Tanto si se trata de una empresa de exploración junior como de un gran productor, hay un par de cifras geológicas que son esenciales para cualquier proyecto de salmueras de litio. La cantidad de salmuera de litio disponible en el subsuelo y su libertad de movimiento es una información que puede ser decisiva para un proyecto.
La porosidad nos indica cuánta agua puede retener una roca o un suelo. La porosidad se representa en porcentaje. Es una propiedad muy heterogénea. El rango de valores puede variar desde unas pocas unidades de porosidad en rocas antiguas hasta más del 50% en sedimentos no consolidados y materia orgánica. Un mismo lecho o capa de sedimentos experimentará cambios en la porosidad total y en la red de porosidad lateralmente como resultado de los diversos factores relacionados con la deposición de sedimentos y la diagénesis temprana.
La permeabilidad, por su parte, es una medida de la facilidad con la que el agua puede viajar a través de un suelo poroso o un lecho rocoso. Para que una roca o halita sea permeable y el agua pueda desplazarse a través de ella, los espacios porosos entre los granos de la roca deben estar conectados. La permeabilidad es, por tanto, una medida de la capacidad de un fluido para desplazarse a través de un sustrato. La permeabilidad se expresa en darcies o en fracción de darcy. La conductividad hidráulica, que está estrechamente relacionada con la permeabilidad, es la medida de la facilidad con la que el agua atraviesa un sustrato; se define como la velocidad de flujo del agua a través de una sección transversal de un metro cuadrado bajo un gradiente hidráulico unitario en ángulo recto con la dirección
El suelo y los sedimentos sueltos, como la arena y la grava, son porosos y permeables. Pueden contener mucha agua y ésta fluye fácilmente a través de ellos. Aunque las arcillas son porosas y pueden contener mucha agua, los poros de estos materiales de grano fino son tan pequeños que el agua fluye muy lentamente a través de ellos. Las arcillas tienen una permeabilidad muy baja y, a efectos prácticos, suelen considerarse no permeables.
Así pues, una empresa de exploración o de producción está realmente interesada en estos conceptos, ya que determinarán la cantidad de salmuera de litio que podrá extraer de su recurso.
Cada yacimiento es diferente. En el Triángulo del Litio, los objetivos están asociados a salares recientes. En su mayoría están rellenos por una combinación de sedimentos lacustres, fluviales y aluviales, pero los depósitos volcánicos y volcaniclásticos no son infrecuentes. Estas propiedades de los sedimentos/rocas son heterogéneas, vertical y lateralmente, lo que hace que cada salar sea único, con diferentes mezclas de arenas, limos, arcillas, gravas, niveles de ceniza y otros depósitos de precipitación, ignimbritas y diferentes evaporados. Los depósitos de salmuera de litio se encuentran a diferentes profundidades a lo largo de estos depósitos, con concentraciones variables de salmuera a diferentes niveles. Por encima de la salmuera, a menudo hay sedimentos que contienen agua dulce, siendo evidente en la superficie por la abundancia de vida vegetal y de aves.
Es esencial poder saber exactamente dónde colocar los filtros en los pozos de producción, y es de suma importancia evitar la contaminación cruzada entre la salmuera y el agua dulce; en primer lugar, por razones ecológicas, pero también por motivos comerciales, ya que no se desea en absoluto la dilución de la salmuera. Identificar las capas más permeables y evitar el agua dulce es esencial para determinar a qué niveles se colocan los filtros. Para hacer esta determinación, actualmente se emplea una selección de diferentes tecnologías en todo el "Triángulo del Litio", una zona en la intersección de Argentina, Bolivia y Chile donde se encuentran los yacimientos de salmuera de litio más abundantes del mundo.
Los métodos que suelen emplearse en los yacimientos de salmuera para intentar medir la porosidad y la permeabilidad son casi idénticos a los que se utilizan desde hace muchos años en la industria de los pozos de agua.
La capacidad relativa de liberación de salmuera es un método de ensayo que consiste en aplicar vacío a un grupo de muestras saturadas. Estas muestras se han tomado de los pozos a determinadas profundidades y se envían a laboratorios certificados. La cantidad de salmuera producida en respuesta al vacío, denominada "capacidad relativa de liberación de salmuera" (RBRC), proporciona una base para comparar la cantidad de salmuera producida a partir de diferentes muestras. La RBRC está relacionada con el rendimiento específico de un material, que es principalmente una función de la textura del material.
