Erupción rutinaria

La quema rutinaria , también conocida como quema de producción , es un método y práctica actual para deshacerse de grandes cantidades no deseadas de gas asociado al petróleo (GAP) durante la extracción de petróleo crudo . El gas se separa primero de los líquidos y sólidos aguas abajo de la cabeza del pozo , luego se libera en una antorcha y se quema en la atmósfera terrestre (generalmente en una llama de difusión abierta ). Cuando se realiza, el gas no deseado (principalmente gas natural dominado por metano ) se considera no rentable y puede denominarse gas varado , gas de antorcha o simplemente " gas residual ". La quema rutinaria no debe confundirse con la quema de seguridad, la quema de mantenimiento u otras prácticas de quema caracterizadas por duraciones más cortas o volúmenes menores de eliminación de gas. ^{[ 1 ] : 1 [ 2 ]}

Se estima que durante el año 2018 se quemaron en todo el mundo más de 145 mil millones de metros cúbicos (5 billones de pies cúbicos) de gas natural. ^{[ 3 ]} La mayor parte de este gas se quemó rutinariamente en miles de pozos, y representa una cantidad de desperdicio equivalente al consumo de gas natural de América del Sur y Central. Los siete países que más gas quemaron desde 2014 son Rusia , Irak , Irán , Estados Unidos , Argelia , Venezuela y Nigeria . ^{[ 4 ]} La actividad se concentra en las regiones remotas de Rusia, mientras que el conflicto político eleva los niveles en otros países. Estados Unidos contribuyó con casi el 10% del total mundial de 2018. ^{[ 5 ]}  

La quema rutinaria de gas, junto con la liberación intencional de gas y las emisiones fugitivas no intencionales de gas , tienen profundas consecuencias negativas. El desperdicio de un recurso primario no proporciona beneficios económicos presentes ni riqueza futura , mientras que crea pasivos a través de la acumulación de gases de efecto invernadero y otros contaminantes nocivos en la biosfera . ^{[ 6 ] [ 7 ]} Con la mayoría de los pronósticos mostrando que el uso de petróleo y gas aumentará en el futuro previsible, el Banco Mundial lanzó en 2002 la Alianza Mundial para la Reducción de la Quema de Gas (GGFRP); una asociación público-privada con el objetivo de eliminar la práctica derrochadora. ^{[ 8 ]} En 2015, lanzó además la Iniciativa Cero Quema Rutinaria de Gas para 2030 ; respaldada por 32 países, 37 empresas y 15 instituciones bancarias para finales de 2019. ^{[ 9 ]} Los respaldadores con sede en EE. UU. fueron el Gobierno Federal de EE. UU., el Estado de California y el Banco Mundial. Los datos globales que abarcan el período 1996-2018 indican que los volúmenes de gas quemado disminuyeron un 10%, mientras que la producción de petróleo aumentó un 40%. ^{[ 10 ]}

La quema y ventilación rutinaria de APG se ha practicado desde que se comercializaron los primeros pozos petrolíferos a finales de la década de 1850. Aunque los hidrocarburos líquidos y gaseosos tienen densidades energéticas similares por masa , el contenido energético 1000 veces mayor por volumen de los combustibles líquidos hace que el almacenamiento y el transporte sean más económicos. ^{[ 11 ]} Los medios generalizados para superar esta desventaja relativa del gas de petróleo solo se han logrado en las últimas décadas. Por ejemplo, los gasoductos transcontinentales , conectados con redes regionales de recolección y distribución , se extienden ahora por gran parte del mundo. ^{[ 12 ]} Los sistemas de recuperación de gas de antorcha (FGRS) para procesar APG en combustibles líquidos o comprimidos en la plataforma del pozo también se han vuelto cada vez más móviles y variados en sus capacidades. ^{[ 1 ] : 50}

Los procesos de decisión que conducen al desperdicio de APG en la actualidad dependen en gran medida de las circunstancias regionales. Generalmente, los objetivos financieros y de gestión de riesgos a corto plazo de quienes toman las decisiones determinarán el resultado. En la mayoría de las jurisdicciones existe algún tipo de permiso u otra regulación de la actividad de quema y venteo , pero los detalles varían ampliamente. ^{[ 1 ] : 20 [ 13 ] : 7} Los factores que pueden aumentar la actividad de desperdicio incluyen (lista no exhaustiva):

