As rochas porosas contendo petróleo e gás natural estão enterradas tão profundamente no interior da terra que os operadores de xisto contam com modelos complexos do ambiente subterrâneo para estimar a recuperação de combustível fóssil. Essas simulações são notoriamente complexas, exigindo operadores altamente qualificados para operá-los. Esses fatores impactam indiretamente o custo da produção de óleo de xisto e, finalmente, quanto os consumidores pagam por seu combustível.

Pesquisadores da Texas A&M University desenvolveram um procedimento analítico que pode ser usado em planilhas para prever a quantidade de óleo e gás que pode ser recuperada de poços recém-perfurados. Ao modelar o padrão de fluxo de óleo e gás de poços mais antigos no mesmo campo de perfuração, os pesquisadores disseram que agora podem prever com precisão a taxa de fluxo de óleo e gás para poços mais novos, uma estrutura que é mais rápida e fácil de usar do que simulações complicadas de reservatórios.

“Na indústria de petróleo e gás, profissionais usam simuladores de reservatório sofisticados para ter uma noção de quantos hidrocarbonetos podem ser recuperados das camadas abaixo da superfície da Terra. Essas simulações são muito úteis, mas extremamente demoradas e computacionalmente intensas, "disse o Dr. Ruud Weijermars, professor do Departamento de Engenharia de Petróleo de Harold Vance. "Agora podemos fazer o mesmo tipo de previsões que essas simulações em um ambiente de planilha, que é muito mais rápido, economizando muito tempo e custo para os operadores de xisto, sem perda de precisão. "

Os pesquisadores descreveram suas descobertas na edição de março da revista. Energias .

Rochas de xisto contendo óleo e gás estão amontoadas em camadas que estão entre 3, 000 e 14, 000 pés no subsolo. Para acessar esses combustíveis fósseis, os furos são primeiro perfurados verticalmente no solo com a ajuda de brocas de alta potência para alcançar as camadas de rocha de xisto. A broca então se move horizontalmente, paralelo aos depósitos de xisto. Quando as rochas ao redor do poço horizontal são forçadas a rachar por fraturamento hidráulico, eles começam a liberar moléculas valiosas de petróleo e gás natural, que então correm para o poço e sobem até os tanques de armazenamento na superfície.

Antes do início da operação de perfuração, um modelo 3-D do reservatório geralmente é criado para prever a quantidade de óleo que pode ser recuperada dos poços. Esses modelos consideram a permeabilidade das rochas, geografia subterrânea e características sísmicas, entre outros parâmetros. Com essas entradas no lugar, o modelo praticamente divide o reservatório em pequenos blocos, ou células, e então simula o fluxo de óleo através desses blocos individuais com base na diferença de pressão nas diferentes faces do bloco.

"Essas simulações podem durar de horas a dias ou semanas, dependendo do número de blocos dentro de uma grade, "disse Weijermars." Então, se o modelo de reservatório tem um bilhão de células, você teria que calcular como esses bilhões de células se comportam e interagem para saber qual será o fluxo de óleo resultante. "

Para contornar esses cálculos matemáticos complicados, Weijermars e sua equipe concentraram sua atenção no fluxo de óleo dentro de uma única célula em um poço existente. Primeiro, eles calcularam o fluxo de óleo do local da fratura para a célula única usando equações baseadas na física. Ao assumir que todas as células de fluxo dentro de um poço são idênticas, eles foram capazes de aumentar a escala e obter a taxa de fluxo de óleo por um período de vários meses usando um procedimento analítico chamado análise de curva de declínio.

Os pesquisadores então compararam as previsões feitas por seu método com as das simulações e descobriram que as duas correspondiam muito bem. Contudo, ao contrário de simulações complexas, os pesquisadores disseram que a análise baseada em planilhas foi muito mais rápida.

Uma vez que os pesquisadores modelaram a taxa de fluxo de um poço existente, eles poderiam prever e melhorar o comportamento de novos poços ajustando alguns aspectos das células de fluxo, como a altura, comprimento ou espaçamento de fraturas hidráulicas e entre poços. Além disso, eles observaram que este tipo de análise poderia ser feito antes de perfurar os novos poços para que a recuperação de óleo e gás da região de arrendamento possa ser maximizada.

Os pesquisadores também disseram que, ao contrário das simulações de reservatórios, que exigem profissionais altamente treinados para executá-las, suas planilhas podem ser utilizadas por técnicos com muito pouco treinamento.

"Os operadores de xisto precisam cortar custos tremendamente por causa dos baixos preços globais do petróleo bruto. No entanto, eles também precisam prever e melhorar o desempenho dos novos poços que planejam perfurar, "disse Weijermars." Testamos nossa análise de célula de fluxo baseada em planilhas em simuladores de reservatório sofisticados em uma série de estudos, e o modelo de célula de fluxo faz um ótimo trabalho. Esta é uma boa notícia para os operadores de xisto - nossa técnica os ajuda a cortar custos e também é muito mais rápida. "