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Espuma con nanopartículas extrae más petróleo

La adición de nanopartículas de sílice mejoró el rendimiento de una espuma que extrae petróleo de yacimientos en los que se ha reducido la producción.

Medellín, 24 de mayo de 2018Agencia de Noticias UN-

Se creó una espuma mejorada con nanopartículas. Fotos: cortesía Cristian Camilo Beltrán Castillo

En las pruebas se utilizaron nanopartículas de sílice.

Para el estudio se utilizó la roca característica de un yacimiento colombiano.

Las nanopartículas de sílice fortalecieron el “recobro”.

Los estudios se adelantaron en el Laboratorio de Fenómenos de Superficie, y en el de Yacimientos, de la Facultad de Minas de la U.N. Sede Medellín.

Cuando los yacimientos dejan de producir crudo naturalmente se deben implementar técnicas para lograr su extracción, en un proceso que se conoce como “recobro”. Para ello se utiliza un método que consiste en inyectar gas –principalmente metano– el cual se canaliza por las fracturas de las rocas.

Como este procedimiento no es 100 % efectivo, se utiliza una espuma que tapona las fracturas haciendo que el gas migre a otras zonas para barrer el crudo dentro del yacimiento.

Por su tamaño minúsculo, las nanopartículas se ubican en las burbujas de la espuma y se dejan modificar fácilmente, lo que representa una ventaja según las diferentes necesidades.

La espuma convencional usa agua y una sustancia surfactante a base de moléculas que favorecen la formación de burbujas –similares a las que se obtienen al agitar agua con jabón– las cuales taponan los canales de la roca.

Como parte de la investigación, a la mezcla de un litro se le adicionaron nanopartículas de sílice en tres concentraciones diferentes: 100, 500 y 1.000 partes por millón (ppm).

La novedad del estudio radica en utilizar concentraciones bajas comparadas con las existentes en la literatura, lo que permite obtener mejores resultados en los análisis, informa el investigador Cristian Camilo Beltrán Castillo, estudiante de la Maestría en Ingeniería – Ingeniería de Petróleos de la Facultad de Minas de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Medellín.

En general, la espuma con nanopartículas duró tres veces más respecto a la convencional, y la de mejor rendimiento fue la de concentración de 500 ppm, pues se recuperó hasta un 38 % del crudo que quedaba en la roca.

“Las espumas convencionales duran poco tiempo en los yacimientos porque la temperatura, la salinidad del agua y el contacto con el crudo las degradan”, explica.

La investigación partió de otros estudios con nanopartículas para optimizar la calidad de la espuma respecto a calidad y tiempo de utilidad, ya que su función es disminuir la difusión de gases y lograr que el líquido permanezca en las burbujas presentes en los yacimientos.

Experimento

Las pruebas consistieron en evaluar cuatro tipos de nanopartículas a base de sílice, las cuales fueron modificadas con diferentes sustancias químicas como ácido clohídrico e hidróxido de sodio, con el objetivo de transformar su superficie.

En seguida estas se caracterizaron teniendo en cuenta diámetros, áreas superficiales y potencial z, que se refiere a la potencia electrostática existente entre capas ubicadas alrededor de la partícula.

Después se evaluó y analizó la estabilidad de la espuma empleando un medio poroso: la roca característica de un yacimiento. En los ensayos se tuvieron en cuenta condiciones representativas de presión (1.000 psi, es decir libras de fuerza por pulgada cuadrada) y temperatura (100 °C).

Otra evaluación importante fue la de desplazamiento, que consiste en inyectar tanto la cantidad de crudo y de agua que tiene la roca, como el gas. En campo la aplicación es de alrededor de 20 millones de pies cúbicos al día. La investigación escaló la cantidad y empleó cuatro litros por minuto.

Los análisis se desarrollaron en el Laboratorio de Fenómenos de Superficie y en el de Yacimientos, de la Facultad de Minas de la U.N. Sede Medellín.

El estudio es importante “porque presenta un nuevo frente de investigación en el que se ha comenzado a ahondar desde el 2000 en todo el mundo”, afirma el estudiante de maestría.

“El caso fortalece la investigación y afina la tecnología en Colombia para aplicarla en campo y de esa manera obtener los beneficios que se probaron en laboratorio”, finaliza.

(Por: Fin/KAGG/MLA
)
N.° 638

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