• Expansión rápida de la extracción de petróleo hacia regiones más alejadas de la infraestructura de gasoductos existente . ^{[ 1 ] : 49}
• aceleración de los cronogramas de extracción impulsada por preocupaciones sobre el deterioro de los activos . ^{[ 14 ]}
• mayores desafíos en logística , como retrasos en la expansión de la capacidad de transporte. ^{[ 15 ]}
• sobreoferta de gas natural que lleva a precios bajos o negativos para el productor. ^{[ 16 ]}
• competencia de fuentes de gas natural de menor costo y menos contaminadas . ^{[ 17 ]}
• naturaleza más transitoria (tanto temporal como geográfica) de algunas operaciones de extracción de petróleo (por ejemplo, petróleo de esquisto compacto ). ^{[ 7 ]}
• falta de alternativas in situ con la suficiente agilidad para integrarse con diferentes operaciones y cronogramas. ^{[ 1 ] : 55}
• regulación débil, causada por corrupción , conflicto político o inestabilidad política . ^{[ 3 ]}

En 2018, se quemaron 100 millones de toneladas (145 mil millones de metros cúbicos) de gas asociado en todo el mundo, lo que representa aproximadamente el 3-4% de todo el gas producido en pozos de petróleo y gas. _[ ^{18 ] Los} residuos produjeron casi 350 millones de toneladas de emisiones equivalentes de CO₂ de gases de efecto invernadero, o aproximadamente el 1% de las 33 mil millones de toneladas de dióxido de carbono (CO₂ ₎ liberadas por la quema de todos los combustibles fósiles. ^{[ 19 ]} La acumulación de estos gases está alterando sustancialmente el ciclo del carbono planetario , y se están llevando a cabo esfuerzos internacionales más amplios para evaluar el alcance del daño y cuantificar los costos económicos acumulados. ^{[ 20 ]}

Los costos para eliminar la quema de gas se comprenden mejor y varían ampliamente según el caso. El Banco Mundial estima el costo total de mitigación en US$100 mil millones. ^{[ 18 ]} Si se introdujera en el mercado del gas natural en una economía desarrollada como la de Estados Unidos, el gas quemado podría abastecer alrededor del 17% de los 30 billones de pies cúbicos de consumo estadounidense, ^{[ 21 ]} y potencialmente tener un valor de casi US$20 mil millones. ^{[ 18 ]} En naciones menos desarrolladas, los beneficios podrían tener un efecto aún mayor. Por ejemplo, podría abastecer todo el consumo actual en América del Sur y Central. Si se utilizara para generar 750 mil millones de kWh de electricidad, podría abastecer todas las necesidades del continente africano. ^{[ 18 ]}

Si bien la quema de gas es un derroche y produce subproductos dañinos como otras quemas de combustibles fósiles, es menos perjudicial a corto plazo que la ventilación del gas asociado que consiste principalmente en metano. La acumulación de metano atmosférico es responsable de aproximadamente el 25% de los cambios en el forzamiento climático , a pesar de su abundancia casi 100 veces menor en comparación con _el CO₂ . ^{[ 22 ]} Según la Agencia Internacional de Energía , al menos ^{[ 23 ] [ 24 ]} 75 millones de toneladas de metano fueron liberadas por la industria del petróleo y el gas a través de la ventilación y las emisiones fugitivas, y se estima que 4 millones de toneladas fueron liberadas a través de ineficiencias de quema de gas. ^{[ 25 ]} El uso de combustibles fósiles por parte de los humanos es responsable de aproximadamente el 20% de todas las emisiones de metano , ^{[ 26 ]} y las de la industria del petróleo y el gas son responsables de aproximadamente el 25% de todas las fuentes antropogénicas. ^{[ 22 ]} Estas fuentes también necesitan esfuerzos de seguimiento y mitigación más exhaustivos, ya que se prevé que el gas natural continúe siendo el suministro de energía primaria global de más rápido crecimiento. ^{[ 27 ]}

Al igual que el petróleo crudo, el APG es una fuente de energía primaria , tanto de combustibles gaseosos como líquidos , que poseen un alto valor intrínseco en la economía mundial moderna . ^{[ 28 ]} Una vez extraído el APG, las barreras logísticas restantes para su consumo son el refinamiento rentable y la entrega a los mercados de consumo . Las alternativas de quema y venteo preferidas por las compañías petroleras incluyen aquellas que eliminan estas barreras para el gas asociado sin impedir la producción de petróleo de mayor valor. ^{[ 1 ] : 55}

