Usando la tecnología para perforar de manera más inteligente y alimentar el futuro

La industria del petróleo y gas es uno de los sectores más grandes del mundo, valorada en $6.10 trillion en 2024 y se proyecta que supere los $8.79 trillion para 2034. El sector también generó más de $4.2 trillion en ingresos globales estimados el año pasado.

Powering everything from our morning commute to the factories that make our stuff, oil is the backbone of modern society. It heats our buildings, generates electricity, and keeps industries humming. Beyond energy, oil serves as a raw material for products we rely on daily. Medicines that keep us healthy, plastics in everything we touch, and chemicals that make countless products possible all trace back to oil. Oil literally moves the world.

Oil, however, is a non-renewable fossil fuel that has a significant environmental impact, including greenhouse gas (GHG) emissions and climate change. It also presents geopolitical challenges due to the concentration of oil reserves in a few countries, thus threatening global energy security.

El petróleo es finito: lo que significa para la producción y los precios

Al ser un recurso no renovable, el petróleo crudo no puede ser reemplazado naturalmente al ritmo que se consume. Esto se debe a que el recurso finito y que se agota rápidamente se forma durante millones de años a partir de la descomposición de materia orgánica, plantas y animales, bajo calor y presión extremos.

Es un recurso de hidrocarburos, lo que significa un compuesto orgánico formado exclusivamente por átomos de carbono e hidrógeno. Los hidrocarburos constituyen la base del petróleo, gas natural y carbón, que son sustancias que se encuentran de forma natural en la roca de la corteza terrestre. 

La cantidad total de petróleo en la Tierra es limitada. Y a medida que se extrae y se usa, la reserva disponible disminuye, generando preocupaciones sobre el suministro futuro.

Not to mention, not all the oil in a reserve is pumped out. A reservoir typically recovers anywhere from a few percent to over 50% of its oil, depending on reservoir pressure, the quantity of dissolved gas, rock properties such as porosity and permeability, and the recovery techniques employed.

La recuperación primaria, que es la extracción inicial, a menudo solo produce alrededor del 20 % del petróleo. Los métodos de recuperación mejorada, como la inyección de agua o de gas, pueden aumentar significativamente el rendimiento total. Las empresas utilizan simulaciones por computadora para modelar el comportamiento del yacimiento, evaluar diferentes escenarios de producción, diseñar estrategias de inyección y estimar la recuperación de petróleo a lo largo del tiempo.

Aunque limitados, los nuevos yacimientos también se descubren y extraen constantemente mediante tecnologías nuevas y mejoradas que permiten una mayor recuperación de petróleo de los campos existentes.

Para extraer petróleo crudo, las técnicas de perforación y bombeo lo llevan desde los yacimientos subterráneos a la superficie. Primero, se utilizan herramientas para localizar y evaluar los yacimientos. Una vez encontrado uno viable, las técnicas de perforación crean un pozo del cual se bombea el petróleo, a menudo usando estructuras como plataformas petrolíferas.

Oil rigs drill deep holes into the earth to create wells that extract petroleum. However, when drilling reveals insufficient hydrocarbons to be profitable for the operator, that’s called a dry well.

Curiosamente, un pozo de petróleo puede quedar seco incluso cuando las mediciones indican que todavía hay petróleo. Para determinar si un pozo contiene petróleo, se emplean múltiples métodos, que van desde encuestas regionales a gran escala hasta muestreos directos en el sitio de perforación. 

Antes de iniciar cualquier perforación, los operadores utilizan estudios geológicos y geofísicos para identificar áreas con el potencial de contener hidrocarburos. Los geólogos estudian características superficiales, estructuras subterráneas y tipos de roca para localizar posibles reservas de petróleo y gas.

Other techniques include gravity surveys, which measure subtle changes in the Earth’s gravity, and magnetic surveys, which measure magnetic anomalies. Geologists also analyze surface soils and vegetation to find trace amounts of hydrocarbons that may have seeped up from deeper reservoirs.

Entre estas técnicas, los estudios sísmicos son particularmente importantes. Utilizan ondas sonoras que viajan a través de la Tierra para revelar la ubicación de depósitos de petróleo y proporcionar estimaciones del tamaño aproximado de una reserva.

Sin embargo, es bastante común que un pozo de petróleo se quede seco justo después de que se haya extraído una parte del petróleo esperado.

Por qué ocurren los pozos secos y cómo la sísmica 4D lo soluciona

Encontrar petróleo, un recurso crítico y limitado, es complejo. Además, el impacto ambiental negativo de la extracción de petróleo y gas añade otra capa de urgencia: la perforación necesita ser más inteligente y eficiente. Esto requiere mediciones más precisas de cuánto petróleo contiene realmente un yacimiento.

