, bombas,
compresores, generadores, cables de instrumentación y eléctricos y cercas.
1.4.1 Abandono de pozos
El abandono de un pozo es el cierre definitivo de éste. Se presenta cuando se
decide que no es comercialmente explotable, cuando ocurre un daño irreparable o
cuando su potencial de producción ha declinado.
Este proceso puede ocurrir tanto en la etapa de perforación exploratoria como en
la etapa de desarrollo.
Los factores que se deben tener en cuenta al abandonar un pozo son los
siguientes:
• Profundidad del pozo.
• Localización del pozo.
• Zonas que atraviesa el pozo.
• Existencia de revestimiento y tipo.
• Longitud de las perforadas.
• Presión en el fondo del pozo.
• Presión del yacimiento.
• Equipo y personal utilizado.
• Reglamentaciones legales.
Entres las operaciones que incluye el abandono de pozos se pueden destacan:
1. Aislamiento de la(s) formación (es) productora(s) utilizando: tapones de
cemento y empaques y cemento.
2. Circulación de fluidos inhibidos de corrosión para proteger la sarta de
revestimiento y evitar contaminación a las formaciones adyacentes.
3. Llenado del pozo con agua potable de acuerdo con las autoridades locales.
4. Corte de la sarta de revestimiento a mínimo de 1 metro por debajo de la
elevación final.
5. Taponamiento de la tubería de revestimiento intermedia con lechada de
cemento y plato de acero soldado a la tubería.
6. Soldadura de plato de acero a la tubería de revestimiento de superficie.
7. Desmonte de cabeza de pozo.
8. Etiquetado y sellamiento final del pozo. 26Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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El objetivo de tal procedimiento es asegurar que las instalaciones abandonadas en
el sitio no sean peligrosas para la población y el medio ambiente Por tal motivo
debe tener controles de acceso.
1.4.2 Abandono de Instalaciones y Obras Civiles
Se define como el abandono a las estructuras de concreto, metal y asfalto que
facilitaron el acceso al campo y propiciaron la comodidad a los trabajadores e
incluso a las comunidades vecinas.
Los factores que se deben tener en cuenta para el abandono de tales estructuras,
son entre otros:
• Estabilidad y condición física de la estructura.
• Uso final del terreno.
• Comunidades y poblaciones afectadas por el abandono.
• Mantenimiento de dichas obras.
• Presupuesto
Dentro de las instalaciones y obras civiles se consideran estructuras de hierro,
cimientos, cables, "contra pozos", mástiles de telecomunicaciones, edificaciones,
plataformas, (incluye tienda de suministros, oficinas, casas, etc.), puentes y
carreteras.
Las operaciones incluyen:
1. Limpieza y purga para remover residuos de cables, cimientos y estructuras
enterradas.
2. Abandono o remoción completa de acuerdo al propósito final y uso de la tierra.
3. Remoción o abandono in-situ de estructuras, plataformas y cimientos
destinados para disponer y no reutilizar.
4. Remoción de fuentes, alcantarillas de drenaje, caminos y obras civiles que no
se necesiten en el futuro o sea necesario para control de erosión.
27Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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Es preciso establecer un acuerdo con las autoridades locales acerca del propósito
final de la tierra para efectuar los cambios mencionados, ya que éstos podrían
beneficiar a la población si estos son dados al gobierno para su administración y
mantenimiento.
1.4.3 Abandono de Equipos, Facilidades de Superficie y Tuberías
1. Limpieza y purga de los equipos y tuberías.
• Para todos los equipos se realiza la limpieza y purga con un fluido con el objeto
de remover lubricantes remanentes y residuos.
• En el caso de líneas de flujo y tuberías, se fluye agua para remover residuos y
se corta las líneas sobre la superficie de la tierra para venderlos como chatarra.
Se remueve o tapona y abandona las líneas enterradas.
2. Tratamiento y disposición de fluidos y lodos usados en el proceso y aquellos
producidos por la limpieza. Se recomienda deshidratar los lodos y residuos no
contaminantes para reducir su volumen y los costos de disposición.
3. Remoción de químicos y desechos tóxicos para disposición o reciclaje.
Para efectuar una disposición de dichos residuos se debe:
• Descontaminar el área anteriormente dispuesta para éstos con la remoción
absoluta de los compuestos.
• Envasado, sellado y etiquetado en tanques o barriles para su respectiva
disposición final.
Para realizar un reciclaje de estos compuestos se tiene en cuenta la potencialidad,
los posibles clientes y el uso. Para ser transportados se deben almacenar, sellar y
etiquetar.
4. Desmonte de tuberías y facilidades de la planta para reutilización de las áreas
declaradas en desmantelamiento.
• Remoción de componentes tales como válvulas, bombas, motores e
instrumentos, los cuales pueden ser reacondicionados y preparados para ser
usados nuevamente.
28Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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• Remoción de vasijas y desmantelamiento de tanques y otros componentes, los
cuales pueden ser vendidos o reutilizados.
• Desmantelamiento de otras tuberías, estructuras y equipos, los cuales pueden
ser vendidos como chatarra.
• Remoción y corte (sí es necesario reducir tamaño) del equipo y materiales
etiquetados para la venta como chatarra.
• Remoción y corte o sellamiento de equipos contaminados, y etiquetado para
disponer.
5. Remoción de transformadores, sistemas eléctricos e instrumentación para
disponer o reutilizar., los posibles clientes y uso. Para ser transportados se
deben almacenar, sellar y etiquetar.
1.4.4 Recuperación Ambiental
Es importante dejar claro que aunque en la actualidad en los documentos de este
tipo y dentro de las actividades prioritarias de la industria no se encuentra la
recuperación ambiental en este documento se incluye la recuperación ambiental
dentro del las etapas de un proyecto petrolero (desarrollo de un campo), ya que es
fundamental para el medio y para todas la relaciones que existen en este, que se
realice el debido tratamiento y rehabilitación de la zona intervenida.
Entre los planes o procesos de recuperación ambiental el más conocido es la
revegetación o la reforestación del área afectada.
Este procedimiento pretende como su nombre lo indica recuperar la zona
explotada tratando de hacer lo menor posible el impacto ambiental remanente de
la zona.
Los objetivos principales de la revegetalización son:
• Establecer rápidamente una siembra de cobertura vegetal en la superficie
perturbada, para que se minimice la erosión.
29Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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• Generar las condiciones ambientales para promover la revegetalización y la
sucesión del bosque
En la realización de esta operación final, es necesario tener en cuenta el tipo de
clima y la vegetación nativa de la zona, para minimizar el impacto ambiental
causado.
Es completamente lógico que el impacto ambiental a estas alturas del proyecto
sea bastante grande, ya que todas las etapas y todas las actividades que se
llevaron a cabo en estas generaron múltiples impactos, la recuperación ambiental
cumple un papel importante dentro de todo el proceso ya que la falta de esta
desequilibraría todos los ecosistemas presentes en la zona y sus alrededores. Lo
que traería consigo daños irreversibles y grandes perdidos ambientales.
30Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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4. Principales Procesos y
Tecnologías Ambientales para la
Industria Petrolera.
En esta sección, se presenta inicialmente una descripción de los Procesos que
hacen referencia a las actividades de manejo, control y gestión realizada por la
industria, para prevenir, minimizar, mitigar o eliminar los impactos causados por
las principales actividades. Posteriormente, se muestra una recopilación de las
nuevas tecnologías ambientales disponibles para la prevención y mitigación de los
impactos ambientales causados por la industria petrolera.
Estas tecnologías fueron postuladas después de una ardua revisión bibliográfica y
una previa validación de su rendimiento y utilización en grandes campos
mundiales, que utilizan muchas de estas, para contribuir con el medio y generar
una menor afectación.
Vale la pena aclarar en este punto la diferencia entre un procedimiento ambiental y
una tecnología ambiental.
4.3 Principales procesos ambientales realizados en la industria petrolera
4.1.1 Manejo de Residuos Sólidos
En la actualidad se ha establecido la clasificación general de residuos según su
peligrosidad a la salud y al ambiente, definiendo dos categorías principales:
residuos peligrosos y residuos no peligrosos. A su vez, los residuos no peligrosos
se clasifican de acuerdo a su procedencia como residuos domésticos e
industriales. 31Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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4.3.1.1 Residuos No-Peligrosos
En este caso se hace referencia a aquellos residuos que por su naturaleza y
composición no tienen efectos nocivos sobre la salud de las personas o los
recursos naturales, y no deterioran la calidad del medio ambiente. Dentro de esta
clasificación se consideran:
• Residuos No-Peligrosos Domésticos
Son aquellos residuos que se generan como producto de las actividades diarias de
un campamento (cocina, lavandería, servicio de catering, oficinas, dormitorios,
etc.). Estos residuos pueden ser: restos de alimentos, plásticos, papel o cartón,
latas, vidrio, cerámica, etc.
Figura 1. Manejo y acumulación de residuos.
Fuente: http://www.educaciontierra.com/contenido.asp?iddoc=63&idsec=4
• Residuos No-Peligrosos Industriales
32Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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Son aquellos residuos generados en las actividades productivas. Estos
residuos pueden ser: trapos, cueros, chatarra y cables eléctricos, envase de
plástico, cemento, madera, etc.
Figura 2. Acumulación de residuos no peligrosos.
