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miércoles, 17 de octubre de 2012

Un falso Eldorado

Imagen de http://www.microplagio.com

Queridos lectores,

Desde hace algunos años es costumbre que la Agencia Internacional de la Energía (AIE) saque alguna noticia de corte positivo un poco antes de la publicación de su informe anual, el World Energy Outlook (WEO, el cual este año está previsto que salga a la luz el 12 de Noviembre; cuando llegue haremos, como siempre, cumplida glosa de su contenido). Hace dos años fue el fantástico futuro que le esperaba al gas natural con la explosión de la explotación masiva del gas de esquisto en los EE.UU.; el año pasado el énfasis se puso en las buenas perspectivas que había para un crecimiento de la producción y consumo de energía renovable... Estas promesas de un futuro brillante son sin embargo rápidamente desmentidas por la realidad: ya sabemos que el gas de esquisto es mucho más limitado de lo que se pretendía, y ni siquiera es en realidad económicamente rentable (salvo para los EE.UU., que con él exporta inflación y por tiempo limitado). En cuanto a las energías renovables, su despliegue a escala masiva afronta tantos retos (de capital, materiales, ubicaciones, potencial máximo, TRE, etc) que incluso usando tecnologías probadas se requeriría establecer una economía de guerra desde ya para después conformarse con una economía de estado estacionario que no es compatible con nuestro actual sistema económico.

Con estas noticias la AIE intenta solamente dar una imagen de normalidad y de tranquilidad, puesto que el lector medio no comprobará estos datos después de que pase el fragor mediático que acompaña a la salida del informe anual. Sin embargo, alguien que se acuerde de los anuncios de otros años, si quiera vagamente, tendrá la sensación extraña de que las fanfarrias no concuerdan, de que cada vez se dice algo diferente. Y quien rasque un poco más verá que en realidad todo ese ruido de clarines sólo pretende ocultar que no se ve nada claro hacia qué sistema podemos transitar, toda vez que lo que no nos queremos cuestionar es el propio sistema económico.


Este año la AIE sorprende con el anuncio de las excelentes perspectivas de producción de Irak en los próximos años, sacando un informe temático al respecto casi un mes antes de la publicación del WEO. Y digo que tal anuncio es sorprendente no por el maravilloso futuro que nos ofrece, sino justamente por lo magro de sus perspectivas si uno las sitúa en su justo contexto. Según dicho informe, la AIE espera que Irak sea capaz de duplicar, quizá incluso de triplicar su producción actual de aquí a 2020. En la mejor de sus previsiones, con hasta 9 millones de barriles diarios (Mb/d) en tal fecha, la AIE estima que Irak podría convertirse en el segundo productor del mundo, por delante de Rusia. Su escenario central, algo más razonable, estima que irak podría incrementar su producción hasta llegar a los 6 Mb/d en 2020 y los 8,5 Mb/d en 2035.

En una época como la actual, que en un plazo de tiempo considerado razonablemente breve un país pueda incrementar su producción de petróleo en hasta 6 Mb/d (sobre los 90 Mb/d que se están consumiendo ahora mismo), y encima de petróleo crudo (no los sucedáneos conocidos como petróleos no convencionales, que tantos problemas y limitaciones tienen) ha sido recibido con entusiasmo por la prensa,  principalmente por la prensa económica. El matiz es importante: la prensa generalista no está demasiado al tanto de los problemas con el petróleo, centrada como está en la crisis económica sin entender que en buena medida ésta está siendo ya arrastrada por la energética. Sin embargo, los cenáculos económicos hace tiempo que son conscientes de que hay un problema real con la energía y empiezan a prestar más atención. 

Para entender qué pasa con Irak resulta conveniente echar un vistazo a la gráfica de producción y consumo de Irak durante los últimos 20 años, extraída como siempre de la web Flujos de Energía, que usa los datos del informe anual de BP.  



La historia productiva de Irak refleja su propio drama como país. La primera gran caída tiene lugar cuando le declaró la guerra a Irán, a principios de los 80 del siglo pasado; el conflicto destruyó muchos pozos e instalaciones críticas. Estaba a punto de recuperar los niveles productivos de los 70 cuando invadió Kuwait en 1991  y sufrió un intenso castigo por parte de los EE.UU., lo cual redujo la producción prácticamente a cero. Después, nueva recuperación (esta vez, curiosamente, en forma de "L": ¿los intereses de Occidente favorecieron una gran inversión y tal despegue fulminante a finales de los 90?); y en 2003 nuevo capítulo bélico, esta vez directamente contra los EE.UU. Que este episodio fue diferente de los anteriores lo evidencia la rapídisima recuperación de la producción, que demuestra que los EE.UU. atacaron Iraq con precisión casi quirúrgica, asegurándose de no destruir instalaciones críticas (lo cual refuerza la impresión de que el anormal despegue de los años anteriores fue alimentado por una gran inversión sobre todo americana).

