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Jun 17, 2023

Las aplicaciones de la industria energética mejoran la eficiencia

Investigadores de UH desarrollan herramientas de recuperación de petróleo con 'precisión significativamente mayor'

Investigadores de UH desarrollan herramientas de recuperación de petróleo con una "precisión significativamente mayor" que los métodos actuales

Por Rashda Khan 713-743-7587

25 de mayo de 2023

Un equipo de investigadores de la Universidad de Houston ha desarrollado una serie de aplicaciones digitales para hacer que los procesos de la industria energética sean más eficientes. Tres innovadoras calculadoras en línea, la más reciente de las cuales es la Calculadora de Presión Mínima de Miscibilidad (MMP) de Gases de Hidrocarburos UH, están disponibles para los profesionales de la industria de forma gratuita.

Con el enfoque de la industria cambiando hacia la captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) y una economía neta cero, la inyección de gas podría desempeñar un papel vital. MMP es la propiedad clave que determina la viabilidad junto con la eficiencia de un proyecto de inyección de gas, uno de los métodos más efectivos para la recuperación mejorada de petróleo. Además, proporcionará un punto de calibración para proyectos de secuestro de dióxido de carbono cuando haya hidrocarburos presentes. Las nuevas calculadoras para MMP de hidrocarburos, MMP de dióxido de carbono y viscosidad pueden ayudar a los ingenieros en el campo a ahorrar tiempo, recursos y fondos al permitir evaluaciones y cálculos más rápidos.

El equipo está compuesto por Birol Dindoruk, profesor titular de la Asociación Estadounidense de Ingenieros de Perforación en ingeniería petrolera, química y biomolecular en la UH; Mohamed Soliman, presidente del Departamento de Ingeniería Petrolera de la UH; y Utkarsh Sinha, quien obtuvo una maestría en ingeniería petrolera de la UH en 2018. Los tres investigadores se conocieron cuando Sinha era estudiante de posgrado.

"Estas aplicaciones proporcionan un método rápido y sólido para proporcionar el valor de MMP durante la inyección de gas con entradas fácilmente disponibles y con una precisión significativamente mayor que cualquiera de los métodos tradicionales utilizados en la industria", dijo Sinha.

El dióxido de carbono y los gases de hidrocarburo son los gases más comunes utilizados para los procesos de inyección de gas. Estos gases sirven para múltiples propósitos, incluido facilitar el secuestro de dióxido de carbono y optimizar los niveles de presión para una máxima eficiencia.

"El comportamiento de la fase de dióxido de carbono/aceite es muy diferente del comportamiento de la fase de gas/aceite de hidrocarburos", dijo Dindoruk. "Entonces, tuvimos que desarrollar diferentes herramientas con una gama ampliada de capacidades. Estamos ofreciendo diferentes enfoques para la medición de MMP".

Dado el ritmo acelerado de la industria energética y reconociendo que los ingenieros y el personal técnico no necesariamente pueden darse el lujo de probar e implementar ideas compartidas en artículos académicos, el equipo de investigación estaba decidido a llevar estas herramientas "al alcance de los usuarios", agregó. Dindoruk.

"No queremos que nuestras ideas y hallazgos solo existan en el papel", dijo. "Queremos que nuestras herramientas y técnicas sean implementadas y utilizadas por otros para mejorar la eficiencia de estos procesos".

Al hacer que las aplicaciones estén disponibles gratuitamente, los investigadores esperan aprender de los comentarios de los usuarios para realizar mejoras e incluso desarrollar nuevas aplicaciones.

Calculadora de viscosidad UH

La aplicación de viscosidad calcula el espesor del crudo en su estado natural, también conocido como petróleo muerto, y necesita muy poca información. Es un método de rango completo, que puede medir un amplio rango de viscosidad del petróleo, desde una fracción de centipoise (cp), una unidad de medida de viscosidad, hasta un millón de cp.