Fuente:
http://www.ingurumena.ejgv.euskadi.net/r494892/es/contenidos/informacion/residu
os/es_991/indice_c.html
4.3.1.2 Residuos Peligrosos
Son los residuos que debido a sus características físicas, químicas y/o
toxicológicas, representan un riesgo de daño inmediato y/o potencial para la salud
de las personas y al medio ambiente. Entre los residuos peligrosos identificados
en la mayoría de los proyectos se encuentra: pilas, baterías, grasas, paños
absorbentes y trapos contaminados, suelo contaminado, filtros de aceite,
aerosoles, pinturas (recipientes) y residuos médicos.
Se considera que los cortes de perforación hacen parte de los residuos peligrosos,
basándose en las contaminación de estos por los lodos de perforación, es
importante aclara que los lodos de perforación tiene múltiples contaminantes entre
33Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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ellos se destacan bentonita, hidróxido de potasio, barita, cal viva, mica, iridio 190,
uranio 191, torio, estroncio 90. No todos estos contaminantes son propios de los
fluidos, algunos de estos son propios de la formación.
A continuación se describen algunos procesos para manejar los cortes de
perforación buscando disminuir los impactos que estos causan.
Figura 3. Acumulación de residuos aceitosos
Fuente. http://www.garciagalvis.com/noticia.asp?id=49
Uno de los métodos mas empleados en la industria petrolera para disponer de los
cortes generados en la perforación, es inyectar dichos residuos por el anular de
un pozo abandonado con la intención de usar este como relleno, en este caso la
empresa se evitara costos de manejos de sólidos puesto que las exigencias o
regulaciones que se establecen en este caso son mas sencillas que las
establecidas en caso de dejarlos en superficie o darles otro funcionamiento.
Otros métodos que se pueden resaltar en este caso se describen a continuación
• Encapsulamiento o Tamales: Los cortes de perforación con silicato de sodio,
cemento, cenizas de carbón y principalmente con cal viva, son materiales que
se solidifican en reacción con agua, de modo que se forman cápsulas, que
34Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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luego se empacan y amarran en telas de material sintético. Así se hacen los
conocidos tamales, que luego se entierran.
• Bioremediación: Consiste en utilizar microorganismos como hongos y
bacterias, para degradar las cadenas de hidrocarburos (complejos compuestos
de hidrógeno, carbono y otros elementos químicos), en compuestos simples
como el gas carbónico (CO2), agua y compuestos orgánicos simples.
• Desorpción térmica indirecta: Este método consiste en aplicar, durante
aproximadamente 0,5 segundos, temperaturas superiores al punto de vapor del
contaminante (1.500°F) a los cortes y residuos que tienen hidrocarburos, en
quemadores especiales. De ese modo se genera vapor, que se libera a la
atmósfera o se vuelve a condensar después, para fabricar nuevos fluidos o
para generar calor. La tierra quemada e inservible se deposita posteriormente
en botaderos.
• Confinamiento: Esta práctica tiene la finalidad de reducir el volumen de
residuos a manejar. Se realiza a través del entierro de los residuos en celdas
adecuadas.
• Micro-celdas: In situ se aplica está técnica, en los campamentos temporales
de sitios remotos, con la finalidad de reducir el volumen de los residuos
orgánicos. El diseño de las micro celdas considera un sistema de venteo de
gases y un sistema de drenaje para la recolección de los lixiviados.
• Fosas para Disposición de cortes de Perforación: La fosa utilizada para la
disposición final de los residuos sólidos de perforación se ubica en la misma
locación donde se realiza la perforación, su diseño considera la
impermeabilización del suelo, techado y sistemas de drenaje para la
recolección del agua pluvial. Su capacidad de diseño está de acuerdo al
número de pozos y la profundidad a perforar. Todo líquido remanente en la
fosa será transferido al sistema de tratamiento de aguas residuales industriales
de la locación. Una vez terminada las actividades de perforación en la
locación, la fosa será cubierta con suelo natural y será restaurada mediante
técnicas de revegetación.
35Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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• Rellenos Sanitarios: los residuos inorgánicos de los tipos no peligrosos
domésticos y peligrosos, para los cuales no se identificaron posibilidades de
recuperación o reciclaje, son dispuestos en rellenos sanitarios autorizados y
que cumplen los requisitos técnicos, que exigen las entidades encargadas.
4.3.2 Manejo de Derrames
Los derrames de hidrocarburos representan una de las principales causas de
contaminación y generación de impactos ambientales, la preocupación nacional
está dirigida hacia los derrames en aguas dulces y en tierra, por tanto se detallará
este problema haciendo un acercamiento al caso Colombiano.
4.3.2.1 Derrames en Aguas Dulces
El ingreso de los hidrocarburos y sus residuos a las aguas dulces puede
considerarse que ocurre en tres fases. La primera fase comprende la lixiviación y
trasporte del material que está recibiendo el sistema de agua dulce.
Los dos principales mecanismos que pueden ser identificados para este proceso
son el flujo de volumen, en el cual una gran cantidad de material contaminante es
depositado en un área identificable de agua dulce. Este tipo de suministro es
típico de grande derrames. El segundo mecanismo consiste en la entrega de un
número disperso de pequeñas cantidades de hidrocarburos dentro de un cuerpo
relativamente grande de agua, frecuentemente sobre un largo periodo de tiempo.
Pertenecen a este tipo los desechos aceitosos arrastrados desde las vías públicas
por medio de precipitaciones atmosféricas a través de los sistemas de
alcantarillado. Aunque el total de contaminantes puede ser el mismo por los dos
medios, tanto la escala de tiempo como la relación entre volumen de contaminante
y agua son significativamente diferentes entre ellos.
La segunda fase es el movimiento dentro de la columna de agua de los
hidrocarburos que han entrado físicamente a ella. Este proceso involucra los
siguientes fenómenos: disolución, solubilizacion, sedimentación o suspensión de
partículas y sorción. No está claro cual de estos procesos es más influyente sobre
el ecosistema de agua dulce. 36Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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Jorge Emilio Calao Ruiz
Cada hidrocarburo se comporta de manera diferente considerando estos cuatro
procesos físicos y sus propiedades específicas, combinado con las condiciones
físicas prevalecientes tales como movimiento de la superficie del agua, circulación,
temperatura del agua y del aire, salinidad, PH, presencia de compuestos en el
agua que pueden afectar o mejorar dichos procesos creando un conjunto de
circunstancias, las cuales gobernarán la rata de ésta segunda fase de ingreso.
La tercera fase es llevada a cabo por medio de procesos que propician el
reingreso de hidrocarburos a partir de partículas previamente sedimentadas dentro
de la columna de agua, y también por el movimiento de masas de aguas
contaminadas dentro de los cuerpos de agua. Ejemplos de éstos son el flujo de
ríos contaminados dentro de otros ríos y lagos, el movimiento vertical de estratos
contaminados en la columna de agua, y el movimiento de aguas superficiales
contaminadas dentro de aguas subterráneas o viceversa.
El comportamiento de los hidrocarburos del petróleo sobre sistemas de agua dulce
está íntimamente ligado con el tipo químico del contaminante, el modo de ingreso
y las características físicas del sistema de agua dulce receptor.
Figura 4. Derrames de petróleo en cuerpos de agua
Fuente: http://www.gfbv.it/2c-stampa/2006/060905es.html,
37Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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Jorge Emilio Calao Ruiz
http://www.thedeepwaterworld.blogspot.com/
4.3.2.2 Derrames en Tierra
El movimiento de los hidrocarburos depende en gran parte de las características
del contaminante, la tasa a la que este fluye y las características del subsuelo. En
términos generales, en suelos de tipo granular es relativamente más rápido que en
suelos de grano fino.
El petróleo únicamente penetrará los suelos porosos y permeables.
Allí se moverán solamente en sentido descendente bajo la influencia de la
gravedad y la capilaridad.
La tasa de penetración depende del tipo de petróleo, y del tipo de suelo. La
combinación que produce la más rápida tasa de penetración es la de petróleos
de baja viscosidad y gravas gruesas. En la práctica, los petróleos muy viscosos no
penetran significativamente en el suelo. En suelos homogéneos, la máxima
penetración ocurre en los lugares donde se forman charcos de petróleo, ya que
éstos proporcionan una cabeza hidrostática que facilita su penetración.
Entre los problemas que conllevan la introducción de petróleo al suelo están la
contaminaron de fuentes de agua potable y la posibilidad que los vapores, en el
caso de componentes livianos, se desplacen a través del subsuelo y penetren en
casas o edificaciones, causando peligros para la salud y la seguridad de quienes
las habitan.
En la zona no saturada la mayoría del agua (principalmente agua de precipitación)
esta presente como película rodeando las partículas del suelo. Un gran porcentaje
de los poros contienen aire, debajo de esta zona, el manto de agua (zona
saturada) invade totalmente los poros. En la zona de transición o zona capilar, el
agua se encuentra inmovilizada, sometida a fuerzas de capilaridad,
38Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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permaneciendo atrapada en los canales o columnas capilares, formadas debido a
la distribución y empaquetamiento de los granos del suelo. Los capilares de menor
diámetro permiten que el agua, en algunos puntos, alcance una mayor altura. El
espesor de la zona capilar puede ir desde unas pocas pulgadas hasta 20 o 30
pulgadas en material fino.
En caso de algún derrame de petróleo se puede presentar que éste llegue, o no, a
la zona saturada.
Cuando el volumen de crudo vertido no es muy grande o no es continuo, solo
penetra la zona no saturada y se desplaza hasta que eventualmente pierde fuerza
y sus gotas quedan atrapadas de manera discontinua en los poros.
Cuando el derrame es lo suficientemente grande o prolongado, es posible que
alcance la zona saturada. Para poder entender mejor el comportamiento del crudo,
unas ves se ha alcanzado la zona en mención, es necesario tener en cuenta que
el cambio de la zona no saturada a la saturada es abrupto. Las condiciones en la
zona interfacial (zona capilar) determinan que el producto una vez llegue allí, se
mueve lateralmente a través del suelo en su zona media y superficial, donde hay
más espacios vacíos disponibles y no, como comúnmente se cree, directamente
sobre el manto de agua en donde la abundancia de la misma atrapan los
hidrocarburos que llegan, y no le permiten desplazamiento lateral o vertical.
La mejor forma de atacar un derrame es prevenirlo. Desde cualquier punto de
vista (ambiental, económico, social, operativo, etc.) un derrame de petróleo es
indeseable. Existen diversas causas que pueden originar un evento de esta
magnitud que van desde errores humanos pasando por ineficiencia de los
equipos, hasta accidentes provocados intencionalmente (voladuras de oleoductos
y batería, incendios de pozos etc.).
Figura 5. Derrames de petróleo en tierra
(a)
39Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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(b)
40Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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©
Fuente: http://www.omal.info/www/IMG/jpg/_contaminacionpetrolera3.jpg,
http://www.omal.info/www/article.php3?id_article=593
Enormes esfuerzos se han venido adelantando, sobre todo en los últimos años,
con el fin de reducir al mínimo la probabilidad de que ocurran accidentes de este
tipo o, en el caso que éstos ya se hayan presentado, disminuir los efectos nocivos
e impactos sobre el medio ambiente. Planes de contingencia, capacitación y
entrenamiento de personal, disponibilidad de equipos y técnicas adecuadas, así
como la implementación de normas y controles legales tanto nacionales como
internacionales son algunos de los mecanismos adoptados para prevenir los
accidentes con hidrocarburos.
Durante todo el proceso de la perforación, producción, almacenamiento y
transporte del petróleo se presentan derrames accidentales, que son producidos
básicamente por incendios, atentados dinamiteros, robos de válvulas y tuberías de
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conducción de crudo. En estos casos, se procede a la recolección y saneamiento
de la zona afectada.
El petróleo que alcance a caer a los caños, debe ser recuperado en las trampas o
puntos de control, ubicados estratégicamente, donde son escogidos y trasportados
a las subestaciones. Estos acciones deben de ser lo mas rápidas y efectivas
posibles para evitar el deterioro de la flora y la fauna de la zona.
Los escapes por rupturas de tuberías viejas o en mal estado, se evitan mediante
programas de reposición de las tuberías.
• Escapes en la Cabeza del Pozo.
En los pozos en producción, se pueden presentar escapes por rupturas de
empaques en los cabezales, los cuales se controlan construyendo una estructura
en concreto que actúa como trampa de hidrocarburos, los cuales posteriormente
son recogidos.
Las trampas que se construyen también sirven para retener las pequeñas fugas
que se producen cuando se toman muestras para análisis y también cuando se
realizan los trabajos rutinarios de mantenimiento, como cambio de aceite de las
unidades de bombeo.
• Diques en facilidades de almacenamiento.
Para prevenir el gran daño que un derrame puede causar al medio ambiente, se
deben tomar precauciones, entre estas podemos destacar la construcción de
diques o zanjas en áreas de almacenamiento. El derrame de petróleo es
usualmente contenido por éstos alrededor del área de almacenamiento.
Desafortunadamente, en algunos lugares el contenido de arcillas en el suelo es
demasiado bajo y por lo tanto no pueden ser usados efectivamente para producir
una barrera relativamente impermeable. Por esto, en ciertas ocasiones se requiere
de la cementación del suelo, la adición de arcilla, y el sellado del dique con una
barrera sintética para evitar las filtraciones del crudo hacia el suelo.
42Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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• Muros Contrafuego Alrededor de Tanques de Almacenamiento.
Se construyen alrededor de estas instalaciones y tiene como finalidad confinar la
totalidad del producto almacenado en los tanques, en el caso que se presente un
derrame. Están conectados por medio de un sistema de drenaje controlado por
válvulas, a las trampas o separadores. Pueden estar conformados por muros de
tierra compactada impermeabilizada integralmente o por una obra de ladrillo con
revoque impermeabilizado.
• Trampas en caños o puntos de control.
Se construyen sobre su cauce y están ubicadas en sitios estratégicos. Su finalidad
es retener los hidrocarburos que después de todas las precauciones tomadas,
pueden llegar a los caños. Se trata de estructuras de concreto reforzado que
pretende evitar finalmente que se presente contaminación por hidrocarburos en las
fuentes de agua como ciénagas, ríos, lagos, etc. Como criterio de diseño, es vital
ubicarlos lo más cerca posible del sitio o fuente donde se pueda producir el aporte
de hidrocarburos.
4.3.3 Manejo de aguas de producción y residuales.
4.3.3.1 Aguas de producción
Las aguas de producción se componen de aguas de formación, que son aquellas
que provienen de las formaciones geológicas y que se obtienen normalmente
durante la extracción del petróleo, y aguas que se contaminan al inyectarlas a un
yacimiento petrolero (esta actividad utiliza una gran cantidad de agua superficial).
Estas aguas son altamente contaminantes, por lo que representan un alto riesgo
para la fauna, flora, suelos, fuentes de agua y el ser humano. Por ello existen
restricciones para su manipulación y/o deposición.
43Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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La mayor parte del agua potable en el mundo se encuentra en acuíferos (aguas
subterráneas) de poca profundidad. La mayoría de los acuíferos de agua potable
se alimentan de fuentes superficiales y son altamente susceptibles a contaminarse
con otros fluidos.
Las aguas de producción son un contaminador ‘ideal’, pues esencialmente tienen
la misma gravedad específica del acuífero y son fácilmente mezclables con el
agua fresca. Al momento no existen estudios sobre el eco-toxicidad de los
distintos contaminantes provenientes de las aguas de formación en mares
tropicales, y aunque la principal preocupación se ha centrado en los hidrocarburos
presentes, otros compuestos pueden tener efectos mayores, sobre todo cuando
actúan en conjunto.
Las concentraciones de sales en el agua de formación pueden llegar a ser varias
veces más alta que la del agua de mar, afectando negativamente a la fauna y flora
nativa. Otra fuente importante de impactos, son las altas temperaturas que
alcanzan estas aguas.
Las aguas de formación vertidas a los ríos y con altos niveles de hidrocarburos
son ingeridas por la población de los alrededores. El máximo permitido de sales en
aguas de consumo en algunos países es de 250 mg/l de sodio, de 250 mg/l de
cloruros, y de 500 mg/l de sólidos disueltos, aunque los expertos expresan que
realmente los niveles óptimos de calidad deberían estar por debajo de los 100
mg/l.
La disposición de las aguas de producción es uno de los temas más discutidos a
nivel de la industria petrolera, Por ello existen normas y procedimientos prohibidos
o recomendados.
• Aguas superficiales
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El agua obtenida simplemente es botada en la superficie del suelo provocando la
contaminación de ríos, lagos, acuíferos, fuentes de agua. Esto provoca la
salinización de esos cuerpos de agua, o del suelo y la biodiversidad asociada.
• Aguas de inyección
Consiste en la inyección del agua en la parte anular de los pozos (entre la tubería
de revestimiento y la tubería de producción). El fluido se riega en la primera zona
permeable, debajo de la tubería de revestimiento, cercana a la superficie.
• Evaporación
En zonas áridas, donde se presenta una elevada transpiración que supera la
precipitación, las aguas de producción son depositadas en hoyos para ser
evaporadas. Con este método se contaminan las fuentes y corrientes de agua
subterráneas.
• Reinyección en Pozos
Este método pone en riesgo de contaminación de acuíferos, sobre todo cuando los
pozos de reinyección no llegan al mismo estrato del que se extrajo el crudo, o la
distancia de acuíferos es menor de 10 Km.
• Recuperación secundaria
El agua es reinyectada a la formación productora en el pie acuífero para un
recobro adicional de petróleo del yacimiento debido al mantenimiento de la
presión.
• Construir Instalaciones para el Tratamiento de Lodos Activos
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Otra alternativa es la construcción de instalaciones para el tratamiento de lodos
activos para seguir al tratamiento primario. El proceso de lodos activos, un
proceso de tratamiento secundario, utiliza microorganismos para desintegrar la
materia orgánica en las aguas residuales. Esto elimina los contaminantes
adicionales de las aguas residuales.
• Construir Estanques de Tratamiento
Otra alternativa es implementar estanques de tratamiento secundario a las
instalaciones de tratamiento primario avanzado. Los estanques permiten la
sedimentación y descomposición de los contaminantes de las aguas residuales
por medio de procesos naturales. Con dispositivos de aireación mecánica o con
algas se puede acelerar el tratamiento en los estanques.
• Sistema Fenton
La oxidación química avanzada aparece como una repuesta adecuada para la
eliminación de la matriz final de contaminación. Entre los métodos usados de
oxidación avanzada está el sistema Fenton, un sistema catalítico homogéneo
combinando un agente oxidante fuerte, H2O2 y un Ion metálico, el Fe2+, lo cual
permite la generación en una matriz acuosa de un potente medio de oxidación de
mayor fuerza por la generación del radical OH. Este radical posee un potencial de
oxidación por encima del ozono, del agua oxigenada, el oxígeno atómico y el
cloro, solo aventajado por el flúor. Su alta reactividad permite la oxidación de
substratos orgánicos e inorgánicos por un mecanismo de radicales libres a altas
velocidades, aún a temperatura ambiente.
