PRODUCCIÓN DE PETRÓLEO NO CONVECIONAL. Inyección de vapor. Informe de patente ampliado. Aenert. julio 2022
Resumen
Los métodos de estimulación con vapor relacionados con la recuperación térmica mejorada de petróleo se utilizaron ampliamente para la producción de diversos grados de petróleo no convencional, que se caracteriza principalmente por su alta densidad y viscosidad. A escala industrial, estos métodos prevalecen en la extracción de petróleo bituminoso (arenas bituminosas), petróleo extrapesado o petróleo querógeno (esquisto bituminoso), que tienen una densidad API inferior a 10o y una viscosidad a menudo superior a 10.000 centipoises. La apariencia de estos tipos de aceite es sustancialmente diferente de la del aceite tradicional, adquiriendo a veces formas exóticas. Por ejemplo, las arenas bituminosas forman una mezcla natural de arena, agua, arcilla, minerales y betún. El betún es una forma líquida o semisólida de petróleo de color negro y muy viscoso. Los depósitos de arena bituminosa se pueden encontrar en todo el mundo. Algunos de los depósitos de arenas bituminosas más importantes se encuentran en Canadá, Venezuela, Estados Unidos y Rusia. Al mismo tiempo, las reservas existentes de betún natural sólo en Canadá superan los 160 mil millones de barriles, lo que ya constituye un enorme recurso energético. Actualmente, los métodos de estimulación con vapor también se utilizan activamente en la producción de petróleo más ligero con una gravedad API inferior a 25o.
La inyección de vapor es uno de los métodos más comunes y ampliamente aplicados de estimulación térmica de yacimientos de petróleo de alta viscosidad y alta densidad, provocando una reducción significativa en la viscosidad de los petróleos pesados. Hay tres tipos principales de técnicas de inyección de vapor: SAGD (drenaje por gravedad asistido por vapor), CSS (estimulación cíclica con vapor) e inundación con vapor. En la práctica, el proceso de inyección de vapor suele estar respaldado por una combinación de estas tecnologías y las nuevas técnicas que se desarrollan constantemente para mejorarlas.
El drenaje por gravedad asistido por vapor (SAGD) es actualmente el método de recuperación in situ más utilizado. Requiere la perforación de un pozo superior y otro inferior; Luego se inyecta vapor continuamente en el pozo superior para que el betún se vuelva más fluido y fluya hacia el pozo inferior. Luego el betún se bombea a la superficie.
Aunque los métodos de recuperación impulsados por vapor son los métodos EOR más utilizados y mejor probados, existen una serie de desafíos económicos, tecnológicos y ecológicos asociados. Estos incluyen altas emisiones de gases de efecto invernadero, dificultades en la operación y mantenimiento de los equipos, condensación de vapor, costos operativos adicionales debido a la pérdida de energía y severas canalizaciones de vapor. Por ello, las últimas innovaciones tecnológicas en el campo están encaminadas a optimizar la calidad del proceso de inyección de vapor y sus equipos de generación, reduciendo al mismo tiempo el impacto ambiental. Igualmente importante es la reducción del consumo de energía y agua, el desarrollo de nuevos equipos y materiales, la mejora de las operaciones de reparación y la utilización de residuos. También se han desarrollado significativamente métodos híbridos de producción, que combinan métodos de estimulación térmica y fracturación hidráulica, estimulación química, estimulación electromagnética o acústica.
Una parte sustancial de las soluciones técnicas eficaces destinadas al desarrollo de estas tecnologías se concentra en documentos de patente registrados en diversas oficinas de patentes. La empresa EnerTechUp realizó una búsqueda sistemática de documentos de patentes sobre este tema, preparó una base de datos de patentes única y realizó un análisis estadístico exhaustivo de los resultados de la actividad de patentamiento.
Todos los documentos de patente están etiquetados con marcas especializadas, lo que permite agruparlos por pertenencia semántica, incluida la clasificación por oficinas de patentes, solicitantes, parámetros tecnológicos y problemas que pretenden resolver. En particular, la base de datos permite formar listas de documentos de patentes para las tecnologías más populares de tratamiento con vapor de formaciones subterráneas, por ejemplo, SAGD o Steam Flooding; y para elementos de equipos involucrados en la producción e inyección de vapor, utilización de desechos, etc. Estas características originales de la base de datos crean oportunidades únicas para que los usuarios de todos los niveles monitoreen oportunamente los últimos logros de ingeniería en el campo de la producción de petróleo no convencional y predigan el direcciones de desarrollo en la industria petrolera en su conjunto, o para regiones y empresas individuales.
La base de datos incluye más de 13.000 documentos de patente publicados en fuentes de acceso general en todo el mundo durante 1987 y 2022. El análisis estadístico para el período de 20 años comprendido entre 2002 y 2021 incluye 4.458 patentes y 8.562 solicitudes de patente. La metodología general de compilación de bases de datos de patentes y evaluación estadística utilizada en este producto se puede encontrar en aenert.com.
Puntos clave
El análisis estadístico para el período de 20 años comprendido entre 2002 y 2021 incluye:
Inventos: 13020
Oficinas: 53
Países: 50
Solicitantes: 2342
Subgrupos individuales de IPC: 2867
Total de subgrupos de IPC asignados: 39050
En total, para el presente examen se encontraron 13.020 documentos de patente (4.458 patentes y 8.562 solicitudes de patente). El registro más activo de solicitudes de patentes tuvo lugar en 2015-2019. Las oficinas de patentes más populares entre los solicitantes fueron la USPTO (Estados Unidos), la CNIPA (China) y la CIPO (Canadá). En el proceso de patentamiento participaron representantes de 50 países de todo el mundo. El mayor número de patentes se concedieron a residentes de Estados Unidos, China, Canadá y Rusia. El mayor número de solicitudes de patentes en los últimos cinco años fueron presentadas por residentes de China, Estados Unidos y Canadá. El mayor número de patentes fueron concedidas a no residentes por CIPO (Canadá), USPTO (Estados Unidos), IP Australia y CNIPA (China).
