Estudio de factibilidad técnico-económico para el aprovechamiento del gas metano asociado al carbón en el departamento de Córdoba

La creciente demanda energética sumada a la continua depleción de los yacimientos convencionales de hidrocarburos ha impulsado la búsqueda de combustibles alternativos. Es aquí, en donde aquellos conocidos como hidrocarburos no convencionales y que en el pasado eran vistos como poco rentables e inne...

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Autores:
Morales Gaviria, Erika María
Roballo Fuentes, Jorge Steven
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2014
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
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Palabra clave:
Physico-mechanical engineering
Management of energy resources
Gas industry
Investigations
Analysis
Methane gas
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Market
Production
Ingenierías fisicomecánicas
Gerencia de recursos energéticos
Industria del gas
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El gas metano asociado al carbón (conocido como Coalbed Methane o CBM por sus siglas en inglés) es una forma de gas natural perteneciente a la familia de los hidrocarburos no convencionales que hace parte de la oferta de combustibles fósiles. Este energético ha sido explotado durante décadas en Estados Unidos; sin embargo, su potencial como una fuente de energía para el mundo solo ha sido considerado en los últimos años, extendiéndose el interés por su explotación a otros países como Canadá, Australia y Reino Unido. El comportamiento de la oferta y la demanda de este hidrocarburo está asociado con la creciente necesidad de contar con energéticos provenientes de diferentes fuentes y en particular, obedece a la situación mundial del mercado de gas natural, caracterizado por una oferta relativamente estable y una producción creciente en respuesta a la dinámica de la demanda. Colombia tiene un alto potencial de aprovechar el CBM, proceso que aún no ha sido desarrollado de manera masiva debido a que se ha tenido mayor interés en la generación de energía con fuentes convencionales. Sin embargo, la industria del CBM se encuentra en una fase donde se tiene en cuenta como una opción para el desarrollo energético del país, compitiendo directamente con el gas natural convencional y con las demás formas de energía alternativas.INTRODUCCIÓN 10 1. GENERALIDADES 12 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 12 1.2 OBJETIVOS 12 1.2.1. Objetivo General 12 1.2.2. Objetivos Específicos: 12 1.3 JUSTIFICACIÓN 13 1.4 ANTECEDENTES 13 2. MARCOS DE REFERENCIA 15 2.1 MARCO TEÓRICO 15 2.1.1 Características de los yacimientos de CBM 15 2.1.1.1 Generación y composición del gas 15 2.1.1.2 Mecanismo de almacenamiento del gas 16 2.1.1.3 Propiedades físicas del carbón 18 2.1.1.4 Contenido de gas 18 2.1.1.5 Rango del carbón 19 2.1.1.6 Producción de gas 20 2.1.1.7 Perfil productivo de los pozos 20 2.1.2 Análisis de laboratorio requeridos en un proyecto de CBM 21 2.1.2.1 Contenido de gas 22 2.1.2.2 Análisis de Pirólisis 23 2.1.2.3 Gas composition 24 2.1.2.4 Isoterma de adsorción 24 2.1.2.5 Análisis próximos 25 2.1.2.6 Reflectancia de la vitrinita 26 2.1.2.7 Poder Calorífico 27 2.1.2.8 Permeabilidad y porosidad del sistema de fracturas 27 2.1.3 Claves para la producción rentable de CBM 28 2.1.3.1 Altas tasas de flujo 28 2.1.3.2 Costos competitivos 30 2.1.3.3 Mercado confiable 31 2.1.3.4 Economía de escala 32 2.1.4 Cadena de valor de un proyecto de CBM 32 2.1.4.1 Estudio inicial y pruebas piloto 32 2.1.4.2 Perforación 33 2.1.4.3 Completamiento 35 2.1.4.4 Producción 36 2.1.4.5 Tratamiento y disposición del agua de producción. 37 2.2. MARCO LEGAL Y NORMATIVO 39 2.3 MARCO AMBIENTAL 42 2.3.1. Marco Regulatorio 42 2.3.2. Gestión Ambiental 44 2.4 MARCO SITUACIONAL DEL SECTOR 45 3. CARACTERIZACIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO 47 3.1 ZONA CARBONIFERA DE CORDOBA 47 3.1.1 Vías de acceso, medio ambiente y aspectos sociales 48 3.1.2 Extracción del carbón 49 3.1.3 Columna estratigráfica 49 3.2 LOCALIZACION DEL PROYECTO 51 3.3 EXPLORACIÓN AL ÁREA CARBONÍFERA ALTO SAN JORGE 52 3.3.1 Geoquímica del carbón 53 3.3.2 Rango del carbón 55 3.3.3 Composición química del gas 56 3.3.4 Determinación de la permeabilidad 57 3.4 ESTIMACIÓN DE LOS RECURSOS DE GAS 58 3.4.1 Estimación de área y espesor de carbón 58 3.4.2 Determinación de la densidad y el contenido de gas 59 3.4.3 Calculo de los recursos usando Crystal Ball 60 3.5 DETERMINACIÓN DE LOS PERFILES PRODUCTIVOS PARA UN POZO 62 4. PROCESO PRODUCTIVO DEL CBM 66 4.1 ESTUDIO INICIAL 68 4.1.1 Coring 68 4.1.1.1 Selección de la tecnología de Coring 68 4.1.2 Análisis de laboratorio 71 4.1.3 Registros de pozo 71 4.2 PRUEBAS PILOTO 72 4.3 PERFORACION 72 4.4 COMPLETAMIENTO DEL POZO 73 4.5 ESTIMULACIÓN 74 4.5.1 Acidificación 74 4.5.2 Fracturamiento hidráulico 74 4.6 LEVANTAMIENTO ARTIFICIAL 75 4.6.1 Selección de la tecnología de levantamiento artificial 75 4.7 PROCESAMIENTO DEL GAS 77 4.7.1 Sistemas de