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MANUAL - Inyeccion Profunda Rechazos Desalacion
MANUAL - Inyeccion Profunda Rechazos Desalacion
MANUAL - Inyeccion Profunda Rechazos Desalacion
Ana Berreteaga
Elena Campos
Irene De Bustamante
José Antonio Iglesias
GOBIERNO MINISTERIO GOBIERNO MINISTERIO GOBIERNO MINISTERIO
DE ESPAÑA DE INDUSTRIA, TURISMO
Y COMERCIO
DE ESPAÑA DE MEDIO AMBIENTE
Y MEDIO RURAL Y MARINO
DE ESPAÑA DE CIENCIA
E INNOVACIÓN Javier Lillo
Domingo Zarzo
Consolider
Universidad
Rey Juan Carlos tragua
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Librito IMDEA Agua - MBP Inyección Profunda de Rechazos de Desalación (Interiores - Web).qxd
índice
Prólogo ................................................................. 4
Resumen ................................................................ 8
Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
6. Fase de clausura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
prólogo
p. 4-5
Lo dije hace ya algún tiempo, y hoy lo tengo que repetir: ¡No falta agua, sobra sal!
Porque la sal, que es fuente de vida y da sabor a los alimentos, hace inutilizable al agua
para muchos usos, y es por ello que la tecnología ha puesto empeños en la desalación y la
desalobración, y ha conseguido avances muy notorios, especialmente en cuanto a costes y
rentabilidad de estas operaciones…
Pero (y siempre hay un “pero”), cuando estas operaciones se realizan alejadas del mar, el pro-
blema lo plantean esas salmueras, rechazo de la operación, que hay que confinar, para
hacer recomendable esta operación, necesaria y beneficiosa. Y ahí es donde el almacena-
miento profundo, con el resguardo de barreras geológicas, puede ofrecer soluciones a las
buenas prácticas, que permitan el afianzamiento de estas operaciones tierra adentro, en la
lejanía de los mares.
Oportunidad, por tanto, no le falta a esta publicación, cuyas misiones deben ser las de
difundir tecnologías, ofrecer caminos de actuación, ayudar a resolver incógnitas, colaborar
en la selección de emplazamientos adecuados, aportar herramientas de buen hacer en el
diseño y construcción de los dispositivos de inyección, y facilitar el acceso a metodologías
apropiadas de control y mantenimiento.
Todo ello porque, siendo sin duda la inyección una solución apropiada, también es igualmen-
te cierto que requiere de un conocimiento profundo, de un conjunto multivariado de aspec-
tos y condicionantes, para poder culminar con éxito esta operación. Y esto no sólo es cues-
tión que atañe a los técnicos, con responsabilidad en este quehacer, sino que también la
utilidad se extiende a quienes, desde ámbitos de gestión del territorio y del subsuelo, tiene
en su poder la llave para que se puedan realizar estas actuaciones.
Pero, además, aquí se sacan enseñanzas y aplicaciones para otras actuaciones hidrogeoló-
gicas como la de recarga artificial de acuíferos, a través de sondeos profundos; o la crea-
ción de barreras positivas frente a la intrusión salina; o la explotación de yacimientos de
diferentes sales por disolución; o la minería por lixiviación profunda natural o ácida… Y
esto son servicios que “sin querer, queriendo” presta este Manual de buenas prácticas.
Y es así que, en una lectura sencilla, de fácil comprensión para los no técnicos, y adecuada
para los que lo son, se pasa revista y esquematizan aspectos trascendentes como lo son los
requisitos geológicos para ese confinamiento en profundidad, en los que no puede pasar
desapercibida la similitud, en algunos casos, entre el almacenamiento de estos fluidos y el
de CO2, al que se están dedicando hoy tantos esfuerzos, en actuaciones que buscan redu-
cir el “efecto invernadero”.
peratura, pero también con procesos de absorción y adsorción, o con floculación y solubili-
dad,… Mundo todo éste apasionante y en el que científicos y técnicos, investigadores y usua-
rios pueden encontrar sendas por descubrir, con lo cual el manual será también, sin duda,
inspiración para estudiosos y preocupados por el medio ambiente, pero igualmente para
quienes buscan derroteros para ayudar a mejorar nuestra calidad de vida, y a suplir las
manual de buenas prácticas
Ruego que, llegado a este punto, se me permita una reticencia. Para esa inyección se habla
generalmente en el manual de “pozos”, y me voy al Diccionario de la Lengua Española (RAE,
2001), y en su primera acepción encuentro una definición sin duda obsoleta y propia de zaho-
ríes y radiestesistas: “Perforación que se hace en la tierra para buscar una vena de agua”,
sin dejar de ser inadecuada, también, la que lo define como “Hoyo profundo para bajar a
las minas”. Algún día la “docta corporación” debería definir con propiedad lo que es pozo
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p. 6-7
y lo que es sondeo (que entiendo es el que se realiza con una sonda, a la que el diccionario
define como “Barrena que sirve para abrir en el terreno taladros de gran profundidad”), así
se evitarían confusiones y todos nos entenderíamos mejor.