A group of researchers from Penn State University developed more precise calculations of how much oil a given well will actually produce. Their work addresses a key question: why does a well go dry even when seismic scans indicate there’s still oil underground?

“De hecho probamos … datos del Mar del Norte. Sabes, comenzaron a perforar en 2008 y basándose en su estimación … podrían producir petróleo durante 20 años, 30 años. Pero, desafortunadamente, después de dos años, no había nada. Su pozo está seco. Simplemente se confundieron. ¿Dónde está el petróleo? ¿Desapareció? El gran problema en realidad es la complejidad de la geología en el yacimiento.”

– Autor del estudio Tieyuan Zhu, geofísico de Penn State

Así que Zhu, junto con sus estudiantes y becarios postdoctorales, decidió estudiar con más detalle los datos de mediciones de sonido que se habían usado anteriormente.

Esto significó que el equipo necesitaba más potencia de cálculo así como gran memoria para almacenar partes del problema en los procesadores de la computadora, evitando viajes costosos y que consumen tiempo de regreso al almacenamiento de datos.

La solución fue el superordenador insignia de PSC, Bridges-2, financiado por la National Science Foundation, que permite la investigación intensiva en datos al integrar nuevas tecnologías para HPC convergente y escalable, aprendizaje automático y análisis de datos.

Cuenta con más de mil CPUs potentes en sus cientos de nodos de memoria regular que proporcionan velocidad para la computación de propósito general y análisis de datos. El superordenador también puede ofrecer la memoria, ya que cada uno de sus nodos CPU contiene entre 256 GB y 512 GB de RAM, lo que equivale a 8 a 16 veces la de una laptop de juegos avanzada.

Additionally, it has Extreme Memory (EM) nodes, providing 4TB of shared memory, and GPU nodes for exceptional performance and scalability for deep learning and accelerated computing.

Con esta potencia computacional, los investigadores usaron Bridges-2 para añadir una dimensión temporal a las mediciones sísmicas y analizar cómo el petróleo suprime la intensidad del sonido que viaja a través de él.

El análisis inicial del equipo encontró que estructuras rocosas ocultas en las reservas de petróleo son responsables de impedir la extracción de todo el petróleo que contienen. Para abordar campos petroleros grandes y prácticos, los investigadores están trabajando actualmente en escalar su sistema.

Los investigadores informaron por primera vez¹ sus resultados en la revista Geophysics el año pasado y luego nuevamente este año con resultados más extensos².

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Estructuras subterráneas ocultas: la verdadera razón por la que los pozos rinden menos

El petróleo no está simplemente sentado en piscinas bajo tierra, listo para ser extraído. En realidad se impregna en rocas sedimentarias porosas y luego migra a través de ellas hacia la superficie de la Tierra. Pero cuando el petróleo queda atrapado bajo una roca capa menos porosa, se forma un reservorio.

This is where sound comes in. Solid rock transmits sound at a higher speed than rock saturated with oil. By measuring how much oil slows down sound as it travels through rocks, experts can identify oil reserves.

Estos métodos sísmicos crean imágenes 3D de dónde se encuentra la roca impregnada de petróleo, de forma similar a cómo un ultrasonido médico muestra tus músculos y órganos internos.

Despite these capabilities, wells drilled based on those sophisticated images often produce less oil than expected. That’s because the 3D imaging isn’t capturing the full picture. Key information is missing.

El equipo de investigación sospecha que imaginar las mismas reservas en diferentes momentos produciría una animación 4D que crea una imagen más precisa. Utilizar más aspectos de los datos sísmicos en su análisis también proporcionaría una mejor comprensión de lo que está sucediendo.

Anteriormente, las reservas de petróleo se detectaban basándose en la mayor cantidad de tiempo que tardaba el sonido en atravesarlas. Ahora, los investigadores añadieron la amplitud de la señal, cómo el petróleo amortigua la intensidad, a los datos de tiempo.

Para realizar todos los cálculos rápidamente y almacenar temporalmente diferentes componentes del problema en su memoria, el equipo utilizó Bridges-2. 

El superordenador se utilizó en dos fases. La primera fase implicó paralelizar el código de investigación y hacerlo más práctico. La segunda fase consistió en implementar el código en los datos de campo.

“PSC me garantizó cien mil horas de computación, y también la memoria para almacenar mis datos, mis datos de campo … Eso simplemente no se puede lograr con nuestros recursos locales.”

– Zhu

Todo este análisis ampliado y las mediciones repetidas dieron sus frutos. Los científicos de Penn State descubrieron que cuando se mapeaba solo por tiempo, en una única medición, las imágenes no capturaban las estructuras dentro de la reserva de petróleo. 

Esto se debe a que algunas de estas estructuras, como una capa de roca más sólida dentro de la reserva, no afectarían lo suficiente la velocidad del sonido para ser detectadas, pero impedirían el bombeo del petróleo desde debajo de ella.

