Caracterización de las variables críticas que afectan la retención de nanopartículas en medios porosos

Abstract

La retención de nanopartículas en yacimientos de hidrocarburos controla en gran medida la economía de la inyección de nanofluidos para recobro mejorado, estimulación de pozos entre otras aplicaciones para las cuales se ha comprobado su efectividad. Un amplio radio de penetración es prerrequisito de estos tratamientos, y el transporte de las nanopartículas está limitado por el grado de retención de ellas en la roca. Numerosos estudios experimentales han demostrado que la concentración de nanopartículas en el efluente no alcanza la concentración inyectada, indicando que cierta cantidad de nanopartículas se retiene. Es por esto, que el objetivo de este trabajo es investigar las variables que más impactan los fenómenos de transferencia de masa durante el mecanismo de retención de nanopartículas en medios porosos, a través de una extensa revisión bibliográfica. Además, el desarrollo de funciones matemáticas de retención de nanopartículas con respecto a las variables críticas más importantes y la evaluación de su implementación, se llevaron a cabo. El producto de este estudio permite concluir que la retención no solo depende del tipo de nanopartícula, de la naturaleza de la roca o de los fluidos presentes, sino también de variables operativas como la concentración de inyección y la tasa de flujo. A mayor tamaño de nanopartícula, concentración inicial de inyección, salinidad y contenido de arcilla en la roca, se evidencia incremento en la cantidad de nanopartículas retenidas. Por su parte, el tamaño de grano y la tasa con la que se inyectan las nanopartículas, son inversamente proporcionales a la retención.

Abbstract: The retention phenomenon largely controls the economy injection of nanoparticles in enhanced oil recovery, wells stimulation, among others; for which it has been proved effective. A large penetration of these treatments is required, and transport of nanoparticles is limited by the degree of retention of them in the porous media. Numerous experimental studies were shown that the effluent nanoparticle concentration does not reach the injection concentration during the slug injection, indicating the existence of a retention capacity. In this way, the aim of this study is to investigate the variables that most impact mass transfer phenomena in the retention mechanism of nanoparticles in porous media, through an extensive bibliographic review. Furthermore, develop of mathematical functions of nanoparticles retention in respect of the most critical variables and the evaluation of its implementation were done. The results of this investigation let conclude that nanoparticle retention depend not only on the type of nanoparticles, porous media and fluids properties, but also on the operating conditions such as injection concentration and flow rate. The higher nanoparticle size, injection concentration, salinity and clay content, the greater nanoparticle retention. In the other hand, grain size and flow rate are inversely proportional to retention.