Herramientas avanzadas para la toma de decisiones en proyectos de recuperación terciaria de petróleo

Abstract

La recuperación terciaria de petróleo (EOR) engloba técnicas avanzadas para extraer hidrocarburos remanentes en yacimientos maduros, mejorando la eficiencia de desplazamiento y las tasas de recuperación a través de la alteración de propiedades físico-químicas en los agentes de barrido, hidrocarburos, o la formación misma. Estos métodos presentan importantes desafíos económicos y técnicos. Desde el punto de vista económico, la evaluación de iniciativas EOR implica considerables inversiones en la adaptación y perforación de pozos, instalación de plantas de procesamiento, y abastecimiento de materiales y servicios. Técnicamente, es crucial predecir la productividad para diseñar planes de explotación eficientes.

La tesis propone herramientas rigurosas para asistir en la evaluación y diseño de sistemas productivos y logísticos en EOR, proporcionando medios ágiles de optimización. Dos aplicaciones clave son la inyección de soluciones poliméricas y de dióxido de carbono (CO2) en condiciones supercríticas, buscando mejorar la capacidad de barrido en los yacimientos. La implementación de EOR requiere una valoración precisa de las regiones de mayor rendimiento, el diseño de redes de infraestructura rentables y esquemas de operación eficientes.

El enfoque novedoso de la tesis incluye metodologías de programación matemática, como un modelo mixto-entero no lineal (MINLP) para optimizar estrategias de inyección de polímeros y CO2 bajo condiciones inciertas. Además, integra decisiones para el desarrollo conjunto de proyectos de captura, utilización y secuestro de carbono (CCUS), justificando las inversiones en CO2 al combinar EOR y CCUS.

Finalmente, la tesis revisa avances en el diseño óptimo de redes de tuberías bajo restricciones topológicas y fluidodinámicas, presentando un nuevo algoritmo iterativo e incremental que permite alcanzar la optimalidad global en el diseño de redes en tiempos de cómputo reducidos.