Estabilización de recorte de perforación mediante la combinación de dos agentes aglomerantes.

Abstract

La demanda del petróleo en el mundo se ha mantenido como una constante desde hace más de 60 años y esto es debido a que su uso es amplio (transporte, iluminación, combustible, subproductos, lubricantes, entre otros). Para satisfacer esta demanda se han construido instalaciones de producción y exploración petrolera con características específicas y regulaciones para cada país. Ha sido considerable su aporte en la economía ya que en algunos países como la República del Congo, Irak, Kuwait y Libia sobrepasa más del 40% del PIB (Grupo Banco Mundial, 2020). Sin embargo, trae consigo severas repercusiones como reducción de áreas naturales protegidas, derrames, incendios y guerras por petróleo. Esta actividad por sí misma representa un impacto en el ambiente, debido, entre otras cosas, a que produce residuos como agua congénita, lodos de perforación, recortes de perforación y emisión de gases. En el 2011 Petróleos Mexicanos generó un total de 88,400 toneladas de residuos peligrosos, de los cuales PEMEX Exploración y Producción generó 13,171 toneladas equivalente al 13.2% de residuos líquidos (lodos de perforación) y sólidos (recortes de perforación) denominados residuos peligrosos. Esto debido a que los recortes que se extraen del pozo se desechan. Si bien el daño provocado al medio ambiente en el lugar del pozo es relativamente pequeño y se limita a los alrededores de la operación de perforación, el impacto ambiental en las zonas próximas a la plataforma puede ser muy grande. La afectación que puede causarse al medio ambiente al no implementar planes de manejo adecuados puede ser considerable. Los daños ambientales en la mayoría de los casos, se deben principalmente a la falta de conocimiento e investigación por parte de las entidades involucradas (Espíritu, 2014). Como toda problemática, abre paso a oportunidades en el desarrollo y optimización de tecnologías de remediación aplicables como desorción térmica, biorremediación o estabilización. En cuanto a costo-beneficio las personas encargadas de llevar a cabo estas medidas usualmente eligen la estabilización. Esta presenta muchas ventajas respecto a otras tecnologías como la disponibilidad de reactivo, no requiere instalaciones especializadas y permite usar reactivos de desecho como cenizas de hornos industriales. Aunque los reactivos más convencionales que se encuentran en la literatura son la cal y el cemento Portland. Este último es el aglutinante más utilizado a nivel mundial porque posee la capacidad de estabilizar una amplia variedad de suelos, aunque es mucho más efectivo en suelos arenosos (Pandey & Rabbani, 2017). La cal por sí misma puede reaccionar con suelos que contienen tan poca arcilla como 7% e Índices de Plasticidad tan bajos como 10. Las mezclas adecuadas de cal y puzolanas pueden estabilizar casi cualquier suelo, pero se usan comúnmente en suelos de baja a mediana plasticidad. Sin embargo, la combinación con otros aglomerantes como cemento, cenizas, tierra de diatomeas o silicato de sodio puede asegurar una estabilización efectiva (National Lime Association, 2006). Como ejemplo de esto, es la tesis realizada por Montejo (2020) el cual usó diferentes dosis de cal para estabilizar un recorte de perforación con más del 50% de contenido de arena, obteniendo resultados regulares y resaltando la importancia de una fuente rica en sílice y alúmina para la formación de silicatos de calcio hidratado y aluminatos de calcio hidratado que reaccionen con el Ca(OH)2-arcillas para formar matrices cristalinas que generen un mayor secuestro de hidrocarburos. Es por ello, que en el presente trabajo se buscó mejorar la combinación con cal añadiéndole cemento Portland para mejorar las características del recorte de perforación en cuanto a valores de toxicidad y disminución de hidrocarburos en lixiviados. Las dosificaciones cal/cemento añadidas al recorte de perforación se basaron en antecedentes, así como en la búsqueda de una mejor estabilización y retención de hidrocarburos en la matriz puzolánica. La concentración de hidrocarburos totales del petróleo en el recorte de perforación fue de 70,7795.5 mg/kg. Aunado a esta concentración, se contaminó una muestra de éste recorte hasta los 120,000 mg/kg con un aceite recuperado del mismo. Esto para observar el comportamiento de los lixiviados al añadir las dosificaciones usando una muestra de menor concentración y una de mayor concentración de contaminante. Las adiciones de estos aglomerantes se hicieron en porcentaje peso/peso usando 300 (70,7795.5 ppm) y 150 g (120,000 ppm) de muestra de recorte de perforación de una instalación industrial en Villahermosa, Tabasco. Las dosificaciones aplicadas a ambas concentraciones fueron las siguientes: 9.8/1, 9.8/2, 9.8/3 y 8.5/0, 8.5/1, 8.5/2, 8.5/3 (porcentajes de cal y cemento, respectivamente) con 28 días de fraguado.