"Si conocemos una viscosidad a una temperatura, podemos obtener cualquier viscosidad a cualquier temperatura dentro del dominio que establecimos", dijo Dindoruk. "Esto es realmente útil porque nos ayuda a sortear las limitaciones en la medición de la viscosidad del aceite a altas temperaturas".

Más detalles sobre esta aplicación están disponibles en el artículo "Modelo de viscosidad de aceite muerto aumentado con aprendizaje automático para todos los tipos de aceite".

Los investigadores integraron el aprendizaje automático en su trabajo, lo que los llevó a recopilar abundantes datos con la ayuda de varios colaboradores. El equipo utilizó estos datos para crear versiones óptimas de modelos posteriores.

"Hemos obtenido valiosos conocimientos e ideas a través de este trabajo, y estamos agradecidos con todos los que nos ayudaron en este viaje", dijo Dindoruk.

Calculadora MMP de dióxido de carbono UH

El dióxido de carbono y los gases de hidrocarburo se usan comúnmente en los procesos de inyección de gas, especialmente para el secuestro de dióxido de carbono y la recuperación mejorada de petróleo. Sin embargo, el dióxido de carbono se comporta de manera diferente a otros gases, por lo que se necesitan métodos especiales para calcular la MMP para las corrientes de gas de dióxido de carbono. El método más ampliamente aceptado es el uso de un aparato de tubo delgado, pero tiene limitaciones en términos de requisitos de tiempo y material. Los investigadores también han desarrollado correlaciones usando técnicas de regresión para estimar MMP, pero también tienen limitaciones.

El equipo de UH exploró dos enfoques diferentes para calcular rápidamente el MMP para la inyección de dióxido de carbono utilizando métodos estadísticos y de aprendizaje automático descritos en el artículo publicado "Predicción de la presión de miscibilidad mínima de CO2 usando un modelo basado en aprendizaje automático aumentado". Estos modelos consideran la composición y la temperatura del aceite como parámetros de entrada. El modelo híbrido propuesto funciona mejor que las correlaciones existentes y los métodos de aprendizaje automático, cubriendo una amplia gama de valores de MMP, dijo Dindoruk.

Calculadora de MMP de hidrocarburos UH

Los gases de hidrocarburos son una buena opción para la inyección de gas porque están fácilmente disponibles en muchas situaciones. Cuando los gases se mezclan bien con el petróleo, ayudan a extraer más petróleo del yacimiento. El uso de gases de hidrocarburo para inyección tiene ventajas adicionales:

Para mejorar la recuperación de petróleo y calcular la cantidad correcta de gas necesaria, los investigadores se centraron en el MMP. En este estudio más reciente, "Modelo basado en datos guiado por la física para estimar la presión mínima de miscibilidad (MMP) para gases de hidrocarburo", el equipo utilizó un modelo llamado Light Gradient Boost (Light GBM) para estimar la MMP para la inyección de gas de hidrocarburo. También determinaron la cantidad mínima de gas de hidrocarburo más pesado necesaria para alcanzar el MMP objetivo.

"Esto ayuda a lograr la presión deseada sin necesidad de compresores costosos ni riesgo de dañar el depósito", dijo Dindoruk. "Probamos nuestro modelo y lo comparamos con otros métodos, y funcionó mejor en precisión".

Los modelos UH consideran la física de la mezcla de gas y petróleo y consideran factores de entrada importantes que afectan la presión de miscibilidad. El segundo modelo de MMP es para gases hidrocarburos y completaba la gama de herramientas.

"Usando estas dos aplicaciones MMP, los usuarios pueden hacer cálculos con las diferentes mezclas", dijo Dindoruk. "Nos esforzamos por proporcionar soluciones integrales para problemas prácticos".

El equipo de investigación de la UH ya está trabajando en el diseño de otra herramienta práctica para medir la solubilidad del dióxido de carbono en salmueras realistas con sales mixtas, que es un tema importante para la evaluación del secuestro de dióxido de carbono en acuíferos salinos profundos. Estén atentos a esa herramienta.

Accede a las aplicaciones aquí: