Un enfoque científico para el diseño de pozos impulsa la central Cape Station de Fervo Energy
Artículo destacado: El enfoque científico del diseño de pozos impulsa la Central del Cabo de Fervo Energy (fuente de la imagen insertada: Fervo Energy)
El diseño de pozos, la innovación continua y la colaboración con socios de la industria están allanando el camino para el mayor proyecto de sistemas geotérmicos mejorados.
A primera vista, el condado de Beaver, en Utah, puede parecer un centro poco probable para la innovación técnica y comercial en el campo de la energía geotérmica. Carece de fuentes termales o géiseres visibles y su ubicación remota no es propicia para una operación logística a gran escala. Sin embargo, la empresa emergente de energía geotérmica Fervo Energy ve un gran potencial para generar energía geotérmica a escala comercial en este valle remoto enclavado entre tres cadenas montañosas en el suroeste de Utah.
El proyecto privado de sistemas geotérmicos mejorados Cape Station de Fervo se encuentra a tiro de piedra del Observatorio de Fronteras para la Investigación en Energía Geotérmica (FORGE) del Departamento de Energía de los EE. UU. Esta proximidad proporcionó puntos de referencia sólidos que Fervo utilizó para realizar la exploración geotérmica para un desarrollo de energía geotérmica de varios gigavatios. Armada con las lecciones de su proyecto de demostración comercial anterior, Project Red, en Nevada, Fervo se propuso batir récords en Utah con un enfoque científico y técnico deliberado para la construcción, el diseño y la optimización de pozos en su primer gran desarrollo en terrenos no urbanizados.
En este valle remoto, Fervo planea diseñar, construir y operar la instalación de energía geotérmica mejorada más grande del mundo para demostrar que la energía geotérmica es una solución escalable y rentable lista para implementarse ampliamente hoy.
La ubicación remota, la roca dura y el calor plantean desafíos
Incluso con los datos de referencia de FORGE y la experiencia con la perforación de pozos horizontales del Proyecto Red, Cape Station presentó una serie de nuevos desafíos que requirieron un enfoque innovador en logística, gestión de proyectos, tecnología y optimización de pozos. Fervo estableció un estándar alto para el éxito desde el principio; solo al final de la fase uno, habrán perforado más de 20 pozos.
Desde un punto de vista técnico, el desafío principal de Fervo consistió en perforar EGS en un área remota. El equipo no solo debe penetrar una formación de granito difícil, sino también soportar temperaturas en el extremo superior del espectro que puede manejar el equipo de perforación convencional. La roca dura y la abrasividad caracterizan la formación de granito, y las temperaturas del fondo del pozo podrían alcanzar hasta 450 °F (232 °C).
Plataforma de perforación en el sitio Cape Station de Fervo Energy (fuente: Fervo Energy).
Los esfuerzos deliberados y concentrados rompen récords
Antes de FORGE y Cape Station, la implementación comercial a gran escala de EGS había sido una quimera. Pero Fervo no solo perforó pozos con éxito, sino que alcanzó su hito de tiempo de pozo de 30 días (algo que no esperaban lograr hasta que estuvieran muy avanzados en la perforación del campo) en su tercer pozo. Ahora, con más de 15 pozos perforados, Fervo ha reducido su tiempo de pozo a menos de 20 días. En comparación con Project Red, Fervo logró una reducción del 70 por ciento en el tiempo de perforación.
El Project Red de Fervo en Nevada proporcionó lecciones importantes que se han aplicado a Cape Station. El equipo de perforación pudo capitalizar los aprendizajes de Project Red al optimizar el diseño del pozo para garantizar que se pudieran satisfacer todos los objetivos de construcción del pozo y, al mismo tiempo, lograr una mayor eficiencia operativa y de costos. A medida que Fervo continúa eliminando los riesgos de las operaciones, optimizará aún más los diseños de pozos para capitalizar los aprendizajes adquiridos en el camino.