In some cases, drilling a bit deeper can resolve this problem and access the rest of the oil in the well.

Sin embargo, los investigadores han aplicado su enfoque a una zona geológica bastante limitada, de aproximadamente 9 millas cuadradas. En este punto, el trabajo de los científicos de Penn State es solo una prueba de concepto. El equipo ahora se centra en expandir sus cálculos a más nodos, lo que les permitirá crear mapas precisos para áreas mucho más extensas.

El equipo tiene otra opción para escalar su trabajo, que podrían explorar, y es usar los nodos de memoria extrema de Bridges-2, que tienen 4 000 gigabytes (GB) de RAM cada uno.

De pozos agotados al almacenamiento de energía: CAES y geotermia

El petróleo ha sido una fuente de energía dominante durante más de un siglo. Sin embargo, el mundo ahora se está alejando de los combustibles fósiles hacia fuentes de energía renovable como la eólica y la solar, impulsado por preocupaciones sobre el cambio climático, la contaminación del aire y del agua, y la destrucción de hábitats causada por recursos no renovables.

Fuentes de energía renovable son intermitentes por naturaleza y requieren mejores formas de almacenar energía para su uso posterior. Curiosamente, los pozos de petróleo y gas agotados pueden proporcionar una solución a este desafío.

Estos pozos son en realidad una fuente significativa de calor geotérmico natural, y un estudio³ de investigadores de Penn State de principios de este año encontró que ese calor puede utilizarse para aumentar la eficiencia del almacenamiento de energía por aire comprimido (CAES) en un 9,5 %, lo que permite que una mayor parte de la energía almacenada sea recuperada y convertida en electricidad.

“Esta mejora en la eficiencia puede ser un factor decisivo para justificar la economía de los proyectos de almacenamiento de energía por aire comprimido. Además, podríamos evitar significativamente el costo inicial al utilizar pozos de petróleo y gas existentes que ya no están en producción. Esto podría ser una situación en la que todos ganan.”

– Coautor del estudio Arash Dahi Taleghani

Reutilizar pozos de petróleo y gas agotados también puede ayudar a reducir los impactos negativos de los pozos huérfanos. Estos son pozos que ya no son mantenidos por sus propietarios porque no son económicamente viables.

Sin supervisión, estos cabezales de pozo pueden filtrar sustancias tóxicas como metano, que tiene un impacto de calentamiento 84 veces mayor que el CO2 en un período de 20 años. También liberan sustancias como sulfuro de hidrógeno, arsénico y benceno que se filtran en el aire, agua y suelos locales, creando problemas de contaminación significativos.

Hay al menos 29 millones de pozos abandonados a nivel internacional, según una estimación de 2020 de Reuters. 

Un informe de principios de este año, sin embargo, estima que el número total de pozos abandonados de petróleo y gas (AOG) es de 4 499 000, con 3 557 000 pozos ubicados en EE. UU. Además, estiman que las emisiones de metano de casi 4,5 millones de pozos en todo el mundo totalizaron ~0,4 millones de toneladas (Mt) en 2022, lo que equivale a 10,5 Mt de CO2 en una escala de tiempo de 100 años.

Sin embargo, no todos los pozos huérfanos están documentados. De hecho, muchos ni siquiera aparecen en registros formales y no tienen operadores conocidos.

Para abordar este problema, investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía utilizaron herramientas modernas⁵, incluidos sensores, imágenes láser, drones e IA, para encontrar estos pozos huérfanos no documentados (UOWs).

Según el autor principal del estudio Fabio Ciulla, investigador postdoctoral en Berkeley Lab:

“Aunque la IA es una tecnología contemporánea y de rápida evolución, no debe asociarse exclusivamente con fuentes de datos modernas. La IA puede mejorar nuestra comprensión del pasado al extraer información de datos históricos a una escala que era inalcanzable hace apenas unos años. Cuanto más avanzamos hacia el futuro, más podemos también usar el pasado.“

En su investigación, examinaron cuatro condados de interés que tuvieron una gran producción de petróleo temprana y encontraron alrededor de 1 300 posibles UOWs. Veintinueve se han verificado mediante imágenes satelitales, mientras que encuestas de campo verificaron otras 15.

Este trabajo de mapeo y verificación impulsado por IA es parte de una iniciativa mayor para abordar los pozos huérfanos no documentados. El programa del Consorcio Avanzando la Tecnología para la Evaluación de Pozos de Petróleo y Gas Perdidos (CATALOG) es una colaboración para mejorar los métodos de búsqueda de pozos, detección y medición de metano, cribado de pozos según su condición, priorización de pozos para tapar y creación de herramientas económicas de uso amplio.

