La industria petrolera evoluciona (y revoluciona)

La lotería y las buenas ondas

Las primeras manifestaciones de petróleo reciben el nombre de manaderos. Estos eran simples superficies de la tierra en las que se veía brotar el crudo que se iba acumulando en el subsuelo. Encontrar el hidrocarburo era, entonces, una especie de ‘lotería’.

Cuando esta industria empieza su formalización, diversas compañías extranjeras llegan a explotar el subsuelo colombiano. Para tener una mayor certeza sobre las riquezas que alberga el territorio comienzan a realizarse los primeros estudios geológicos.

Para 1919 surge la Comisión Científica Nacional que, con el paso de los años, se convertiría en el Servicio Geológico Colombiano. Este organismo es el encargado de hacer los primeros levantamientos que evidencian un territorio diverso y complejo para explorar, lo que dio como resultado una demanda de nuevos métodos para hallar el hidrocarburo.

Entre 1960 y 1970, el método más usado fue el de la exploración sísmica 2D y 3D, es decir, la captación de imágenes en dos y tres dimensiones del terreno y sus características. Aunque ambos métodos se pueden utilizar, cada uno se aplica en el terreno, si se tienen en cuenta las particularidades de la zona por evaluar.

En la actualidad, los avances en esta materia le han dado un gran protagonismo a la exploración sísmica 4D, que consiste en tomar registros 3D del subsuelo en determinados ciclos de tiempo (cada año, dos años, o cinco años durante el proceso de producción) de manera repetitiva.

Esta técnica no solo permite identificar la ubicación de los hidrocarburos, sino que además muestra los cambios geofísicos del yacimiento, y la relación entre los poros de las rocas, su conectividad y, por ende, la permeabilidad.

Además, resulta de gran beneficio para la administración de los yacimientos y facilita la toma de decisiones ante eventualidades, pues se obtiene información constante sobre el comportamiento de los hidrocarburos y las condiciones geológicas.

Por otra parte, la metodología 4D también se aplica en el océano. Primero, una serie de cables sismodetectores son instalados en el fondo marino. Posteriormente un barco navega sobre la superficie del agua con unas pistolas neumáticas que generan las ondas que llegan al fondo del mar y al subsuelo. La información que regresa de esas ondas es procesada y filtrada para eliminar el ruido producido por otras ondas causadas por el barco y el oleaje, entre otros factores.

Más que ‘perforar’

Las tareas de perforación son las más importantes en cualquier proyecto de explotación de petróleo. Sin embargo, la génesis de este procedimiento no está en la industria de los hidrocarburos. En China, hace más de 2.000 años, se perforaba a gran profundidad para extraer salmuera.

En los primeros años de la industria petrolera se usaban diversos métodos de perforación a percusión, al estilo de un martillo, pero con herramientas pesadas para ir abriendo espacio entre las capas de la tierra.

Con el paso del tiempo surgieron otros métodos por medio de rotación, al estilo de un taladro, pero con el uso de trépanos, que son herramientas que realizan una labor similar a la de las brocas en grandes terrenos y con rocas muy duras, en condiciones de presión y fuerza bastante exigentes. Estos se ubican generalmente en la sarta de perforación y van abriendo espacio por medio de unas ruedas dentadas.

Hoy, la técnica de rotación es la más usada en todo el mundo y aunque sus principios básicos se mantienen en gran medida por su eficiencia, los nuevos desarrollos están centrados en materiales más duraderos y de mayor calidad.

No obstante, el mercado se hace cada vez más exigente y por ello se invierte constantemente en el desarrollo de nuevas técnicas para la producción de petróleo.

Los perfiles eléctricos hacen parte de las innovaciones en relación con la perforación y analizan la resistencia a través del uso de electrodos, revisan las propiedades acústicas por medio de transductores sónicos y determinan las características radioactivas con el uso de detectores de alta tecnología.

