Las rocas porosas que contienen petróleo y gas natural están enterradas tan profundamente en la tierra que los operadores de esquisto dependen de modelos complejos del entorno subterráneo para estimar la recuperación de combustibles fósiles. Estas simulaciones son notoriamente complejas, requiriendo operadores altamente calificados para ejecutarlos. Estos factores impactan indirectamente el costo de producción de petróleo de esquisto y, en última instancia, cuánto pagan los consumidores por su combustible.

Investigadores de la Universidad de Texas A&M han desarrollado un procedimiento analítico que se puede utilizar en hojas de cálculo para predecir la cantidad de petróleo y gas que se puede recuperar de los pozos recién perforados. Al modelar el patrón de flujo de petróleo y gas de pozos más antiguos en el mismo campo de perforación, los investigadores dijeron que ahora pueden pronosticar con precisión la tasa de flujo de petróleo y gas para pozos más nuevos, un marco que es más rápido y fácil de usar que las complicadas simulaciones de yacimientos.

"En la industria del petróleo y el gas, los profesionales utilizan sofisticados simuladores de yacimientos para tener una idea de la cantidad de hidrocarburos que se pueden recuperar de las capas debajo de la superficie de la Tierra. Estas simulaciones son muy útiles pero extremadamente laboriosas y computacionalmente intensas, "dijo el Dr. Ruud Weijermars, profesor del Departamento de Ingeniería del Petróleo de Harold Vance. "Ahora podemos hacer el mismo tipo de predicciones que estas simulaciones en un entorno de hoja de cálculo, que es mucho más rápido, ahorrando mucho tiempo y dinero a los operadores de esquisto, sin pérdida de precisión ".

Los investigadores describieron sus hallazgos en la edición de marzo de la revista. Energias .

Las rocas de esquisto que contienen petróleo y gas están apiñadas dentro de capas que están entre 3, 000 y 14, 000 pies bajo tierra. Para acceder a estos combustibles fósiles, Los agujeros se perforan primero verticalmente en el suelo con la ayuda de taladros de alta potencia para llegar a las capas de roca de esquisto. Luego, la broca se mueve horizontalmente, paralelo a los depósitos de esquisto. Cuando las rocas que rodean el pozo horizontal se ven obligadas a agrietarse por fracturación hidráulica, comienzan a liberar valiosas moléculas de petróleo y gas natural, que luego se precipitan hacia el pozo y se elevan hasta los tanques de almacenamiento en la superficie.

Antes de que comience la operación de perforación, Por lo general, se crea un modelo tridimensional del yacimiento para predecir la cantidad de petróleo que se puede recuperar de los pozos. Estos modelos consideran la permeabilidad de las rocas, geografía subterránea y características sísmicas, entre otros parámetros. Con estas entradas en su lugar, el modelo virtualmente divide el depósito en pequeños bloques, o celdas, y luego simula el flujo de aceite a través de estos bloques individuales basándose en la diferencia de presión en las diferentes caras del bloque.

"Estas simulaciones pueden durar horas, días o semanas, dependiendo del número de bloques dentro de una cuadrícula, "dijo Weijermars." Entonces, si el modelo de yacimiento tiene mil millones de celdas, tendría que calcular cómo se comportan e interactúan estos mil millones de células para saber cuál será el flujo de aceite resultante ".

Para eludir estos complicados cálculos matemáticos, Weijermars y su equipo centraron su atención en el flujo de petróleo dentro de una sola celda en un pozo existente. Primero, calcularon el flujo de petróleo desde el sitio de la fractura hasta la celda individual utilizando ecuaciones basadas en la física. Suponiendo que todas las celdas de flujo dentro de un pozo son idénticas, pudieron escalar y obtener la tasa de flujo de aceite durante un período de varios meses utilizando un procedimiento analítico llamado análisis de curva de declive.

Luego, los investigadores compararon las predicciones hechas por su método con las de las simulaciones y encontraron que las dos coincidían muy bien. Sin embargo, a diferencia de las simulaciones complejas, los investigadores dijeron que su análisis basado en hojas de cálculo fue mucho más rápido.

Una vez que los investigadores modelaron el caudal de un pozo existente, podrían predecir y mejorar el comportamiento de nuevos pozos modificando algún aspecto de las celdas de flujo, como la altura, longitud o espaciamiento de fracturas hidráulicas y entre pozos. Es más, señalaron que este tipo de análisis podría realizarse antes de perforar los nuevos pozos para maximizar la recuperación de petróleo y gas de la región de arrendamiento.

Los investigadores también dijeron que, a diferencia de las simulaciones de yacimientos que requieren profesionales altamente capacitados para ejecutarlas, sus hojas de cálculo pueden ser utilizadas por técnicos con muy poca formación.

"Los operadores de esquisto deben reducir enormemente los costos debido a los bajos precios mundiales del petróleo crudo. Sin embargo, también necesitan pronosticar y mejorar el desempeño de los nuevos pozos que planean perforar, ", dijo Weijermars." Hemos probado nuestro análisis de celda de flujo basado en hojas de cálculo con simuladores de yacimientos sofisticados en una serie de estudios, y el modelo de celda de flujo hace un gran trabajo. Esta es una buena noticia para los operadores de esquisto:nuestra técnica les ayuda a reducir costos y también es mucho más rápida ".