Los principales problemas asociados a este método son el tiempo que lleva enviar las muestras al laboratorio y procesar los resultados, así como la cuestión de hasta qué punto estas muestras son realmente representativas de la verdadera permeabilidad in situ, ya que siempre se produce una pequeña alteración durante la extracción y el transporte. Los métodos in situ son preferibles en muchos sentidos, ya que se eliminan los efectos de la manipulación y el transporte.
Una prueba de bombeo consiste en bombear un pozo a una velocidad controlada y medir la respuesta del nivel del agua (descenso) en uno o más pozos de observación circundantes y, opcionalmente, en el propio pozo bombeado (pozo de control); los datos de respuesta de las pruebas de bombeo se utilizan para estimar las propiedades hidráulicas de los acuíferos, evaluar el rendimiento de los pozos e identificar los límites de los acuíferos. "Prueba de rendimiento del acuífero" (APT) y "prueba de reducción del nivel freático" son denominaciones alternativas de una prueba de bombeo.
Una prueba de bombeo le proporcionará las propiedades generales del pozo, pero no mucha información sobre capas específicas de la litología. Aquí es donde las pruebas con packer son más útiles.
La prueba con packer se ha utilizado durante muchos años como método sencillo para evaluar la conductividad hidráulica de una sección limitada de un pozo. Las pruebas con packer aíslan secciones específicas de suelo o lecho de roca bajando e inflando el packer en la perforación. Se pueden recoger muestras y realizar pruebas de acuíferos. Estas pruebas permiten comprender la distribución vertical de la calidad de la salmuera y la conductividad hidráulica. Las pruebas con packer consisten en medir la velocidad de flujo y/o el aumento/disminución de la presión en el intervalo de prueba a lo largo de un periodo de tiempo.
Sin embargo, uno de los aspectos más importantes de las pruebas con packers es saber exactamente a qué profundidad realizar la prueba para obtener los resultados más representativos. Aquí es donde entran en juego las nuevas tecnologías.
La tecnología avanzada está empezando a hacer su debut en el Triángulo del Litio, en forma de herramientas de resonancia magnética de sondeos dirigidas por Zelandez. Los conceptos se han tomado del "yacimiento petrolífero" y se han adaptado y miniaturizado recientemente para el "yacimiento de salmuera", aportando una serie de instrumentos de alta tecnología al sector de la salmuera.
Aunque la resonancia magnética de pozos se utiliza de forma rutinaria en la industria del petróleo y el gas desde hace décadas, su adopción por otras industrias se ha visto obstaculizada por el tamaño de las herramientas y el coste del servicio de registro. Esta carencia se ha solventado con el desarrollo de una herramienta avanzada, miniaturizada y delgada de registro por Resonancia Magnética de Sondeos (BMR).
La resonancia magnética de sondeos (BMR) es una medición única que responde tanto a los volúmenes de fluidos presentes en una roca como a la distribución de dichos fluidos en función de la geometría de los poros.
Del mismo modo que la resonancia magnética se utiliza para estudiar la estructura interior del cuerpo humano, la herramienta BMR genera señales que se procesan para caracterizar la estructura porosa de las rocas. La herramienta BMR está específicamente adaptada para detectar únicamente fluidos de la red de poros, lo que permite determinar con precisión la porosidad total de la roca por debajo del nivel freático y el contenido de humedad en la zona vadosa, el contenido de fluido libre (rendimiento específico), el contenido de fluido ligado (retención específica) y la permeabilidad (conductividad hidráulica). El BMR también puede distinguir los tipos de fluidos, con técnicas de análisis avanzadas.
Como tal, es un potente complemento para cualquier caracterización de formaciones de salmuera de litio, destinada a evaluar la capacidad de almacenamiento y flujo de las formaciones del subsuelo.
Los productos Insight desarrollados por Zelandez ofrecen a las empresas mineras grandes ventajas, ya que complementan sus conocimientos existentes con herramientas de registro y equipos de procesamiento de última generación, seguidos de la interpretación y el análisis de cada sondeo. Los datos finales están listos para su uso en un tiempo récord, lo que permite a nuestros clientes tomar decisiones operativas reales sobre la ubicación de los filtros y la producción futura y utilizar directamente nuestros datos en sus flujos de trabajo.
El BMR proporciona lecturas de alta resolución (8 cm) en tiempo real que se envían para su procesamiento. Se lleva a cabo la interpretación de los datos y los resultados se combinan con otras lecturas que Zelandez realiza en el pozo, como los rayos gamma espectrales, la resistividad de formación Laterolog dual, el televisor acústico y la temperatura y conductividad del fluido de perforación. Estas lecturas se combinan además con columnas litológicas y otra información que pueda tener el cliente, generando datos de alto valor.