Una anomalía de la gráfica presentada arriba, y que también arroja ciertas sombras sobre las fabulosas predicciones de la AIE, es que BP no tiene datos sobre el consumo interno de Irak. Esta parte queda, por tanto, a la especulación y a la inferencia muy indirecta a través de la experiencia de primera mano de quienes sí que han vivido en Irak. Una de esas personas es Pedro Prieto, vicepresidente de la Asociación para el Estudio de los Recursos Energéticos (sección local de ASPO), co-fundador de la web Crisis Energética y viejo conocido de estas páginas. Pedro siempre cuenta a quien le quiere escuchar que las sucesivas guerras, y en particular las que Irak ha librado contra los americanos, han servido para degradar la incipiente industria del país y reducirlo a la Edad Media, de donde no ha podido salir durante los largos años de embargo y tampoco ahora en medio de su crónica inestabilidad. De ese modo, el consumo de Irak es sólo una fracción ínfima del que podría haber sido y así la mayoría de su petróleo puede ser exportado para solaz de los occidentales. Si tal destrucción del autoconsumo iraquí ha sido deliberada o accidental queda a la libre interpretación del lector. Lo que sí que parece es que efectivamente Irak ha conseguido esquivar el destino que marca el Modelo de Territorio Exportador que ya discutimos aquí, según el cual los países productores tienden a disminuir muy rápido sus exportaciones, cayendo éstas típicamente a una tasa que es el doble que la de la caída de producción. Aunque, a qué precio para los iraquíes...

Se ha de hacer notar que las dificultades sobre el terreno hacen que la propia industria del petróleo se resienta en Irak. Los pozos de petróleo, sobre todo los más maduros, requieren un continuo y costoso mantenimiento so pena de quedar inutilizados, a veces de manera definitiva. Por otro lado se tiene que tener en cuenta que algunas de las estrategias de explotación que se pretenden aplicar a Irak, exportadas de otros territorios, están basadas en el uso de abundantes cantidades de agua. En un país desértico como Irak, donde muchos de sus campos están en zona continental, tales estrategias tienen una aplicación mucho muy limitada, y no sólo es una cuestión de dinero. Eso explica por qué, a pesar de haber proyectos de explotación que sobre el papel deberían hacer que Irak produjese 15 Mb/d en 2020 la AIE no se permite tal cantidad ni en sus mejores sueños.

Pero incluso para los que creen que la única limitación es el dinero el reto a afrontar es terrible: según el propio informe de la AIE sería necesario realizar una inversión de 25.000 millones de dólares al año. Piensen que en la actualidad se invierten en ese país en el mismo segmento 9.000 millones de dólares anuales, lo que implica un incremento del 278%. Incremento que tiene que producirse ya para que el aumento de producción llegue a tiempo de revertir los intuidos efectos adversos de un peak oil cada vez más próximo, sino pasado. Sin embargo, una de los mayores problemas que afronta encontrar inversionistas para este presunto gran negocio del petróleo iraquí es la falta de seguridad en el país. Para poder explotar ese petróleo se tienen que provisionar pérdidas materiales y humanas, al final del día indistintamente convertidas en dinero en el balance de las empresas sobre el terreno, o bien (en realidad, además) fuertes gastos en seguridad. Todo lo cual hace disminuir el rendimiento económico de la inversión (tal descenso también se podría contemplar desde la perspectiva de la TRE, como un sobrecoste energético asociado a la inestabilidad). En añadidura, los retos técnicos a afrontar, comentados más arriba, no son menores.

Lo que se presume como una buena nueva oculta grandes retos técnicos, económicos y una cantidad de inversión tan elevada que hace dudar de cuál es la TRE real de la explotación que se pretende. Recuerden que a medida que la TRE se acerca a 1, la energía neta que nos deja el petróleo se acerca a 0. Y si para producir ese petróleo al ritmo que la AIE desea tenemos que reducir la TRE nos podemos encontrar delante de una situación en que la cantidad de barriles nominales aumenta, pero la energía que podemos aprovechar de ellos disminuye porque se consume más en su producción. Tal simple consideración termodinámica escapa del radar de los economistas ya que, como sabemos, no entienden el concepto de TRE. 

Lo desdichado del caso es que en realidad el mensaje de la AIE no puede ser más desesperante. Puesto que de manera implícita el lector de las presuntas buenas noticias de la AIE está dando por hecho que Irak será capaz de lograr el hito de aumentar tanto su producción (cosa difícil, como hemos explicado) todo lo demás manteniéndose igual. Desgraciadamente, de aquí a 2020 los campos actualmente en explotación en el mundo va a perder unos 36 Mb/d de producción, según preveía el CEO de Shell Peter Voser hace un año. Eso no quiere decir que el mundo vaya necesariamente a producir 36 Mb/d menos en 2020 (sobre los 90 Mb/d consumidos hoy en día eso representa una caída del 40% de la producción, ahí es nada), puesto que nuevos campos y pozos van a entrar en producción. Sin embargo, lo que parece claro es que compensar completamente tal declive es prácticamente imposible, como un debate público en la web francesa Oil Man dejó bastante claro (por cierto, vean el comentario sobre las previsiones que hace un año se hacían sobre Irak, semejantes a las que adopta hoy la AIE, y cómo la Administración Obama las desmiente rotundamente). La conclusión es que hacia 2020 las previsiones más razonables indican que la producción de petróleo será de entre 10 y 20 Mb/d inferior a lo que es ahora. Y ya de incrementar la producción ni hablamos; pero recuerden que mientras no se incremente la producción de petróleo se va a producir una transferencia neta de consumo de petróleo desde Occidente hacia las economías emergentes, uno de los factores que explican por qué esta crisis no va a acabar nunca. Y si como parece la producción declina, la crisis será aún más grave de lo que ya es ahora mismo. Y si como huída hacia adelante se pretende compensar la caída de producción de crudo con más biocombustibles se producirá un doble efecto perverso: primero, que en realidad no aumentamos nuestra cantidad de energía neta, ya que los biocombustibles tienen TREs cercanas a 1, con lo que creemos hacer algo y no hacemos nada; y segundo, que aceleraremos y extenderemos las Guerras del Hambre, con consecuencias imprevisibles a escala global. 