Importante es, sin duda, el abordaje que se hace en cuanto al diseño de esos pozos (para
mi “sondeos”) de inyección, clave para el éxito de la operación, para evitar problemas con
los contextos hidrogeológicos que atraviesa, y para la vida y perdurabilidad de la obra. Y tam-
bién se aborda lo referente a equipamiento de tuberías y obturadores y, como no podía ser
menos, lo que constituyen los controles de la operación, para garantía de la misma, previ-
sión de acciones correctoras, y base de seguimiento y decisiones.
Para completar el panorama y la amplia visión que se ofrece, en este manual, se hace un repa-
so a los distintos problemas que se pueden presentar, de muy diferente etiología, hasta lle-
gar al planeamiento de clausura de la instalación.
Tal vez alguien podría pensar que un manual de apenas 50 páginas debería pasar casi de pun-
tillas sobre muchos aspectos, sin embargo, conforme se desgrana y saborea su contenido,
se percibe más y más la utilidad del mismo y el aporte fundamental que va a prestar a los
que se inician en este quehacer, pero también a los que lo rondamos desde hace mucho tiem-
po. Es así que este manual debe traspasar fronteras y tener máxima difusión en los países
hermanos de Iberoamérica, donde tanto se aprecian los aportes bibliográficos españoles.
Con todos estos componentes se puede asegurar la oportunidad de esta publicación, fruto
del buen andar conjunto de la Universidad de Alcalá de Henares, a través de IMDEA Agua,
y del Ministerio de Economía y Competitividad, a través de Consolider - Tragua.
resumen
p. 8-9
Existen diversos documentos que analizan las recomendaciones de seguridad para la inyec-
ción profunda del rechazo procedente de los distintos tratamientos de agua, como son la
reutilización y la desalación (Van Voorhess, 2001, Ramos 2001, 2003; Frazier et al., 2006;
U.T.E Aquaplan-TEC4, 2007; UIC, 2010). Este documento pretende ser un manual de bue-
nas prácticas que reúna todos aquellos requisitos, recomendaciones y directrices básicas
necesarias para la realización de una inyección profunda del rechazo. Para ello se han teni-
do en cuenta las diferentes fases de dicho proceso (selección del emplazamiento y estu-
dios previos, diseño, autorización, construcción de pozo, operación y clausura) y los requisi-
tos que se han de cumplir en cada una de ellas.
Este Manual, se ha realizado dentro del Proyecto de Investigación para el Desarrollo de Solu-
ciones Innovadoras en la Gestión de los Vertidos de Salmueras Procedentes de Desaladoras
(Ref. FIT-310200-2007-225; 009/SGTB/2007/2.4; IAP-560620-2008-69) financiado por el Minis-
terio de Industria, Turismo y Comercio, Ministerio de Medio Ambiente y Ministerio de Ciencia
e Innovación y con la colaboración del Programa Consolider-Tragua Tratamiento y Reutilización
de Aguas Residuales para una Gestión Sostenible (Ref. CSD2006-00044).
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introducción
p. 10-11
Para evitar estos fenómenos, es necesario establecer unos criterios y requisitos básicos, tanto
a la hora de seleccionar la formación donde depositar la salmuera, como en el resto de
fases del proceso de inyección. La complejidad de cualquier proyecto de almacenamiento
subterráneo hace necesario evaluar cada caso de manera individualizada, pudiéndose esta-
blecer criterios de seguridad y medioambientales a aplicar en todos los casos. En este manual
se establecen algunos criterios y recomendaciones para cada fase de un proyecto de inyec-
ción, desde la selección de formaciones adecuadas para el emplazamiento subterráneo o
profundo del rechazo, hasta la clausura del pozo de inyección. Este manual trata de aunar
todas las recomendaciones de seguridad, basándose en trabajos y experiencias de inyección
previos (Van Voorhess, 2001, Ramos 2001, 2003; Frazier et al., 2006; U.T.E Aquaplan-TEC4,2007;
UIC, 2010). Estos autores no están citados en cada una de las recomendaciones que apare-
cen aquí, sin embargo, todas ellas están tomadas de uno u otro modo en estos trabajos y/o
experiencias. Hay que tener en cuenta que son criterios mínimos, y que la especificidad del
fluido a inyectar y las condiciones geológicas de cada caso concreto, pueden determinar que
haya que establecer criterios adicionales.
rechazos
de inyección de
una operación
fases de
p. 14-15
Cada una de las fases presenta una problemática distinta, requiriendo un nivel mínimo de
control y vigilancia en el desarrollo de cada una de ellas.
