Desarrollo de un nanofluido de fractura con doble propósito : aumento en la movilidad de crudos pesados y reducción del daño de formación

Abstract

En la actualidad, el uso de la nanotecnología aplicada a diferentes ramas de la industria global ha sido de gran efectividad, esto incluye a la industria del petróleo y gas que cada día enfrenta retos mayores para suplir la demanda energética mundial, volcando sus esfuerzos a la recuperación de crudo pesado y extrapesado, principalmente en países como Colombia en donde esta condición es característica de los fluidos producidos. El presente estudio tiene como objetivo desarrollar y evaluar nanofluidos de fractura con doble propósito: aumento en la movilidad de crudos pesados y reducción del daño de formación. Se realizaron diferentes pruebas estáticas y dinámicas en condiciones de laboratorio, empleando un crudo de 11,6 grados API, caracterizando y modificando superficialmente dos nanopartículas de sílice fumárica de diferentes tamaños y nanopartículas de alúmina, y utilizando un fluido de fractura comercial. Se evaluaron las interacciones entre las nanopartículas y el crudo pesado y la superficie de núcleos sintéticos humectables al agua y al aceite; además de su comportamiento en presencia de aditivos críticos del fluido de fractura. La nanopartícula con mejor desempeño fue la sílice fumárica neutra de 7 nm a 1000 mg/L, la cual fue empleada para preparar un nanofluido de fractura a partir del fluido de fractura comercial y garantizar condiciones idénticas de comportamiento reológico, así como: cambio en la humectabilidad de medios porosos hacia el agua, mejoramiento de permeabilidades relativas, disminución de daño de formación y reducción de viscosidad del crudo pesado. Con base en estos resultados, el nanofluido de fractura fue seleccionado y utilizado en la primera aplicación de campo a nivel mundial de fracturamiento hidráulico y nanotecnología, obteniendo excelentes resultados de incremental de aceite, disminución de % BSW y reducción de viscosidad de crudos pesados, que han permitido llevar a cabo operaciones exitosas implementando la tecnología en campo. (Tomado de la fuente)

The utilization of nanotechnology across various global industry sectors has proven remarkably efficacious. Notably, nanotechnology has emerged as a pivotal solution in the oil and gas industry, where the imperative to meet escalating global energy demands poses ever-greater challenges. This is particularly pronounced in regions such as Colombia, where heavy and extra-heavy crude oil production is characteristic and demands innovative approaches. This study endeavors to advance the development and assessment of fracturing nanofluids with a dual objective: enhancing the mobility of heavy crude oil while mitigating formation damage. Through a series of rigorous laboratory experiments encompassing static and dynamic assessments, employing an 11.6-degree API crude oil, two variants of fumaric silica nanoparticles, alumina nanoparticles, and a commercial fracturing fluid, this study scrutinized the interactions among nanoparticles, heavy crude oil, and synthetic cores exhibiting both water- and oil-wettable characteristics. Furthermore, the performance of these nanoparticle configurations in conjunction with critical fracturing fluid additives was meticulously evaluated. The optimal nanoparticle configuration emerged as the 7 nm neutral fumaric silica at a 1000 mg/L concentration. This nanoparticle was integrated into a fracturing nanofluid derived from the commercial fracturing fluid, ensuring uniform rheological behavior and inducing a shift in porous media wettability towards water. Consequently, notable improvements in relative permeabilities, formation damage reduction, and heavy oil viscosity attenuation were observed. Building upon these findings, nanofluid fracturing was deployed, which marked the inaugural field application of hydraulic fracturing integrated with nanotechnology. The outcomes were exceptional, manifesting in substantial increments in oil production, a significant reduction in BSW%, and viscosity mitigation in heavy crude oils. These successes catalyzed several subsequent operations worldwide, firmly establishing the efficacy of this technology in practical field applications.