Un nuevo estudio de hidrocarburos contradice la sabiduría convencional sobre cómo el metano está atrapado en la roca, revelando una nueva estrategia para acceder más fácilmente al valioso recurso energético.

"El problema más desafiante al que se enfrenta la industria de la energía de esquisto son las tasas de recuperación de hidrocarburos muy bajas:menos del 10 por ciento para el petróleo y el 20 por ciento para el gas. Nuestro estudio arrojó nuevos conocimientos sobre los mecanismos fundamentales que gobiernan el transporte de hidrocarburos dentro de los nanoporos de esquisto, "dijo Hongwu Xu, un autor de la División de Ciencias Ambientales y de la Tierra del Laboratorio Nacional de Los Alamos. "Los resultados ayudarán en última instancia a desarrollar mejores estrategias de gestión de la presión para mejorar la recuperación de hidrocarburos no convencionales".

La mayor parte del gas natural de EE. UU. Está escondido en las profundidades de los reservorios de esquisto. La baja porosidad y permeabilidad de la lutita dificulta la recuperación de gas natural en reservorios reducidos, especialmente en la etapa tardía de la vida sana. Los poros son minúsculos, por lo general menos de cinco nanómetros, y no se entienden bien. Comprender los mecanismos de retención de hidrocarburos a gran profundidad es fundamental para aumentar la eficiencia de recuperación de metano. La gestión de la presión es una herramienta barata y eficaz disponible para controlar la eficiencia de la producción que se puede ajustar fácilmente durante la operación del pozo, pero el equipo de investigación de varias instituciones del estudio descubrió una compensación.

Este equipo, incluido el autor principal, Chelsea Neil, también de Los Alamos, Simulaciones de dinámica molecular integradas con la novedosa dispersión de neutrones de ángulo pequeño a alta presión (SANS) in situ para examinar el comportamiento del metano en la lutita Marcellus en la cuenca de los Apalaches. el campo de gas natural más grande del país, para comprender mejor el transporte y la recuperación de gas a medida que se modifica la presión para extraer el gas. La investigación se centró en las interacciones entre el metano y el contenido orgánico (kerógeno) en la roca que almacena la mayoría de los hidrocarburos.

Los hallazgos del estudio indican que, si bien las altas presiones son beneficiosas para la recuperación de metano de los poros más grandes, el gas denso está atrapado en nanoporos comunes de lutita debido a la deformación del kerógeno. Por primera vez, presentan evidencia experimental de que esta deformación existe y propusieron un rango de presión de liberación de metano que impacta significativamente la recuperación de metano. Estos conocimientos ayudan a optimizar las estrategias para impulsar la producción de gas natural, así como a comprender mejor la mecánica de los fluidos.

Se comparó el comportamiento del metano durante dos ciclos de presión con presiones máximas de 3000 psi y 6000 psi, ya que se creía anteriormente que el aumento de la presión de los fluidos inyectados en las fracturas aumentaría la recuperación de gas. El equipo descubrió que se produce un comportamiento inesperado del metano en nanoporos muy pequeños pero predominantes en el kerógeno:la absorción de metano por los poros era elástica hasta la presión máxima más baja, pero se volvió plástico e irreversible a las 6, 000 psi, atrapando densos grupos de metano que se desarrollaron en el poro de menos de 2 nanómetros, que abarcan el 90 por ciento de la porosidad medida de la lutita.

Dirigido por Los Alamos, El estudio de varias instituciones se publicó en la nueva revista Nature. Comunicaciones Tierra y medio ambiente diario de esta semana. Los socios incluyen el Consorcio de Nuevo México, Universidad de Maryland, y el Centro de Investigación de Neutrones del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología.