Le compagnie petrolifere stanno perdendo ingenti somme di petrolio recuperabile in giacimenti non convenzionali, secondo gli esperti della Penn State.

I ricercatori propongono che le aziende stiano applicando meccanismi di trasporto collaudati per l'estrazione del petrolio convenzionale, ma stanno incontrando ostacoli per il recupero perché non tengono conto della differenza nella fisica riscontrata nei giacimenti non convenzionali. La loro ricerca è stata pubblicata online a dicembre nel Society of Petroleum Engineers' Journal .

"I giacimenti non convenzionali sono enormi e offrono notevoli riserve di idrocarburi, " disse Hamid Emami-Meybodi, assistente professore di ingegneria del petrolio e del gas naturale alla Penn State. "La portata di queste riserve significa che anche un cambiamento dell'1% nel recupero si traduce in una quantità impressionante di petrolio. Questo petrolio non sfruttato ha motivato la ricerca sul miglioramento del recupero del petrolio da giacimenti non convenzionali utilizzando alcune tecniche convenzionali".

Più della metà del petrolio giornaliero prodotto negli Stati Uniti proviene da formazioni non convenzionali. E quel numero sta crescendo man mano che le aziende attingono agli oltre 35 miliardi di barili di petrolio della nazione in riserve non convenzionali, secondo la U.S. Energy Information Administration.

Le aziende sviluppano giacimenti non convenzionali perforando lunghi pozzi orizzontali e creando fratture idrauliche per consentire il flusso del petrolio per il recupero primario, che attualmente varia tra il 3 e il 10 percento della massa di olio originale in atto. Usano software commerciale sviluppato sulla base della legge di Darcy per prevedere il recupero e le riserve di petrolio. Ma, in pratica, non si rendono conto che la legge di Darcy, in cui il flusso si basa sulle differenze di pressione, potrebbe non essere appropriata per i giacimenti di scisto, dicono i ricercatori.

Dopo il recupero primario, Emami ha affermato che la pratica industriale esistente consiste nell'utilizzare una tecnica di iniezione di gas convenzionale nota come "huff 'n' puff" che migliora la mobilità del petrolio e aumenta il recupero. Durante lo "sbuffo, "il pozzo e le fratture sono riempiti con un gas ad alta pressione, come anidride carbonica o metano, a cui segue un breve periodo di "ammollo" in cui il pozzo viene chiuso. Il pozzo viene poi aperto durante il "soffio" per consentire la produzione dell'olio. Però, questa tecnica convenzionale funziona male per le formazioni di scisto, dicono i ricercatori, perché la diffusione, non le differenze di pressione, è ciò che aiuta principalmente il recupero del petrolio in queste formazioni contenenti pori di dimensioni nanometriche.

"Immaginate che il profumo venga spruzzato in un angolo di una stanza con aria molto immobile, " ha detto Emami. "Col tempo, la fragranza si diffonderà dall'angolo a tutte le parti della stanza. Questa è la diffusione".

Applicato al recupero del petrolio, la diffusione è quando le molecole di gas si muovono casualmente all'interno del petrolio e ne riducono la densità. Questo crea uno squilibrio di concentrazione tra l'olio all'interno delle fratture e l'olio nella formazione di scisto a contatto con le fratture, che aumenta il trasporto di petrolio nel pozzo.

"La diffusione richiede un tempo di ammollo significativo per essere efficace, che le aziende attualmente non stanno facendo perché stanno ancora assumendo che le differenze di pressione facciano fluire il petrolio ai pozzi, " ha detto Russell Johns, George E. Trimble Cattedra di Scienze della Terra e dei Minerali e professore di ingegneria del petrolio e del gas naturale alla Penn State.

Le aziende si muovono rapidamente con il periodo di ammollo tra lo "sbuffo" e il "sbuffo" perché si ritiene che chiudere un pozzo sia troppo costoso. Ancora, utilizzando calcoli teorici, i ricercatori hanno scoperto che l'iniezione di un gas a bassa densità per tempi di immersione di due mesi o più potrebbe avere enormi guadagni di recupero, anche quando si tiene conto dei tempi di inattività. Per esempio, i ricercatori hanno calcolato che il recupero in un singolo pozzo potrebbe essere raddoppiato o triplicato utilizzando periodi di ammollo più lunghi. Hanno scoperto che il metano o l'azoto funzionavano meglio dell'anidride carbonica perché il metano si diffonde più facilmente e la massa totale di questi fluidi da iniettare è inferiore.

Emami ha affermato che si potrebbero ottenere ulteriori guadagni se si ponesse l'accento sul miglioramento dei trasporti causati principalmente dalla diffusione anziché dalle differenze di pressione. I ricercatori stanno lavorando per creare esperimenti che consentano loro di calcolare i contributi di convezione - differenze di pressione - e diffusione - differenze di concentrazione - in modo indipendente, e anche sui metodi per accelerare il processo di diffusione.

Questo metodo è particolarmente rilevante, ma non è limitato, alle vaste risorse di scisto degli Stati Uniti. Ci sono implicazioni significative di questa nuova comprensione della fisica per la futura attività economica associata allo sviluppo sostenibile di giacimenti non convenzionali, ha detto John. È probabile che i recuperi possano essere aumentati da due a tre volte nei giacimenti di olio di scisto con le tecniche proposte, mostrando anche miglioramenti per i condensati che contengono etano significativo.

L'approccio potrebbe essere implementato nella Pennsylvania occidentale Marcellus o Utica shale, Ha aggiunto.

"Capire la fisica sarebbe come accendere la luce in una stanza buia dove hai lanciato freccette, " disse Emami. "Ora che vedi il bersaglio, saprai come progettare correttamente il metodo di estrazione per ottenere i migliori risultati possibili e imparare il massimo da ogni prova."