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

La industria del petróleo y el gas es uno de los sectores más grandes del mundo: estuvo valorada en 6,10 billones de dólares en 2024 y se prevé que supere los 8,79 billones de dólares para 2034. El sector también generó más de 4,2 billones de dólares en ingresos mundiales estimados el año pasado.

El petróleo es la columna vertebral de la sociedad moderna: impulsa desde nuestros desplazamientos matutinos hasta las fábricas que producen los bienes que utilizamos. Calienta edificios, genera electricidad y mantiene en marcha la industria. Además de aportar energía, sirve como materia prima para productos cotidianos. Los medicamentos, los plásticos y las sustancias químicas presentes en innumerables productos proceden del petróleo. El petróleo mueve literalmente el mundo.

Sin embargo, el petróleo es un combustible fósil no renovable con un impacto ambiental considerable, que incluye emisiones de gases de efecto invernadero y cambio climático. La concentración de las reservas en unos pocos países también plantea desafíos geopolíticos y amenaza la seguridad energética mundial.

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.

Además, no todo el petróleo de una reserva puede bombearse. Normalmente se recupera desde unos pocos puntos porcentuales hasta más del 50% del crudo, según la presión del yacimiento, la cantidad de gas disuelto, las propiedades de la roca —como porosidad y permeabilidad— y las técnicas de recuperación utilizadas.

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.

Las plataformas perforan profundamente el terreno para crear pozos de extracción. Cuando la perforación revela que no hay suficientes hidrocarburos para que la explotación resulte rentable, se habla de un pozo seco.

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.

Otras técnicas incluyen los estudios gravimétricos, que miden cambios sutiles en la gravedad terrestre, y los estudios magnéticos, que detectan anomalías magnéticas. Los geólogos también analizan los suelos y la vegetación de la superficie para localizar trazas de hidrocarburos que hayan podido filtrarse desde yacimientos más profundos.

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.

Un grupo de investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania desarrolló cálculos más precisos sobre cuánto petróleo producirá realmente un pozo. Su trabajo aborda una pregunta clave: ¿por qué se seca un pozo cuando los estudios sísmicos indican que todavía queda petróleo bajo tierra?

“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.

Además, Bridges-2 dispone de nodos de memoria extrema (EM) con 4 TB de memoria compartida y nodos GPU que ofrecen un rendimiento y una escalabilidad excepcionales para el aprendizaje profundo y la computación acelerada.

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.

Aquí es donde interviene el sonido. La roca sólida transmite el sonido más rápidamente que la roca saturada de petróleo. Al medir cuánto ralentiza el petróleo el sonido mientras atraviesa las rocas, los especialistas pueden identificar reservas.

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.

A pesar de estas capacidades, los pozos perforados a partir de imágenes sofisticadas suelen producir menos petróleo del esperado. La razón es que las imágenes 3D no muestran el panorama completo: falta información esencial.

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.

En algunos casos, perforar un poco más profundo permite resolver el problema y acceder al petróleo restante del pozo.

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.

Las fuentes de energía renovable son intermitentes por naturaleza y requieren mejores formas de almacenar energía para utilizarla posteriormente. Curiosamente, los pozos de petróleo y gas agotados pueden ofrecer una solución.

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.

Según una estimación de Reuters de 2020, existen al menos 29 millones de pozos abandonados en todo el mundo.

Sin embargo, un informe⁴ publicado a principios de este año estima que existen 4 499 000 pozos de petróleo y gas abandonados, de los cuales 3 557 000 se encuentran en Estados Unidos. Sus autores calculan que las emisiones de metano de casi 4,5 millones de pozos en todo el mundo ascendieron a unos 0,4 millones de toneladas en 2022, equivalentes a 10,5 millones de toneladas de CO2 en un horizonte de cien 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 Fabio Ciulla, autor principal del estudio e investigador posdoctoral del Laboratorio Berkeley:

“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.“

— Sebastien Biraud, científico que dirige 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

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.

A medida que se agota el petróleo de fácil acceso, las empresas perforan a profundidades nunca vistas y solo las tecnologías más avanzadas pueden superar este bloqueo. Se necesitan computación de alto rendimiento, análisis sísmico avanzado, sensores, ciencia de datos e inteligencia artificial. Estas herramientas están cambiando la forma de localizar y extraer petróleo e incluso de reutilizar pozos antiguos.

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>