La modelación matemática y computacional, esencial para maximizar las reservas de petróleo

México está a la zaga en el desarrollo de la Modelación Matemática y Computacional (MMC) de los yacimientos petroleros, lo que no ha permitido aprovechar sus reservas de manera óptima y ha agravado el subdesarrollo tecnológico, aseguró el investigador emérito del Instituto de Geofísica (IGf), Ismael Herrera Revilla. La MMC posibilita la predicción del comportamiento de los depósitos de hidrocarburos; permite pronosticar cuál será la respuesta de los yacimientos al aplicar las diferentes opciones de explotación y adelantar los resultados de las diversas acciones realizadas. Por ejemplo, si se inyecta agua, determina la manera de distribuir el líquido para optimizar la producción y extraer la mayor cantidad de combustible. Herrera Revilla aseguró que este problema es de tal importancia para México que Pemex, el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP), las instituciones de educación superior y las de investigación deben formar una alianza para maximizar las reservas petroleras del país, pues así se obtendrán enormes beneficios en términos económicos, tecnológicos y educativos. En ello, la MMC es una herramienta indispensable que integra conocimientos científicos y tecnológicos para decidir qué métodos se deben aplicar, sean de recuperación secundaria (empleada cuando el flujo o la presión natural no basta para mover el fluido del yacimiento y se inyecta agua o gas para llevar el crudo a los pozos de producción) o terciaria (donde se introducen químicos, energía térmica o gases miscibles para extraer el crudo). El ganador del Premio Nacional de Ciencias y Artes 1976 (en el rubro de Ciencias Físico-Matemáticas y Naturales), expuso que México está en una encrucijada por la declinación de su producción petrolera. Herrera Revilla indicó que para que una petrolera mantenga su producción estable necesita restituir sus reservas, es decir, asegurar que estén a su disposición nuevos volúmenes equivalentes a, por lo menos, lo que se ha extraído del subsuelo. Un rasgo conspicuo de la crisis petrolera en el país es que mientras las empresas internacionales reponen más de lo que extraen y aumentan sus reservas en un volumen equivalente al 14 por ciento de su producción, en México los depósitos de Pemex disminuyen a un ritmo cercano al 75 por ciento de lo que produce. Para alcanzar la meta de las empresas petroleras internacionales, la investigación y aplicación de las nuevas tecnologías juegan un papel central, y es por esto que prestan atención prioritaria a esos rubros. En cambio, el subdesarrollo tecnológico de México es un factor que contribuye en forma importante a la crisis petrolera nacional. Cuando un yacimiento se explota utilizando exclusivamente la tecnología más básica, al final de su vida útil sólo habrá aportado alrededor del 15 por ciento de su contenido, en un periodo que es conocido como “producción primaria”. Una vez transcurrido este lapso, es menester echar mano de métodos más avanzados. Esta etapa ha sido denominada “producción secundaria o terciaria” (o “recuperación mejorada”), pero para su desarrollo se necesita investigación constante. Los avances en este último rubro (que demanda aplicaciones de vanguardia) aportan a las compañías extranjeras el 43 por ciento de su producción, y el índice que obtiene Pemex de esa fuente es insignificante, e incluye muchos yacimientos mexicanos ya explotados o en etapas avanzadas de explotación, como el de Cantarell. “Si el país dispusiera de tecnologías más sofisticadas se ampliarían sustancialmente las reservas de Petróleos Mexicanos”, aseveró Herrera Revilla. Una reserva de petroleo está constituido de material sólido y poroso con huecos llenos de fluidos que se separan en tres fases: agua, aceite y gas (generalmente, este último no se presenta en la etapa inicial, sino posteriormente, cuando disminuye la presión en el yacimiento). Estos depósitos pueden ser explotados a través de la producción primaria (que aprovecha la presión original para hacer que el petróleo salga del subsuelo) o secundaria (a través de inyecciones de agua para desplazar al petróleo) y terciaria (en la que se aplica vapor y aditivos químicos, e inclusive combustión in situ, para calentar el yacimiento). En todas las etapas de la producción petrolera se utilizan modelos matemáticos y computacionales para determinar cómo se debe trabajar y aumentar el rendimiento, escoger la estrategia de producción mejorada más adecuada, saber cómo actuar cuando el comportamiento observado se desvía de lo esperado y establecer cuál será su vida útil y rendimiento total. Son tantos los procesos disponibles que, para abordarlos matemáticamente, se precisa del método axiomático, útil para formular modelos básicos de producción petrolera “de manera unificada”. Ésta fue la forma en que los presentó el doctor Herrera Revilla en su videoconferencia. La base para la formulación axiomática está constituida por balances similares a los de la contabilidad financiera, donde el cambio de capital es igual a los ingresos menos los gastos, sólo que aquí este procedimiento es aplicado a las propiedades extensivas (que se pueden expresar como una integral) y, por asociación, a las intensivas (el integrando). El paso siguiente es establecer el axioma fundamental: la condición de balance a lo largo del tiempo. Sólo una vez que se cuenta con estos elementos, se puede aplicar la MMC, porque cualquier modelo se debe construir a partir de la identificación de una familia de propiedades extensivas.