Una historia de 2 sistemas de bombeo de tuberías: cuando las cosas salieron mal

Apr 11, 2023

Este artículo se centra en dos tuberías y sus sistemas de bombeo que, en muchos sentidos, son polos opuestos. Uno está en Kansas, mientras que el otro está en los estados bálticos de Europa. Uno bombea y transporta petróleo desde Canadá hasta los estados del sur de los Estados Unidos. El otro transporta gas natural de Rusia a Alemania. Ambos oleoductos se cerraron en 2022. En uno se ha restablecido el caudal, pero en el otro no.

Hay ramificaciones políticas porque el mundo depende en gran medida del petróleo y el gas, pero los aspectos técnicos también son importantes.

El oleoducto Keystone se construyó hace unos 20 años para transportar petróleo pesado desde las arenas bituminosas del sur de Alberta hasta Cushing, Oklahoma, y ​​luego hasta Houston. TC Energy (anteriormente TransCanada) es el propietario y operador del oleoducto.

Hay más de 200,000 millas de tuberías en los EE. UU. para petróleo crudo y líquidos de gasolina/diésel y gas natural. Esto podría dar la vuelta a la Tierra ocho veces, pero eso es una tontería en comparación con los 2,5 millones de millas de tuberías de gas natural, que podrían dar la vuelta a la Tierra 100 veces.

Los oleoductos están hechos de acero o plástico, y la mayoría están enterrados de 3 a 6 pies bajo tierra, pero están protegidos por listones de madera, concreto y capas de arena.

¿Cómo se bombea el petróleo a través de los oleoductos? Las bombas centrífugas generalmente se colocan cada 20 a 100 millas para proporcionar la presión necesaria para mantener el petróleo en movimiento, pero la distancia depende de la topografía. Los motores eléctricos accionan las bombas, aunque se pueden utilizar motores diésel o turbinas de gas.

El oleoducto Keystone comprendía 39 estaciones de bombeo. De estos, una subsidiaria de Kiewit llamada TIC construyó 27 estaciones en dos fases. En la primera fase, construyeron nueve estaciones con motores de 5000 caballos de fuerza (hp) y bombas centrífugas espaciadas en Dakota del Norte y del Sur. En la segunda fase, instalaron bombas de línea principal en 16 estaciones de bombeo existentes desde Dakota del Norte hasta Kansas. También construyeron desde cero dos estaciones con 6500 hp y bombas centrífugas en Kansas y Oklahoma.

El flujo de petróleo se detuvo el 7 de diciembre de 2022, solo siete minutos después de que se descubriera una fuga. La fuga derramó 14.000 barriles o casi 600.000 galones. La fuga fue la más grande en los EE. UU. en casi una década.

Sin embargo, esta es una fuga menor en comparación con el derrame de 260 000 barriles del Exxon Valdez de 1989 o el derrame de petróleo de Deepwater Horizon de 2010 de 5 000 000 de barriles.

La fuga ocurrió en el condado de Washington, a unas 200 millas al noroeste de Kansas City. Es una zona rural de más de 5.000 personas que cultivan trigo, maíz y ganado.

Normalmente, el petróleo fluye en el oleoducto Keystone a 622.000 barriles por día en una tubería de 36 pulgadas que tiene 2.600 millas de largo y ha estado operando desde 2010. El plan de expansión de Keystone, llamado Keystone XL, fue cancelado después de que el presidente Joe Biden negara una clave. permiso necesario para el proyecto en 2020. El propietario era TC Energy y, al 31 de marzo de 2020, el gobierno de Alberta.

El operador del oleoducto pronto tuvo más de 100 empleados en el terreno junto con los reguladores de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) y otros especialistas ambientales para el monitoreo de supervisión. El petróleo de la fuga aparentemente se roció hacia arriba en una ladera y fluyó hacia abajo en un pequeño arroyo llamado Mill Creek. Los trabajadores colocaron barreras para contener más movimiento de petróleo. También aspiraron aceite del arroyo en camiones.

El petróleo de Canadá es petróleo pesado y tiende a hundirse bajo el agua, lo que magnifica el problema de la limpieza. Ningún miembro de la población local fue evacuado, ni el suministro de agua se vio amenazado de ninguna manera.

