Boletín UNAM-DGCS-258
Ciudad Universitaria
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EN LA UNAM BUSCAN SOLUCIÓN AL PROBLEMA DE ADHERENCIA DE SÓLIDOS EN
DUCTOS PETROLEROS
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Desarrollan un simulador que predice la
permanencia de sólidos orgánicos en pozos productores de hidrocarburos: Octavio
Manero Brito, del Instituto de Investigaciones en Materiales
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Con este aparato se optimizará la
explotación de los recursos energéticos del país
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Produce imágenes y gráficos que podrían
comercializarse en todo el mundo
Para combatir las pérdidas
económicas y los problemas de operación ocasionados por los sólidos adheridos a
los tubos conductores de petróleo, Octavio Manero Brito, investigador del
Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) de la UNAM, en colaboración
con Carlos Lira Galeana, del Instituto Mexicano del Petróleo (IMP),
desarrollaron un simulador numérico para predecir dicho fenómeno.
Con este aparato será
posible controlar el problema, optimizando así la explotación de los recursos
energéticos del país. El trabajo, incluso, ha sido considerado por Petróleos
Mexicanos como un desarrollo innovador de gran importancia para
PEMEX–Exploración y Producción (PEP), quien lo comenzará a emplear a partir de
este año.
El simulador, que procede
del trabajo doctoral de Edgar Ramírez y Eduardo Buenrostro, ambos de la
Universidad Nacional, “se encuentra en la frontera internacional por su
capacidad de análisis, y constituye una aportación original que, sin duda,
contribuirá a eficientar los procesos de producción de hidrocarburos en los campos
petroleros del país”, se señala en una carta de PEP.
El instrumento se
implementará en breve para su uso empresarial en la red Intranet de esa
división de la paraestatal, de forma que se puedan realizar observaciones sobre
el impacto que tendría la depositación de sólidos, como asfaltenos y parafinas,
bajo diversos escenarios.
El programa de cómputo,
aclaró el ganador del Premio Nacional de Ciencias y Artes (2003) en el área de
Tecnología y Diseño, se entregó a la empresa en dos etapas, la primera en diciembre
de 2002, y la segunda en el mismo mes de 2003.
Explicó que algunos
aceites mexicanos contienen fracciones pesadas, es decir, compuestos de alto
peso molecular, que bajo ciertas condiciones de flujo, presión y temperatura se
separan y adhieren a las paredes de los pozos. Poco a poco restringen el paso
del crudo hasta prácticamente impedirlo. Ante tales circunstancias se hace
necesaria una intervención que supone un alto costo.
Hasta antes de la
existencia del prototipo, se hacían cálculos con paquetes comerciales que no
consideraban la separación y adherencia de las sustancias aceitosas, por lo que
era imposible pronosticar la incidencia, localización y extensión del fenómeno.
El nuevo programa digital es “mucho más completo, pues incorpora las fases de
gas, sólido y líquido que fluyen en el sistema”.
Basa su funcionamiento en
la resolución numérica de una serie de ecuaciones que describen circulación,
cinética y termodinámica de los materiales. “Por medio de ellas se puede llegar
a predecir el lugar, tiempo y magnitud en donde la acumulación de sólidos puede
ser crítica para obstruir el caudal. Esa información es importante para los
ingenieros, quienes pueden remediar el problema”, refirió.
De ahí su importancia,
pues produce imágenes y gráficos que podrían comercializarse en todo el mundo.
Las bases fenomenológicas
y los elementos de modelado ya se han publicado en revistas con riguroso
arbitraje, como AIChE Journal, Energy and Fuels y Petroleoum Science and
Technology.
De manera adicional, el científico
universitario trabaja en un megaproyecto financiado por el Consejo Nacional de
Ciencia y Tecnología (Conacyt) referido también a la exploración y explotación
de hidrocarburos en México.
Aquí, Octavio Manero
colabora en el estudio de la reología o deformación y transporte de la materia,
aplicada a surfactantes viscoelásticos, que son estimulantes para la producción
energética.
Esta investigación se
relaciona con el análisis de flujos en medio poroso y, específicamente, de
aquellos que pueden desplazar al aceite bajo un gradiente de presión
determinado.
Señaló que uno de los
problemas principales que enfrentan los pozos es que la presión con que sale
este graso a la superficie disminuye de forma gradual hasta agotarse. Cuando
eso sucede, se emplean líquidos para estimular la salida del crudo. Sin
embargo, sale mezclado con gran proporción de agua.
De ese modo, uno de los
objetivos de los surfactantes es evitar la salida hídrica y maximizar la de
hidrocarburo. Ellos aumentan la viscosidad de la primera al grado de impedirle
pasar por el medio poroso del subsuelo.
Son pequeñas moléculas que
tienen una parte polar y otra no, esta última afín al aceite y a compuestos
orgánicos. Se pueden asociar entre sí y formar estructuras mayores, con forma
de grandes cilindros.
Estas estructuras en
movimiento tienen la capacidad de romperse y regenerarse. Esta característica
los hace ideales para formular sustancias que desplacen a ese óleo en un medio
poroso, como las rocas donde se encuentra atrapado el hidrocarburo, precisó
Manero.
Ambas partes de la
investigación se conjuntan con el objetivo de entender el comportamiento de
esas sustancias en geometrías confinadas, como el subsuelo, y determinar cómo
se manifiestan cuando fluyen y qué cantidad aceitosa pueden desplazar.
Estos surfactantes, que a
diferencia de otros estimulantes sí son compatibles con la ecología, se emplean
en muchos países, en especial en campos petroleros agotados, como los del Golfo
de México. Antes se usaban polímeros, pero la relación costo–beneficio no era
la adecuada, recordó Octavio Manero.
Sin embargo, es necesario
realizar estudios básicos que permitan desarrollar futuras aplicaciones, por
ejemplo, en nuevas formulaciones de líquidos de perforación o de desplazamiento
del aceite. Tales investigaciones, por parte del integrante del IIM, han
incluido una estancia sabática en el Laboratorio de Investigación de la
compañía Schlumberger, en Cambridge, Inglaterra.
Ahí realizó estudios de
caracterización reológica y, por medio de modelos matemáticos, describió sus
propiedades en medios confinados, lo cual, sostuvo, constituye un área de
frontera.
“Las sustancias que se
emplean en esa empresa como surfactantes viscoelásticos se comparan mucho con
los que hemos estudiado en nuestro grupo de México. Su comportamiento es
similar”. El estudio de compuestos complejos en geometrías complicadas continúa
en la actualidad, finalizó Manero Brito.
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Foto 1
Octavio Manero Brito, del IIM de la UNAM, desarrolló
un simulador numérico para predecir la adherencia de sólidos orgánicos en pozos
de hidrocarburos, para incrementar su productividad.
Foto 2
El simulador
numérico desarrollado por Octavio Manero Brito, investigador del IIM de la
UNAM, es considerado como un desarrollo innovador de importancia para la
industria petrolera.