En la oxidación de substratos orgánicos se logra, en la mayoría de los casos, la
mineralización completa con la formación de CO2 y H2O, productos considerados
como inocuos al medio ambiente, aún en el caso del CO2 donde las cantidades
formadas por la destrucción de contaminantes orgánicos es realmente
despreciable para el efecto invernadero comparado con otras fuentes.
46Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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Los principales componentes de las aguas de formación se describen en la
siguiente tabla.
Tabla 1. Principales componentes de las aguas de producción
Principales componentes de las Impactos
aguas de formación
Sales Las sales y metales presentes
dependerán de los suelos y podrán
aparecer diferentes tipos de lesiones.
Las de cianuro pueden producir:
Muerte inmediata, y si no es una
dosis muy alta pueden sufrir de
dolores de cabeza intensos, sabor
amargo y pérdida del olfato y el
gusto, mareos y vómitos, dificultad
respiratoria, angustia, convulsiones,
pérdida de conocimiento. Otros
derivados son muy irritantes de piel,
ojos y vías respiratorias.
Gases Disminuyen la posibilidad de vida de
los peces en el agua, lo que
aumentará la desnutrición de la
población de la zona. (Los principales
gases son: Monóxido de carbono
(CO), Dióxido de carbono (CO2),
Ácido Sulfhídrico (SH2)).
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Metales pesados Se acumulan en peces y moluscos y
pasan a la cadena alimenticia, al
consumirlos se acumulan y pueden
producir intoxicación crónica. Su
concentración debe ser inferior a 1
mg/l. (los principales metales
pesados son: Bario, mercurio,
arsénico, selenio, antimonio, cromo,
cadmio, cobalto, plomo, manganeso,
vanadio, zinc.)
Hidrocarburos Aromáticos Son muy tóxicos, cancerígenos y
productores de malformaciones. Se
recomienda ausencia. (Los
principales hidrocarburos aromáticos
presente en las aguas residuales son:
Benceno, Xileno, Tolueno.)
Hidrocarburos policíclicos Son fuertemente irritantes de la piel,
pueden producir cáncer de piel, de
testículos y de pulmones. Por su alto
riesgo de producir cáncer la
tolerancia es 0. (Los hidrocarburos
policíclicos son principalmente:
Antraceno, pireno, fenantreno,
benzopirenos.
4.3.3.2 Aguas Residuales.
Las aguas residuales tienen un origen en este caso doméstico e industrial, estos
tipos de aguas residuales suelen llamarse respectivamente, domésticas e
industriales respectivamente.
48Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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Las aguas residuales domésticas son el resultado de actividades cotidianas de las
personas que operan en el campo . La cantidad y naturaleza de las vertidos
industriales es muy variada, en este caso es uno de los factores contaminantes
que mayor importancia tiene.
La composición de las aguas residuales se analiza con diversas mediciones
físicas, químicas y biológicas. Las mediciones más comunes incluyen la
determinación del contenido en sólidos, la demanda bioquímica de oxígeno
(DBO5), la demanda química de oxígeno (DQO), y el pH.
Los residuos sólidos comprenden los sólidos disueltos y en suspensión. Los
sólidos disueltos son productos capaces de atravesar un papel de filtro, y los
suspendidos los que no pueden hacerlo. Los sólidos en suspensión se dividen a
su vez en depositables y no depositables, dependiendo del número de miligramos
de sólido que se depositan a partir de 1 litro de agua residual en una hora. Todos
estos sólidos pueden dividirse en volátiles y fijos, siendo los volátiles, por lo
general, productos orgánicos y los fijos materia inorgánica o mineral.
La concentración de materia orgánica se mide con los análisis DBO5 y DQO. La
DBO5 es la cantidad de oxígeno empleado por los microorganismos a lo largo de
un periodo de cinco días para descomponer la materia orgánica de las aguas
residuales a una temperatura de 20 °C. De modo similar, el DQO es la cantidad de
oxígeno necesario para oxidar la materia orgánica por medio de bicromato en una
solución ácida y convertirla en dióxido de carbono y agua. El valor de la DQO es
siempre superior al de la DBO5 porque muchas sustancias orgánicas pueden
oxidarse químicamente, pero no biológicamente. La DBO5 suele emplearse para
comprobar la carga orgánica de las aguas residuales municipales e industriales
biodegradables, sin tratar y tratadas. La DQO se usa para comprobar la carga
orgánica de aguas residuales que, o no son biodegradables o contienen
compuestos que inhiben la actividad de los microorganismos. El pH mide la acidez
de una muestra de aguas residuales.
Los principales métodos de tratamiento de aguas residuales se describirán a
continuación.
• Tratamiento primario
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Las aguas residuales que entran en una depuradora contienen materiales que
podrían atascar o dañar las bombas y la maquinaria. Estos materiales se eliminan
por medio de enrejados o barras verticales, y se queman o se entierran tras ser
recogidos manual o mecánicamente. El agua residual pasa a continuación a través
de una trituradora, donde las hojas y otros materiales orgánicos son triturados
para facilitar su posterior procesamiento y eliminación.
• Cámara de arena
En el pasado, se usaban tanques de deposición, largos y estrechos, en forma de
canales, para eliminar materia inorgánica o mineral como arena, sedimentos y
grava. Estas cámaras estaban diseñadas de modo que permitieran que las
partículas inorgánicas de 0,2 mm o más se depositaran en el fondo, mientras que
las partículas más pequeñas y la mayoría de los sólidos orgánicos que
permanecen en suspensión continuaban su recorrido. Hoy en día las más usadas
son las cámaras aireadas de flujo en espiral con fondo en tolva, o clarificadores,
provistos de brazos mecánicos encargados de raspar. Se elimina el residuo
mineral y se vierte en vertederos sanitarios. La acumulación de estos residuos
puede ir de los 0,08 a los 0,23 m3 por cada 3,8 millones de litros de aguas
residuales.
• Sedimentación
Una vez eliminada la fracción mineral sólida, el agua pasa a un depósito de
sedimentación donde se depositan los materiales orgánicos, que son retirados
para su eliminación. El proceso de sedimentación puede reducir de un 20 a un
40% la DBO5 y de un 40 a un 60% los sólidos en suspensión.
La tasa de sedimentación se incrementa en algunas plantas de tratamiento
industrial incorporando procesos llamados coagulación y floculación químicas al
tanque de sedimentación. La coagulación es un proceso que consiste en añadir
productos químicos como el sulfato de aluminio, el cloruro férrico o polielectrolitos
a las aguas residuales; esto altera las características superficiales de los sólidos
en suspensión de modo que se adhieren los unos a los otros y precipitan. La
floculación provoca la aglutinación de los sólidos en suspensión. Ambos procesos
eliminan más del 80% de los sólidos en suspensión.
50Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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• Flotación
Una alternativa a la sedimentación, utilizada en el tratamiento de algunas aguas
residuales, es la flotación, en la que se fuerza la entrada de aire en las mismas, a
presiones de entre 1,75 y 3,5 kg por cm2. El agua residual, supersaturada de aire,
se descarga a continuación en un depósito abierto. En él, la ascensión de las
burbujas de aire hace que los sólidos en suspensión suban a la superficie, de
donde son retirados. La flotación puede eliminar más de un 75% de los sólidos en
suspensión.
• Digestión
La digestión es un proceso microbiológico que convierte el cieno, orgánicamente
complejo, en metano, dióxido de carbono y un material inofensivo similar al
humus. Las reacciones se producen en un tanque cerrado o digestor, y son
anaerobias, esto es, se producen en ausencia de oxígeno. La conversión se
produce mediante una serie de reacciones. En primer lugar, la materia sólida se
hace soluble por la acción de enzimas. La sustancia resultante fermenta por la
acción de un grupo de bacterias productoras de ácidos, que la reducen a ácidos
orgánicos sencillos, como el ácido acético. Entonces los ácidos orgánicos son
convertidos en metano y dióxido de carbono por bacterias. Se añade cieno
espesado y calentado al digestor tan frecuentemente como sea posible, donde
permanece entre 10 y 30 días hasta que se descompone. La digestión reduce el
contenido en materia orgánica entre un 45 y un 60 por ciento.
• Desecación
El cieno digerido se extiende sobre lechos de arena para que se seque al aire. La
absorción por la arena y la evaporación son los principales procesos responsables
de la desecación. El secado al aire requiere un clima seco y relativamente cálido
para que su eficacia sea óptima, y algunas depuradoras tienen una estructura tipo
invernadero para proteger los lechos de arena. El cieno desecado se usa sobre
todo como acondicionador del suelo; en ocasiones se usa como fertilizante, debido
a que contiene un 2% de nitrógeno y un 1% de fósforo.
51Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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• Tratamiento secundario
Una vez eliminados de un 40 a un 60% de los sólidos en suspensión y reducida de
un 20 a un 40% la DBO5 por medios físicos en el tratamiento primario, el
tratamiento secundario reduce la cantidad de materia orgánica en el agua. Por lo
general, los procesos microbianos empleados son aeróbicos, es decir, los
microorganismos actúan en presencia de oxígeno disuelto. El tratamiento
secundario supone, de hecho, emplear y acelerar los procesos naturales de
eliminación de los residuos. En presencia de oxígeno, las bacterias aeróbicas
convierten la materia orgánica en formas estables, como dióxido de carbono,
agua, nitratos y fosfatos, así como otros materiales orgánicos. La producción de
materia orgánica nueva es un resultado indirecto de los procesos de tratamiento
biológico, y debe eliminarse antes de descargar el agua en el cauce receptor.
Hay diversos procesos alternativos para el tratamiento secundario, incluyendo el
filtro de goteo, el cieno activado y las lagunas.