Un observador dijo que la fuga de Kansas y las otras dos fugas de petróleo desde 2017 reivindicaron la decisión de Biden de cancelar Keystone XL en 2020. Esta es una perspectiva que se enfoca en accidentes y derrames de petróleo. El propietario intentó durante 14 años obtener el permiso Keystone XL, una extensión del oleoducto Keystone original. Mientras se esperaba que esto sucediera, en 2017 se otorgaron permisos para aumentar las tasas de flujo de petróleo en Keystone aumentando la presión en el oleoducto, una situación única en los oleoductos de EE. UU. Tres derrames de petróleo ocurrieron en Keystone después de que se aprobó este permiso, cada uno de varios miles de barriles de petróleo. Uno está en Dakota del Norte, otro en Dakota del Sur y el tercer derrame, y el más grande, está en Kansas.

Hubo preocupación por el tiempo de inactividad porque el transporte de petróleo a Cushing, Oklahoma, que es un centro de almacenamiento y entrega de múltiples tanques en los EE. UU., se había interrumpido parcialmente, pero el tiempo de inactividad no ocurrió.

TC Energy declaró su compromiso de remediar completamente el lugar del accidente. El 14 de enero de 2023 anunciaron que se habían recuperado 12.300 barriles de petróleo. Esto se compara con los 14.000 barriles que se filtraron del oleoducto, pero en muchos casos, tales estimaciones se subestiman y, a menudo, resultan ser el doble de la estimación original.

TC Energy proporcionó una actualización más detallada el 3 de enero de 2023:

"La sección afectada de la tubería se reemplazó por completo. Se transportó a una instalación de terceros donde se analizará como parte de la investigación. Compartiremos los detalles de esta investigación, una vez que estén disponibles, así como nuestras acciones. "

Todo lo que la compañía dirá es que el oleoducto estaba operando a presión reducida cuando ocurrió el accidente, y que no hubo sabotaje en el oleoducto por parte de un tercero. TC Energy informó el 9 de febrero de 2023 que la fuga en la tubería probablemente se debió a la tensión de flexión en la tubería y una falla en la soldadura y que los costos del incidente serían de casi $500 millones. El oleoducto Keystone volvió a estar en servicio el 29 de diciembre de 2022 y estaba en pleno funcionamiento en el momento de la publicación. La compañía insiste en que el oleoducto está operando a presión reducida.

Políticamente, Alemania dio la espalda al carbón y la energía nuclear en el período de 2005 a 2015. Esto lo dejó con energías renovables solar y eólica y, por supuesto, con gas natural, que venía de Rusia, que tenía mucho. Esta agradable relación entre Alemania y Rusia continuó hasta la eventual construcción de un segundo gasoducto en el Báltico, Nord Stream 2, que se completó en septiembre de 2021, pero el gas nunca llegó debido a la acumulación de fuerzas rusas alrededor de Ucrania. En octubre de 2012 en la bahía de Portovaya, en la costa báltica de Rusia, una ceremonia anunció la apertura de Nord Stream 1, en realidad un gasoducto gemelo de Rusia a Alemania que tiene 621 millas de largo.

Gerard Schroder fue presidente del comité de oleoductos de accionistas (y ex canciller de Alemania). Vladimir Putin fue presidente de Rusia. Putin dijo:

"Nord Stream satisfará la creciente demanda de recursos energéticos de Europa. El gas se suministrará directamente por la ruta más corta, conectando las principales reservas de gas rusas con los mercados europeos sin riesgos de tránsito, de manera constante y sin problemas. Podemos garantizarlo".

Ocho unidades de bombeo de gas, o compresores, están ubicadas en las instalaciones de transmisión de gas de Gazprom en Portovaya Bay. Cada uno está propulsado por un motor Rolls-Royce. Estas unidades llevan el gas natural a la presión requerida para empujar el gas a lo largo de las tuberías sin necesidad de estaciones de presurización a lo largo de la tubería.

Seis de las unidades de bombeo tienen una capacidad de 52 megavatios (MW) mientras que las dos restantes tienen una capacidad de 27 MW. Gazprom dijo en ese momento que esta era la estación compresora de gas más poderosa del mundo.

Antes de que el gas llegue a las tuberías de Nord Stream, se eliminan las partículas sólidas, se extrae el agua y se miden los volúmenes de gas en la estación compresora.