1. Fase de estudio
Es necesario que la formación almacén cumpla una serie de requisitos geológicos y legales
que se detallan en el Cuadro 1.
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Geológicos Profundidad del Formación almacén que se sitúe por debajo (a más profundidad) de la última fuente
emplazamiento (acuífero) de agua potable subterránea. Consideradas como tales, al menos, las masas
de agua que figuren en los registros de zonas protegidas de los Planes Hidrológicos
de Cuenca.
Continuidad Las características de las formaciones (almacén y confinantes) han de mantenerse cons-
tantes.
Tectónicas Áreas tectónicamente estables. El área donde se localiza la inyección no debe pre-
sentar actividad sísmica significativa, ni ser un área potencialmente sísmica. Se debe
comprobar la inexistencia de fallas activas cercanas o que afecten a las formaciones
confinantes, ya que podría constituir una vía de escape del residuo almacenado.
Geotérmicas Áreas sin gradientes geotérmicos anómalos, y formaciones geológicas y/o fluidos de
y de presión formación que no se hallen en condiciones de sobrepresión. Por tanto, se han de cono-
cer la presión y temperatura del almacén en toda su extensión.
ción de arcillas.
Legales Son diferentes en cada país, (apartado 3 de este manual).
Cuadro 1. Características que debe cumplir una formación para ser considerada como potencial
almacén del rechazo proveniente de la desalación.
manual de buenas prácticas
Una vez establecidas las características que ha de cumplir la formación para ser un poten-
cial almacén de salmueras (Cuadro 1), se deduce que los posibles emplazamientos del recha-
zo se reducen a los siguientes tipos (Cuadro 2):
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p. 16-17
Cuadro 2. Posibles emplazamientos para la inyección profunda del rechazo de las plantas de tra-
tamiento de agua según los criterios generales establecidos en el cuadro 1.
Visto esto y dado el auge actual y la gran cantidad de información generada para el alma-
cenamiento de CO2, cabe destacar que los almacenes para salmuera son prácticamente los
mismos que para el CO2 exceptuando que:
· El almacén de CO2 tiene necesariamente que estar a más de 800 metros de profundi-
dad, el almacén de salmuera no.
· Las capas de carbón no explotables y los domos salinos se contemplan como posi-
bles almacenes de CO2, pero no de salmuera.
Son varios los criterios que conviene seguir para seleccionar la formación almacén más
conveniente, de entre todas aquellas identificadas como potenciales almacenes. Sea de
manera directa o indirecta, estos criterios tienen un acusado componente económico y/o
ambiental:
· Profundidad de la formación almacén. Hay que tener en cuenta que cuanto más pro-
funda se localice la formación almacén, más elevado será el coste de la construcción,
el bombeo y el futuro mantenimiento.
Estos criterios no son excluyentes, pero hay que ponderar su importancia en cada caso,
para las potenciales formaciones y posibles puntos de inyección asociados a estas.
Compatibilidad de fluido al entrar en contacto con la roca alma- Evitar la precipitación que provocaría la obturación del almacén.
cén y con el fluido que alberga Evitar la disolución.
Diferencia de densidad Es preferible que la densidad del residuo inyectado sea mayor
que la del líquido de la formación.
inyección profunda de rechazos de desalación
Características mínimas que controlar Naturaleza y concentración de las especies disueltas, solubilidad
de estas en las condiciones resultantes de la mezcla del fluido
inyectado con el agua de formación (temperatura, presión, pH,
estado redox, etc.), características biológicas, como presencia
de microorganismos cuya actividad metabólica pueda afectar a
los diferentes procesos. Es conveniente llevar a cabo pruebas en
la zona de almacenamiento o, al menos, simulando las condicio-
manual de buenas prácticas
Las características físico químicas del residuo a inyectar (teniendo en cuenta todos los trata-
mientos químicos, físicos, biológicos o térmicos que puede sufrir el residuo antes de ser inyec-
tado) deben ser compatibles con los componentes mecánicos del sistema de inyección,
con el fluido natural que alberga la formación almacén y con la naturaleza de la propia for-
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p. 18-19
mación almacén. De manera que no se produzca una corrosión que afecte al sistema de inyec-
ción, ni reacciones de precipitación o de disolución que puedan llegar a obturar el almacén
o a provocar una movilización de material que llegue generar colapsos (apartado 2.3 de
este trabajo). Así, es importante evitar una composición de fluido que al interaccionar con
la roca almacén y el fluido que esta alberga, produzca la conversión de especies solubles
en insolubles, dando lugar a precipitaciones, que puedan llegar a taponar el sistema de inyec-
ción. Igualmente, un fluido con diferente carga iónica podría producir la floculación de
coloides en suspensión, lo que puede ocluir los poros y huecos intergranulares, disminu-
yendo drásticamente la porosidad eficaz.