Delante de estas consideraciones los 6 Mb/d que la AIE quiere presentarnos como la gran maravilla parecen un mal sarcasmo. Parece cada vez más cercano el día en que la AIE meterá la mano en el saco de las buenas noticias y la sacará vacía.


Salu2,
AMT

miércoles, 14 de marzo de 2012

Por qué se modifican las reservas de combustibles fósiles y qué significa

Queridos lectores,

Esta semana Luis Cosin se ha ofrecido para aclarar un tema que suele confundir al profano, y es cómo se evalúan las reservas de petróleo, qué significan de modo práctico, y por qué van cambiando tanto. Espero que tras su monografía puedan entender mejor y poner en perspectiva tantos anuncios como se hacen hoy en día de los grandes yacimientos que se van encontrando.

Les dejo con Luis. Salu2,
AMT

RESERVAS DE COMBUSTIBLES FÓSILES ¿QUÉ SON Y CÓMO SE MIDEN?


0.- INTRODUCCIÓN

Últimamente hay un goteo de noticias tratando el tema de las reservas de combustibles fósiles y surgen preguntas:

  • ¿Por qué sufren revisiones al alza o a la baja?

  • ¿Se descubren realmente nuevas reservas o son ampliaciones de las existentes?

  • ¿Cómo se puede saber cuánto son de grandes?

  • ¿Es lo mismo una reserva de gas que una de petróleo?

  • En definitiva: ¿cómo se suman peras y manzanas?

En este artículo pretendo describir brevemente el proceso de formación de los combustibles fósiles, necesario para entender las particularidades de cada tipo de yacimiento, y el proceso que se sigue para descubrir nuevos yacimientos y estimar su producción futura.

1.- CÓMO SE FORMAN LOS COMBUSTIBLES FÓSILES

Los combustibles fósiles son, esencialmente, materia orgánica fosilizada, procedente de organismos vivos.


En términos cuantitativos de masa, la materia viva está compuesta esencialmente por:

  • Glúcidos (o carbohidratos), que forman parte de la pared celular y los tejidos estructurales de los vegetales (tallos, ramas, hojas, tronco...).

  • Lípidos (o grasas, principalmente triglicéridos), que constituyen reservas de energía metabólica.

Tambien contiene proteínas y ADN, pero en cantidades que son comparativamente muy pequeñas, irrelevantes para el análisis que vamos a hacer.

Carbohidratos y lípidos fosilizan de forma diferente y conducen a materiales totalmente distintos.


1.1.- Fosilización de los lípidos: el petróleo y el gas natural


Los lípidos o grasas (en su mayor parte, triglicéridos) son compuestos ricos en hidrógeno y pobres en oxígeno. Su fórmula estequiométrica:

Cn+1 H2n+2 O3

Es casi la de un hidrocarburo convencional (CnH2n+2), y su estructura en largas cadenas de carbono e hidrógeno enlazados:


Estructura de un triglicérido típico, formado por una molécula de glicerina (3 carbonos, a la izquierda) y largas cadenas de carbono e hidrógeno, que pueden superar los 15 o incluso 20 eslabones. Los triglicéridos, desde el punto de vista químico, son ésteres de glicerina con ácidos grasos de cadena larga.

Debido a la escasa presencia de oxígeno no fermentan, sino que, por medio del calor y la presión, y en ausencia de oxígeno, sufran dos tipos de reacciones:

  • Transesterificación, que forma largas cadenas de hidrocarburos, lo que da lugar a aceites minerales (biodiesel).


  • Rompimiento (“cracking”) térmico o pirólisis, que produce la descomposición térmica de triglicéridos y otros compuestos orgánicos en moléculas más simples, como alcanos, alquenos y sustancias aromáticas (componentes fundamentales del petróleo y el gas natural) y ácidos carboxílicos.

Las moléculas pequeñas resultado del cracking (fundamentalmente metano 90-95%, etano 2-6%, y propano 1-2%), junto con otros gases como helio, sulfuro de hidrógeno, nitrógeno y mercaptanos forman lo que se conoce como “gas natural”.

Por este motivo, el gas natural suele acompañar a los yacimientos de petróleo y constituye una parte fundamental de las reservas de combustibles fósiles.



