Los investigadores de Skoltech han encontrado una manera de convertir la materia orgánica encerrada en la lutita de aceite en aceite líquido extraíble al inyectar agua muy caliente en la roca. Crédito: Elena Mukhina et al./Revista de ingeniería química
En la culminación de un proyecto de I + D de siete años encargado por una importante compañía petrolera, un equipo de investigadores de Skoltech ha publicado un estudio en el Revista de ingeniería químicaPresentar un método avanzado para una recuperación mejorada de aceite de la lutita de aceite rico en kerógeno.
Esto se refiere a un tipo de depósitos de petróleo que son notoriamente difíciles de desarrollar y, sin embargo, se sabe que existen en Rusia, Estados Unidos, China y América del Sur. La investigación se basa en los resultados de extensos experimentos en muestras de rocas y está lista para pruebas industriales.
El esquisto rico en kerogen es un tipo de roca que contiene aceite que contiene una gran cantidad de materia orgánica sólida, llamada kerógeno, que aún no ha madurado en el aceite. Tal roca se caracteriza por una porosidad y permeabilidad extremadamente baja. Con los métodos convencionales, no estará listo para extraer durante muchos millones de años.
Incluso si se usa una recuperación de aceite mejorada, que puede incluir inyectar dióxido de carbono en la roca, el resultado es que parte del aceite atrapado dentro puede liberarse, pero el kerógeno mismo permanece en su lugar y generalmente ni siquiera se considera en los cálculos de contenido de aceite.
“Hemos ideado y probado una forma de convertir artificialmente el kerógeno en petróleo subterráneo y liberarlo bombeando agua muy caliente, técnicamente llamada Supercrítica, en la roca a 200 a 300 veces la presión atmosférica normal”, dijo la autora principal del estudio, científica investigadora Elena Mukhina de Skoltech Petroleum.
“En nuestro experimento con un modelo de roca de 18 kilogramos de 180 centímetros, que no contenía ningún aceite móvil para comenzar, pero sí contenía 10-15% de kerógeno en masa, casi todo ese kerógeno se convirtió en aceite y se extrajo. Convencionalmente, ese aceite no cifre en los cálculos. Mientras tanto, la porosidad de roca aumentó de 0.1% a aproximadamente 30%”.
Cambios en la composición de los orgánicos contenidos en la roca después del tratamiento de agua supercrítica. En particular, la materia orgánica sólida (OM/HC no móvil) se transformó casi por completo en otros componentes, principalmente en aceite líquido. El peso total del modelo de roca fue casi 11 veces mayor que los 1.705 gramos indicados, esa cifra excluye la materia no orgánica. Crédito: Elena Mukhina et al./Revista de ingeniería química
El meticuloso experimento, que concluyó una larga serie de pruebas que se realizan en el transcurso del proyecto industrial de siete años, duró 10 días ininterrumpidos, con personal de laboratorio que trabajaba en turnos para monitorear continuamente el equipo y recolectar el filtrado de aceite fuera de la roca.
El experimento mostró que la temperatura del agua cuando llega a su destino bajo tierra debe ser superior a 350 grados centígrados. Eso permite que la conversión de kerógeno a petróleo, que ocurre naturalmente a los 100 ° C durante millones de años, se acelere a solo horas, incluido el tiempo que llevará recuperar el aceite.
La siguiente pregunta es cómo entregar el agua caliente a 3 kilómetros bajo tierra y cómo sacar el aceite. Con depósitos de baja permeabilidad, generalmente se perfora un pozo horizontal y se realiza la fractura hidráulica. Eso implica romper la roca alrededor del pozo con agua presurizada cargada de productos químicos.
Para mejorar la recuperación del petróleo, el pozo horizontal se inyecta repetidamente con fluido y/o gas, como CO2seguido de extracción de aceite. Entonces el ciclo se repite. Ese enfoque estándar “Huff-and-Puff” también funcionaría con inyección de agua supercrítica, pero resulta que hay una opción aún mejor.
Configuración de una sola (izquierda) y de doble agujero: 1- inyección bien, 2- pozo de producción, 3- inyección de agua caliente, 4- fracturas, 5- Área de transformación de kerógeno, 6- aguas residuales y/o extracción de aceite sintetizado. Crédito: Elena Mukhina et al./Revista de ingeniería química
“Con un solo pozo, una gran parte del agua se pierde después de cada inyección y impulsa parte del aceite sintetizado lejos del pozo. Proponemos que dos agujeros se perforen paralelos entre sí en un avión horizontal, uno de ellos para inyección de fluido y el otro para extraer aceite.
“Como hemos demostrado, nuestro enfoque patentado de doble pozo es económicamente factible y menos agotador para el medio ambiente. El equipo para generar agua supercrítica funciona con agua altamente purificada, por lo que esto descarta el uso de productos químicos para una recuperación mejorada.
“Además, después de que el agua se inyecta en un pozo separado, se puede recuperar del otro pozo, purificado y reutilizado una y otra vez, conservando muchas toneladas de ese precioso recurso. En algún momento, los roles de los dos agujeros se pueden revertir”.
Según los investigadores, su técnica para la extracción está siendo autorizada actualmente para las pruebas de campo por un importante socio industrial del Instituto.
Más información:
Elena Mukhina et al, recuperación de hidrocarburos sostenibles de lutitas inmaduras ricas en orgánica: experimento térmico a gran escala y aplicación de campo, Revista de ingeniería química (2025). Doi: 10.1016/j.cece.2025.162713
Proporcionado por el Instituto de Ciencia y Tecnología Skolkovo
Citación: La prueba de laboratorio admite el método para sintetizar aceite extraíble de materia orgánica sólida bloqueada 3 km subterráneo (2025, 16 de junio) recuperado el 16 de junio de 2025 de
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