Desarrollo de un nanofluido base fosfonato para la inhibición de la precipitación de carbonato de calcio.

Abstract

Resumen: las escamas inorgánicas afectan la productividad de los yacimientos de crudo, debido a su incidencia en la permeabilidad y en la porosidad, por el taponamiento que éstas generan en la matriz de formación. Además, las escamas dificultan el funcionamiento de los equipos, generando deterioro de diferentes accesorios como tuberías, válvulas y bombas; afectando notoriamente el flujo de los fluidos de producción. En este sentido, esta tesis tiene como objetivo desarrollar un nanofluido base fosfonato con capacidad para la inhibición y remediación de la precipitación de carbonato de calcio, en yacimientos no convencionales tipo tight; con evaluación del efecto de la concentración de fosfonato como reactivo en la síntesis del nanofluido, a partir de pruebas a condiciones estáticas (para determinar la eficiencia de inhibición del tratamiento) y a condiciones dinámicas de alta presión y temperatura, para determinar la concentración óptima de mayor efectividad. Basado en estos resultados, se realizó una prueba a condiciones de yacimiento, en un sistema de baja permeabilidad, en dos direcciones “inhibición/remediación”. La ruta de síntesis permitió obtener partículas de calcio – fosfonato (Ca-DTPMP) con morfología más definida a medida que la concentración de fosfonato (DTPMP) aumentó. Así mismo se presentó reducción en el área superficial con el aumento de la concentración de fosfonato (DTPMP). Los resultados mostraron un nanofluido compuesto por 50 ppm de nanopartículas Ca-DTPMP + 10% de fluido de síntesis, con un porcentaje de eficiencia de 72.7% en la inhibición de la precipitación de carbonato de calcio a condiciones estáticas; y a condiciones dinámicas se encontró la misma concentración como la óptima requerida, que permitió la generación de menor porcentaje de daño, correspondiente al 1%. En conclusión, el nanofluido inhibe la generación del daño por depositación de escamas y evita caídas en la permeabilidad efectiva al agua y al aceite del sistema. Por otra parte, en la etapa de remediación, donde se generó un daño del 75%, se pudo observar que el nanofluido removió las escamas inorgánicas depositadas; presentándose un incremento por encima de la permeabilidad base para el aceite, superando la condición de XVIII Desarrollo de un nanofluido para la inhibición de carbonato de calcio permeabilidad al aceite por daño, con un aumento del 57% comparado con la permeabilidad base para un yacimiento tipo Tight. El nanofluido no solo remueve el daño sino que también favorece las condiciones de flujo del sistema.

Abstract: the oil wells productivity is affected by inorganic scales, they have an impact on the permeability and porosity, cause a blocking of the formation matrix. Moreover, they impede the operation of equipment, deteriorate the pipelines, valves, pumps and they have a negative impact on the production fluids. In this sense, this study was done with the aim of developing a phosphonate based nanofluid, with the capacity to inhibit and remediate the calcium carbonate precipitation, in non-conventional reservoirs type tight. The effect of phosphonate concentration as reactive in the nanofluid synthesis was assessed. In order to evaluate the inhibition efficiency of the nanofluid, tests in static conditions were carried out. Likewise, tests in well conditions were performed to determinate the optimal concentration and the effect of the treatment on the permeability of the system, in the inhibition/remediation phases. Particles with more defined morphology were obtained in the case, where the phosphonate concentration was increased, moreover with the increasing of phosphonate concentration, the superficial area was decreased. The results showed a nanofluid composed by 50 ppm of nanoparticles Ca-DTPMP plus 10% of synthesis fluid, with an efficiency of 72.7% in the calcium carbonate inhibition precipitation to static conditions; and to dynamic conditions was found the same concentration as the optimal concentration that caused less damage generation, corresponding to 1%. In conclusion, the nanofluid inhibits the damage generation due to scales deposition and it avoids the effective oil and water permeability declines of the system. In the remediation step, a damage of 75% in the system was generated, however the nanofluid had the capacity to remove the scales, in the case of oil, the decreasing in the permeability was exceeded and the oil permeability had and increasing of 57% in contrast with base permeability for tight reservoirs. In general the nanofluid improving the flow conditions of water and oil.