El plancton marino y las algas microscópicas acumulan grasa en gran cantidad en sus organismos, como almacén de energía:


Por lo que se cree que son las principales fuentes de materia orgánica de las que derivan el petróleo y el gas natural que existen en la actualidad.



1.2.- Fosilización de los hidratos de carbono: el carbón


Los hidratos de carbono tienen la fórmula general:

Cn+x H2nOn

Estequiométricamente, son casi una combinación de carbono (C) y agua (H2O). Por eso se les llama “hidratos de carbono”.

Por este motivo:

  • Pueden ser fermentados debido a la acción de bacterias anaeróbicas, que consumen el propio oxígeno de los carbohidratos para producir energía, liberando CO2 y H2O e incrementando gradualmente el contenido en carbono a medida que el oxígeno se va a agotando (notar que esto no ocurre con los lípidos, que no fermentan). Este proceso se conoce como “carbonificación”.

  • Además, sometidos a grandes presiones y temperaturas, sufren una reacción de deshidratación (pérdida de agua) dejando carbono elemental (lo que se conoce tambien como “carbonización”). Es lo que observamos, por ejemplo, cuando se calienta sin arder una madera o un trozo de papel. El proceso de deshidratación a altas temperaturas es el que genera el carbón vegetal o “picón”.

Por su abundancia, hay dos hidratos de carbono que merecen mención especial: la lignina y la celulosa.

La celulosa es un polímero natural, formado por unidades de glucosa (que es un carbohidrato) polimerizadas (conectadas unas con otras en una especie de malla extensa):


Estructura molecular de la celulosa

La celulosa forma las paredes celulares de los vegetales: La pared de una célula vegetal joven contiene aproximadamente un 40% de celulosa; la madera un 50%, mientras que el ejemplo más puro de celulosa es el algodón con un porcentaje mayor al 90%.

Por su parte, la madera es rica en lignina (el nombre viene precisamente de la palabra latina “lignum” que significa “madera”), que es otro polímero natural, de estructura más compleja que la celulosa pero con estequiometría similar (de carbohidrato), y está presente en gran cantidad en las paredes celulares de las plantas y también en las dinophytas del reino Chromalveolata.


Estructura molecular de la lignina

Por ejemplo, hay un tipo de carbón joven llamado lignito, que se llama así por tener muchas veces la forma de la madera de la que proviene:


Pieza de Lignito


2.- CUÁNDO Y CÓMO SE FORMARON LOS COMBUSTIBLES FÓSILES

Los combustibles fósiles, a los que hoy somos tan aficionados, tienen su origen en dos eras muy concretas del paleozoico: el Devónico y el Carbonífero.


Las eras del paleozoico (escala en millones de años)

Los tipos diferentes de vida (y materia orgánica asociada) presentes en estos periodos y las diferentes formas en que ésta se fosiliza, dieron lugar a petróleo y gas en el Devónico y carbón en el Carbonífero.

2.1.- El petróleo y el gas natural


Durante el Devónico (nombre que proviene del condado de Devon, en Inglaterra), los océanos y los ríos se llenaron de plancton y algas microscópicas que, como hemos visto, acumulan gran cantidad de grasa en sus organismos.


A medida que sus cadáveres se iban acumulando en cuencas sedimentarias, normalmente mares poco profundos y cuencas de ríos, e iban siendo recubiertos por nuevas capas de sedimentos, la presión y la temperatura en los sedimentos más profundos aumentaban hasta que se iniciaron las reacciones de fosilización, que conducen a la formación de petróleo y gas natural.

El proceso de formación del petróleo y el gas natural es lento y azaroso y tiene los siguientes pasos:

  • Los sedimentos mezclados con arenas se depositan en un ambiente anaerobio en el fondo de cuencas sedimentarias marinas y fluviales.

  • Poco a poco, van siendo recubiertas por nuevas capas de sedimentos, lo que hace que se vayan hundiendo y vaya aumentando su presión y temperatura.

  • A suficiente presión y temperatura, comienzan las reacciones de formación de hidrocarburos y se transforman poco a poco en arenas asfálticas. En algunos casos el proceso se detiene aquí (por ejemplo, en los yacimientos de arenas asfálticas de Canadá).

  • Posteriormente, a presiones aún mayores, las arenas asfálticas se metamorfizan (se producen cambios mineralógicos) dando lugar a rocas areniscas impregnadas de petróleo y gas y se intensifica el “cracking” de los hidrocarburos pesados para dar origen a otros más ligeros.

  • En algunos casos, a temperaturas demasiado altas o mantenidas demasiado tiempo, todos los hidrocarburos se transforman en gas natural. Normalmente, sólo una parte se transforma en gas y el resto permanece como hidrocarburos líquidos.

  • Los hidrocarburos y el gas migran hacia arriba, habitualmente por tener menor densidad que el agua y la roca, o bien por ser arrastrados y lavados por la capa de agua inferior.