• Filtro de goteo
En este proceso, una corriente de aguas residuales se distribuye
intermitentemente sobre un lecho o columna de algún medio poroso revestido con
una película gelatinosa de microorganismos que actúan como agentes
destructores. La materia orgánica de la corriente de agua residual es absorbida
por la película microbiana y transformada en dióxido de carbono y agua. El
proceso de goteo, cuando va precedido de sedimentación, puede reducir
alrededor de un 85% la DBO5.
• Fango activado
Se trata de un proceso aeróbico en el que partículas gelatinosas de cieno quedan
suspendidas en un tanque de aireación y reciben oxígeno. Las partículas de cieno
activado, llamadas floc, están compuestas por millones de bacterias en
crecimiento activo aglutinadas por una sustancia gelatinosa. El floc absorbe la
materia orgánica y la convierte en productos aeróbicos. La reducción de la DBO5
fluctúa entre el 60 y el 85 por ciento.
52Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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Un importante acompañante en toda planta que use cieno activado o un filtro de
goteo es el clarificador secundario, que elimina las bacterias del agua antes de su
descarga.
• Estanque de estabilización o laguna
Otra forma de tratamiento biológico es el estanque de estabilización o laguna, que
requiere una extensión de terreno considerable y, por tanto, suelen construirse en
zonas rurales. Las lagunas opcionales, que funcionan en condiciones mixtas, son
las más comunes, con una profundidad de 0,6 a 1,5 m y una extensión superior a
una hectárea. En la zona del fondo, donde se descomponen los sólidos, las
condiciones son anaerobias; la zona próxima a la superficie es aeróbica,
permitiendo la oxidación de la materia orgánica disuelta y coloidal. Puede lograrse
una reducción de la DBO5 de un 75 a un 85 por ciento.
• Tratamiento avanzado de las aguas residuales
Si el agua que ha de recibir el vertido requiere un grado de tratamiento mayor que
el que puede aportar el proceso secundario, o si el efluente va a reutilizarse, es
necesario un tratamiento avanzado de las aguas residuales. A menudo se usa el
término tratamiento terciario como sinónimo de tratamiento avanzado, pero no son
exactamente lo mismo. El tratamiento terciario, o de tercera fase, suele emplearse
para eliminar el fósforo, mientras que el tratamiento avanzado podría incluir pasos
adicionales para mejorar la calidad del efluente eliminando los contaminantes
recalcitrantes. Hay procesos que permiten eliminar más de un 99% de los sólidos
en suspensión y reducir la DBO5 en similar medida. Los sólidos disueltos se
reducen por medio de procesos como la ósmosis inversa y la electrodiálisis. La
eliminación del amoníaco, la desnitrificación y la precipitación de los fosfatos
pueden reducir el contenido en nutrientes. Si se pretende la reutilización del agua
residual, la desinfección por tratamiento con ozono es considerada el método más
fiable, excepción hecha de la cloración extrema. Es probable que en el futuro se
generalice el uso de estos y otros métodos de tratamiento de los residuos a la
vista de los esfuerzos que se están haciendo para conservar el agua mediante su
reutilización.
• Vertido del líquido
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El vertido final del agua tratada se realiza de varias formas. La más habitual es el
vertido directo a un río o lago receptor. En aquellas partes del mundo que se
enfrentan a una creciente escasez de agua, tanto de uso doméstico como
industrial, las autoridades empiezan a recurrir a la reutilización de las aguas
tratadas para rellenar los acuíferos, regar cultivos no comestibles, procesos
industriales, recreo y otros usos. En un proyecto de este tipo, en la Potable Reuse
Demonstration Plant de Denver, Colorado, el proceso de tratamiento comprende
los tratamientos convencionales primario y secundario, seguidos de una limpieza
por cal para eliminar los compuestos orgánicos en suspensión. Durante este
proceso, se crea un medio alcalino (pH elevado) para potenciar el proceso. En el
paso siguiente se emplea la recarbonatación para volver a un pH neutro. A
continuación se filtra el agua a través de múltiples capas de arena y carbón
vegetal, y el amoníaco es eliminado por ionización. Los pesticidas y demás
compuestos orgánicos aún en suspensión son absorbidos por un filtro granular de
carbón activado. Los virus y bacterias se eliminan por ozonización. En esta fase el
agua debería estar libre de todo contaminante pero, para mayor seguridad, se
emplean la segunda fase de absorción sobre carbón y la ósmosis inversa y,
finalmente, se añade dióxido de cloro para obtener un agua de calidad máxima.
• Fosa séptica
Un proceso de tratamiento de las aguas residuales que suele usarse para los
residuos domésticos es la fosa séptica: una fosa de cemento, bloques de ladrillo o
metal en la que sedimentan los sólidos y asciende la materia flotante. El líquido
aclarado en parte fluye por una salida sumergida hasta zanjas subterráneas llenas
de rocas a través de las cuales puede fluir y filtrarse en la tierra, donde se oxida
aeróbicamente. La materia flotante y los sólidos depositados pueden conservarse
entre seis meses y varios años, durante los cuales se descomponen
anaeróbicamente.
Figura 6. Efectos de los vertimientos en cuerpos de agua
54Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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Jorge Emilio Calao Ruiz
Fuente:
http://www.cco.gov.co/contmar1.htm,
http://jorlandoabantoquevedo.blogspot.com/2007/10/petrleo-los-perjudiciales-derrames.html
http://www.ecoportal.net/var/storage/images-versioned/320597/1-esl-ES/180621.jpg,
http://www.monografias.com/trabajos15/derrames-petroleros/Image1990.jpg
4.3.4 Manejo de Emisiones
Algunas actividades de exploración, desarrollo y producción de petróleo utilizan y
crean una serie de contaminantes que afectan la calidad del aire principalmente.
Entre ellos es posible mencionar a la mayor parte de los compuestos provenientes
de la combustión, como son CO, SO, NO, así como con metales pesados,
hidrocarburos y diversas partículas de carbón de humo y ceniza. De igual manera
se incrementan sustancialmente los sólidos en suspensión por las obras civiles
que necesitan remoción de tierra.
La quema de crudo y gas contamina el aire con óxidos de nitrógeno, sulfuro y
carbono (CO), así como con metales pesados, hidrocarburos y diversas partículas
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de carbón. Los compuestos orgánicos volátiles de los hidrocarburos muy ligeros
se evaporan fácilmente, su efecto es bastante tóxico y afectó la capa de ozono.
La mayor parte del gas que se separa del petróleo se quema como un desecho en
mecheros, sin ningún control de emisiones o de temperatura. La contaminación
del aire produce contaminación de las aguas de lluvia que alimentan las fuentes
de agua para el consumo humano. La lluvia contaminada repercute también en los
suelos y los ríos. Además se producen olores desagradables por el alto contenido
de azufre de algunos de estos gases.
El grado en el que los contaminantes emitidos por la industria al aire poseen un
riesgo para la población general depende de varios factores. Algunos de estos
incluyen el tipo y la cantidad de compuestos liberados, las condiciones
atmosféricas, el número de gente expuesta y su susceptibilidad.
Numerosos estudios han relacionado la exposición a estos contaminantes y sus
efectos bronco constrictivos, documentando respuestas asmáticas tanto en
adultos como en niños Otros estudios también han asociado un incremento de la
mortalidad con la contaminación del aire.
En muchos campos petroleros asociado con el petróleo se extrae gas natural.
Aunque a veces el gas natural es utilizado como fuente de energía en las mismas
instalaciones o es procesado, en otros casos simplemente es quemado. Las
principales emisiones atmosféricas provenientes de la quema de gas son el CO2,
Metano, Etano, Butano, Propano, Hidrógeno, Helio y Argón, Hidrocarburos
Aromáticos Volátiles, Oxido de Nitrógeno, Dióxido de Sulfuro, Monóxido de
Carbono, Halones, CFCs.
El gas natural tiene una muy baja solubilidad en el agua. El metano (gas que se
encuentra en mayor concentración), en agua destilada tiene una solubilidad de
90ml/l, en cambio en agua marina tiene una solubilidad de 36g/l (es mucho
menor).
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La exposición crónica produce efectos acumulativos incluyendo la embolia, ruptura
de los tejidos, especialmente para los ojos y en la vejiga natatoria, daños en el
sistema circulatorio y otros cambios patológicos.
Se han detectado tres tipos de intoxicación:
• Ligera: cambios reversibles en el sistema nerviosos central y cardiovascular
• Medio: cambios más profundos en ambos sistemas y un número creciente de
leucemia.
• Fuerte: cambios irreversibles en el cerebelo, en los tejidos del corazón en el
canal alimentario.
Para minimizar las emisiones en las actividades petroleras se pueden establecer
los siguientes parámetros:
• Instalación y operación de los aparatos apropiados de control de
contaminación en todos los generadores y bombas que operan en el campo y
que se controlen los vapores de los hidrocarburos en todos los puntos de
transferencia de petróleo o gas.
• Exigir limpieza rápida de cualquier derrame de petróleo.
• Reducir al mínimo los desfogues durante la producción.
Figura 7. Emisiones de gases de combustión en plantas de procesamiento
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Fuente:
http://www.voltairenet.org/IMG/jpg/petro3902.jpg
http://bolivia.blogalaxia.com/busca/quemar
http://sine-die.blogspot.com/2007/06/rusia-el-mayor-contaminante-por-quema.html
4.4 Tecnologías Ambientales Para la Prevención y Mitigación de Impactos
de la Industria Petrolera
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Ambientales.
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La base de una nueva industria petrolera limpia y amigable con el medio que la
rodea está basada en la implementación de tecnologías ambientales de punta en
las diferentes etapas de los proyectos.
