Em 2016 o mundo consumiu aproximadamente 97 milhões de barris de petróleo por dia. E se eu te dissesse que existe um volume ainda maior que fica acumulado dentro dos reservatórios? É isso mesmo: cerca de 60% das reservas de petróleo ficam presas nos capilares, que geralmente têm entre 10 e 100 nanômetros de diâmetro (um DNA tem 2,5 nanômetros de diâmetro). É por conta da natureza porosa do arenito e do xisto que o petróleo consegue se alocar em rochas sedimentares, mas entender exatamente como o petróleo é extraído desses capilares sempre foi um grande desafio – até agora.

Minha equipe de Tecnologia e Ciência Industrial, localizada no Rio de Janeiro, publicou um estudo no Scientific Reports: “A energia de absorção como uma métrica para a molhabilidade em nano escala”, explicando como as propriedades das moléculas de petróleo liquido se comportam de forma completamente diferente e inesperada quando em contato com uma superficie de um sólido. Tudo o que a indústria sabe sobre extração de petróleo, como, por exemplo, calcular a energia necessária para sua extração, passa a ser visto de forma totalmente diferente em nano escala.

Simulando e medindo as peculiaridades da molhabilidade

Em uma escala muito reduzida de litros (attolitros), uma gotícula não aparenta ser o que imaginamos: esférica ou semi esférica. Na verdade, nossa pesquisa revelou que as gotículas são achatadas como se fossem lâminas sobre uma superfície sólida. Com área de contato aumentada, essa superfície aparenta ser bem mais “molhada” do que aparece em escala de tamanho real. Além de haver mais superfície de contato nessas nano gotas do que era imaginado, as ferramentas e técnicas de simulação padrão não levaram em consideração a energia necessária para extraí-las.

Descobrir o formato das gotículas em escala nano nos ajudou a desenvolver simulações do fluxo de petróleo para prever mais precisamente como melhor extrair o petróleo de um reservatório.

A IBM não é uma companhia que tenha em seu business a extração de petróleo. Desta forma, não temos todas as informações sobre os materiais, amostras de rocha, ou reservatórios específicos que outras empresas petrolíferas possuem. Então, para construir uma representação computacional dos reservatórios em nano escala, nós utilizamos informações sobre rochas que estão disponíveis publicamente, como a pesquisa da ETH de Zurique, “A física das rochas”. Agora, baseados no modelo de reservatório feito com dados geométricos, somos capazes de implementar a ciência de molhabilidade e escoamento em nano escala, algo que jamais havia sido feito.

Depois, mostramos esse modelo para indústrias de extração de petróleo e gás natural, para demonstrar como nossa simulação do fluxo do petróleo em nano escala leva em consideração as propriedades dos restos de petróleo contidos nos capilares de seus poços. E enquanto a simulação não sugere como extrair todo o petróleo retido, ela oferece diferentes técnicas e materiais para serem explorados, que podem auxiliar na extração de mais 1% dessa quantia. No Brasil, país que extrai 2,4 milhões de barris de petróleo todo dia, esse 1% de aumento em produção poderia representar mais de 24 mil barris por dia – 8.8 milhões a mais em um ano.

Sobre o autor: Mathias Steiner é gerente de ciência e tecnologia para soluções industriais do Laboratório de Pesquisas da IBM Brasil.