Las antorchas de gas que utilizan llamas de difusión dependen principalmente de una mezcla completa de aire y gas a lo largo del flujo de gas expulsado para maximizar la combustión. La velocidad y la caída de presión del gas al salir de la punta de la antorcha deben mantenerse dentro de rangos óptimos para asegurar una difusión turbulenta adecuada . Preservar estos rangos son objetivos clave del proceso de diseño de ingeniería y la estrategia de control correspondiente . Cantidades significativas de humedad, nitrógeno, dióxido de carbono u otros no hidrocarburos que acompañan al APG pueden interferir con la combustión. Por otro lado, las inyecciones de aire caliente y vapor diseñadas y controladas adecuadamente pueden mejorar la combustión y la eficacia. ^{[ 32 ] [ 33 ]}

El APG se compone principalmente de metano junto con cantidades menores de etano , propano , butano y otros alcanos . Cuando una antorcha funciona eficazmente , los subproductos de la combustión incluyen principalmente agua y dióxido de carbono, y pequeñas cantidades de monóxido de carbono y óxidos de nitrógeno (NoX). Estas antorchas demuestran una alta eficiencia de conversión , con solo alrededor del 2 % de APG escapando en promedio. Cuando una antorcha no funciona eficazmente, pueden escaparse cantidades más sustanciales de APG, a veces hasta un 40 %. ^{[ 18 ]} También se pueden crear compuestos orgánicos volátiles (COV), compuestos tóxicos y otros contaminantes dañinos. Los COV y el NoX pueden producir ozono a nivel del suelo en niveles que superan los estándares de calidad del aire . La presencia de humo indica una antorcha que funciona mal, ^{[ 29 ] : 534–537} y el carbono negro resultante de corta duración puede acelerar el derretimiento de la nieve y el hielo. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

La mayoría de los demás contaminantes en la corriente de APG se presentan en cantidades traza . Pueden incluir elementos tóxicos como el mercurio y el radón , que se producen de forma natural. Los esfuerzos de recuperación mejorada de petróleo, como la fracturación hidráulica, pueden introducir otros. El sulfuro de hidrógeno, un contaminante natural común, permite la creación de dióxido de azufre y ácido sulfúrico en las antorchas de gas. ^{[ 36 ]} En concentraciones elevadas, puede causar corrosión y otros problemas de calidad del aire , y dar lugar a caracterizaciones como " gas agrio " y "antorcha ácida". En la práctica, las corrientes de gas con mayores niveles de contaminación por azufre tienen más probabilidades de ser quemadas (donde esté permitido) que utilizadas debido a su menor valor económico. ^{[ 17 ]}

Los datos globales disponibles sobre los volúmenes de quema de gas son muy inciertos y poco fiables hasta aproximadamente el año 1995. Tras la formación del GGFR en 2002, los investigadores participantes de la NOAA e instituciones académicas aprovecharon las observaciones satelitales para simplificar la recopilación de datos y mejorar la precisión de las mediciones. ^{[ 37 ]} A pesar de los avances científicos y tecnológicos, las cantidades reportadas por los participantes de la industria y utilizadas por los funcionarios reguladores aún son a veces inexactas. ^{[ 38 ] [ 39 ]} Cuantificar y localizar las emisiones de metano de antorchas operadas incorrectamente, la actividad intencional de venteo de gas y otras fugas de metano de equipos también es una alta prioridad para la asociación GGFR, la Iniciativa Global del Metano y otros grupos que abarcan tanto el alcance económico como el ambiental. ^{[ 40 ]}

Las Naciones Unidas , ^{[ 9 ]} la Agencia Internacional de Energía, ^{[ 56 ]} y el Banco Mundial reconocen los esfuerzos rutinarios de reducción de la quema de gas como una solución fácil de implementar, considerando los importantes beneficios económicos, ambientales y para la salud humana. Los efectos son especialmente significativos en los países en desarrollo, donde la intensidad de la quema (es decir, el gas quemado por unidad de petróleo producido) suele ser mayor, debido principalmente a su infraestructura y mercados de gas natural menos desarrollados. Algunos de los países clave a los que se han dirigido las reducciones incluyen Indonesia, Irak, Kazajstán, México, Nigeria, Qatar y la región autónoma de Khanty-Mansi-Yugra en Rusia. ^{[ 37 ]}

