La investigación que utiliza neutrones en el Reactor de Isótopos de Alto Flujo (HFIR) del Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) está ayudando a los científicos a explorar nuevos métodos para extraer petróleo de yacimientos no convencionales, mejorando la independencia energética de Estados Unidos.
La investigadora Dina Hegazy del Instituto de Minería de Colorado está utilizando neutrones del HFIR para su investigación. El HFIR es una de las fuentes de neutrones de reactor más potentes del mundo, y su investigación tiene como objetivo aumentar la producción de petróleo en áreas difíciles de explotar. En un momento en que las reservas estratégicas de petróleo de EE. UU. se encuentran en niveles históricamente bajos, la investigación de Hegazy llega en el momento oportuno.
La investigación se centra en mejorar la eficacia de las tecnologías de recuperación mejorada de petróleo (EOR), específicamente la inyección cíclica de dióxido de carbono en yacimientos no convencionales. En estos yacimientos, el petróleo está estrechamente unido a la roca, lo que dificulta el uso de técnicas tradicionales como la perforación, dejando grandes cantidades de crudo sin extraer y provocando pérdidas de producción de hasta dos tercios. En comparación con otras técnicas de EOR, la inyección cíclica de CO₂ puede mejorar significativamente la recuperación, pero aún hay margen de mejora en parámetros operativos como la presión de inyección y la duración del ciclo. La tecnología de neutrones ofrece una posible solución a este problema, contribuyendo a fortalecer la seguridad energética de EE. UU.
James Torres, científico de instrumentación del HFIR que ayuda a Hegazy en sus experimentos, declaró: "Los neutrones nos permiten obtener información detallada sobre estos yacimientos que de otro modo sería imposible. Ayudan a visualizar el movimiento de los fluidos a nivel microscópico, mejorando nuestra comprensión del proceso de extracción, ya que interactúan fuertemente con elementos ligeros como el hidrógeno."
La investigación de Hegazy se utilizará para avanzar en simulaciones por computadora a escala de yacimiento, ayudando a la industria a maximizar el uso de la tecnología de recuperación mejorada de petróleo con CO₂ (CO2-EOR). Continuará colaborando con el equipo de la Estación de Imágenes de Rayos Avanzada Multimodal (MARS) del HFIR para estudiar el intercambio de flujo a nanoescala entre el CO₂ y varios fluidos en diferentes muestras de esquisto. Hegazy afirmó: "Nuestro objetivo es observar cómo fluye el CO₂ dentro de los nanoporos que contienen petróleo. Comprender cómo el tamaño de los nanoporos afecta el flujo de CO₂ nos permite entender mejor cómo el CO₂ desplaza al petróleo, mejorando así la recuperación."
En muestras de esquisto completamente saturadas con petróleo, las imágenes inicialmente son oscuras. A medida que el CO₂ desplaza al petróleo, las imágenes se aclaran, creando un contraste que permite a Hegazy y su equipo observar los patrones de flujo del CO₂. La propiedad única de los neutrones, su sensibilidad a los elementos ligeros, permite al equipo visualizar el movimiento de los fluidos dentro de las muestras de esquisto. Además, a presiones más altas, los neutrones penetran las muestras de esquisto de manera más efectiva. Hegazy expresó su satisfacción por la colaboración con el equipo de MARS y la emoción de presenciar los últimos avances en el HFIR.
Además del HFIR, ORNL cuenta con una segunda fuente de neutrones: la Fuente de Neutrones por Espalación (SNS). La SNS utiliza un sistema basado en aceleradores para producir neutrones y, al igual que el HFIR, atrae a investigadores de todo el mundo a ORNL para realizar estudios de dispersión de neutrones.
La SNS y el HFIR son instalaciones para usuarios de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de EE. UU., que permiten a los científicos aprovechar las propiedades de los neutrones para impulsar descubrimientos científicos y abordar los desafíos urgentes de nuestra época. La dispersión de neutrones se aplica en numerosas industrias como la automotriz, aeroespacial, siderúrgica, defensa, materiales industriales, almacenamiento de energía, almacenamiento de datos y biomedicina, para enfrentar los principales retos científicos del siglo XXI.
La investigación con neutrones en ORNL ha impulsado numerosos descubrimientos, ayudando a los científicos a responder preguntas científicas importantes e inspirando innumerables innovaciones, como vidrio más resistente para dispositivos móviles, medicamentos más efectivos, motores de aviones y cohetes más confiables, automóviles con mayor eficiencia de combustible, blindaje militar mejorado y baterías más seguras, de carga más rápida y mayor duración.