La priorización de un esfuerzo deliberado y centrado en la optimización de la perforación en el fondo y un enfoque científico de los cambios también ayudaron a Fervo a lograr sus objetivos. El operador se basó en enfoques iniciados por Fred Dupriest, un ex ingeniero jefe de perforación de ExxonMobil que brindó instrucción al equipo de perforación en FORGE [1]. El enfoque de Dupriest enfatiza el uso de la física para identificar y reducir los limitadores del rendimiento. Fervo aplica el enfoque de Dupriest no solo para la optimización de la perforación, sino también al proceso general de construcción del pozo para comprender dónde existen oportunidades de optimización. A través de este método, Fervo identifica limitaciones potenciales y elimina esos limitadores del camino.
Fervo también aplicó un enfoque de mejora continua estructurado y deliberado a la forma en que realiza cambios en sus pozos EGS. El operador actúa deliberada e intencionalmente mientras prueba y evalúa las variables operativas para lograr los resultados deseados. El deseo de ser intencional y más predecible impulsa el enfoque de Fervo sobre cómo toma decisiones de construcción de pozos, qué herramientas seleccionan y qué equipos eligen, como colgadores de revestimiento y lechadas de cemento.
“Es una mentalidad”, dijo Kareem El-Sadi, líder de ingeniería de perforación de Fervo. “Si adoptas este enfoque deliberado y calculado, lo haces bien la primera vez y logras un retorno de la inversión más rápido”.
Las empresas de servicios de petróleo y gas brindan tecnologías y servicios clave
Los operadores tradicionales de petróleo y gas evitan las rocas de resistencia ultra alta, pero para Fervo, la capacidad de apuntar a estas formaciones resultaría crucial. Como el nuevo operador líder en el espacio de la energía geotérmica, Fervo ha aprovechado las relaciones con las empresas de servicios para ayudar a mejorar el diseño y el enfoque de sus pozos.
Fervo y Halliburton colaboraron primero con colgadores de revestimiento y cemento que garantizarían un alto estándar de integridad del pozo. El sistema de suspensión de revestimiento VersaFlex® ayudó a garantizar que Fervo cumpliera con sus objetivos de producción a largo plazo al proporcionar una solución de revestimiento diseñada con capacidades operativas y de aislamiento líderes en la industria para manejar las condiciones severas.
Halliburton también diseñó una mezcla de cemento no Portland para ayudar a garantizar la integridad del pozo a largo plazo. Fervo comenzó con un diseño de cemento muy conservador, pero se dio cuenta de que necesitaba un nuevo enfoque debido a la alta temperatura de los proyectos EGS. Las fórmulas de cementación conservadoras pueden ser costosas. Fervo redujo los costos al colaborar con Halliburton para optimizar el diseño de la lechada para las temperaturas de circulación del fondo del pozo.
“Hemos avanzado mucho en la cementación, tanto en términos de lograr nuestros objetivos primarios de cementación como de demostrar que los pozos, después de la cementación, tienen la integridad que necesitamos para completarlos de la manera que pretendemos”, dijo El-Sadi. “Trabajar con Halliburton nos ha proporcionado un tiempo de respuesta muy rápido en términos de rediseñar las lechadas y cambiar nuestros planes a medida que aprendemos más sobre los pozos. No hay mucho tiempo de retraso entre ver una oportunidad de mejora y luego cerrar la brecha para lograr la mejora”.
Después del éxito de los colgadores de liner y el cemento, Fervo y Halliburton comenzaron a colaborar en otras partes de los pozos de Cape Station para incluir los fluidos de perforación Baroid de Halliburton.
“Estamos utilizando un enfoque científico para optimizar la construcción de pozos. La experiencia de Halliburton en la química del cemento y los fluidos de perforación y la física de los colgadores de liner mecánicos ha sido un valor agregado para los objetivos de Fervo”, dijo El-Sadi. “El compromiso de Halliburton con la calidad del servicio también es una gran opción para los objetivos de Fervo”.
El proyecto geotérmico de Cape Station en Utah (fuente: Fervo Energy).
Optimizar la logística para mejorar la eficiencia y reducir los costos
La ubicación remota de Cape Station planteó desafíos logísticos para Fervo. Independientemente del proveedor, las lechadas de cemento, los colgadores de revestimiento y otros productos debían enviarse desde lugares distantes al condado de Beaver. Los trabajos de cemento requerían una planificación cuidadosa debido a sus rápidos tiempos de respuesta.