Es un reto para las petroleras mundiales infundir un nuevo criterio de
visualización hacia ellas por parte del mundo entero, sostenido por bases fuertes
y sólidas de desarrollo sustentable. Hoy día la industria es vista como una de las
mayores fuentes de contaminación en mundo, ya que los principales problemas
ambientales están relacionados con la afectación que esta le causa al medio.
Este nuevo concepto de industria petrolera solo es posible si se establece una
interacción entre ella y el medio ambiente, la cual arroje resultados positivos para
ambas partes, aproximándose así a ese desarrollo sostenible del cual se habla
tanto en estos días. Estos planteamientos solo serán posibles si se diseñan
nuevos mecanismos de aprovechamiento del recurso, en el cual se tengan en
cuenta los diversos ecosistemas que componen las zonas intervenidas, para ello
es necesario acoger tecnologías vanguardistas que optimicen todos o la mayoría
de los procesos que se realizan en este proyecto.
A continuación se describen algunas nuevas tecnologías ambientales disponibles
que pueden ayudar a la industria a realizar prácticas con el mínimo de impacto
sobre el medio ambiente.
4.4.1 Sísmica
Aunque la exploración petrolera ha tenido consecuencias significativas para el
medio ambiente en el pasado, las técnicas y las prácticas se han modificado para
reducir al mínimo el daño asociado a la operación sísmica. Es recomendable en
este caso tener en cuenta ciertos aspectos antes de llevara acabo las actividades
sísmicas para así minimizar impactos, entre estos aspectos se destacan: época
del año, regulaciones, exploración, culturas presentes, fauna, respuesta de
emergencia y operaciones.
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Una vez que estos aspectos son tenidos en cuenta en un sistema de gestión
ambiental, la compañía puede proceder con la actividad sísmica, cerciorándose de
minimizar el impacto. Las trochas para la realización de la línea a sísmica deben
ser realizadas a mano con machetes y ganchos preferiblemente, a una anchura de
no mayor de 1.5 metros. Los topógrafos encargados de la actividad deben
reducir al mínimo la cantidad de vegetación cortada, y las afectaciones al terreno.
Se recomienda no cortar árboles en el caso de estar en el trayecto de la línea
sísmica si estos hacen parte de sistemas de bosques representativos, se debe
optar por rodearlos. Cuando se cortan los árboles, los trabajadores deben
asegurarse de que se caigan en la dirección correcta, lejos de corrientes fluviales
o de árboles más grandes, para reducir al mínimo el daño. Después que un árbol
caiga, los trabajadores deben dispersar las ramas y cerciorarse que el tronco del
árbol sea puesto completamente en la tierra al caer. Al cavar los agujeros para la
detonación, los topógrafos deben estar seguros que la carga este en el fondo y
que el agujero sea bastante pequeño para prevenir la destrucción de los
alrededores. Los trabajadores deben asegurarse que ninguna de las cargas quede
sin detonar, y rellenar los agujeros causados con los cortes cuando se termine.
Para reducir los posibles impactos causados a la fauna de una zona determinada
durante las operaciones sísmicas, se debe realizar una evaluación a la fauna en el
área antes de la intervención, con el fin de establecer niveles de afectación. En
estas zonas se debe prohibir la intervención de los trabajadores al medio, no se
deben realizar actividades como la pesca y evitar el contacto con los animales
siempre que sea posible. Deben también abstenerse y no entrar a cazar ni pescar
especies nativas o endémicas, y los animales domésticos se deben prohibir en el
campamento. Se debe procurar dependiendo del sistema intervenido realizar las
dotaciones al personal por medio aéreo, una opción es la utilización de
helicópteros.
Los avances tecnológicos en la exploración sísmica pueden ayudar a reducir las
consecuencias para el medio ambiente y los costos económicos de este tipo de
operaciones. La forma tradicional de la exploración sísmica usada para valorar
amplias zonas es conocida como sísmica en 2D, en ella se generan ondas
acústicas para producir la línea de dos dimensiones grabaciones de longitudes y
de onda tridimensionales. Esta tecnología es poco exacta, hay siempre el riesgo
que un sondeo exploratorio se tenga en cuenta zonas poco productoras y se
descarten áreas de interés.
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Una mejor opción en cuanto a exploración está representada por la sísmica en 3D,
la cual con el uso de programas especiales puede arrojar datos más precisos.
Actualmente se cuenta con una nueva tecnología, las pruebas sísmica en 4D,
estas puede aumentar la exactitud y las ventajas económicas y ambientales aún
más. La sísmica 4D agrega el elemento del tiempo a un examen 3D, usando los
modelos hechos en el principio de la producción y periódicamente durante la
producción. Este método permite que las compañías entiendan cómo está
fluyendo el aceite, y para predecir e identificar patrones del drenaje y procesos
geológico que pueden mejorar la producción del depósitos en el tiempo.
Esto permite a la industria optimizar sus procesos y establecer factores mucho
mas estables y fijos debido al conocimiento que se tiene sobre la formación, la
sísmica en 4D es una herramienta que afecta de manera positiva el medio
ambiente, ya que si se tiene un mayor entendimiento del problema la intervención
del medio solo se dará en los puntos necesarios.
Figura 8. Nuevas tecnologías sísmicas para reducir daños ambientales
61Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
Jorge Emilio Calao Ruiz
Fuente: www.netl.doe.gov
Algunas variaciones en los métodos sísmicos tradicionales se han aplicado para
reducir al mínimo el impacto del 2D, de 3D o 4D los cuales fueron examinados en
ecosistemas sensibles tales como bosques tropicales. El método sísmico de
Poulter examina aplicaciones sísmicas en las cuales se cuenta únicamente con
bolsas llenas de explosivos, estas están ubicadas sobre unas estacas y son
detonadas sobre la tierra Porque no se cuenta con agujeros cavados, este método
produce un impacto ambiental poco directo.
Amoco ha patentado una nueva tecnología del sistema para hacer el trabajo
sísmico en pantanos y en aguas superficiales. Esta tecnología fue originalmente
desarrollada y usada en zonas pantanosas de Loisiana, el registrador (SGR) se
puede utilizar dentro de cualquier ecosistema sensible donde sea necesario
reducir al mínimo el impacto sobre el medio. El SGR es un ligero y portable radio
controlador computarizado que se utiliza para registrar y para almacenar datos
sísmicos a lo largo de una línea sísmica. La información entonces es descargada
a una computadora principal. Después de un día completo de análisis de datos y
algunas reuniones, El equipo es controlado por una unidad de control principal que
se puede poner a varios kilómetros de la línea sísmica, reduciendo al mínimo la
62Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
Jorge Emilio Calao Ruiz
necesidad del intervenir el terreno y por tanto el uso de vehículos.(Eye environment,
NETL’s Advanced E&P Technology Research Promotes Environmental Protection, 2006)
Un sistema como el SGR se debe utilizar en áreas sensibles para reducir el
impacto sobre el terreno. El sistema puede ser desplegado en helicóptero en una
selva tropical, eliminando la necesidad de poner cables sísmicos. En este caso los
topógrafos caminan simplemente a lo largo del rastro con poste y receptor del
transmisor. La eliminación de cables evita la introducción del ruido adicional en la
toma de datos, reduciendo así la afectación a la fauna y permitiendo al equipo a
re detonar solamente las áreas problemáticas si cierta parte de la línea no se
registra correctamente..(Eye environment, NETL’s Advanced E&P Technology Research Promotes
Environmental Protection, 2006, Good practices manual, 2006)
Una forma para reducir el impacto ambiental de las operaciones sísmicas es
realizando una reforma de la política en la cual se requieran los datos sísmicos
se convierten en información pública. El permitir el acceso público a los resultados
del examen reducirá perceptiblemente la necesidad de repetir exámenes sísmicos.
La realización de la sísmica en Colombia, es principalmente experimental, aun
cuando esta actividad esta dominada en gran parte por este factor, en el país no
se realiza esta de manera responsable, es común ver como algunos bloques
exploratorios entregados a diferentes empresas son intervenidos sin el mayor
cuidado y sin un estudio previo de la zona en cuestión, es importante en este
punto establecer una normatividad que exija con igual rigor, a las empresas
licitantes de los proyectos petroleros, un plan inicial de manejo ambiental, que
permita al estado elegir según su criterio cual de ellas es la mas apta para
desarrollar el proyecto.
El panorama futuro en Colombia, puede tomar un muy buen rumbo, ya que en
estos momentos se presenta nuevamente un gran interés por parte de las
multinacionales en invertir en el país, debido a las buenas posibilidades que este
ofrece, ayudado también por la crisis petrolera por la que atraviesan las mayoría
de los países latino americanos, es por esto que este nuevo boom de los
inversionistas , facilitaría en gran parte el establecimiento de políticas ambientales
63Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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mas estrictas las cuales puedan permitir que se intervenga el medio de manera
sostenible.
4.4.2 Perforación
La perforación de pozos se podría considerar como una de las actividades de la
industria petrolera que proporciona una mayor afectación al medio en el desarrollo
del proyecto, este punto ya se discutió anteriormente y se mostró la mayoría de los
procesos que se deben realizar en esta actividad para manejar y evitar impactos,
bien sea por aguas residuales, fluidos de perforación, cortes de perforación,
impactos por infraestructura entre otros, por esto es pertinente señalar una guía
para buenas prácticas en esta actividad y algunas tecnologías que ofrezcan un
mejor desarrollo de la misma.
