Integridad de pozos para almacenamiento geológico de CO₂

La integridad de pozos para almacenamiento geológico constituye un aspecto importante dentro de la cadena de valor de la captura y almacenamiento de carbono (CAC). Estos pozos, que suelen adaptarse de infraestructura petrolera existente o construirse específicamente para el propósito, deben cumplir con criterios estrictos de seguridad, resistencia y monitoreo continuo.

El almacenamiento geológico de CO₂ es una de las estrategias más prometedoras en la lucha contra el cambio climático. Para que esta tecnología sea segura y confiable, es fundamental garantizar la integridad de los pozos usados para la inyección y el confinamiento subterráneo.

Este artículo explica qué pruebas se aplican antes de la inyección, cómo se puede prevenir la corrosión en tubing y casing, y qué técnicas de monitoreo se implementan para asegurar que no existan fugas de carbono hacia la superficie o acuíferos. Además, se incluyen buenas prácticas internacionales y recomendaciones para extender la vida útil de los pozos.

Proceso de captura y almacenamiento geológico de CO₂ (CCS)

En la siguiente imagen se presenta una versión representativa de este proceso, el dióxido de carbono (CO₂), capturado desde fuentes industriales, puede ser inyectado en formaciones subterráneas para su almacenamiento o reutilización. Se destacan cuatro métodos principales:

1. Yacimientos agotados de petróleo y gas: Se aprovechan cavidades ya vacías para almacenar CO₂ de forma segura.
2. Recuperación mejorada de petróleo y gas (EOR): El CO₂ se inyecta para aumentar la presión y extraer hidrocarburos residuales.
3. Formaciones salinas profundas: Tanto en tierra como en el mar, Dióxido de carbono se almacena en acuíferos salinos a gran profundidad.
4. Recuperación de metano en capas de carbón: En esta etapa el CO₂ desplaza el metano atrapado en el carbón, facilitando su extracción.

Este proceso no solo reduce la huella de carbono, sino que también puede optimizar la producción energética en ciertos casos. Si quieres, puedo explicarte cada método con más detalle o ayudarte a preparar una presentación visual. ¿Te gustaría eso?

Integridad de pozos en almacenamiento de CO₂

Pozos como vía crítica de inyección y confinamiento

En proyectos de almacenamiento de carbono, los pozos son la infraestructura que conecta la superficie con la formación geológica profunda. De su integridad depende no solo la eficiencia de la inyección, sino también la seguridad ambiental.

Un pozo con deficiencias en cemento, acero o completación puede convertirse en la vía de escape de CO₂ hacia formaciones no deseadas o incluso hacia la superficie. Esto compromete la viabilidad del proyecto y puede tener consecuencias regulatorias, económicas y sociales.

Riesgos principales de la pérdida de integridad

• Fugas hacia acuíferos subterráneos que comprometan recursos de agua potable.
• Migración de CO₂ a la superficie, con impacto ambiental y riesgos de salud.
• Corrosión acelerada de tubing y casing, reduciendo la vida útil del pozo.
• Pérdida de la cementación, debilitando las barreras físicas de confinamiento.

En este contexto, mantener la integridad es una condición indispensable para la aceptación pública y la certificación de créditos de carbono bajo normativas internacionales.

Pruebas de integridad mecánica antes de inyectar CO₂

Las pruebas de integridad mecánica (MIT) se aplican antes de iniciar cualquier inyección. El objetivo es verificar que el pozo no presenta fugas y que sus barreras primarias y secundarias funcionan adecuadamente. Entre las principales se incluyen:

1. Prueba de presión en tubing y casing
   • Se aplica presión controlada para confirmar que no existen pérdidas en la tubería.
   • Generalmente se mide caída de presión en un periodo determinado.
2. Prueba de integridad de cemento (Cement Bond Log – CBL)
   • Evalúa la calidad del cemento que sella el espacio anular entre casing y formación.
   • Un cemento defectuoso puede convertirse en canal de fuga para el CO₂.
3. Pruebas de inyectividad
   • Miden la capacidad del pozo para inyectar CO₂ sin causar fracturas en la formación.
   • Incluye análisis de presión, caudal y gradiente de fractura.
4. Caliper logs
   • Registran el diámetro interno de la tubería.
   • Detectan corrosión, ovalización o deformaciones que comprometan el flujo.
5. Pruebas de aislamiento de secciones (Pressure Fall-Off Test)
   • Evalúan la comunicación hidráulica entre formaciones, asegurando que no haya fugas interformacionales.

Normativas aplicables al monitoreo de pozos de CO₂

Los pozos de inyección de CO₂, especialmente los clasificados como Clase VI, requieren cumplir con estrictas normas de seguridad para garantizar su integridad y minimizar riesgos ambientales. En Estados Unidos, la Environmental Protection Agency (EPA) establece protocolos de monitoreo periódico de integridad de pozos (MIT), que incluyen inspecciones de presión, revisión de cementación, pruebas de fugas y documentación detallada de cada operación. Estas medidas buscan asegurar que la inyección de no genere filtraciones hacia acuíferos u otras formaciones geológicas sensibles.

En Europa, la Directiva de Almacenamiento Geológico de CO₂ (2009/31/EC) define un marco regulatorio similar, que obliga a los operadores a implementar planes de monitoreo, informes periódicos y medidas correctivas ante cualquier desviación. Las regulaciones incluyen procedimientos de inspección antes, durante y después de la operación, asegurando la trazabilidad del CO₂ inyectado y la protección del medio ambiente.

Además de la EPA y la normativa europea, existen estándares internacionales emitidos por organismos como ISO y ASTM, que especifican métodos de medición, criterios de evaluación de riesgos y protocolos de aseguramiento de la integridad de los pozos. La aplicación de estos estándares permite homologar procedimientos y garantizar consistencia en operaciones globales, facilitando la auditoría y la certificación de prácticas seguras.

