Planean generador de vapor supercrítico para extraer petróleo

Investigadores del Instituto de Ingeniería de la UNAM y de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, unidades Zacatenco y Azcapotzalco, del Instituto Politécnico Nacional (IPN) trabajan para llevar a cabo el diseño térmico de un generador de vapor supercrítico por contacto directo que permita extraer petróleo localizado a grandes profundidades (de más de 2 mil metros).

Aunque está tecnología todavía se encuentra en fase de estudio, los países desarrollados tienen una gran ventaja sobre México debido a que nuestro país no cuenta con una industria aeroespacial equipada con laboratorios de combustión a altas presiones, necesarios para llevarla a la práctica.

Con la finalidad de que el crudo pueda ser extraído, el generador de vapor supercrítico lo calentará mediante una mezcla de vapor de agua y gases de combustión.

Grosso modo, el sistema funcionará así: a nivel de piso se inyectarán los reactantes, así como agua al reactor. En la cámara se producirá una flama por difusión que transferirá energía al agua para que se evapore por contacto directo. La mezcla de vapor de agua y gases de combustión será utilizada como fuente de energía para calentar el crudo; de esta manera quedará listo para que pueda fluir hacia la superficie.

El proceso de inyección deberá contar con sistemas de control y seguridad, porque los fluidos llegarán a la cámara de combustión con presiones supercríticas o transcríticas (cercanas o mayores al punto crítico).

Este proyecto está planeado en etapas y a largo plazo (tardará 12 o incluso 15 años en concretarse). En él participan, por el Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional, Eliseo Martínez, William Vicente, Martín Salinas y Luis Cervantes (estudiante de doctorado); y por el IPN, Ignacio Carvajal, Florencio Sánchez, Georgiy Polupan y Mauricio de la Cruz (estudiante de doctorado).

“Lo novedoso es el estudio del fenómeno de combustión turbulenta en condiciones supercríticas, con la incorporación de una película de enfriamiento”, apunta Martínez.

En el reactor ocurrirán fenómenos físico-químicos muy complejos: habrá flujos multifásicos y condiciones supercríticas. Hasta el momento se ha realizado la simulación numérica de la combustión turbulenta a presión atmosférica y está en desarrollo la simulación numérica de la generación de vapor por contacto directo mediante la inyección de gotas de agua.

“Los resultados preliminares del estudio indican que la geometría del reactor debe modificarse para minimizar los efectos de la recirculación generada entre los inyectores y las paredes del generador de vapor. El fenómeno de recirculación podría destruir la película de enfriamiento debido a que la recirculación presenta un sentido contrario a la dirección del flujo en la interface película-flujo, aproximadamente a 30 centímetros de los inyectores. Por ello se propone una geometría similar a la de los cohetes de propulsión a chorro”, señala el investigador universitario.

Por otra parte, se propone una longitud del reactor de 1.5 metros para que se desarrolle bien la flama y así se evite una combustión no controlada dentro del yacimiento.