Esta información es esencial para los cálculos de yacimientos y la colocación de filtros. Los acuíferos objetivo se identifican fácilmente mediante los resultados, lo que permite al cliente tomar decisiones rápidas.
Los servicios pioneros en campos de salmueras con la tecnología más avanzada le ayudarán a que su proyecto sea un éxito.
Shannon Smith
May 2, 2019
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La tendencia natural de los materiales ferrosos a corroerse se acelera en los campos de salmuera, donde los niveles de salinidad pueden alcanzar los 250 - 280 kppm. En entornos hipersalinos, la corrosión es un factor importante, ya que las herramientas y los equipos se devoran a un ritmo acelerado. Mitigar esta pérdida de material es esencial para la integridad del pozo, que afecta a la producción y al sostenimiento del capex de una mina.
Las consecuencias de la corrosión en la tubería de revestimiento son la pérdida de grosor y resistencia de las paredes, lo que conlleva una reducción de la ductilidad, que suele provocar la deformación de la tubería o su rotura total.
La corrosión no controlada puede causar fallos inesperados en la tubería de revestimiento, lo que da lugar a trabajos de reparación costosos y complicados. Si no se vigila, puede provocar la contaminación cruzada del acuífero y la pérdida de producción.
La corrosión del revestimiento suele acelerarse cuando éste ha sufrido daños durante la instalación o se ha desgastado por el funcionamiento repetido del equipo de perforación o las bombas dentro del revestimiento.
El operador debe supervisar e inspeccionar continuamente la infraestructura para evaluar la integridad del equipo de perforación y de las tuberías de superficie. Existen diversas técnicas de control de la corrosión. Algunas técnicas de medición de la corrosión utilizan herramientas de control en línea colocadas directamente en el sistema de producción. Estas herramientas están expuestas al flujo de producción. Otras técnicas implican análisis de laboratorio.
La técnica de pérdida de peso mediante cupones, un método de identificación visual directa, es un método de control sencillo y bien conocido. Esta técnica expone una muestra de material -el cupón- al entorno del proceso durante un tiempo determinado antes de que un técnico lo retire del sistema y lo analice para determinar su estado físico y la cantidad de pérdida de peso. Sin embargo, el cupón por sí solo no puede utilizarse para determinar con precisión el momento o la ubicación de un evento de corrosión, como una fuga.
Aparte de esto, la técnica del cupón es útil cuando se dispone de un acceso fácil para colocar y extraer el cupón, lo que resulta esencialmente imposible para las sartas tubulares y de revestimiento del fondo del pozo.
Las opciones restantes son técnicas de medición no destructivas que incorporan una o varias de las diversas herramientas de registro que se despliegan en el fondo del pozo con cable.
Las técnicas de registro para controlar la corrosión en el fondo del pozo incluyen métodos ultrasónicos, electromagnéticos y mecánicos que proporcionan información detallada sobre la ubicación y el alcance de un episodio de corrosión.
El control ultrasónico emplea una fuente de ultrasonidos para realizar mediciones y generar imágenes del entorno del fondo del pozo.
La mayoría de las herramientas ultrasónicas funcionan según el principio de medición de eco de pulso. Las mediciones incluyen la evaluación del cemento, la obtención de imágenes a pozo abierto y la obtención de imágenes de la corrosión.
Un televisor ABI, transmite una señal ultrasónica a una frecuencia de 1,2 MHz está diseñado para la evaluación del cemento y la inspección de tuberías.
La calidad de la unión del cemento está directamente relacionada con el grado de resonancia de la tubería de revestimiento: una buena unión del cemento amortigua la señal acústica y hace que vuelva al transductor una señal secundaria de baja amplitud; un trabajo deficiente del cemento o una tubería libre permiten que la tubería de revestimiento resuene y devuelve un eco de mayor amplitud.
Además, las mediciones ABI incluyen imágenes 2D del radio interno de la tubería de revestimiento -derivadas de la línea de onda del eco principal de la superficie interna- y el espesor 2D de la tubería de revestimiento, derivado de la respuesta en frecuencia.
La herramienta ABI registra dos ecos: el eco principal de la superficie interna del revestimiento y el eco más pequeño de la superficie externa. El radio y el grosor del revestimiento se calculan a partir de los tiempos de llegada de los dos ecos. Los tamaños relativos, o amplitudes, de los dos ecos son indicadores cualitativos del estado de la carcasa.
La inspección por ultrasonidos ofrece varias ventajas como herramienta de medición de la corrosión, como su sensibilidad a la defensa interna y externa y la notificación instantánea sobre el terreno cuando se detecta un defecto.
Además, la técnica requiere acceder a un solo lado del material para calibrar el estado de todo el objeto y obtener imágenes detalladas del exterior y el interior de la tubería.