“Ahora hay un requisito de cuantificar las emisiones antes y después de tapar un pozo de petróleo y gas. Tanto porque se quiere asegurar que el tapado se haga correctamente, como para cuantificar el impacto del propio programa en nuestras estrategias de mitigación climática, particularmente para las emisiones de metano, que pueden causar impactos de calentamiento global más rápidamente que el dióxido de carbono.“

– Científico Sebastien Biraud, quien lidera el proyecto CATALOG en el Laboratorio Berkeley

Invertir en exploración energética inteligente

En lo que respecta a la perforación inteligente, Baker Hughes (BKR ) es conocida por liderar los servicios de tecnología energética. La empresa utiliza sensores avanzados, computación en la nube, gemelos digitales e IA para la optimización de la perforación. También proporciona tecnologías de detección de metano y reducción de emisiones.

Baker Hughes (BKR )

Con una capitalización de mercado de $47.8 mil millones, las acciones de BKR cotizan a $48.50, un 18.24 % más hasta ahora este año. La compañía está entregando un EPS (TTM) de 2.93 y un P/E (TTM) de 16.58. Baker Hughes paga un rendimiento de dividendo del 1.90 %.

En cuanto a su posición financiera, la compañía reportó unos ingresos de $6.9 mil millones para el Q2 2025. El ingreso neto atribuible fue de $701 millones. El EPS diluido GAAP para el trimestre fue de $0.71, y el EPS diluido ajustado fue de $0.63.

“Entregamos resultados sólidos en el segundo trimestre, con los márgenes de EBITDA ajustado total aumentando 170 puntos básicos interanual hasta el 17.5 % a pesar de una ligera disminución en los ingresos. Este desempeño refleja los beneficios de mejoras estructurales de costos y la continua implementación de nuestro sistema empresarial, que está impulsando mayor productividad, un apalancamiento operativo más fuerte y ganancias más duraderas en toda la compañía.”

– CEO Lorenzo Simonelli

Durante este período, la compañía reportó una cartera récord de $3.5 mil millones para su sector de Tecnología Industrial y Energética (IET) que brinda servicios para aplicaciones de generación de energía en toda la industria energética.

También generó $510 millones en flujos de efectivo de actividades operativas, mientras que el flujo de efectivo libre fue de $239 millones. Baker Hughes devolvió $423 millones a sus accionistas en el 2Q25, incluidos $196 millones mediante recompras de acciones.

Últimas noticias y desarrollos de acciones de Baker Hughes (BKR)

Conclusión

El petróleo crudo sigue siendo una de las fuentes de energía más importantes del mundo, ya que constituye una parte significativa de la economía global. Sin embargo, es un recurso finito, lo que podría plantear desafíos para el futuro.

And as the easy-to-reach oil runs out, companies are drilling deeper than ever before, and only highly advanced technology can break this deadlock. This requires high-performance computing, advanced seismic analytics, sensors, data science, and AI. These tools are changing how we find oil, extract it, and even repurpose old wells.

Así que el objetivo no es solo extraer más petróleo del subsuelo; también es hacerlo con menos daño ambiental. Y en algunos casos, estas mismas tecnologías pueden ayudar a transformar los pozos agotados en soluciones de almacenamiento de energía limpia.

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Referencias

<sup>1. Xing, G., & Zhu, T. (2024). Advancing attenuation estimation through integration of the Hessian in multiparameter viscoacoustic full-waveform inversion. Geophysics, 89(5), r429. Publicado el 1 de septiembre de 2024. https://doi.org/10.1190/geo2023-0634.1
2. Kim, D., & Zhu, T. (2025). Why do seismic attenuation models enhance time-lapse imaging? A 2D viscoacoustic full-waveform inversion case study from the Volve field. Geophysics, 90(4), b193. Publicado el 1 de julio de 2025. https://doi.org/10.1190/geo2024-0793.1
3. Zhang, Q., Taleghani, A. D., & Elsworth, D. (2025). Underground energy storage using abandoned oil & gas wells assisted by geothermal. Journal of Energy Storage, 60, 115317. Publicado el 8 de enero de 2025. https://doi.org/10.1016/j.est.2025.115317
4. Lei, T., Chen, X., Ma, S., Jing, L., & Guan, D. (2025). A global inventory of methane emissions from abandoned oil and gas wells and possible mitigation pathways. National Science Review, 12(7), nwaf184. Publicado julio de 2025. https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf184
5. Ciulla, F., Santos, A., Jordan, P., Kneafsey, T., Biraud, S. C., & Varadharajan, C. (2024). A Deep Learning Based Framework to Identify Undocumented Orphaned Oil and Gas Wells from Historical Maps: A Case Study for California and Oklahoma. Environmental Science & Technology, 58(50). Publicado diciembre de 2024. https://doi.org/10.1021/acs.est.4c04413</sup>