L'età dell'oro del petrolio e del gas naturale facili da estrarre sembra volgere al termine. Di conseguenza, le principali compagnie petrolifere stanno sviluppando nuove tecnologie per aiutare a rilevare i giacimenti sotterranei di petrolio e gas, alcuni dei quali si trovano più di 3, 000 metri sotto la superficie terrestre.

Il complesso processo di rilevamento, la perforazione e l'estrazione da questi serbatoi possono essere irte di sfide:il campo della scienza del sottosuolo mira a saperne di più sulle dinamiche delle formazioni rocciose sotterranee durante i disturbi causati dall'uomo come l'estrazione di petrolio, pompaggio delle acque sotterranee, recupero di energia geotermica e stoccaggio di anidride carbonica.

Una nuova unità presso la USC Viterbi School of Engineering, il Centro di ricerca industriale della Fondazione CMG per la caratterizzazione e previsione avanzata dei serbatoi, è pronta ad aiutare in questo sforzo.

Recupero delle risorse

Il centro aiuterà a sviluppare una tecnologia di imaging all'avanguardia e un'efficiente, migliori pratiche ambientalmente responsabili per il recupero delle risorse del sottosuolo.

Fondazione CMG, che ha il mandato di indagare sulla ricerca e l'innovazione nella modellazione dei giacimenti di petrolio e gas, ha fornito 1,35 milioni di dollari in finanziamenti di avviamento per il centro presso la USC Viterbi, uno dei soli 15 al mondo.

Behnam Jafarpour e Kristian Jessen, professori associati del Dipartimento di Ingegneria Chimica e Scienza dei Materiali della Famiglia Mork presso la USC Viterbi, co-dirigerà il centro, concentrandosi sullo sviluppo di nuove tecnologie di imaging e previsione.

"La caratterizzazione del sottosuolo è molto simile alla risoluzione di un puzzle gigante, " disse Jafarpour. "Potresti avere pochissimi pezzi del puzzle qua e là, ma rivelano poche informazioni su ciò che riempie il divario tra loro."

Strumenti tridimensionali

Jafarpour, che ha una formazione in ingegneria elettrica, svilupperà strumenti di imaging 3D avanzati che possono aiutare a creare un quadro più completo delle proprietà dei materiali nelle rocce sotterranee e della loro variabilità nello spazio. Quest'area, chiamata caratterizzazione dinamica del giacimento, è fondamentale per prevedere il comportamento dell'energia sotterranea e delle risorse idriche, così come i sistemi di smaltimento dei rifiuti, ha notato.

"C'è un grande potenziale per combinare strumenti e tecniche di imaging con il monitoraggio dei giacimenti e dati di risposta e approfondimenti geologici per riempire i pezzi mancanti del puzzle, " ha detto Jafarpour. "Se fatto con successo, il risultato può migliorare significativamente la nostra comprensione del comportamento di questi sistemi e la previsione del processo di recupero delle risorse".

L'area di competenza di Jessen è nella fisica del flusso di fluidi, in particolare il flusso di fluidi nelle rocce. Nonostante le apparenze, le rocce in realtà hanno superfici porose che consentono il passaggio di liquidi e gas. Intende sviluppare modelli predittivi per la fisica in gioco durante il movimento dei fluidi nei serbatoi stessi.

"[Jafarpour] cerca di capire che aspetto ha [il sottosuolo], mentre prevedo come si muoveranno i fluidi nel sottosuolo, " spiegò Jessen. "Allora, fondamentalmente quello che sta facendo mi fornisce input in termini di variabilità delle proprietà all'interno dei materiali del sottosuolo, e provo a vedere come ciò influenzerebbe il movimento dei fluidi in un volume maggiore. Questo si ripercuote poi sul suo lavoro".

Un piano quinquennale

L'attenzione di Jessen e Jafarpour nei prossimi cinque anni, la durata del contributo, sarà quello di sviluppare relazioni con l'industria e determinare temi e attività di ricerca che affrontano le sfide chiave nella modellazione del sottosuolo. In definitiva, il centro comprenderà un team di ricerca di 20 membri che comprende sia studenti laureati che docenti post-dottorato, e sarà supportato da un consorzio di rappresentanti del settore.

"Vogliamo portare la tecnologia utilizzata per prendere decisioni su come recuperare e utilizzare le risorse del sottosuolo del pianeta al livello successivo in modo da poter prendere decisioni ancora migliori, " Jessen ha detto. "Dobbiamo fare un lavoro migliore lì per garantire che sviluppiamo ed estraiamo le risorse nel modo più efficiente possibile".

Jafarpour e Jessen sono entusiasti della selezione dell'USC Viterbi e delle opportunità future.

"Sono davvero entusiasta del contributo che gli approcci scientifici multidisciplinari possono portare alla tecnologia e ai modelli computazionali che utilizziamo per ottimizzare e prevedere questi sistemi [sottosuperficiali], portando a un migliore recupero energetico con un impatto ambientale minimo e rischi associati, " ha detto Jafarpour.