Simulación molecular de tres tipos de surfactantes para alterar humectabilidad en yacimientos de gas condensado

Abstract

Resumen: El presente estudio investigativo establece un acercamiento fenomenológico asociado a la implementación de tratamientos con agentes surfactantes que alteran el estado de humectabilidad del pozo. Usando técnicas de simulación molecular, se estudió el efecto de la aplicación de tres tipos diferentes de surfactantes (aniónico, catódico y fluorinado), en el ángulo de contacto de sistemas pared-agua-metano y pared-heptano-metano. Los resultados fueron comparados con datos experimentales reportados en la literatura. El cálculo del ángulo de contacto se realizó a través de la cuantificación de las tensiones interfaciales, usando simulación en dinámica molecular para las interacciones líquidosólido, gas-sólido y líquido-gas. Se calcularon las diferencias energéticas entre grupos de moléculas que se encuentran en el seno del fluido y grupos de moléculas en la interface, para los sistemas sin surfactante y con surfactante. Los resultados obtenidos permitieron categorizar el desempeño de los surfactantes simulados: el surfactante fluorinado produce el mayor ángulo de contacto para el agua (114°) en comparación con el surfactante catódico ( perflurodecil) y el aniónico (SDS) 92,6° y 90,7°, respectivamente. Para el heptano el perflurodecil produce el mayor ángulo de contacto (158°) mientras que el SDS y el fluorin ado producen 38.5° y 64°, respectivamente. Las simulaciones realizadas permitieron establecer características moleculares deseables en los surfactantes para promover la alteración de la humectabilidad, entre las más destacadas se encontró la presencia de cargas electrostáticas y los diferentes puntos polares y no polares en la estructura molecular del agente tensoactivo. Se encontró que las partes polares tienen una fuerte interacción con los hidrógenos del agua y la parte no polar del surfactante interactúa con los hidrocarburos en fase líquida y gaseosa

Abstract: This research study establishes a phenomenological approach to the implementation associated with surfactants treatments which alter the wettability state of the well, from an initial state to liquid phase preferably to a preferred state to gas phase. Using molecular modelingtechniques were studied three different types of surfactants (anionic, cathodic and fluorinated) as an evaluation criterion using the contact angle between the phases. The results were compared with experimental data reported in the literature The calculation of contact angle was performed by the quantification of the interfacial tensions, using molecular dynamics simulation for interactions liquid-solid, gas-solid andliquid-gas. Energy differences were calculated between groups of molecules found within the fluid and groups of molecules in the interface, for systems without surfactant and with surfactant. The results permitted categorize the surfactants performance simulated, fluorinated was the best performing with a contact angle of 114°, f ollowed by the cathodic and anionic surfactant with a contact angle of 62.64° and 90.68 °, respectively. Simulations allowed to establish the molecular characteristics desirable surfactants to promote wettability alteration among the most prominent was the presence of electrostatic charges and the different points in polar and non-polar molecular structure of the surfactant. It was found that the polar parts has a strong interaction with the hydrogen of water and the surfactant non-polar parts interacts with the hydrocarbon in liquid and gaseous phase.