Aprovechar la temperatura del agua producida en los campos de petróleo de la selva peruana para generar electricidad mediante la tecnología del Ciclo Binario Geotérmico

Abstract

En varios países, existen campos petroleros con producción de agua caliente juntamente con el petróleo y gas; en los campos donde la temperatura del agua caliente sea mayor a 80 °C, se aprovecha para generar energía eléctrica mediante la tecnología del Ciclo Binario Geotérmico. El Departamento de Energía de los EE. UU. ha desarrollado un programa para probar la generación de energía eléctrica a baja temperatura a través de los fluidos coproducidos en los campos petroleros. En la formación Tensleep, la temperatura de producción promedio estaba entre 195 °F (90,6 °C) y 200 °F (93,3 °C), instalaron una planta de prueba de 250 kW de potencia con un diseño estándar del “Ciclo de Rankine Orgánico” en el campo petrolero Teapot Dome, Reserva Naval del Petróleo N° 3 en Wyoming. La unidad de potencia del Ciclo de Rankine Orgánico fue diseñada para usar 40 000 BPD de agua producida a 170 °F (76,7 °C), puesta en servicio en septiembre del 2008 [7]. China, en el yacimiento petrolífero LB del campo petrolero de Huabei, genera energía eléctrica; la temperatura de los fluidos producidos está entre 120 °C y 110 °C. Se instaló un sistema de “Expansión Tornillo Binario” como generador de energía de 400 kW de potencia en abril del 2011 [15]. La compañía austriaca RAG el 2009 perforó un pozo exploratorio Mühlleiten ML-002 cerca de Neukirchen a.d. Vöckla, pero no tuvo éxito. Este pozo tiene una profundidad de 2 850 metros y una temperatura de fondo de 105 °C. En 2012 el pozo fue acondicionado en una “sonda geotérmica” profunda con una entrega básica de 3 500 MWh por año. En Alemania, dos pozos de petróleo abandonados en el área de Landau, en el Valle Superior del Rin, han sido acondicionados en “sondas geotérmicas” profundas. La primera tiene una temperatura mayor a los 80 °C en el fondo y una profundidad aproximada de 920 metros. Esta sonda, actualmente genera cerca de 88 kW de energía térmica. El segundo pozo exhibe temperaturas cerca de los 80 °C en el fondo y tiene 797 metros de profundidad. El sistema entrega cerca de 80 kW de energía térmica [4]. Son ejemplos de países que aprovechan la temperatura del agua caliente coproducida en campos petroleros para generar electricidad.

En la selva peruana, grandes volúmenes de agua caliente se producen conjuntamente con el petróleo, donde la temperatura de los fluidos extraídos en cabeza de pozo está alrededor de los 100 °C, temperatura aprovechable para generar energía eléctrica a través de la tecnología del “Ciclo Binario Geotérmico”; no consume combustible, como lo están desarrollando otros países a nivel mundial. Al desarrollar esta tecnología, reemplazaría algunos de los generadores de las centrales eléctricas instaladas en los campos petroleros de la selva. En los campos petroleros de la selva, los motores de los generadores eléctricos utilizan combustible (diésel); en cambio, el sistema de Ciclo Binario Geotérmico no utiliza combustible para la generación eléctrica, el cual mitigará el impacto ambiental y el efecto invernadero. El presente trabajo de tesis plantea como aprovechar las temperaturas de los fluidos extraídos en el área de Corrientes, campo petrolero del Lote 8; donde la producción de agua en promedio es de 98 % de corte de agua, para generar energía eléctrica a través de la tecnología del “Ciclo Binario Geotérmico”. En el futuro, cuando este campo alcance el límite económico de extracción de petróleo y se tenga que abandonar el campo, este sistema puede emplearse para suministrar energía eléctrica a las comunidades nativas existentes en la zona y a las poblaciones foráneas que se fundaron, cerca de los campos petroleros. Aprovechando todas las infraestructuras construidas, tanto en superficie y subsuelo (pozo).

In several countries, there are oil fields with hot water production along with oil and gas; in the fields where the hot water temperature is greater than 80 °C, takes advantage to generate electrical power through the Geothermal Binary Cycle (GBC) technology.

The U.S. Department of Energy’s (DOE) has developed a program to test low- temperature power generation through co-produced oilfield fluids. In the Tensleep formation, the average production temperature was between 195 °F (90,6 °C) and 200 °F (93,3 °C), they installed a 250 kW power plant with an “Organic Rankine Cycle” (ORC) standard design at the Teapot Dome Oil Field, Naval Petroleum Reserve N° 3 (NPR – 3) in Wyoming. The Organic Rankine Cycle power unit, was designed to use 40 MBPD of water produced at 170 °F (76,7 °C), put into service in September 2008 [7]. China, in Huabei oilfield’s LB oil reservoir, generates electrical power; the temperature of the produced fluids is between 120 °C and 110 °C. A “Binary Screw Expander” system had was installed as a 400 kW power generator in April 2011 [15]. In 2009, Austrian company RAG drilled the Mühlleiten ML-002 exploratory well near Neukirchen a.d. Vöckla, but it was not successful. The well is 2 850 m deep and has a temperature of 105 °C at the bottom. In 2012, the well was turned into a deep “geothermal probe” with a basic yield of 3 500 MWh per year. In Germany, two abandoned oil wells in the Landau area in the upper Rin valley, have been turned into deep “geothermal probes”. The first has a bottom temperature of 80 °C and approximate 920 m depth. This probe currently generates about 88 kW thermal energy. The second well exhibits a temperature of about 80 °C at the bottom and has 797 m depth. The system yield is about 80 kW of thermal energy [4]. They are examples of countries that take advantage of the temperature of co-produced hot water in oil fields to generate electrical power.

In the Peruvian jungle, enormous volumes of hot water are produced along with oil, where the temperature of the extracted fluids in wellhead is around 100 °C, usable temperature to generate electrical power through “Geothermal Binary Cycle” technology; without fuel consumption, as is being developed in other countries worldwide. When developing this technology, it would replace some of the electric power generators plants installed in the jungle oil fields. In the jungle oilfields, the electric generators engines use fuel (diesel); however, the Geothermal Binary Cycle system does not use fuel for electric generation, which will mitigate the environmental impact and the greenhouse effect. The present thesis work attempts how to take advantage of the extraction fluids temperatures in the Corrientes area, Block 8 oilfield, where the average water production is than 98 % water cut, to generate electrical power through of the “Geothermal Binary Cycle” technology. In the future, when this oilfield reaches the economic deficit of petroleum extraction and the field has to be abandoned, this system can be used to supply electric power to the native communities existing in the area and to the foreign populations that were founded, near of the oil fields. Taking advantage of all the built infrastructures, both in surface and subsoil (well).