  • La migración continúa hasta que:

      • O bien emergen al exterior, formando fumarolas de gas o afloraciones de betún, como las que pueden verse en ciertas zonas del mar Muerto (de ahí viene el “betún de Judea”):



      • O bien quedan atrapadas por una roca impermeable, llamada roca “sello” o “trampa” (típicamente rocas salinas en antiguas cuencas marinas o bien rocas arcillosas en antiguas cuencas fluviales)



De hecho, se estima que la inmensa mayoría del petróleo y gas (más del 99%!) formado a lo largo del tiempo ya ha escapado a la superficie. Queda sólo aquél que, azarosamente, ha sido capturado en una trampa por una roca sello, típicamente arcillas (en zonas fluviales) y rocas salinas (en antiguos mares) que son poco permeables.

La roca en la que el petróleo y el gas quedan impregnados se llama roca “almacén” y tiene una importancia fundamental. De sus características físicas y químicas depende la cantidad de petróleo que se podrá extraer de un yacimiento.


Lutita: típica roca porosa que sirve de almacén de hidrocarburos

Cada petróleo tiene “su” receta y “su” historia. No hay dos iguales. Incluso la composición de lo que se extrae de cada yacimiento varía a lo largo del tiempo.

          Crudo ligero (Nigeria)                   Crudo intermedio (Brent)            Crudo pesado (Venezuela)


Por este motivo, a efectos comerciales, se suele trabajar con valores medios de densidad, contenido en azufre...etc. El petróleo comercial es una mezcla de producto de varios pozos con una especificación más o menos constante.

Así pues, sacar petróleo es más bien parecido a esto:



Sacar petróleo es como absorber líquido de una esponja con una pajita


2.1.- El carbón


Durante el Carbonífero (literalmente “la edad del carbón”), los árboles y vegetales leñosos grandes colonizan la tierra firme y los pantanos y sus restos de madera y hojas se acumulan en zonas pantanosas, lagunares o marinas, de poca profundidad.


El proceso de formación del carbón requiere de la acción de bacterias anaerobias o calor, es mucho más sencillo que el del petróleo y tiene los siguientes pasos:
  • Los vegetales terrestres muertos, hojas, maderas, cortezas, y esporas, ricas en celulosa y carbohidratos se van acumulando en el fondo de una cuenca de sedimentación, en zonas pantanosas, lagunares o marinas, de poca profundidad. Quedan cubiertos de agua y, por lo tanto, protegidos del aire.

  • Las bacterias anaerobias lentamente transforman el material mediuante fermentación, consumiendo el oxígeno de la propia materia organica, liberando CO2 y H2O y dejando un resíduo cada vez más rico en carbono.

  • Posteriormente pueden cubrirse con depósitos arcillosos procedientes de aluviones o inundaciones, lo que contribuirá al mantenimiento del ambiente anaerobio, adecuado para que continúe el proceso de carbonificación.


En función del grado de carbonificación que haya sufrido la materia orgánica, podemos encontrar varios tipos de carbón. De más a menos, son los siguientes:

  • Antracita, que es carbono cristalino prácticamente puro.

  • Bituminoso bajo en volátiles.

  • Bituminoso medio en volátiles.

  • Bituminoso alto en volátiles (hulla).

  • Sub-bituminoso.

  • Lignito con forma que recuerda aún al origen vegetal.

  • Turba carbón joven, mezclado con restos de vegetales aún sin carbonificar.

Estos tipos son bastante homogéneos a lo largo de todo el mundo.


Tipos de carbón mineral

Se cree que la mayor parte del carbón se formó durante el período Carbonífero (hace 190 a 345 millones de años).


3.- DÓNDE ENCONTRARLOS

Como se ha explicado en la discusión anteiror, el petróleo y el gas natural se encuentran en:

  • Zonas que han sido cuencas sedimentarias de mares y ríos en el Devónico.

  • Que han sufrido procesos geológicos de metamorfización de las arenas sedimentarias a roca arenisca.

  • Y que disponen de una capa de roca impermeable que ha impedido que los hidrocarburos formados escapasen a la superficie.


Por su parte, el carbón se encuentra en:

  • Zonas que han sido cuencas sedimentarias de mares poco profundos y pantanos en el Carbonífero.

  • Y que se encuentran en zonas de vegetación abundante en la época.

Y es mucho más abundante que el petróleo y el gas. Suele localizarse bajo una capa de pizarra y sobre una capa de arena y arcilla.


4.- CÓMO SE ENCUENTRAN


El dios Hades de los giegos (Plutón para los romanos) regía el inframundo y custodiaba con celo sus tesoros.

Se le invocaba golpeando el suelo con la mano o con una vara y lanzando toda clase de maldiciones.

¿Cómo encontramos petróleo y gas en la actualidad?

Pues bien: haciendo exactamente eso mismo! Aunque las maldiciones se guardan para los casos en los que se perfora un agujero y no aparece nada.

Una vez que hemos identificado una antigua cuenca sedimentaria, una parte fundamental de la exploración consiste en hacer “mapas” de las capas profundas de la corteza terrestre.

Esto se consigue por medio de técnicas sísmicas:


Obtención de datos sísmicos con un generador de ondas sísmicas y geófonos

Un dispositivo generador de ondas sísmicas (algo que golpea el suelo o detona pequeñas cargas explosivas) genera ondas que se reflejan y se refractan en las diferentes capas del suelo y son “escuchadas” por geófonos situados a una cierta distancia de la fuente.