Tanto el petróleo como el gas exportados desde Rusia generan ingresos que pueden utilizarse para apoyar la guerra rusa en Ucrania, pero los ingresos por exportación de las ventas de petróleo son mayores que los ingresos por exportación de las ventas de gas.

Rusia se ha dado cuenta de que cortar el gas natural no afecta sus ingresos por exportaciones (como lo hace el petróleo), pero sí afecta más a las economías de los países de la Unión Europea (UE). Para Rusia, cortar el gas es un arma económica poderosa. Rusia suministró a la UE el 40% de su gas en 2021, siendo Alemania, Italia y los Países Bajos los tres principales importadores. Alemania había importado más del 50% de su gas de Rusia a través del gasoducto Nord Stream 1.

A fines de junio de 2022, esto había caído al 25%. El daño a la UE fue mayor porque el precio del gas natural en Europa y Asia subió en octubre de 2021 a cinco veces su valor del año anterior. Se hizo más caro reemplazar el gas ruso.

En julio de 2022, Rusia redujo su principal suministro de gas a Europa a través del gasoducto Nord Stream 1 a solo alrededor del 20% de su capacidad. El Reino Unido se vio menos afectado, ya que importó menos del 5% de Rusia. Rusia culpó del recorte a una turbina de bombeo defectuosa, pero Alemania lo descartó. Rusia cerró Nord Stream 1 en agosto de 2022. Desde entonces, Rusia dice que ha estado revisando los oleoductos Nord Stream 1 y Nord Stream 2, examinando toda la infraestructura.

Las explosiones volaron las tuberías de Nord Stream en septiembre de 2022, cuando ninguna de las tuberías fluía gas. Expertos de Suecia dijeron que fue sabotaje pero no culparon a nadie. En el período de 10 meses que finalizó en noviembre de 2022, los costos que pagó Alemania para importar gas, incluido el gas natural licuado (GNL), se duplicaron con creces en comparación con el período anterior. Peor aún, la cantidad de gas importado cayó casi un 30%.

Se han cortado los suministros de gas de Rusia y los precios han subido, marcados por aumentos repentinos intermitentes. Europa tiene una crisis de gas y una lección clara es que los países deben preservar su seguridad energética.

Europa se ha apresurado a reemplazar el gas ruso importando GNL. A fines de enero de 2023, la primera importación de GNL se envió a una nueva terminal de GNL que Alemania tardó ocho meses en construir. El invierno en Europa sin suficiente gas o electricidad puede ser difícil de sobrellevar, como nos dice la población que sufre en Ucrania.

Alemania había importado más del 50% de su gas de Rusia a través del gasoducto Nord Stream 1. A fines de junio de 2022, había caído al 25 % y, recientemente, Rusia detuvo el flujo por completo.

Putin proclamó a principios de septiembre que los problemas energéticos de Europa son el resultado de las sanciones impuestas por Occidente a Rusia. Es más fácil culpar a Occidente que admitir que el comienzo de esta guerra energética fue la invasión rusa de Ucrania.

En Europa, la seguridad energética ha tenido prioridad sobre la seguridad climática. Cuando las luces se apagan y los calentadores domésticos no funcionan, los riesgos de desastres climáticos se desvanecen. Ambos oleoductos, en lados opuestos del mundo, tienen algo en común: la seguridad energética. La necesidad y la escala del suministro son mucho mayores en los oleoductos Nord Stream que en el oleoducto Keystone.

La seguridad energética sigue siendo una preocupación dentro de los EE. UU. Recuerde la tormenta de hielo polar que atravesó Oklahoma y Texas en febrero de 2021 y provocó apagones eléctricos masivos que casi colapsaron la red eléctrica.

El mundo necesitará petróleo y gas durante mucho tiempo. Las estimaciones anteriores del 36% al 46% de la energía global fueron pronosticadas por compañías creíbles como BP y DNV. EIA actualmente predice el 50% del petróleo y el gas.

Datos de Nord Stream, Número 24, 2012.

Datos tomados de onesteppower.com, forbes.com, bbc.com, tpenergy.com, oilprice.com, reuters.com

Ingeniero petrolero y consultor, Ian Dexter Palmer ha trabajado en Los Álamos, el Departamento de Energía, BP y Higgs-Palmer Technologies. Es colaborador de Forbes.com y autor de The Shale Controversy. Puede comunicarse con él en [email protected].