Sin embargo, la inspección resulta difícil en materiales de perfil irregular, como los filtros.
Los operadores también pueden emplear otro método de control de la corrosión: la inspección electromagnética (EM). El principio básico de esta técnica consiste en medir los cambios que experimenta un campo magnético al atravesar un objeto metálico; los cambios están relacionados con el estado del material, como su grosor y sus propiedades electromagnéticas.
Existen dos tipos de herramientas EM de control de la corrosión. La primera, una herramienta de fuga de flujo, magnetiza el objeto metálico utilizando un electroimán. Cuando el flujo magnético encuentra una sección dañada del metal, las bobinas de los sensores de la herramienta detectan esta fuga. Aunque este método es útil para medir cambios bruscos en el grosor de la tubería, como picaduras o agujeros en la sarta interior, y la localización de estos cambios, es menos eficaz para supervisar el aumento constante de la corrosión o la corrosión que varía gradualmente en una gran sección de tubería o en configuraciones concéntricas del revestimiento.
La segunda tecnología de control basada en EM, la herramienta de corrientes de Foucault de campo remoto, mide la señal no sólo del campo EM primario, sino también del campo secundario de las corrientes de Foucault inducidas en la tubería circundante.
La herramienta de inspección de tuberías de revestimiento EM se ha utilizado para detectar grandes agujeros, roturas de tuberías de revestimiento y pérdidas de metal por corrosión en las superficies internas y externas de las tuberías de revestimiento.
Estas mediciones pueden obtenerse sin que la empresa tenga que sacar la tubería del pozo, lo que ahorra tiempo de perforación, gastos de intervención e interrupciones de la producción.
Se realiza un reconocimiento inicial con la herramienta de inspección de tuberías de revestimiento EM bajada por cable, con el fin de marcar las zonas de interés para realizar posteriormente exploraciones de diagnóstico detalladas en la superficie. La herramienta puede registrar de forma continua tanto el diámetro interior medio del revestimiento como el grosor total del metal, lo que permite estimar la corrosión. La herramienta lee el grosor total del metal, lo que permite detectar la corrosión del revestimiento exterior. Las mediciones del radio del revestimiento interior pueden realizarse a pesar de la presencia de la mayoría de los tipos de incrustaciones.
La identificación de horizontes con mayor corrosión puede identificarse cuando la herramienta se utiliza en varios sondeos, lo que permite adoptar futuras medidas de mitigación en estos niveles.
Además de las técnicas de monitorización acústica y electromagnética comentadas, también son útiles los métodos mecánicos.
Las herramientas de calibre mecánico multidedo se basan en el contacto directo con la pared de la tubería para medir las deformaciones derivadas de la pérdida de metal por corrosión o la acumulación de incrustaciones, pero no proporcionan información sobre el estado externo de la pared de la tubería.
La herramienta de calibre multidedo puede desplegarse con hasta 60 dedos, en función de los diámetros internos de la tubería, lo que proporciona una imagen mecánica en 3D de las variaciones internas de la pared de la tubería.
Las mediciones repetidas pueden realizar un seguimiento de la corrosión a lo largo del tiempo, lo que permite a los operadores tomar decisiones basadas en datos reales, y no inferidos, sin necesidad de retirar la tubería de revestimiento hasta el momento necesario, optimizando el tiempo de inactividad.
La combinación de varias herramientas mejora enormemente la comprensión por parte del operario de los motivos de la corrosión localizada.
Mitigación mejorada de la corrosión mediante la gestión
El uso de herramientas de control de la corrosión en el fondo del pozo permite conocer mejor la integridad de la tubería y tomar decisiones de mitigación y reparación más informadas y rentables.
A medida que se coloquen más y más tuberías de acero en entornos hipersalinos, la supervisión de la corrosión se convertirá en un problema cada vez mayor, y un sistema de supervisión adecuado es esencial para permitir a los operadores tomar decisiones rentables y responsables con el medio ambiente.
Si necesita ayuda para supervisar el estado de los pozos, póngase en contacto con Zelandez, los especialistas pioneros en campos de salmuera.
Nuestro producto Insight PipeSight ofrece un análisis detallado del estado del revestimiento y la terminación del pozo, utilizando las ventajas de las herramientas EM, Multi-Finger y Acoustic Televiewer.
Shannon Smith
May 3, 2019
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En este caso práctico, aprenderá cómo una gran empresa de extracción de litio utilizó nuestro producto PorPerSight™ para:
Shannon Smith
February 15, 2019
Case Study
Elija Zelandez para su proyecto de salmuera de litio
