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Tendencias de la investigación y de las tecnologías petroleras

 

Durante los primeros 20 años del siglo XXI la energía se obtendrá todavía de los recursos fósiles para sostener la economía mundial. ¿La tecnología estará al nivel
de tan apremiantes necesidades?  (Primero de dos artículos).

 

Salvador OrtuÑo Arzate*

 

Una de las vías que deberá privilegiarse para elevar las reservas y la producción de hidrocarburos en el mundo será acrecentar los esfuerzos de la investigación científica-tecnológica que permitirá satisfacer la creciente demanda de hidrocarburos en los próximos años.

El esfuerzo en investigación y desarrollo tecnológico requiere llevar a cabo aceleradas investigaciones y la creación de herramientas tecnológicas, involucrando tanto a la industria y compañías petroleras transnacionales, como a las principales empresas estatales productoras de hidrocarburos.

El incremento de las reservas económicamente explotables, el control del costo de exploración y producción y la reducción de los costos de los procesos operativos (de los campos de producción hasta las regiones de demanda) plantean retos que requieren soluciones eficaces. Así, los progresos científicos y tecnológicos necesarios para elevar las reservas probadas y la producción, con un cuidado ambiental adecuado, demanda un incremento sensible de los esfuerzos de investigación e inversión. Ello exige una participación múltiple de las entidades que componen la dinámica del sector petrolero mundial (gobiernos y empresas). ¿Estas entidades podrán llevar a cabo tales esfuerzos eficazmente?

 

ECONOMÍA Y GEOPOLÍTICA

Se prevé que los energéticos fósiles continuarán siendo la base de la satisfacción de la necesidades energéticas mundiales. Diferentes análisis, entre ellos los de la Agencia Internacional de Energía y BP, indican que el consumo de hidrocarburos para 2025-2030 será del orden de 130 millones de barriles por día. Los hidrocarburos –petróleo y gas natural– continuarán siendo la base del suministro de energía. La sustitución de estos suministros energéticos por energías alternativas aún es, por múltiples razones, relativamente lejana: desarrollo tecnológico limitado, altos costos, riesgos inherentes asociados, etc.

Actualmente la demanda de petróleo se sitúa en cerca de 84 Mb/d (o sea más de 31,000 millones de barriles anuales). Para los primeros 30 años del siglo XXI esto representará una producción acumulada de más de 900 mil millones de barriles (Gb). Esta cifra prácticamente equivale a la magnitud de las reservas probadas mundiales hoy conocidas, de acuerdo a los datos publicados por fuentes especializadas.

El interés de los países consumidores ha estado dirigido hacia las reservas probadas de Oriente Medio, donde existen cerca de las dos terceras partes de las reservas mundiales de petróleo. Para los grandes consumidores, es crucial el desarrollo de soluciones tecnológicas, de carácter incremental o absoluto, acrecentando la rentabilidad o la disminución de costos y reduciendo la peligrosa dependencia de los suministros extranjeros, o bien, diversificando las fuentes de suministro hacia áreas geopolíticamente menos conflictivas. Empero, esto último no disminuye los imperativos tecnológicos.

 

 

INVERSIONES Y ESTRATEGIAS

En el contexto geopolítico, los aspectos cruciales serán: el aseguramiento de los suministros, la disminución de costos, la eficiencia energética para un desarrollo global sustentable; así como el aseguramiento de la preservación del medio ambiente local y mundial.

Se ha observado un cierto desplazamiento de la magnitud y variedad de las inversiones petroleras mundiales hacia los países en vías de desarrollo y con grandes reservas (v. gr. Irak, Arabia Saudita, países africanos, o incluso, México, a través de esquemas de “endeudamiento estratégico convenido”, como Pidiregas). Estas estrategias, además de constituir la esencia de la dinámica de la globalización neoliberal que busca recursos donde éstos se encuentren, se deben a condiciones como las que prevalecen en Estados Unidos, a saber, la disminución de la producción interna y de los montos de inversión de las compañías transnacionales por presiones de los grupos ecologistas, el desencanto de las promesas respecto a las reservas de Alaska, o las expectativas no cumplidas de hallazgos en las áreas nacionales o en el Golfo de México norte. Varios de estos aspectos inciden, de manera crítica, hacia la seguridad nacional estadounidense.