Otra de las grandes innovaciones está en las mediciones LWD (Logging While Drilling) que revelan, en tiempo real, la naturaleza de las rocas perforadas y facilitan la detección de zonas potenciales y los límites de fluido, mientras se llevan a cabo las tareas de perforación.

Una de las recientes tecnologías es la de fracturación hidráulica, (fracking) muy utilizada en los yacimientos no convencionales (YNC), es decir, aquellos en donde las rocas tienen poca porosidad y permeabilidad, lo que dificulta la extracción de los hidrocarburos. Esta técnica usa una mezcla de agua con aditivos químicos para quebrar las rocas por medio de la inyección a presión, que genera fracturas y crea las porosidades que antes no estaban presentes. (Hablamos con más detalle de este tema en la página 22).

Las nuevas tecnologías se han centrado en ofrecer soluciones para no usar agua y se apuesta por métodos de fracturación por medio del dióxido de carbono. Las pruebas realizadas hasta el momento indican que esta operación puede producir más gas y petróleo, pues genera fracturas más extensas que las realizadas con el agua.

En el marco de los desarrollos de fracturación hidráulica hay apuestas novedosas para la perforación de los pozos, como los walking rigs, torres de perforación con movilidad horizontal que permiten hacer múltiples perforaciones en una misma locación; o los coiled tubing, taladros de perforación con carrete continuo.

Sin embargo, el fracking tiene tantos seguidores como detractores. Si bien es un proceso muy utilizado en la industria (principalmente en Estados Unidos), plantea dudas sobre las consecuencias a largo plazo.

Debido a los actuales precios del crudo y a la eficiencia de rendimientos que presenta el fracking, en Colombia se estudia la posibilidad de iniciar proyectos de explotación con esta técnica.

Azufre, bacterias, transformación

En la etapa de refinación se tienen en cuenta diversas variables: el origen del petróleo, su viscosidad y su contenido de azufre, con el fin de determinar el mejor proceso para transformar el crudo en productos comerciales aptos para distintas industrias. Existen plantas de refinación de diferentes tamaños que cumplen con tareas diversas de acuerdo con el destino final de la materia prima.

A través de procesos de fraccionamiento, destilación y conversión, la estructura y el tamaño de las moléculas de hidrocarburos se transforman para hacerlos más livianos y poder controlar así su viscosidad y sus propiedades físico químicas.

En Rusia, por ejemplo, avanzan estudios para hacer procesos de desulfuración (filtración del azufre) mucho más eficientes. Entre menos partículas de azufre tenga el petróleo, mayor será la calidad del mismo.

Colombia no se queda atrás. Según los datos del boletín tecnológico de 2011 de la Superintendencia de Industria y Comercio (SIC), en el país se están tramitando patentes para el desarrollo de biodiésel de segunda y tercera generación, producidos con materias primas como residuos agroindustriales, y mediante microorganismos y bacterias.

En la actualidad se desarrollan investigaciones en distintos frentes que buscan generar procesos más costoeficientes para el tratamiento de los hidrocarburos.

Sin embargo, muchas de esas soluciones se aplican exitosamente para la generación de productos particulares, pues debido a la amplia variedad de aplicaciones del petróleo, es complicado desarrollar una sola técnica útil para todos los casos.

Otras evoluciones

La aplicación de nanotecnología en la industria petrolera resultará útil en un futuro no muy lejano, para facilitar los procesos de producción y crear nuevos compuestos que realcen las características del crudo.

El desarrollo de la tecnología y la aplicación de nuevas técnicas fortalecen a la industria y la hacen más competitiva, pues permiten mayores índices de eficiencia y producción, elementos fundamentales en el mercado internacional.

Además, temas como la información en la nube, la creación de criptomonedas, la gestión por medio de la inteligencia artificial y el manejo de campos a través del internet de las cosas, crearán nuevos roles para la humanidad y seguirán allanando el camino hacia una producción más limpia, eficiente y sostenible de los hidrocarburos.