Un nuevo modelo computacional podría potencialmente aumentar la eficiencia y las ganancias en la producción de gas natural al predecir mejor la mecánica de fractura previamente oculta. También explica con precisión las cantidades conocidas de gas liberado durante el proceso ". Nuestro modelo es mucho más realista que los modelos actuales ysoftware utilizado en la industria ", dijo Zden? k Bažant, profesor del Instituto McCormick y profesor de Ingeniería Civil y Ambiental, Ingeniería Mecánica y Ciencia e Ingeniería de Materiales de Walter P. Murphy en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern." Este modelo podría ayudar a la industriaaumentar la eficiencia, disminuir los costos y ser más rentables "
A pesar del crecimiento de la industria, gran parte del proceso de fracking sigue siendo misterioso. Debido a que el fracking ocurre bajo tierra, los investigadores no pueden observar el mecanismo de fractura de cómo se libera el gas de la lutita.
"Este trabajo ofrece una capacidad predictiva mejorada que permite un mejor control de la producción al tiempo que reduce la huella ambiental al usar menos fluido de fractura", dijo Hari Viswanathan, geocientífico computacional en el Laboratorio Nacional de Los Alamos. "Debería permitir optimizar varios parámetros comocomo tasas de bombeo y ciclos, cambios en las propiedades del fluido de fractura, como la viscosidad, etc. Esto podría conducir a un mayor porcentaje de extracción de gas de los estratos de lutitas profundas, que actualmente se encuentra en alrededor del 5 por ciento y rara vez supera el 15 por ciento ".
Al considerar el cierre de fracturas preexistentes causadas por eventos tectónicos en el pasado distante y teniendo en cuenta las fuerzas de filtración de agua no consideradas previamente, los investigadores de Northwestern Engineering y Los Alamos han desarrollado un nuevo modelo matemático y computacional que muestra cómo las ramas se forman verticalmentegrietas durante el proceso de fracking, lo que permite la liberación de más gas natural. El modelo es el primero en predecir esta ramificación, a la vez que es consistente con la cantidad conocida de gas liberado del esquisto durante este proceso. El nuevo modelo podría aumentar la eficiencia de la industria.
Los resultados fueron publicados en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias el 11 de enero, en un documento titulado "Ramificación de grietas hidráulicas en gas o petróleo de esquisto bituminoso con fracturas naturales cerradas: cómo dominar la permeabilidad"
Comprender cómo se forman las fracturas de esquisto también podría mejorar la gestión del secuestro, donde las aguas residuales del proceso se bombean de nuevo bajo tierra.
Para extraer el gas natural a través del fracking, se perfora un agujero hasta la capa de esquisto, a menudo varios kilómetros debajo de la superficie, luego el taladro se extiende horizontalmente, por millas. Cuando se bombea agua con aditivos en la capa bajo altopresión, crea grietas en el esquisto, liberando gas natural de sus poros de dimensiones nanométricas.
La investigación clásica en mecánica de fracturas predice que esas grietas, que se extienden verticalmente desde el orificio horizontal, no deberían tener ramificaciones. Pero estas grietas por sí solas no pueden explicar la cantidad de gas liberado durante el proceso. De hecho, la tasa de producción de gas es de aproximadamente 10,000veces mayor que el calculado a partir de la permeabilidad medida en los núcleos de lutita extraídos en el laboratorio.
Otros investigadores hipotetizaron previamente las grietas hidráulicas conectadas con grietas preexistentes en la lutita, haciéndola más permeable
Pero Bažant y sus colegas investigadores descubrieron que estas grietas producidas tectónicamente, que tienen aproximadamente 100 millones de años, deben haber sido cerradas por el flujo viscoso de la lutita bajo estrés.
En cambio, Bažant y sus colegas plantearon la hipótesis de que la capa de esquisto tenía capas débiles de microgrietas a lo largo de las grietas ahora cerradas, y deben haber sido estas capas las que causaron que las ramas se formaran a partir de la grieta principal. A diferencia de estudios anteriores, también tomaron en cuentaTener en cuenta las fuerzas de filtración durante la difusión del agua en el esquisto poroso.
Cuando desarrollaron una simulación del proceso utilizando esta nueva idea de capas débiles, junto con el cálculo de todas las fuerzas de filtración, encontraron que los resultados coincidían con los encontrados en la realidad.
"Mostramos, por primera vez, que las grietas pueden ramificarse lateralmente, lo que no sería posible si el esquisto no fuera poroso", dijo Bažant.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Los Alamos . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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