Quizás el nivel más grande de la innovación, en términos de nuevos las
tecnologías o los nuevos usos de viejas tecnologías, se han dado en el campo de
la de perforación, donde ingenieros y encargados han tenido que replantear
estrategias tradicionales para reducir al mínimo los costos económicos y los
impactos ambientales de la perforación en ecosistemas sensibles. Un uso
importante de una vieja tecnología en el nuevo ajuste esta dada en operaciones
terrestres de perforación direccional mediante plataformas, primero usadas costa
afuera. La perforación direccional de múltiples pozos implica, perforar varios
pozos a diferentes ángulos hacia afuera con una sola plataforma.
Comúnmente un sitio para perforaciones ocupa cerca de cinco acres, y para
perforar 100 pozos convencionales, una compañía necesitaría dar salida a 100
sitios del cinco-acre, para un total de 500 acres. Con el mecanismo de
perforaciones múltiples, el mismo proyecto pudo necesitar solamente 10 buenos
sitios, cada uno con 10 pozos direccional perforado, para un aprovechamiento
total de solamente 50 acres. (Eye environment, Low Impact Natural Gas and Oil (LINGO),
2006)
64Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
Jorge Emilio Calao Ruiz
Las plataformas de racimo (se perforan múltiples pozos) también permiten
economizar, ya que se pueden disponer diversos pozos que compartan las
tuberías, caminos, equipo e instalaciones del proceso. Es claro que este tipo de
plataformas tiene un valor económico mas elevado que una plataforma de
perforación convencional, pero todas las ventajas mencionadas anteriormente
hacen que esta sea una muy buena opción. La perforación múltiple se ha utilizado
con éxito para reducir al mínimo la huella de operaciones de perforación en la
bahía de Prudhoe, en la cuesta del norte de Alaska.
La siguiente figura muestra el funcionamiento de este tipo de plataformas en tierra
firme y además, deja ver el bajo impacto que esta tiene sobre el medio. La primera
figura muestra la plataforma ártica instalada en el verano de 2003 y la siguiente
muestra la recuperación del terreno intervenido en el verano de 2004.
Figura 9. Plataformas de perforación en tierra empleadas en Alaska
Fuente: Low Impact Natural Gas and Oil (LINGO) winter 2006, Vol. 11, No. 1 This
Edition of Eye on Environment features Federal Lands Access research.
65Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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Figura 10. Acumulación de manadas de antílopes bajo la plataforma en tierra
Fuente: 2005 SPE ATCE Slimhole Drilling Session Roy Long Oil E&P Technology
Manager October 10, 2005.
La innovación tecnológica permite perforaciones de pozos distintos a tan solo 10
pies de entre ellos, mientras que cuando la producción comenzó en la bahía de
Prudhoe, los pozos fueron perforados 120 pies de separado.
Estudios recientes de más de 800 pozos horizontales en los Estados Unidos
encontraron que los costos de perforación tiene un promedio solamente cerca de 8
por ciento más que para los pozos verticales. Entre los avances tecnológicos que
han reducido costos grandemente mejorando la exactitud y el alcance de la
perforación direccional están; motores más eficientes, un equipo más exacto del
manejo y la tubería en espiral o colled tubing, la cual es una cadena continúa de
tubería de acero flexible en un carretel grande. La tubería en espiral puede ahorrar
tiempo y dinero, aumentando flexibilidad y eliminando la necesidad de agregar
secciones de la tubería periódicamente durante operaciones. Es también posible
ahora perforar a mayores ángulos, 120 grados de ascendente o más, y para otras
distancias.
66Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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De una perspectiva netamente ambiental, la perforación horizontal puede ser
particularmente útil si el depósito está directamente debajo de una reserva o una
zona ecológica importante.
Otra innovación en perforación que ha permitido a compañías ahorrar dinero y
reducir al mínimo la huella de su las operaciones en ecosistemas sensibles en la
tecnología de pozos esbeltos, que permite que los trabajadores perforen pozos
más estrechos y que utilicen así menos materiales y equipo. Las plataformas de
perforación de los pozos esbeltos han permitido a las compañías petroleras
reducir costos e impacto porque utilizan perceptiblemente menos y un equipo más
pequeño, por tanto el producto es menos basura, requieren a pocos miembros del
equipo, y dejan huella más pequeña (ver figura 11). (Eye environment, Low Impact
Natural Gas and Oil (LINGO), 2006)
Figura 11. Plataforma de perforación de tubería en espiral híbrida colled
tubing.
67Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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Fuente: Low Impact Natural Gas and Oil (LINGO) winter 2006, Vol. 11, No. 1 This
Edition of Eye on Environment features Federal Lands Access research.
La perforación como actividad representa una de las mayores amenazas para los
ecosistemas, el lodo de perforación, los cortes generados, la infraestructura, entre
otros hacen de esta una actividad anti ambientalista si no se realiza de manera
adecuada y con todas la precauciones.
En Colombia en el ultimo año se dio un gran avance en cuanto a nuevos pozos
perforados en relación con el año interior, esto influenciado por el buen momento
por el que atraviesa el país, y por las grandes beneficios que ofrece a quienes
inviertan en el.
El planteamiento de tecnologías amigables con el medio en esta actividad, es de
las más representativas e importantes, los nuevos avances en esta área son
significativos, como un buen mecanismo para iniciar en esta nueva era de
tecnologías amigables, se podría plantear la creación y desarrollo de un campo
piloto en el país que permita posteriormente , a todas las entidades relacionadas
con el negocio petrolero, establecer puntos de comparación en cuanto a costos,
productividad, niveles de contaminación, entre otros para así partir de una y ver la
viabilidad de esta implementación.
4.4.3 Residuos
La reducción de los desechos generados en todas las etapas de una operación es
más rentable, y ambientalmente benéfico que mitigar o tratar y limpiar todo al final.
Hay generalmente dos clases de costos asociados a los desechos: costos
inmediatos de la gestión de desechos y disposición antes y durante una
operación, y a largo plazo los costos asociados a la responsabilidad y a la
remediación después que la operación ha acabado. Los costos de limpieza o
remediación a largo plazo casi siempre son mucho más elevados que aquellos
que se generan al realizar el tratamiento inmediatamente.
68Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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Una exploración petrolífera y una operación de la producción produce tres clases
de desechos durante el proceso de perforación: agua de la formación, fluidos de
perforación y desechos asociados. El agua de la formación, o el agua producida,
representa cerca de 98% de los desechos generados durante la perforación. El
agua total de la formación producida puede alcanzar millares de barriles por día.
Esta agua, que esta naturalmente debajo de la superficie y sale desde abajo con
el aceite, es salada y aceitosa y puede contener productos químicos tóxicos por el
contacto con los luidos del pozo. El agua producida también contiene material
radiactivo, incluyendo el sulfato de bario, sulfato del radio y sulfato del estroncio.
Los operadores en campo tiene tres opciones para disponer el agua producida
después que esta es bombeada y se separada del petróleo: inyectarla
nuevamente en la formación productora para hacer un barrido del petróleo que no
puede recuperar naturalmente, inyectarlo en una formación que ya no produce, o
descargarla sobre la superficie. Aunque descarga el agua de la formación sobre la
superficie es la opción más fácil, él es también lo que genera una mayor
afectación sobre el medio y puede conducir a altos costos de remedición. (Eye on
environment Technology to Clean Produced Water for Beneficial Use, 2005)
Para reducir al mínimo los ambientales impactos y costos financieros, una de las
opciones mas atractivas es re-inyectar toda el agua producida en la formación
nuevamente, junto con cortes y los desechos adicionales que se presenten, es
claro que en este caso se estaría disponiendo la formación como vertedero, no
hay ningún interés de recobro de petróleo en este planteamiento. Al re-inyectar el
agua producida, los operadores debe asegurar que estas agua no contaminen
las agua subterránea a través de los escapes de la cubierta o trabajos de
cementación deficientes. Las tuberías deben ser resistentes a la corrosión y
monitoreadas para identificar los escapes. Se debe también hacer un continuo
chaqueo de Las tuberías para saber si hay acumulación en alguno de sus tramos.
(Eye on environment Technology to Clean Produced Water for Beneficial Use, 2005)
Todos los materiales contaminados deben ser dispuesto correctamente en una
facilidad que mejore las condiciones e impacte al medio lo menos posible.
Actualmente se están aplicando tecnologías para moler los cortes y reinyectarlos a
la formación durante las operaciones. Esta tecnología fue aplicada con éxito en el
69Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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sudoeste de la granja de Wytch de Londres, British-Petroleum re inyectó con éxito
30.000 barriles de los desechos producido durante la perforación en una formación
productora de arenisca. (Eye on environment Technology to Clean Produced Water for
Beneficial Use, 2005)
Otro de los mecanismos para tratar las aguas de producción no emulsionadas y
las aguas residuales está representado por la utilización de tecnología de la
filtración mediante membranas aplicada a los sistemas, el mecanismo se basa en
el principio de osmosis inversa para la desalación de aguas y de salmueras. El
procedimiento es el siguiente. (Eye on environment Technology to Clean Produced Water for
Beneficial Use, 2005)
Figura 12. Sistema de pre-tratamiento las aguas saladas o salmueras por
ósmosis inversa.
Fuente: Technology to Clean Produced Water for Beneficial Use Spring 2005, Vol.
10, No. 1 This Edition of Eye on Environment features Produced Water filtration
technologies.