Como resultado de la expansión de actividades de las compañías petroleras transnacionales (ExxonMobil, Shell, BP, Repsol, etc.), después de las fusiones de los años noventa, se ha establecido una dura competencia entre ellas y se ha ejercido una presión geoestratégica hacia las empresas nacionales de carácter estatal. Esa competencia, o presión, tiene dos elementos torales: el manejo tecnológico y los grandes montos de inversión desplegados, frente a las posiciones de debilidad o subordinación de algunos Estados nacionales. Todo ello, para las compañías transnacionales, se da en el contexto de las mejores condiciones de seguridad de inversiones, desregulación de mercados, de alianzas geopolíticas y de eficiencia comercial.

En el actual marco geopolítico mundial y de la estructura del mercado internacional del petróleo, destaca la primacía de las compañías transnacionales multinacionales y sus compañías de servicio, las cuales concentran la investigación y los desarrollos tecnológicos bajo la óptica de la tecnoglobalización monopólica y el proteccionismo industrial a ultranza, por la posesión de patentes y de la propiedad intelectual, sobre la mayor parte de la moderna tecnología petrolera. Las estrategias de investigación y desarrollo tecnológico (IyDT) desplegadas actualmente, aún se fundamentan en la estimación de la creciente y sostenida demanda de los hidrocarburos fósiles durante las primeras dos o tres décadas del presente siglo.

 

NECESIDADES DE INVESTIGACIÓN APLICADA

Se prevé que la mayoría de los nuevos yacimientos que serán identificados y desarrollados en los próximos años serán de tallas pequeñas y medianas (con menores montos de reservas) y de geometrías más complejas. Tales yacimientos se situarán en áreas ya conocidas y muy exploradas, o en áreas de difícil acceso geográfico o climático y en regiones sensibles desde el punto de vista geopolítico. Los yacimientos grandes o supergigantes, conocidos en la actualidad, seguramente continuarán en el centro de las disputas geopolíticas entre los grandes consumidores y los países petroleros en vías de desarrollo.

Así, una proporción importante de la producción petrolera se obtendrá de los yacimientos reevaluados que ya se encuentran en etapa de explotación, o de la reactivación de ciertos campos productores donde se utilizan procedimientos y herramientas más rústicas o tradicionales. En tales condiciones, la contribución de la IyDT para la exploración y producción podría ser determinante para la eficiencia de las actividades petroleras. Su contribución permitiría: (1) reducir los elementos de riesgo en la actividad exploratoria durante la jerarquización de prospectos y la toma de decisiones en localización de nuevas perforaciones; (2) mejorar y precisar la caracterización de los yacimientos descubiertos, optimizando los costos de las operaciones; (3) asegurar la recuperación óptima de hidrocarburos a costos menores, por medio de una recuperación mejorada más eficiente; (4) reducir los costos de la cadena de valor de los hidrocarburos, de los campos de producción a las regiones de tratamiento y de consumo, y (5) mejorar las tecnologías y equipos de perforación y de producción.

 

EJES DE LA IyDT EN LA ACTUALIDAD

Los aspectos principales de desarrollo de tecnologías de carácter incremental, y posiblemente total, serán en los siguientes dominios tecnológico-científicos:

1.- Evaluación petrolera de cuencas sedimentarias y yacimientos. Como tecnología emergente, el modelado numérico y la simulación de sistemas petroleros (con el software apropiado) es el instrumento de esta integración de datos. Los desarrollos actuales (y en expectativa) son los de carácter 2D y 3D multimodal y multicomposicional de historias térmicas y de flujos de fluidos. Estos programas permiten no sólo la evaluación cualitativa, sino cuantitativa, de los productos específicos, volúmenes de hidrocarburos generados y existentes en los yacimientos por descubrir o desarrollar. De esta manera, se podrá asegurar, con mayor precisión y certidumbre, la evaluación y cuantificación de las reservas probadas, probables y posibles.

2.- Tratamiento de imágenes. Los actuales progresos de la sísmica –tanto en adquisición como procesamiento–, así como los adelantos esperados en la próxima década, materializarán logros determinantes para la reevaluación de las áreas tradicionales ya conocidas, pero, sobre todo, las regiones frontera, las cuales tienden a ubicarse en las áreas marinas, someras y profundas. Entre estos adelantos se encuentra la resolución de la sísmica tridimensional (3D), la 4D y la multicomponente, además de los procesos de interpretación interactiva y la visualización en tiempo real de las geometrías del subsuelo.

3.- Caracterización de yacimientos. En este dominio, los mejores medios para realizar la caracterización estática (sedimentológica y de petrofísica) de los yacimientos han tenido y tendrán un acelerado desarrollo. Estos adelantos, se estima, mejorarán la caracterización y modelación numérica de yacimientos, lo cual, a su vez, permitirá una mejor administración de la explotación de los mismos, mejorando y aumentando el factor de recuperación de hidrocarburos (actualmente del 30 al 35%) y optimizando las técnicas de recuperación secundaria y mejorada, a menores costos y de manera más eficiente.