El cumplimiento de estas normativas es crucial no solo para evitar sanciones legales, sino también para proteger la reputación de las compañías y la seguridad de la comunidad y el ecosistema circundante. Por ello, los programas de monitoreo integrales incluyen no solo inspecciones físicas, sino también monitoreo remoto mediante sensores, registros digitales y modelado de presión y fracturación geológica, lo que permite una gestión proactiva de riesgos.

Prevención de corrosión en pozos de inyección de CO₂

¿Cómo evitar corrosión por CO₂ en tubing/casing?

El contacto del CO₂ con agua produce ácido carbónico, un medio altamente corrosivo para aceros al carbono. Esto constituye una de las principales amenazas a la vida útil de los pozos de inyección. Entre las estrategias de mitigación se incluyen las siguientes:

1. Selección de materiales resistentes
   • Uso de aleaciones resistentes a la corrosión (CRA), como aceros inoxidables dúplex o aleaciones de níquel.
   • Aplicación de recubrimientos internos epóxicos o cerámicos para reducir contacto directo del CO₂ con el acero.
2. Inhibidores de corrosión
   • Se inyectan químicos que forman una capa protectora sobre las superficies metálicas.
   • Se utilizan tanto en inyección continua como en tratamientos periódicos.
3. Control de condiciones operativas
   • Operar en rangos de presión y temperatura que minimicen la condensación de agua.
   • Diseñar el pozo para reducir zonas de estancamiento donde se acumule fase acuosa.
4. Monitoreo de corrosión en tiempo real
   • Sensores de corrosión y cupones metálicos instalados en la línea de inyección.
   • Inspección periódica con registros de corrosión (corrosion logs).

Como un ejemplo práctico en proyectos piloto como Sleipner (Noruega), se implementaron CRA en secciones críticas del pozo, combinadas con monitoreo geoquímico en acuíferos. Esto ha permitido mantener más de 25 años de operación sin fallas por corrosión significativa.

Monitoreo, reporte y verificación de fugas de CO₂

El monitoreo es la herramienta que permite garantizar la transparencia y trazabilidad de los proyectos de almacenamiento geológico de carbono, su aplicación asegura que las inyecciones son seguras, permanentes y verificables por terceros. A continuación se presentan las técnicas de monitoreo más aplicables.

1. Monitoreo en pozo
   • Sensores de presión, temperatura y caudal instalados en tiempo real.
   • Permiten detectar anomalías que indiquen fugas o cambios en la integridad.
2. Monitoreo sísmico 4D
   • Utiliza tomografía sísmica repetida para observar la migración del CO₂ en el subsuelo.
   • Permite identificar acumulaciones inesperadas o posibles rutas de fuga.
3. Sensores geoquímicos en superficie
   • Detectores de CO₂ en suelos, aire y acuíferos superficiales.
   • Complementan los datos de subsuelo y sirven como línea de defensa ambiental.
4. Muestreo en acuíferos subterráneos
   • Análisis de pH, alcalinidad y composición química.
   • Permiten detectar disolución de CO₂ en aguas cercanas.
5. Modelado numérico predictivo
   • Simulaciones de flujo multifásico que anticipan posibles rutas de migración del CO₂.
   • Se ajustan con datos reales de monitoreo para mayor precisión.

Desafíos técnicos y regulatorios en integridad de pozos

A pesar de los avances, persisten retos significativos:

• Durabilidad a largo plazo: los pozos deben ser estables durante siglos, lo que excede la experiencia de vida útil en pozos petroleros tradicionales.
• Heterogeneidad geológica: no todas las formaciones responden igual a la inyección de CO₂.
• Marco regulatorio cambiante: distintos países adoptan normas específicas, generando la necesidad de estandarización internacional.
• Aceptación social: la confianza en la integridad de pozos es clave para la aceptación comunitaria de proyectos de CAC.

Buenas prácticas recomendadas

1. Diseño redundante de barreras de seguridad: cemento, casing y tubing como líneas de defensa múltiples.
2. Mantenimiento programado: aplicar MIT de forma periódica durante toda la vida del proyecto.
3. Uso de tecnologías digitales: inteligencia artificial para análisis predictivo de datos de corrosión y presión.
4. Alineación con estándares internacionales: cumplir normas ISO, API y directivas regionales para obtener certificaciones.

Como complemento te invito a ver el siguiente video cortesía de: Climate Change.

Conclusión

La integridad de pozos para almacenamiento geológico de CO₂ es fundamental para la seguridad y eficiencia de los proyectos de captura y almacenamiento de carbono. Las MIT aseguran condiciones iniciales confiables, las estrategias de prevención de corrosión prolongan la vida operativa, y los sistemas MRV permiten monitorear y detectar fugas de manera temprana. Garantizar estos aspectos refuerza la confianza en la tecnología y consolida al almacenamiento de carbono como herramienta efectiva contra el cambio climático.

Referencias

1. Environmental Protection Agency. (2025). Class VI – Wells used for geologic sequestration of carbon dioxide. Recuperado de https://www.epa.gov/uic/class-vi-wells-used-geologic-sequestration-carbon-dioxide
2. Comisión Europea. (2024). Guidance document 1: CO₂ storage life cycle and risk management framework. Recuperado de https://climate.ec.europa.eu/document/download/951d14ea-ce0f-4753-92dd-35ba88920888_en?filename=ccs-implementation_gd1_en_0.pdf
3. International Organization for Standardization. (2017). ISO 27914:2017 – Carbon dioxide capture, transportation and geological storage — General requirements. Recuperado de https://www.iso.org/obp/ui/es/

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