Datos de las Formación almacén Litología y composición, porosidad, permeabilidad, presión, temperatu-
formaciones ra, condiciones hidrogeológicas y parámetros hidráulicos, riesgo sísmico,
almacén y continuidad lateral, espesores, estructuras geológicas, presión de fractu-
confinantes ración y volumen disponible para el almacenamiento.
Formaciones sello Grado de impermeabilidad, continuidad, litología, composición, estruc-
o confinante turas geológicas, presión de fracturación y sísmica existente.
Datos de los Fluido que alberga Composición y características fisicoquímicas (pH, Eh, turbidez, densidad,
fluidos implicados la formación almacén dureza, solubilidad, adsorción alcalinidad, poder de corrosión, tempera-
en la inyección tura, composición, elementos traza, aniones, cationes, TSD, gases disuel-
tos, etc...)
Fluido a inyectar Composición y características fisicoquímicas (pH, Eh, turbidez, densidad,
dureza, solubilidad, adsorción alcalinidad, poder de corrosión, tempera-
tura, composición, elementos traza, aniones, cationes, TSD, gases disuel-
tos, etc.) y características biológicas. Pruebas de inyección si se trata de
residuos orgánicos.
Cuadro 4. Resumen de los datos necesarios para evaluar la viabilidad de inyección en una formación.
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La adquisición de datos se puede llevar a cabo mediante diversas técnicas, que variarán en
función de la localización y condiciones geológicas de cada caso. Entre ellas se incluyen
técnicas geofísicas para el conocimiento del subsuelo (sísmica de reflexión, diagrafías etc...),
la realización de sondeos y ensayos para el estudio de las propiedades físico-químicas de
presión, temperatura, composición de la rocas confinantes y de la roca almacén y del fluido
que alberga. El estudio de todas estas características (Cuadro 4) permite establecer la posi-
bilidad de que un emplazamiento funcione o no como almacén del rechazo, y en caso afir-
mativo, estas características condicionarán directamente el diseño del pozo, el caudal de
inyección e incluso, la duración de operación del pozo de inyección.
Volumen libre o disponible en la roca almacén Porosidad útil, permeabilidad, presión, temperatura, condiciones hidro-
geológicas y parámetros hidráulicos, continuidad lateral y potencia,
dimensiones de la formación litologías, composición, estructuras geo-
inyección profunda de rechazos de desalación
lógicas.
Posibles reacciones e índices de solubilidad resultantes Datos sobre temperatura, presión, pH, estado redox, y composición del
fluido a inyectar y del fluido de formación. Composición del fluido a
inyectar, del fluido de la formación, y de la roca almacén.
Estimación de la perdida de porosidad Volumen disponible a partir de una estimación de material precipitado.
manual de buenas prácticas
El cálculo del volumen libre o disponible consiste en la estimación del volumen total de
poros, válido para el almacenamiento en la formación seleccionada como almacén, redu-
cido por algunos factores que impiden la ocupación total del espacio (heterogeneidad,
efectos de diferencias de densidad, etc.). Existen diversos métodos para llevar a cabo
este cálculo (Bradshaw et al. 2005, Ruiz et al. 2007 y 2009 y Hurtado et al. 2008), aunque la
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p. 20-21
mayor parte de estas técnicas han sido desarrolladas para el almacenamiento de CO2 y por
ello es necesario aplicarles algunos cambios dada la diferente naturaleza de los fluidos
inyectados.
El conocimiento de las posibles reacciones del fluido a inyectar al entrar en contacto con el
fluido de formación y la roca almacén es imprescindible, ya que permite evitar problemas
derivados de la precipitación y/o disolución de algunas fases minerales. Para primeras apro-
ximaciones al cálculo de posibles reacciones, se pueden utilizar códigos o modelos matemá-
ticos de mezcla ya existentes, en los que partiendo de las composiciones y condiciones de
los diferentes fluidos se pueden obtener las posibles reacciones de mezcla. Es evidente
que la mezcla de fluidos y su interacción con la roca encajante darán lugar a un sistema
dinámico. El cálculo de los índices de solubilidad de los diferentes minerales nos indicará la
posibilidad de disolución o precipitación de los mismos. A pesar de que parece relativa-
mente sencillo de evaluar con la ayuda de los códigos existentes, la cinética de las reaccio-
nes hace que sea una tarea complicada. También será necesario conocer las posibles reac-
ciones del fluido a inyectar con las partes integrantes del pozo, con la finalidad de evitar
posibles deterioros y corrosiones de las mismas. Estos valores definen la inyectabilidad de
un fluido en una formación concreta.