Las ventajas de la industria petrolera de producción en este contexto serán materializadas por la concepción de modelos geológicos más precisos de yacimiento, lo cual imprime mejores condiciones de diseño de pozos (menor número de pozos de delimitación, optimización de su mallado de explotación, reducción de su número, y posteriormente, mejores condiciones para la implementación de las técnicas de recuperación mejorada). También se lograrán mejores resultados a partir de la aplicación de la sísmica de yacimientos: geometría de facies, permeabilidad, porosidad, áreas de captación, etc. A estos aspectos se suman, además, los adelantos de las técnicas de modelación matemática, usadas para la evaluación de las propiedades de yacimientos, de manera más integral y precisa.

4.- Dinámica de yacimientos. En este caso es fundamental el conocimiento preciso sobre la dinámica de los yacimientos y las leyes de su comportamiento. Un ejemplo es el estudio del barrido agua–aceite en los casos de mojabilidad intermedia y donde los métodos de criomicroscopía permiten la identificación de yacimientos que no responden a esta mojabilidad respecto del agua.

5.- Sistemas de producción. Los adelantos emergentes más importantes se sitúan en: los sistemas de evacuación polifásica, las instalaciones automatizadas de procesamiento, los sistemas de producción y transporte difásico, entre los más importantes. Asimismo, serán importantes las técnicas del mejoramiento de la producción polifásica. Finalmente, es fundamental mencionar el incremento paulatino del alcance en los equipos de perforación y explotación para tirantes marinos en aguas profundas.

6.- Sistemas de transporte de gas e hidrocarburos líquidos. Se estima que puede haber progresos tecnológicos importantes para reducir substancialmente los costos de la cadena del gas natural licuado (GNL) en todas sus etapas, desde el tratamiento, hasta la licuefacción, transporte y regasificación.

El impulso económico básico del mundo moderno, además del petróleo, ha sido el resultado de la tercera revolución científico–tecnológica, a partir de la cual se han desarrollo de ramas fundamentales como la informática, la biotecnología, las telecomunicaciones, la tecnología de materiales y la robótica. De esta revolución ha sido beneficiaria la industria en general, propiciando el ahorro energético y haciendo más eficiente la cadena de valor del petróleo a través de la optimización de procesos y el mejoramiento de las herramientas de exploración, producción, refinación y petroquímica. Los impactos en la industria petrolera han sido notables, esperando que asimismo sean propicios para la diversificación energética futura, la optimización en el uso de combustibles fósiles y la preservación del ambiente.

En resumen, estos desarrollos científico-tecnológicos facilitarían la integración y manejo de datos, permitiendo, además, una mejor descripción de las variables de los yacimientos en mallados más cerrados y precisos sobre su dinámica. Tales adelantos se beneficiarán cada vez más con el desarrollo de la informática de última generación. Finalmente, tales desarrollos podrían permitir una mejor planeación y gestión de la explotación, impactando directamente sobre la relación costo versus beneficio en la producción, las cadenas productivas, etc.

Empero, ¿serán estos avances científico-tecnológicos suficientes para atacar, o paliar, los problemas fundamentales relativos a la declinación de reservas y producción, la creciente demanda, los suministros de hidrocarburos en áreas conflictivas, o al aseguramiento del respeto al medio ambiente? Queda la duda.

Más bien, parece poco probable que la investigación y el desarrollo tecnológico que tendrán lugar en los años venideros, pueda impactar profundamente la estructura del mercado mundial del petróleo, sus capacidades, su integración horizontal y vertical, los montos de reservas y sus capacidades de producción y refinación. Más bien, es muy factible que sean las condiciones de la creciente demanda de energéticos, su declinación, el deterioro ambiental y los conflictos y situaciones geopolíticas las que podrían determinar su estructura, desplome y/o modificación definitiva.

Ahora, ¿cuáles son las tecnologías actualmente usadas en México y sus problemáticas inherentes? ¿Cuáles son las necesidades tecnológicas de nuestra industria? Este será el tema de un siguiente artículo.

 

*Es doctor en Geología, Exploración Petrolera y Recursos Energéticos por las Universidades de Pau et des Pays de l’Adour y Pierre et Marie Curie, de Francia. Fue investigador invitado en el Instituto Francés del Petróleo en París, Francia, durante 1998 y 1999. Actualmente es investigador y coordinador de proyectos de investigación en el Instituto Mexicano del Petróleo. (sortunoa@imp.mx).