separación de fluidos (Scrubbers) 79 4.7.2 Equipos de deshidratación del gas 80 4.7.3 Compresores de gas 80 4.8 PROVEEDORES DE TECNOLOGÍA PARA EL DESARROLLO DEL CBM 81 5. EVALUACIÓN ECONÓMICA 83 5.1 DETERMINACIÓN DEL PRECIO DEL GAS NATURAL 83 5.2 FISCALIDAD 86 5.3 TASA DE DESCUENTO 86 5.4 ESTIMACIÓN DE COSTOS 87 5.4.1 Costos de inversión 87 5.4.1.1 Coring y análisis de laboratorio 87 5.4.1.2 Perforación de los pozos 88 5.4.1.3 Facilidades de producción en superficie 89 5.4.4 Costos de operación y mantenimiento 90 5.5 MODELO ECONÓMICO 91 5.6 RESULTADOS DE LA EVALUACION ECONOMICA 94 5.7 SENSIBILIDADES 98 6. CONCLUSIONES 100 BIBLIOGRAFIA 101 ANEXOS 104EspecializaciónThe increasing energy demand added to the continuous depletion of conventional hydrocarbon deposits has driven the search for alternative fuels. It is here, where those known as unconventional hydrocarbons and that in the past were seen as not very profitable and unnecessary, today take on enormous importance. Methane gas associated with coal (known as Coalbed Methane or CBM for its acronym in English) is a form of natural gas belonging to the family of unconventional hydrocarbons that is part of the supply of fossil fuels. This energy source has been exploited for decades in the United States; However, its potential as a source of energy for the world has only been considered in recent years, spreading interest in its exploitation to other countries such as Canada, Australia and the United Kingdom. The behavior of the supply and demand of this hydrocarbon is associated with the growing need to have energy from different sources and in particular, it is due to the world situation of the natural gas market, characterized by a relatively stable supply and increasing production in response to demand dynamics. Colombia has a high potential to take advantage of the CBM, a process that has not yet been massively developed due to the greater interest in generating energy with conventional sources. However, the CBM industry is in a phase where it is considered as an option for the country's energy development, competing directly with conventional natural gas and with other forms of alternative energy.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaEstudio de factibilidad técnico-económico para el aprovechamiento del gas metano asociado al carbón en el departamento de CórdobaTechnical-economic feasibility study for the use of methane gas associated with coal in the department of CórdobaEspecialista en Gerencia de Recursos EnergéticosUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaEspecialización en Gerencia de Recursos Energéticosinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPPhysico-mechanical engineeringManagement of energy resourcesGas industryInvestigationsAnalysisMethane gasCostsMarketProductionIngenierías fisicomecánicasGerencia de recursos energéticosIndustria del gasInvestigacionesAnálisisGas metanoCostosProducciónMercadoMorales Gaviria, Erika María, Roballo Fuentes, Jorge Steven (2014). Estudio de factibilidad técnico-económico para el aprovechamiento del gas metano asociado al carbón en el departamento de Córdoba. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABAGUILA, E. Gas Metano en Mantos de Carbón en Magallanes. 2006. Pp 1-6.ARTHUR D. LITTLE. Análisis de tecnología y estrategia de promoción para desarrollos de Gas Metano Asociado al Carbón (CBM) en Colombia. Fase II: Identificación de tecnologías y participantes clave. Informe para Agencia Nacional de Hidrocarburos (ANH). Colombia. 2010. Pp 20-23.BANK, G. KUUSKRA, V. The Economics of Powder River Basin Coalbed Methane Development. United State Department of Energy. USA. 2006. Pp B1-B5.BOYER C.; KIESCHNICK J.; SUAREZ R.; LEWIS R.; WATERS G. Producción de Gas desde su Origen. Schlumberger. Oilfield Review. 2007. Pp 44.CONTRALORÍA DEPARTAMENTAL. Informe de Auditoría Gubernamental con Enfoque Integral; Actividad Carbonífera en el Municipio de Puerto Libertador, Córdoba. Informe Final. Monteria. 2010. Pp 99.DE BEDOUT, J. CBM (COAL BED METHANE) GAS ASOCIADO A MANTOS DE CARBÓN Y SECUESTRO DE CO2 ENHANCED-CBM. Universidad Industrial de Santander. 2013. Pp 32-35.DIAMOND, L.W. AND TROTTER, G.L. The International Workshop on Opportunities for Coal Mine Methane Projects. Beijing, China: CDX Intl. LDC. 2000.DURAND, B. Sedimentary Organic Matter and Kerogen. Definition and Quantitative Importance of Kerogen. In: Durand, B. (Ed.), Kerogen: Insoluble Organic Matter from Sedimentary Rocks. Editions Technip, Paris. 1980. Pp. 13–34.FAGROSO, A. Estudio comparativo del comportamiento de producción de un yacimiento de gas asociado a mantos de carbón bajo diferentes configuraciones de pozo. Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga - Colombia. 2011. Pp 19-28.HARAKA, Y. GUNTER, W. Management of produced water from coalbed methane in USA. United State Geological Survey. USA. Pp 1.INDEPENDENCE PETROLEUM ASSOCIATION OF AMERICA. United States Petroleum Statistics. 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