Una vez valorada la posibilidad de precipitación es necesario llevar a cabo una estimación
de la pérdida de porosidad originada por la precipitación secundaria (lo mismo es aplica-
ble, pero en sentido contrario, en el caso de procesos de disolución/corrosión).
2. Fase de diseño
En esta fase se definen el diseño constructivo, así como los planes de monitorización, de
explotación u operación y de clausura y sellado.
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Son necesarios todos los datos recogidos durante la etapa previa o fase de estudio, ya que
estos van a condicionar el diseño del pozo.
Parámetros Profundidad del acuífero (con agua apta para algún uso) suprayacente más próximo a la formación alma-
de diseño que cén, en el área del pozo a proteger.
hay que conocer
Litología y características físicas y químicas de las diferentes formaciones que atraviesa el pozo de inyec-
ción, las formaciones confinantes y la almacén o zona de inyección.
Inyectividad de la formación almacén o capacidad de esta para recibir y almacenar fluidos inyectados.
La inyectividad está relacionada con la roca almacén, define su aptitud para recibir fluidos inyectados.
Presión de fracturación de la roca que, generalmente, siempre debe ser superior a la presión que se
escoja para la inyección.
Características físicas y químicas del fluido de la formación almacén (densidad, temperatura, pH, turbidez,
dureza, alcalinidad, poder de corrosión y composición principal: aniones, cationes, elementos traza,
TSD, materia en suspensión, gases disueltos, etc.)
Características físico químicas del fluido a inyectar (densidad, temperatura, pH, turbidez, dureza, alcali-
nidad, poder de corrosión y composición principal: aniones, cationes, elementos traza, TSD, materia en
suspensión, gases disueltos, etc.)
Inyectabilidad o compatibilidad del fluido inyectado con la roca almacén y el agua que contiene. La inyec-
tabilidad está relacionada con el fluido a inyectar, define su comportamiento y compatibilidad con la
roca y con el fluido almacén.
Temperatura de inyección.
hay que establecer
Caudal de inyección.
p. 22-23
del pozo, con el fin de aumentar la inyectividad. Ello requiere un exhaustivo estudio previo,
ya que la facturación de las formaciones confinantes podría permitir la migración del fluido
inyectado fuera de la zona prevista. La presión de inyección debe ir variando a lo largo del
tiempo de explotación del pozo, tal y como índica Robin (2005).
La temperatura del fluido a inyectar también es un parámetro que debe ser establecido pre-
viamente, dada su influencia en las reacciones que puedan tener lugar durante la inyección.
Lo primero que se tiene que establecer es el diámetro del pozo, en función de múltiples
factores, como inyectividad (apartado 5.1.), inyectabilidad, caudal y velocidad de inyección
que se pretende obtener, presión de inyección, profundidad de la inyección etc… Todos estos
factores condicionarán la construcción del pozo y materiales a utilizar, desde la perforación
hasta su clausura.
Fase Descripción
Perforación de pozo hasta la profundidad Se perfora hasta una profundidad similar o ligeramente superior al acuífero más pro-
del acuífero con agua útil más próximo fundo con agua útil, se introduce una tubería de revestimiento y se cementa el espacio
a la formación almacén anular que queda entre la perforación y la tubería de revestimiento.
Perforación completa del pozo, Perforación hasta la roca almacén y colocación de la tubería de revestimiento (desde
revestimiento y cementación boca de pozo). En función de las características de la formación almacén se diseñará el
pozo en esa zona: tubería de revestimiento hasta el techo de la formación almacén y
cementación anular hasta la superficie y frente a la formación almacén sin revestir o
con tubería de revestimiento con tramos filtrantes y empaque de grava.
Colocación del obturador Introducción de la tubería de inyección y del obturador. Se crea un espacio anular que
y del entubado será rellenado por un fluido inerte.
· Existen dos esquemas básicos para la ejecución de la parte del sondeo que atraviesa
la formación almacén; la selección de uno u otro sistema depende de la consistencia
y litología del almacén.
- Sondeo abierto:
- Este método se usa para formaciones muy consolidadas (areniscas y carbonatos
principalmente). En este caso se perfora hasta el techo de la formación, se insta-
la el entubado y se cementa hasta la superficie. A continuación se perfora en menor
diámetro desde el techo de la formación almacén hasta la base del sondeo.
cén, se coloca el entubado con tramos filtrantes en las zonas donde se encuen-
tra la formación objetivo donde inyectar. Esta tubería se lleva hasta la boca del
sondeo; se coloca un empaque de grava en el espacio anular entre la tubería de
revestimiento y la formación almacén, cementándose el resto del anular entre
las tuberías hasta la boca del sondeo. A pesar de ser el método más costoso, es
el que permite una mayor capacidad de inyección.
manual de buenas prácticas
p. 24-25
Perforación:
p. 26-27
Elementos constructivos
Los principales elementos que conforman el pozo son: tuberías de revestimiento, cementa-
ciones anulares, tubería de inyección y obturador, tal y como se muestra en la Fig. 1.
Cementación
Tubería de revestimiento
Cementación superficial Tubería de revestimiento superficial
Acuíferos
a proteger
Formación
Confinante
Formación
Almacén
Empaquetamiento de grava
Obturadores Tubería de inyección
Es muy importante considerar los materiales utilizados en la construcción del pozo ya que
determinarán, en gran medida, el grado de conservación, y la vida útil del pozo.
Los factores que afectan al diseño de los diferentes elementos constructivos son principal-
mente:
· Poder de corrosión del fluido inyectado, del fluido de la formación y sus temperaturas.
Tubería de inyección
Es el tubo a través del que se inyecta el residuo a almacenar. Permite llevar el fluido inyec-
tado desde la superficie hasta la zona de inyección, aislándolo de la tubería de revestimien-
to, reduciendo la corrosión y prolongando la longevidad de los pozos. El material de esta
tubería ha de ser resistente a la corrosión provocada por el fluido a inyectar, y dadas las
altas profundidades a las que se trabajará son necesarios materiales de una resistencia ade-
cuada, para evitar la rotura y el colapso. En el caso de la inyección de salmueras, los mate-
inyección profunda de rechazos de desalación
riales utilizados en el entubado son plásticos reforzados con fibra de vidrio que presentan
la ventaja de ser bastante económicos, pero únicamente son idóneas para poca profundi-
dad; no siendo aptos en inyección profunda (más de 1000 metros), por su baja resistencia. En
ese caso, generalmente se usa acero inoxidable.
manual de buenas prácticas
p. 28-29
Obturadores
Los obturadores son dispositivos cuya finalidad es mantener aislada la zona de inyección
del resto del pozo. El tipo de fluido a inyectar y las presiones que va a sufrir son factores impor-
tantes para el diseño y /o elección del obturador.
La adhesión del cemento y la tubería de revestimiento deben de ser óptimas para conse-
guir un aislamiento máximo.
Entre los factores a tener en cuenta para la elección de la tubería de revestimiento y la cemen-
tación es imprescindible considerar: 1) la profundidad de la zona de inyección, 2) la pre-
sión de inyección, la presión externa, la presión interna, y la carga axial, 3) el tamaño del
pozo, 4) el tamaño y diámetro de la tubería de revestimiento, 5) corrosividad y temperatu-
ra del líquido inyectado y de los fluidos de la formación, 6) litología de la zona de inyec-
ción y de los intervalos de confinamiento y 7) tipo o grado de cementación. Además, debi-
do a que la tubería de revestimiento y el cemento estarán en contacto con los fluidos
inyectados en la zona de inyección, la naturaleza del cemento empleado ha de ser compa-
tible con el fluido a inyectar, para evitar la corrosión y las fugas. En numerosas construccio-
nes de este tipo se usan aditivos para proteger al cemento frente a la corrosión o degra-
dación. En el caso de que no se pueda garantizar la protección anticorrosión, o se utilicen
otros aditivos que puedan afectar negativamente al cemento, este se puede sustituir por
una resina de epoxi.
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Caudal inyectado
Requisitos Establecer los parámetros que son necesarios controlar en cada caso y el intervalo de control
Ejemplo de sistema El espacio anular entre el tubo de inyección y el entubado exterior se rellena con un
aceite inerte. El flujo salino ejerce una presión anular a lo largo de toda la columna.
Esta presión del fluido anular debe mantenerse constante, siempre que no haya un
deterioro de la cementación o del entubado (Fig. 2). Johnston et al (1997)
inyección profunda de rechazos de desalación
mismo, cabe la posibilidad de que sea necesario controlar otros parámetros, que han de
ser establecidos en esta fase de diseño, dependiendo de la problemática de cada pozo. Ante
el riesgo ambiental que podría provocar un error en el sistema de control por posibles ave-
rías, los aparatos de detección deben de someterse a un programa de calibración y mante-
nimiento, por lo que es necesario tener en cuenta este programa en el coste económico de
explotación. Por otra parte, hay que considerar que incluso después de la clausura de un pozo
es necesario llevar a cabo un seguimiento y control.
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p. 30-31
Cementación
Instrumentos de Tubería de
monitorización de presión revestimiento
Tubería de inyección
Fluido a inyectar
Presión momentánea
3. Autorización
inyección profunda de rechazos de desalación
La normativa para la autorización de una inyección profunda varia según el país, por lo que
en este apartado sólo se trata la normativa vigente en el Estado Español.
p. 32-33
Por otra parte, todo el proyecto debe estar sometido a un estudio de impacto, de manera
que se le aplicará la ley de responsabilidad medioambiental y reglamento en vigor (Ley 26/2007
y Real Decreto 2090 /2008).
4.1. REQUISITOS
· Seguir al detalle las directrices que han sido indicadas en la fase previa de diseño y
planificación en todos los aspectos (presiones, condiciones del residuo a inyectar,
vigilancia y control, etc.)
· Obtención del mayor número de datos, estudios etc. posibles, para poder realizar
con mayor criterio las fases de operación y clausura.
· Elaboración de un informe con los resultados recopilados de todas las pruebas que
se hayan realizado en el pozo (bombeo, inyección, etc.)
· Redacción de un manual de operación y mantenimiento, para que los operarios del sis-
tema puedan conocer el funcionamiento del mismo y cómo actuar en caso de emer-
gencia (manual de contingencia).
que llega a la profundidad establecida. Así mismo, se incluyen una serie de registros geofí-
sicos y la realización de pruebas durante las diferentes fases de construcción (Cuadro 11).
Ejecución Perforación · Desviación, para asegurar que se perforan los materiales deseados.
p. 34-35
· Prueba de bombeo para determinar si el pozo tiene una capacidad adecuada y para
obtener muestras representativas del agua subterránea.
· Análisis químico del agua procedente de los estratos en contacto con el pozo.
· Pruebas de inyección.
5. Fase de operación
Una vez llevada a cabo una comprobación positiva de la estabilidad del pozo (Apartado 4.3
de este manual) se puede proceder a la fase de operación. Durante esta fase es fundamental
seguir estrictamente el proyecto, ajustándose a las especificaciones establecidas en el mismo.
· Caudal de inyección
· Presión del acuífero principal y de los vecinos a la formación receptora que puedan
ser susceptibles de ser afectados por la inyección
El estudio de las reacciones químicas que se están produciendo durante la inyección requie-
re un control de la composición química del fluido inyectado y del fluido en la formación.
inyección profunda de rechazos de desalación
del cemento. El intervalo de tiempo adecuado para estos registros depende de la naturale-
za de la formación y de los líquidos inyectados. Un intervalo típico sería de cinco años; sin
embargo, debe existir la posibilidad de ajustar el intervalo en función de la naturaleza y el
volumen del fluido inyectado y de la formación que lo recibe.
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Para conocer qué daños ha podido sufrir el pozo, es útil conocer la evolución del pozo y las
incidencias que ha habido durante la realización de la perforación. Un conocimiento del esta-
do de esfuerzos al que está sometida la formación, también es útil en la identificación de
posibles fracturas hidráulicas que se pueden dar en el sistema. Por ejemplo, en general, en
las formaciones sedimentarias los esfuerzos verticales aumentan proporcionalmente con la
profundidad (presión litostática), mientras que los esfuerzos laterales son función de las
condiciones geológicas existentes.
La mayoría de los efectos negativos que se pueden presentar tienen que ver con pérdidas
de inyectividad, fundamentalmente por disminución de la porosidad de la roca almacén al
obturarse los poros. Pueden producirse colmataciones debido a la presencia de finos pro-
cedentes de la perforación o el arrastre de fjnos de la propia formación. Igualmente, se
pueden producir colmataciones debidas a procesos químicos de precipitación por un cam-
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bio de temperatura, reacción del lodo de perforación con el agua del almacén, reacción entre
la salmuera y la roca almacén y/o el agua contenida. O colmataciones debidas a la existen-
cia de partículas en suspensión en la salmuera.
Obturación parcial del almacén Existencia de partículas sólidas en suspensión en el líquido a inyectar
Cuadro 13. Resumen de algunos de los problemas más habituales que se pueden dar en una
operación de inyección profunda. Un buen estudio durante las fases previas evitaría
la mayor parte de ellos.
inyección profunda de rechazos de desalación
p. 38-39
C) Presencia de burbujas de gas puede dar lugar a problemas de obturación del pozo,
perdiendo capacidad de inyección, especialmente en litologías detríticas.
E) Todo este tipo de problemas se deben prever en las fases de estudio y de diseño, aun-
que durante la perforación también se obtiene información. Para evitarlos es necesario
(apartados 1.2 y 1.3 de este manual):
· A veces, aplicar un tratamiento previo del agua a inyectar para que los problemas de
colmatación sean reducidos al máximo.
