Aplicación de un modelo analítico-numérico para estimar el posible potencial geotérmico de pozos petroleros abandonados en México

Abstract

When oil resources have been depleted to an economically unviable point, the wellbores are abandoned or simply no longer used. Abandoned oil wellbores are a source of geothermal energy for sustainable electricity generation or direct uses. The use of these to generate geothermal energy takes advantage of previously drilled constructions, which translates into investment savings of up to 50% of a project. Through the National Hydrocarbons Commission (CNH) it is known that in the national territory there are approximately 33,000 wellbores, which were drilled for the exploration and exploitation of hydrocarbons. From this large number of wellbores, approximately 15,000 are abandoned or not used by the oil industry, and they are distributed throughout a large part of the country. The objective of this project was to evaluate the possible geothermal potential of abandoned oil wellbores; managing to estimate the outlet temperature and theoretical potential. A database of 40 abandoned oil wellbores from north-central Mexico was used; and the design of a double borehole concentric heat exchanger (BHE) system applied in abandoned oil wellbores in Alberta, Canada was taken. From the results, it was obtained that for a wellbore with a gradient of 35.5 °C, a recovery temperature of 166 °C and a theoretical power of 2.8 MW were estimated. This study shows that the use of abandoned oil wellbores to extract geothermal energy with coaxial BHEs is feasible in Mexico. The performance of coaxial BHEs is affected by the temperature dependence of properties related to heat transfer of the working fluid and rock formation, and is controlled by injection temperature, injection flow rate, and injection pressure. thermal conductivity of the insulating pipe.

Cuando los recursos petroleros se han agotado a un punto inviable económicamente, los pozos son abandonados o simplemente dejan de ser utilizados. Los pozos petroleros abandonados son una fuente de energía geotérmica para la generación sustentable de electricidad o usos directos. El uso de estos para generar energía geotérmica aprovecha las construcciones previamente perforadas a lo que se traduce en un ahorro de inversión de hasta el 50% de un proyecto. A través de la Comisión Nacional de Hidrocarburos (CNH) se sabe que en el territorio nacional existen aproximadamente 33,000 pozos, los cuales fueron perforados para la exploración y explotación de hidrocarburos. De este gran número de pozos, aproximadamente 15,000 se encuentran abandonados o no son utilizados por la industria petrolera, y están distribuidos en gran parte del país. El objetivo de este proyecto fue evaluar el posible potencial geotérmico de pozos petroleros abandonados; logrando estimar la temperatura de salida y potencial teórico. Se utilizó una base de datos de 40 pozos petroleros abandonados del centro-norte de México; y se tomó el diseño de un sistema de intercambiador de calor concéntrico de doble tubo (BHE) aplicado en pozos petroleros abandonados en Alberta, Canadá. De los resultados, se obtuvo que para un pozo con un gradiente de 35.5 °C se estimó una temperatura de recuperación de 166 °C y una potencia teórica de 2.8 MW. Este estudio muestra que el uso de pozos petroleros abandonados para extraer energía geotérmica con BHE coaxiales es factible en México. El rendimiento de los BHE coaxiales se ve afectado por la dependencia de la temperatura de las propiedades relacionadas con la transferencia de calor del fluido de trabajo y la formación de las rocas, y están controlados por la temperatura de inyección, el caudal de inyección y la conductividad térmica de la tubería aislante.