El suelo, por ser muy denso, es un excelente transmisor del sonido, lo que podemos comprobar por ejemplo en verano, en la playa, poniendo el oído en el suelo y escuchando las pisadas de un partido de fútbol a más de 100 metros. Además, la velocidad del sonido es muy diferente en función de la composición de cada capa suelo.

Midiendo los tiempos que tardan las ondas en volver a la superficie y ser recogidas por los diferentes geófonos, y resolviendo los sistemas de ecuaciones correspondientes, se pueden hacer mapas relativamente precisos de las diferentes capas.


Ejemplos de mapas sísmicos

Estos mapas sísmicos no miden distancias, sino tiempos!

Para obtener la profundidad de cada capa, hay que conocer la densidad y la velocidad del sonido en cada segmento, y eso sólo podrá hacerse más adelante, con los primeros sondeos.

Los geólogos y geofísicos pasan horas delante de estos diagramas, asistidos por ordenadores potentes, para tratar de detectar las formaciones susceptibles de convertirse en trampas de petróleo.

Es típico el caso de las anticlinales (pliegues convexos hacia abajo) y fallas (por las que el petróleo migra hacia la superficie).


Anticlinal con roca almacén y roca sello

De hecho, los ordenadores modernos, con capacidad de proceso que hace unos pocos años era impensable, han supuesto un salto cualitativo en la calidad de estos análisis preliminares y han mejorado drásticamente la fiabilidad de esta tecnología.

Los descubrimientos más recientes serían imposibles sin esta tecnología, pues requieren miles de millones de horas de cálculo manual.

Una vez localizada una zona prometedora, hay que hacer la primera perforación... La perforación el primer pozo de test es un momento clave.

  • Una perforación onshore (sobre la tierra firme) puede costar casi un millón de dólares (sin contar los costes de transferir la maquinaria y las infraestructuras necesarias al lugar).

  • Una perforación offshore (sobre una lámina de agua, en una plataforma o barco) puede costar varias veces más y sólo está al alcance de las compañías más grandes.

La media de la industria a escala mundial es de 1 perforación exitosa por cada 15-20 perforaciones secas.


Plataforma de perforación (rig) onshore


Plataformas de perforación (rig) offshore

No hace falta comentar que, en la perforación offshore, la complejidad y el costo se incrementan rápidamente con el grosor de la lámina de agua intermedia.

La exploración en aguas profundas (lámina de agua de grosor superior a 1.000 m) sólo ha sido viable y razonablemente segura desde hace 7-8 años.

El carbón es, comparativamente, mucho más fácil de localizar y extraer. Suele aflorar en estratos a lo largo de fallas del terreno y encontrarse entre una capa de arcilla y otra de pizarra.


Veta de carbón a la vista en una falla del terreno

Se estima que la mayor parte de las vetas de carbón están aún sin descubrir, por no ser rentable su explotación (son demasiado pequeñas o están demasiado alejadas de los centros de consumo).



5.- CÓMO SE ESTIMA LA CANTIDAD


5.1.- No son lo mismo “Recursos” (“Oil in place”) que “Reservas”

La cantidad total estimada de petróleo en un reservorio, incluyendo las partes extraíbles y no extraíbles, se llama “recurso” (“oil in place” en inglés).

Dadas las características de cada reservorio y las limitaciones de las tecnologías de extracción del petróleo, sólo una parte de los recursos puede llevarse a la superficie. Esta parte se denomina “reservas”.

El cociente reservas/recursos se denomina factor de recuperación, FR, (“recovery factor” en inglés) y varía enormemente de un lugar a otro. Depende de:

  • La densidad del petróleo. A mayor densidad, mayor dificultad para que fluya y poder extraer el petróleo.

  • La presión a la que se encuentre el reservorio. A mayor presión, mayor densidad del petróleo o gas y menos esfuerzo para extraerlo.


  • La porosidad de la roca almacén. A menor porosidad, más dificultad para que el petróleo o el gas fluyan y más pozos será necesario hacer.


  • La distribución física del reservorio (cuán irregular sea). Puede haber zonas inaccesibles que requieran la perforaciómn de pozos supletorios.


  • La tecnología utilizada: en general, el factor de recuperación mejora si se hacen inversiones adicionales en un reservorio como:


    • Inyección de gas o agua para aumentar la presión.
    • Inyección de surfactantes para mejorar la porosidad.
    • Inundación para arrastrar el petróleo hacia la parte superior del reservorio.
    • Uso de microbios anaerobios que “digieran” el petróleo más pesado y lo transformen en compuestos más ligeros.
    • Fracking” (fraccionamiento hidráulico o físico mediante explosiones) consistente en quebrar la roca almacén para mejorar su porosidad. Este tipo de tecnología permite exraer petróleo y gas de la pizarra (“shale oil” / “shale gas”), que es una roca muy poco permeable. Es un procedimiento polémico por la posibilidad de contaminar acuíferos y crear fallas o incluso terremotos locales.

En general:

  • El gas natural tiene un factor de recuperación superior al 80%.