· Dispersión hidrodinámica.
· Flujo multifase.
· Cambios en el movimiento del fluido debido a la dispersión y/o floculación física, adsor-
ción e intercambio iónico, disolución y/o precipitación de minerales e iones.
p. 40-41
Un correcto diseño del sellado y abandono de un pozo puede evitar, en un futuro, posibles
problemas de contaminación en los acuíferos de agua potable. El programa de clausura deta-
llado debe presentarse a la autoridad antes de otorgarse la autorización de explotación. Una
vez terminada la explotación dicho programa puede ser revisado.
Antes de abandonar el pozo de inyección, es necesario que éste sea sellado con cemento
para evitar el movimiento del fluido residual hacia los acuíferos.
Actividades Descripción
Los requerimientos básicos que hay que cumplir para el sellado, clausura y abandono de
un pozo, deberían ser (cuadro14):
En todo caso, el propietario u operador del pozo ha de tener el permiso de abandono. La obli-
gatoriedad de implementar el plan perdurará hasta la finalización del permiso.
· Disminución de la presión. Las caídas de presión se deben medir para cada intervalo
de tiempo que marque el proyecto de diseño y construcción del pozo.
veniente inyectar un fluido amortiguador adecuado antes del abandono del pozo.
Hay que tener en cuenta las condiciones físico-químicas que se pueden dar con el
fluido existente en la formación almacén, así como también con en el mismo fluido
inyectado.
· Medidas de prevención para impedir el movimiento del fluido existente entre el entu-
manual de buenas prácticas
bado y dentro y fuera del pozo. El pozo ha de ser sellado de manera que se evite el
movimiento de fluidos desde la zona de inyección al acuífero protegido:
- Cementación del pozo. Si no se han producido problemas en el entubado
del pozo debe ser rellenado con cemento. En el caso de que esto no fuera
posible es necesario que el pozo pase el test SAPT (Standard Annulus Pres-
sure), para asegurar que el fluido no es desplazado hacia las capas del acuí-
fero a proteger.
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p. 42-43
En todos los casos, la presión es un parámetro que debe ser controlado y, si es posible, con
tomas de medida periódicas para poder ver la evolución de la misma.
Han de llevarse a cabo un plan de seguimiento y una serie de controles después de la clau-
sura y abandono de la inyección. El plan de control y seguimiento, debe ser entregado
antes de comenzada la explotación y revisado antes de que el informe de abandono sea
entregado, debe incluir:
· Información hidrogeológica:
Información que ayude a valorar la posible migración futura del residuo desde la zona
de inyección. Ha de incluir la siguiente información:
- Rango de presiones de la zona de inyección antes de que se inicie la inyección
propiamente dicha.
- Estimación del valor de la presión en la zona de inyección cuando ésta se clausure.
- Estimación del tiempo necesario para que la presión hidrostática en la capa de
inyección sea menor que la que tenga el acuífero a proteger más profundo.
- Predicción de la situación del frente de avance del residuo durante el abando-
no y la clausura.
· Acciones correctoras:
Informar a la autoridad competente de todas actuaciones, correcciones o modifica-
ciones que se hayan realizado en el pozo.
registre en continuo la presión y los parámetros de calidad del agua, al menos, hasta
el tiempo establecido en el apartado 2c de planes de después del abandono.
No será necesario un control adicional en las instalaciones si el nivel piezométrico de
la formación almacén es inferior al nivel piezométrico del acuífero a proteger más
profundo.
· Informe final:
Su contenido mínimo incluirá la siguiente información:
- Presentación de un estudio geológico de la zona donde se indique la localiza-
ción del pozo como punto de referencia. Este estudio geológico debe contem-
plar la misma información que el estudio geológico inicial indicando si existe
alguna modificación debida a la perforación y/o inyección.
- Elaboración de una notificación del estado del pozo que incluya la siguiente infor-
mación:
· Volumen total de residuo inyectado en cada pozo y ritmos de inyección.
· El tiempo total de inyección.
· La zona de inyección y las características de la capa confinante
· Relación de los escapes que se han dado durante la inyección y una esti-
mación del rango de escape que pueden tener durante el abandono y la
clausura.
· Conservación de la relación de los volúmenes y la composición del residuo
inyectado durante, al menos, tres años después de la clausura.
· Resultados del control analítico.
· Resultados de los test de control de estanqueidad.
inyección profunda de rechazos de desalación
manual de buenas prácticas
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portales web
de interés
bibliografía y
abreviaturas,
p. 46-47
Abreviaturas
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base 12 diseño y comunicación
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DE ESPAÑA DE INDUSTRIA, TURISMO
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