El equipo de Halliburton ayudó a optimizar la logística para minimizar la cantidad de viajes desde Bakersfield, California, donde mezclaba las lechadas de cemento. En los casos en que Fervo perforaba pozos en lotes, podía cargar cemento para varios pozos en lugar de enviar camiones para cada trabajo. Esto le permitió a Fervo reducir las emisiones, la exposición a la seguridad e incluso el tiempo de perforación, ya que podía mantener los suministros necesarios en el lugar para comenzar de inmediato la siguiente fase del proyecto.
Refinamiento continuo en Cape Station
El enfoque metódico de Fervo para perforar pozos geotérmicos incluye la planificación de contingencias y el aprendizaje de los desafíos. Han demostrado el valor del modelado inicial para abordar casos extremos y planificar la incertidumbre, lo que ayuda a garantizar el éxito durante la ejecución.
Fervo también evalúa el desempeño de proyectos anteriores para identificar oportunidades de optimización. La decisión de utilizar los fluidos de perforación Bariod de Halliburton, por ejemplo, surge de un deseo de optimizar aún más el diseño de fluidos de perforación para mitigar eficazmente los desafíos observados en el intervalo de granito. La capacidad de comprender los desafíos, identificar las causas fundamentales y abordarlos de una manera que sea sostenible y rentable, al tiempo que se garantiza la eficiencia a largo plazo, requiere un esfuerzo continuo.
Halliburton diseñó soluciones de fluidos personalizadas para maximizar el valor del pozo para Fervo. La empresa introdujo tecnología y servicios que ayudaron a Fervo a reducir el consumo de superficie en más del 80 por ciento y disminuir el uso de antiespumantes en la sección de producción en más del 50 por ciento.
Halliburton pronto recolectará muestras de zonas de arcilla altamente reactivas cuando se perforen para su análisis y los mecanismos de inhibición adecuados. Este proceso permitirá a Fervo predecir y prevenir los riesgos antes de que ocurran en función de los conocimientos analíticos y operativos. Para la mejora continua del programa, se están desarrollando nuevos lubricantes para mitigar los futuros riesgos de formación de espuma.
“Estamos aprovechando ese proceso crítico del primer pozo y la experiencia y el apoyo globales de Halliburton que hemos visto con los colgadores de revestimiento y la cementación, con la esperanza de hacer lo mismo en el frente de los fluidos de perforación para ayudarnos a optimizar”, dijo El-Sadi.
El futuro en Cape Station implica una innovación continua en los diseños de pozos para mejorar la productividad y reducir el tiempo y los costos del pozo. A diferencia de los pozos de petróleo y gas, donde los operadores perforan en busca de petróleo y gas y agotan el yacimiento, los sistemas EGS no acceden a un producto básico y se apagan. El potencial para mejorar la productividad radica en la perforación en formaciones más profundas y más calientes y la creación de tamaños de perforación más grandes. Mientras tanto, Fervo también buscará formas de optimizar la perforación, mejorar el rendimiento y reducir el tiempo del ciclo.
El éxito de Fervo en Cape Station demuestra que no quedan barreras técnicas para la implementación de EGS a gran escala. Los avances de Fervo demuestran que EGS puede ser una solución viable y escalable para la energía libre de carbono las 24 horas del día, los 7 días de la semana. En todo caso, Fervo demuestra que un enfoque científico, técnico y deliberado del diseño, la construcción y la optimización de pozos puede transferir la física utilizada en pozos de petróleo y gas a la geotermia, incluso en entornos de rocas ultra duras y altas temperaturas. La adopción de esta filosofía puede liberar aún más recursos geotérmicos, no solo en Cape Station, sino en todo el mundo.
Para 2026, Fervo espera comenzar a suministrar a la red desde su proyecto Cape Station. Ya firmó dos PPA por un total de 320 MW con Southern California Edison, y Cape Station puede demostrar que es el EGS más productivo de la historia. [2]
“Cape Station es donde comienza el EGS y también será donde el EGS evolucione y mejore. Creemos que el área será tan importante para la geotermia como lo es la Cuenca Pérmica para el petróleo y el gas”, dijo El-Sadi.
Artículo destacado: El enfoque científico del diseño de pozos impulsa la Central del Cabo de Fervo Energy (fuente de la imagen insertada: Fervo Energy)
Oscar Llamosa Ardila
11 Mar 2025