El sistema de filtración de la membrana es capaz de tratar 2 galones por minuto o
6.000-10.000 galones por día. El agua salobre es limpiada a un nivel de la calidad
de 100 PPM. El procedimiento incluye filtración, pre-tratamiento, ósmosis inversa, 70Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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y una unidad de limpieza para los filtros. La unidad puede limpiar el agua
producida en 50-98 centavos (americanos) por galón dependiendo de la salinidad
del agua tratada. Uso de las bombas es variables depende de la frecuencia de la
generación de energía. Este mecanismo ha sido probado con gran éxito en la
zona de Texas estados unidos en donde el agua tratada a beneficiado a
agricultores principalmente. Estas pruebas se realizaron en el verano de 2005.
(Eye on environment Technology to Clean Produced Water for Beneficial Use, 2005)
Entrando en el tratamiento de los lodos de perforación se tiene que una de las
mejores tecnologías o mecanismos son los sistema de circuitos cerrados para
lodos, (CLMS) este se puede utilizar para manejar los lodos de perforación que
se están utilizando. Este sistema emplea una serie de tanques de acero sobre el
suelo cargados en carros para almacenar, para procesar y para reciclar lodos de
perforación, cortes y otros líquidos. Aunque un CLMS requiere costos indícales
más altos que hoyos o vertederos tradicionales, las ventajas económicas y
ambientales del sistema compensan grandemente estos costos, Eliminando la
necesidad de construir los sitios para la disposición de los residuos por lo tanto no
será necesario utilizar y remover un volumen de suelo determinado, este
mecanismo CLMS reduce entonces la huella de perforación, minimizando así los
costos ambiental, trabajo, materiales y equipo. CLMS reduce el volumen de fango
requerido y admite que fango que se reciclará. (Eye on environment Technology to Clean
Produced Water for Beneficial Use, 2005)
Finalmente, culminado las operaciones, no hay necesidad de hacer una
recuperación costosa de las piscinas de lodos y nos se correrán riegos de ningún
tipo por la creación de estos y los impactos ambientales serán mínimos.
El CLMS utiliza el equipo del control de sólidos y realiza una separación química
de estos en la cual se pretende reducir al mínimo los residuos producidos y
segregar los sólidos y los líquidos presentes en los fluidos de perforación. Las
basuras líquidas recogidas en este sistema pueden ser re-inyectadas, mientras
que los sólidos pueden ser acarreados a un vertedero conveniente
71Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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Jorge Emilio Calao Ruiz
La categoría más grande de basuras está dada por los fluidos de perforación,
incluyendo estos y los cortes generados. Varios los productores de fluidos están
promocionando el uso de fluidos base aceite, aunque estos implican un mayor
valor que los convencionales se tiene la ventaja que pueden ser reutilizables y es
una de las metas de este planteamientos e nueva industria petrolera rehusar o
reutilizar. Un barril de lodo base aceite cuesta alrededor $200-$600, mientras que
uno convencional esta alrededor de $100 por el barril. El grupo más pequeño de
residuos producidos durante la perforación de pozos lo representan los desechos
asociados, que representan menos de un décimo de 1 por ciento de basura del
total, como desechos asociados se tienen, lodo, arena, líquidos inútiles y ruina
aceitosa. Las compañías pueden reducir la toxicidad de basuras asociadas
usando productos orgánicos en ves de producto químico, además, se pueden
plantear mecanismos efectivos de reutilización para así evitar verter los residuos al
medio. (Eye on environment Technology to Clean Produced Water for Beneficial Use, 2005).
El método tradicional de disposición para estos residuos es generalmente la
creación de hoyos o colectores de aceite enormes para recoger y para ayudar a
detener todos los desechos. Sin embargo, un hoyo tradicional, que pudo sostener
los lodos de perforación, cemento, cortes de la formación y la descarga, agua y los
líquidos de la terminación, contienen muchos materiales tóxicos que podrían filtrar
en el suelo y aguas subterráneas. Estos colectores nunca deben ser utilizados en
operación en zonas sensibles ya que el impacto sería considerable, En lugar de
estos colectores se propone el uso de tanques gigantes, como especies de
frascos, el tanque, se debe utilizar para sostener desechos líquidos y sólidos
durante las operaciones. Al final de las operaciones, todo el aceite y agua
producidos se deben separar, con el agua se pueden aplicar mecanismo de
reinyección en pozos y el aceite se debe procesar o enviar a una facilidad. Los
tanques con las tapas abiertas se deben defender, o cubrir con una red, para
asegurar siempre que los pájaros y la otra fauna circundante no queden
atrapados en ellos. Al final de una operación de perforación, un tanque puede
contener millares de barriles de basuras sólidas y líquidas.
Los líquidos se deben inyectar nuevamente dentro de la formación si se requiere,
y los sólidos transportados a una facilidad en la cual serán tratados. Aunque el
proceso de perforación produce la mayor parte de los desechos de la operación
petrolera, las actividades diarias y el uso de combustible por los centenares o los
millares de trabajadores en el sitio intervenido, esto también tendrá un impacto
72Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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ambiental y económico significativo. La mayor parte de la contaminación fuera de
la perforación resulta de las direcciones y disposiciones incorrectas de las basuras
en el campo, de los vehículos y en otras instalaciones.
Para Prevenir la contaminación por derrames, se debe tomar medidas preventivas
en cuanto al almacenamiento de los combustibles y el aceite en campo y en los
sitios de las operaciones. El correcto o apropiado almacenaje incluye guardar
estos materiales en terrenos estables, fuera de zonas de inundación y sobre el
nivel freático del área intervenida. Los almacenes se deben equipar de sistemas
secundario de contención y en zonas de poca pendiente localizados en el campo y
lejos de otros materiales combustibles. Todas las áreas de almacenaje deben ser
deben estar debidamente marcadas y señalizadas y ser examinadas
rutinariamente, Los estándares de mantenimiento de vehículo deben incluir
precauciones ambientales similares. Finalmente, los residuos generados por los
trabajadores en campos necesitan un tratamiento previo a su disposición. Los
tanques se deben construir correctamente y toda la operación de excavación debe
ser echa a mano para evitar los impactos de la maquinaria pesada. El tratamiento
de los desechos sólidos varia por ejemplo los residuos de cocina deben ser
separados y abonados a cierta distancia del campo en un agujero cubierto. La
basura no biodegradable se debe recoger y almacenar para luego ser
transportada más adelante por helicópteros o por otros mecanismos. Los
materiales plásticos no deben ser incinerados.
Uno de lo problemas ambientales mas graves que presenta la industria petrolera
en el país, es la generación de aguas residuales en grandes cantidades, campos
como Cusiana y caño limón, son algunos de los más representativos en cuanto a
producción diaria de barriles de agua con relaciona barriles de petróleo se refiere.
Las fuentes hídricas del país presentan un gran aumento en la curva de
contaminación en los últimos años, lo cual exige a la industria responsable, un
manejo adecuado de estas aguas.
Es importante destacar la gran labor o el gran rol que desempeñan las entidades
ambientales nacionales, ya que si se realizan continuos monitoreo de estas zonas
de manera seria y responsable, se podría tener mejores resultados.
73Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
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5. CONCLUSIONES
Este documento permite a la industria petrolera y a todos los interesados en el
tema, entender de manera fácil y precisa lo impactos que ocasionan actividades
no guiadas y planificadas, pero lo realmente importante, es que en este se ofrecen
una gama de posibilidades que ayudaran al buen desarrollo de los proyectos de la
industria.
Este trabajo fue realizado por ingenieros y para ingenieros, con el cual se busca
explicar de manera practica, cuales son los factores claves, cuando de desarrollo
sostenible se habla, y que afectación se le aportara al medio cuando no se
realizan las actividades responsablemente.
En Colombia la utilización de tecnologías como las planteadas anteriormente es
escasa o nula, por ello es el momento justo para brindar nuevas facilidades de
fácil acceso a los interesados, de tal manera que este sea el medio por el cual se
piense de forma diferente. El medio ambiente es quien nos ofrece lo que
necesitamos, pero es claro que si se sigue esta situación desigual industria
petrolera - medio ambiente, los beneficios pronto serán negados.
La buenas practicas ambientales es este momento son requisitos o exigencias que
el país debe establecer a quienes decidan invertir en él, por que seria
completamente injusto que el precio pagado por la inversión extranjera sean
afectaciones como la de la laguna de la lipa o vertimientos exagerados de aguas
residuales como el caso de Cusiana.
Se podría decir entonces que la mejor manera de solucionar la problemática
ambiental causada por la industria petrolera en el país, es acudiendo a las buenas
practicas, a nuevas tecnologías, a sistemas mas limpios, a planes de desarrollo
organizados, a planes de manejo ambiental establecidos y con fundamentos, para
que así los beneficiados seamos todos, el país con una mejor calidad del medio
ambiente, la industria petrolera con el ahorro de de dinero( grandes cantidades de
74Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
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dinero se gastan en la recuperación ambiental de las zonas intervenidas, por los
malos diseños de los planes de manejo ambiental), y la población con la
posibilidad de utilización de los beneficios que el medio les ofrece.
Se recomienda como punto final de este documento, la utilización del mismo como
inicio de investigaciones mas profundas acerca de lo que se puede hacer, de
cómo facilitar las cosas, de que opciones o alternativas presentar, por que es claro
que la industria contamina, pero lo realmente importante es tratar de encontrar
ayudas para mitigar la afectación causada.
Se podría plantear en trabajos futuros la utilización de una de estas nuevas
herramientas en un proyecto piloto, el cual pueda ser monitoreado por personas
externas al negocio, para que así puedan de manera objetiva dar su punto de
vista acerca de estas nuevas aplicaciones y sus beneficios.
75Caracterización Ambiental de la Industria Petrolera: Tecnologías Disponibles para la Prevención y Mitigación de Impactos
Ambientales.
Jorge Emilio Calao Ruiz
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