La proporción de no residentes entre los solicitantes disminuyó significativamente hacia el final del período considerado. El número de solicitudes respecto del número total de documentos por año fue de 0,68 a 0,52 en 2017-2020. Al mismo tiempo, el número de solicitudes de inicio respecto del número total de solicitudes por año se mantuvo en un nivel alto (0,40-0,44 en 2017-2020). A finales de 2021, más del 80% de las patentes pertenecían a familias de patentes (tres o más documentos de patente). 34 familias de patentes comprendían más de 20 documentos de patente. El tiempo medio de tramitación de patentes ha sido de 43 a 48 meses en los últimos años.
En total, en la base de datos de patentes considerada se identificaron 2867 subgrupos individuales de IPC, asignados 39050 veces y 2512 grupos de indicadores unificados idénticos. Entre los subgrupos de IPC, los más populares fueron E21B 43/24 (Obtención de fluidos de pozos usando calor, por ejemplo, inyección de vapor), E21B 43/12 (Métodos o aparatos para controlar el flujo del fluido obtenido hacia o dentro de los pozos) y E21B 43/ 16 (Métodos de recuperación mejorada para la obtención de hidrocarburos). Entre las patentes y solicitudes de patentes, la popularidad de los subgrupos IPC E21B 43/24, E21B 43/12 y E21B 34/06 (disposiciones de válvulas en pozos) ha aumentado considerablemente. En patentes, se asignaron simultáneamente tres o más secciones diferentes de la CIP a 207 documentos (más del 4,5%). El número anual de nuevos subgrupos de la CIP asignados a documentos de patente ha disminuido considerablemente en los últimos años. En las patentes y solicitudes de patentes, las categorías tecnológicas más mencionadas fueron Petróleo pesado y extrapesado y Tecnologías no especificadas o generales. En la mayoría de los casos, los autores indicaron la baja eficiencia de la producción primaria y los altos costos operativos de reparación y reemplazo como los problemas que las soluciones técnicas divulgadas en las patentes y solicitudes de patente pretendían resolver. En la gran mayoría de los casos, las invenciones estaban relacionadas con dispositivos o métodos.
La lista de los 10 solicitantes más productivos por número de patentes incluye:
Halliburton Energy Services, Inc. (EE. UU.)
Baker Hughes Incorporated (EE. UU.)
ExxonMobil Upstream Research Company (EE. UU.)
Compañía ConocoPhilips (EE. UU.)
Shell Internationale Research Maatschappij B.V. (NL)
PetroChina Company Limited (CN)
Tatneft (RU)
Schlumberger Technology Corporation (EE. UU.)
Sinopec China Petroleum & Chemical Corporation (CN)
Baker Hughes a Ge Company, LLC (EE. UU.)
La parte final del análisis incluye datos calculados que permiten exponer las tendencias resultantes en materia de patentes y extraer las principales conclusiones. También se presentan aquí diagramas como la relación entre el número de solicitudes y el número de patentes por año, la relación entre el número de solicitudes individuales y el número total por año, entre otros.
Puede descargar una versión de demostración gratuita de esta base de datos aquí:
La versión de demostración presenta los primeros cien documentos de patente.
Un breve análisis de los indicadores estadísticos se proporciona en un boletín de información sobre patentes, que se puede descargar aquí (licencia CC BY-SA 4.0):
¿Quién necesita este informe de patente ampliado?
Este Informe de patente ampliado (incluye base de datos y revisión de patentes) sirve como una de las variantes para monitorear los logros técnicos avanzados en el sector industrial especificado. Los datos estadísticos, las evaluaciones de calificación y los documentos de patente cuidadosamente seleccionados que se proporcionan en la base de datos pueden ser de interés para inventores, ingenieros, investigadores, estudiantes y educadores, así como para empresarios e inversores que de una forma u otra se preocupan por los problemas de el desarrollo de la producción de petróleo no convencional.
Descargo de responsabilidad
La presente base de datos de patentes y la revisión de patentes fueron preparadas por la empresa EnerTechUp y sus socios. El informe de patente ampliado incluye documentos de patente que se recopilaron cuidadosamente de fuentes disponibles públicamente y, según los autores, representan en gran medida las últimas innovaciones en la industria energética en particular en la fecha de preparación del informe de patente ampliado. Información detallada sobre la metodología de búsqueda y tramitación de documentos de patente está disponible en Advanced Energy Technologies (www.aenert.com). Teniendo en cuenta las dificultades relacionadas con la compilación de listas de documentos internacionales de patente, incluidas las relacionadas con los plazos y las barreras nacionales y terminológicas, así como teniendo en cuenta la gran intensidad de trabajo que implica recopilar la información analítica requerida y realizar su interpretación cualitativa, los autores de La base de datos de patentes y la revisión de patentes no pueden garantizar la absoluta integridad y precisión de los materiales representados y renuncian a cualquier responsabilidad por el uso de los mismos. EnerTechUp representa este material "tal cual" y rechaza cualquier reclamo y responsabilidad que surja del uso de los datos publicados en él, incluidos, entre otros: compensación por cualquier tipo de daño financiero, lucro cesante o compensación por daño moral. Estas estipulaciones también se refieren a los empleados, accionistas, agentes y proveedores de datos de EnerTechUp.