Entre 1996 y 2018, se logró una reducción del 10 % en el volumen global de quema de gas (medido en metros cúbicos - m³) mientras que la producción mundial de petróleo aumentó un 40 % (figura de la derecha). ^{[ 10 ] Esto} estuvo acompañado por una reducción del 35 % en la intensidad global de quema de gas (medida en metros cúbicos por barril de petróleo producido - m³ ^/ bbl). ^{[ 57 ]} Esto se debió especialmente en parte a los esfuerzos de reducción previos en países socios del GGFR como Rusia y Nigeria. ^{[ 37 ]} A partir de 2018, Canadá, Brasil y varias naciones de Oriente Medio quemaban gas a intensidades inferiores a 1 ^m³  / bbl, en comparación con el promedio mundial de 4,1 m³ /bbl. Varias naciones africanas continúan quemando gas a más de 10 ^m³ / ^bbl , incluido Camerún a más de 40 ^m³ / bbl. ^{[ 58 ]}   

Solo cuatro naciones son responsables de casi el 50% de todo el gas quemado: Rusia, Irak, Irán y Estados Unidos. ^{[ 59 ]} Sus intensidades de quema varían entre aproximadamente 3 y 10 ^m³  / bbl, y no han mejorado sustancialmente en los últimos años. ^{[ 60 ]} Cada país cuenta con una infraestructura extensa y acceso a tecnologías avanzadas, pero también con culturas empresariales y políticas complejas que pueden ser más resistentes al cambio.

Según datos de la Administración de Información Energética de EE . UU. , la quema y la liberación de gases reportadas en los EE. UU. disminuyeron en las décadas posteriores a la Segunda Guerra Mundial . ^{[ 5 ]} Cerca de finales del siglo XX, alcanzaron mínimos cercanos al 1,5 % del APG extraído y al 0,5 % de todo el gas extraído de pozos de petróleo y gas.

Sin embargo, desde aproximadamente 2005, la actividad de quema de gas ha vuelto a aumentar, como se muestra en los gráficos adjuntos. Treinta y dos estados albergan y regulan la quema y/o liberación de gas. ^{[ 61 ]} Los mayores cambios de volumen desde aproximadamente 1990 se han producido en la Cuenca Pérmica del oeste de Texas y Nuevo México, la Formación Bakken de Dakota del Norte y el Grupo Eagle Ford del sureste de Texas. ^{[ 62 ]}

La quema de gas aumentó en Estados Unidos, tanto en volumen como en porcentaje. En 2018, alcanzó máximos de casi 50 años, con 500 mil millones de pies cúbicos de gas quemados, lo que representa el 10 % del gas natural quemado. Los informes de precios negativos para los productores de gas natural y de una duplicación adicional de la actividad en la cuenca Pérmica impulsaron el crecimiento continuo de esta práctica destructiva en 2019 en Estados Unidos. ^{[ 16 ] [ 63 ]} En 2018-2019, la cantidad de gas desperdiciado diariamente solo en la cuenca Pérmica era suficiente para abastecer las necesidades residenciales de todo el estado de Texas. ^{[ 64 ] [ 65 ]} Cinco nuevos gasoductos de larga distancia desde la región están en construcción; el primero entró en servicio en el tercer trimestre de 2019, ^{[ 66 ]} y los demás están programados para entrar en funcionamiento entre 2020 y 2022. ^{[ 1 ] : 23}

Una flexibilización de las regulaciones federales estadounidenses a partir de 2017 permitió mayores aumentos en el desperdicio de APG tanto en tierras públicas como privadas. ^{[ 1 ] : 17–19} Estos se resumen en un informe de junio de 2019 del Departamento de Energía de EE . UU ., que identifica los cambios más importantes como: ^{[ 1 ] : 17}

1) "la reversión de los límites sobre el metano filtrado, liberado o quemado de pozos de petróleo y gas en tierras federales" ; y

2) "Eliminar el requisito de que las empresas busquen y reparen fugas, los requisitos para reducir las emisiones de diversos elementos de los equipos y los requisitos de que las empresas preparen planes para minimizar los residuos antes de obtener permisos de perforación".

• gas natural en los Estados Unidos
• Impacto ambiental de la industria petrolera

• Sistemas de eliminación de gases de combustión y venteo en PetroWiki
• Sitio web de la Asociación Internacional para la Conservación del Medio Ambiente de la Industria Petrolera
• Sitio web de la Asociación Internacional de Productores de Petróleo y Gas