  • Los reservorios de petróleo ligero, como los de Nigeria, Irak o Arabia Saudí pueden llegar a factores de recuperación del 50%.


  • Los de petróleo intemedio (por ejemplo, el del Mar del Norte), no suelen superar el 20%, aunque con tecnologías mejoradas (“enhanced recovery”) pueden llegar al 25%.


  • Y los de pesado y extra-pesado, como el mexicano o venezolano, raramente superan el 5% en la actualidad, a no ser que la explotación se pueda hacer a cielo abierto (como en el caso de las arenas bituminosas de Canadá).


Actualmente asistimos a un cierto “revival” de zonas que habían entrado en fase de declício avanzado gracias a las nuevas técnicas de recuperación avanzada (“enhanced recovery”). Se habla de recuperación secundaria o incluso terciaria.


5.2.- Reservas probadas, probables y posibles.

La contabilidad de reservas de petróleo y gas es la pesadilla del economista con mentalidad de contable, ya que no se suman reservas igual que se suman euros, dólares, coches o kilos de manzanas.

Para empezar, los criterios para medir la cantidad estimada de reservas no son uniformes, y algunas petroleras estatales usan sus propios criterios (no homologables) para estimarlas.

Vamos a comentar aquí los estándares más aceptados por la industria a nivel internacional.

En función de la certeza con la que se espera encontrar reservas en un yacimiento, se habla de reservas probadas, probables y posibles.

  • Las reservas probadas son aquéllas con una certeza superior al 90% de ser recuperadas con las condiciones técnicas y políticas actuales. Se suele hablar de P90 o 1P.

  • Las reservas probables son aquéllas con una certeza superior al 50% de ser recuperadas con las condiciones técnicas y políticas actuales. Se suele hablar de P50 o 2P. Es decir, son aquéllas que es más probable que existan que no.


  • Las reservas posibles son como “el cuento de la lechera”: son aquéllas con una certeza superior al 10% de poder ser recuperadas. Se suele hablar de P10 o 3P. Es una estimación generosa del tamaño posible del yacimiento.


Por lo que hemos comentado anteriormente sobre los factores de recuperación, las reservas posibles son varias veces superiores a las probables y probadas (del orden de 1 a 10 o 1 a 20).

Las compañías (privadas y algunas estatales) se someten periódicamente a auditorías de reservas para comprobar la veracidad de los números que publican.

El problema es que dos de las mayores petroleras estatales, que supuestamente acumulan más del 60% de las reservas mundiales de petróleo (no hace falta decir quiénes son!) y de las que depende buena parte del suministro mundial, no aceptan someterse a este tipo de auditorías.

Se supone que “alguien” debe estar manejando esos números, pero desde luego no son de dominio público.


5.3.- Estimación de las reservas de petróleo y gas

Hay varios métodos para el cálculo de reservas, y normalmente se utilizan todos ya que cualquier información que sirva de contraste ayuda en la toma de decisiones de inversión que son enormemente costosas.


Se agrupan en tres categorías y todos tienen ventajas y desventajas:

  • Balance de material: Usa una ecuación termodinámica que relaciona el volumen de agua, petróleo y gas que han sido producidos en la historia del yacimiento y los cambios de presión observados en el mismo para deducir el petróleo restante. Requiere gran volumen de datos (que no siempre están disponibles) y sólo sirve para yacimientos que han producido entre el 10 y el 15% de su capacidad.

  • Curva de declinio: Utiliza la curva de producción histórica para estimar la producción futura, ajustándola a una curva de regresión (que suele ser hiperbólica, exponencial o armónica). Requiere un historial extenso y exhaustivo para que la estimación sea buena.



Curva típica de de declinio de un yacimiento con pico de producción al comienzo

  • Volumétricos: Intentan determinar la cantidad de petróleo presente (“oil in place”) utilizando el tamaño del yacimiento así como las propiedades físicas de sus rocas y fluidos. Se asume entonces un factor de recuperación, basado en la experiencia de yacimientos similares cuyo comportamiento es conocido y esto da unas reservas estimadas. Son los más útiles a la hora de tomar una decisión de explotación inicial y al comienzo de la vida del yacimiento.

En los métodos volumétricos, la industria suele usar el siguiente modelo de tipo “criba descendente” para determinar las reservas probadas, probables y posibles:


Reservas = Volumen del yacimiento (V)
            ×
Porosidad (φ)
            ×
            Saturación de hidrocarburos (S)
            ×
           Factor de expansión a presión atmosférica (N)
           ×
Factor de recuperación (FR)

El producto Recursos = V×φ× S ×N no es más que el “oil in place” que, multiplicado por el factor de recuperación (FR), nos da las reservas.

Vamos a ver cómo se determina cada uno de estos factores:

    • Volumen del yacimiento (V): Ya hemos explicado cómo el petróleo se encuentra retenido, habitualmente entre una roca impermeable (roca sello) y una capa de agua inferior. El asunto es estimar tanto el grosor de la capa como su extensión. Para ello, los geólogos suelen apoyarse en información proporcionada por pozos de muestreo realizados a lo largo de una región, imágenes de sísmica y correlaciones con otros yacimientos ya conocidos (la industria tiene tras de sí más de 100 años de experiencia en equivocaciones evaluando el tamaño de yacimientos).

