Deshielo del permafrost en los pozos de petróleo y gas del Ártico

Presentado en la revista Geosciences, el nuevo modelo abarca 30 años de operación de pozos y da cuenta no solo del derretimiento del hielo en el suelo congelado, sino también de la liberación gradual de metano encerrado en él. Comprender estos procesos se está volviendo cada vez más relevante para la extracción a prueba de accidentes y el monitoreo de las emisiones de gases de efecto invernadero a medida que las compañías petroleras centran su atención en los depósitos en la región del Ártico.

Permafrost, petróleo y gas en la región del Ártico

Los depósitos de petróleo y gas en la región del Ártico se encuentran debajo de una capa de permafrost de 100 a 500 metros. A medida que los hidrocarburos comparativamente calientes se elevan a lo largo del pozo perforado en el suelo congelado, se calienta. Esto hace que el permafrost circundante se descongele, comprometiendo su capacidad para soportar estructuras, incluido el propio pozo.

Además, si el suelo congelado está saturado con metano, que es típico de la parte norte de Siberia occidental y la península de Yamal en particular (las principales compañías de petróleo y gas de Rusia, como Gazprom y Novatek, están activas allí), el permafrost que se descongela libera metano, un potente gas de efecto invernadero y un peligro de incendio.

El primer autor del estudio, el científico líder en investigación de Skoltech, Evgeny Chuvilin, comentó sobre los hallazgos: "Modelamos la descongelación alrededor de un pozo de producción que opera en la península de Yamal, pero procesos similares pueden ocurrir en otros lugares y en otros tipos de pozos de petróleo y gas, porque por definición, los hidrocarburos que emergen de las profundidades transportan calor: cada vez que profundizas 100 metros, las cosas se calientan unos 3 ºC. Con perforaciones extremadamente profundas, el petróleo puede calentarse hasta 100 grados centígrados o más".

El modelo propuesto por el equipo muestra cómo el permafrost que rodea un pozo activo se calienta y se descongela gradualmente, pero hay más. Chuvilin agregó: "Observamos el caso del permafrost que tiene una estructura más compleja: a una profundidad de entre 60 y 120 metros, contiene inclusiones de hidratos de gas, sólidos parecidos al hielo formados por agua congelada y gas natural encerrado en él.

"Son estables dentro de un cierto rango de temperaturas y presiones, pero cuando se interrumpen estas condiciones, se descomponen y liberan alrededor de 170 litros de gas libre por litro de hidrato de gas sólido. Hemos demostrado que operar un pozo de gas durante 30 años puede derretir el permafrost circundante en un radio de 10 metros, liberando hasta 500.000 metros cúbicos de metano a la atmósfera".

El equipo enfatiza que las predicciones correctas de las interacciones térmicas entre el pozo y el permafrost son necesarias para prevenir depresiones y derrumbes críticos del suelo, lo que a su vez puede provocar inundaciones y alterar la estabilidad del pozo, lo que podría generar costos de reparación importantes.

En cuanto a la emisión de metano, ese aspecto es importante por dos razones:

• Primero, que el gas combustible puede crear el riesgo de incendios o explosiones, lo que podría arruinar el pozo y provocar pérdidas económicas sustanciales.
• En segundo lugar, el metano es un potente gas de efecto invernadero cuya liberación a la atmósfera debe monitorearse para que los investigadores puedan comprender mejor el cambio climático global y regional.

Referencia
Simulating Thermal Interaction of Gas Production Wells with Relict Gas Hydrate-Bearing Permafrost. Evgeny Chuvilin,Gennadiy Tipenko,Boris Bukhanov,Vladimir Istomin and Dimitri Pissarenko. Academic Editors: Vitor Magalhães and Jesus Martinez-Frias. Geosciences 2022, 12(3), 115; https://doi.org/10.3390/geosciences12030115