    • Porosidad (φ): Mediante pozos de muestreo, se extrae material y se somete a un análisis mineralógico para determinar el tamaño medio del poro y el grado de conectividad entre poros adyacentes. De esta forma, se evalúa el espacio real disponible para petróleo y gas “extraíbles”.


    • Saturación de hidrocarburos (S): En los yacimientos, y debido al propio proceso de formación del petróleo y el gas, éstos suelen estar mezclados con agua. La saturación en aceite o gas (porcentaje en masa de aceite o gas y agua en la roca) se determina mediante muestras.


    • Factor de expansión a presión atmosférica (N): Los yacimientos suelen estar bajo km de roca, a presiones inmensas, por lo que el petróleo y el gas se encuentran enormemente comprimidos y se expanden rápidamente a medida que ascienden por el tubo al ser extraídos a presión atmosférica.


Esto puede provocar uno de los accidentes más típicos (y peligrosos) de este tipo de explotaciones: el blow-out:


Un blow-out

Factores típicos de expansión son 100/1 o incluso 1.000/1.

    • Factor de recuperación (FR): Como se ha comentado anteriormente, en función de las características anteriormente citadas del yacimiento, se estima por comparación con otros similares el porcentaje de recursos que se puede extraer y se determinan así las reservas.

Dado que existe un margen de error más o menos amplio en cada una de las variables anteriores, lo habitual es determinar para cada una de ellas un intervalo de confianza y una distribución de probabilidad (por ejemplo, triangular, con valor mínimo, máximo y más probable) y usar simulación de Montecarlo para obtener una distribución probabilística del producto.

Esta distribución se suele parecer a esto (es una distribución tipo “beta”, que es similar a una normal, pero con un valor más probable más prudente):



Distribución Beta e intervalos de confianza

En general, el conocimiento del yacimiento va mejorando con la explotación, con lo que la indeterminación inicial va disminuyendo. Las primeras estimaciones suelen quedarse cortas y las reservas suelen aumentar de forma vegetativa con el tiempo, simplemente por ajustes entre el modelo teórico inicial conservador y la realidad observada.

En 2007, la SPE (Society of Petroleum Engineers), el WPC (World Petroleum Council), la AAPG (American Association of Petroleum Geologists) y la SPEE (Society of Petroleum Evaluation Engineers) elaboraron un sistema más sofisticado de evaluación de reservas que incluye tanto las probadas como las:

  • Contingentes: Cantidades de petróleo que se estima que se pueden recuperar, pero cuyos proyectos están paralizados y aún no han sido declarados comerciales por causas contingentes (litigios, ausencia de mercados, tecnología en desarrollo).

  • Prospectivas: Cantidades de petróleo que se estima que se pueden recuperar, pero que aún no se han descubierto (por ejemplo, zonas aledañas de grandes campos muy productivos) y tienen alguna posibilidad de serlo en el futuro.


Reservas mundiales probadas de petróleo. Nota: incluye las no convencionales

Composición de las reservas conocidas de petróleo. Las convencionales son sólo el 30%

5.4.- Los criterios de la SEC (Securities and Exchange Commission)

La SEC obliga a las empresas energéticas que cotizan en mercados de valores USA a calcular sus reservas de acuerdo a una metodología que, en general, se ha ido quedando obsoleta (las reglas datan en su mayoría de los años 70).

Los criterios económicos son los que tienen mayor peso (la normativa está pensada para proteger al accionista), y un efecto perverso de las mismas es que las reservas crecen cuando sube el precio y disminuyen cuando baja, lo cual no parece muy razonable.

Recientemente han hecho algunos cambios que intentan mitigar el baile de cifras, por ser contraproducente, y tratan de recoger de alguna forma las reservas contingentes, aunque con criterios muy conservadores.


5.5.- Estimación de las reservas de carbón

Las reservas de carbón se estiman de forma similar a las de petróleo: metiante sísmica de alta precisión y pozos de sondeo se intenta determinar la extensión y el grosor de la veta y las dificultades técnicas para extraerla.

El tipo de explotación va a depender del material y su distribución:

  • Las vetas de turba y lignito, que son geológicamente más recientes, normalmente son horizontales y cercanas a la superficie por no haber sufrido pliegues, y se suelen explotar mediante minería a cielo abierto, una opción más sencilla y barata en general (aunque el material extraído tiene mucho menos poder calorífico por unidad de masa).


Mina de carbón a cielo abierto en Córdoba

  • Las de antracita y hulla (como, por ejemplo, las que existen en el norte de nuestro país y en gran parte del norte de Europa) tienen mucho mayor poder calorífico, pero suelen encontrarse en estratos antiguos, plegados y deformados por la tectónica, por lo que su explotación suele ser en minas convencionales (de túnel) y es, por tanto, más costosa y peligrosa.


Mina de carbón de túnel en León

Finalizamos con una estimación a día de hoy de las reservas de carbón:


Los grandes productores de carbón:


Grandes productores mundiales de carbón