Mejoramiento de la estabilidad de espumas divergentes mediante el uso de nanopartículas funcionalidades para procesos de recobro mejorado de petróleo por inyección de vapor

Abstract

Despite all the controversies, the consumption of fossil fuels is the main source of energy worldwide, with oil supplying 36% of the global energy demand. Thus, the industry's interest in obtaining greater amounts of crude oil from the reservoirs is maintained through processes of enhanced oil recovery (EOR), with special focus on unconventional reservoirs. One of the EOR techniques is the injection of foams in the presence of nanoparticles, which not only improves the mobility rate between the fluid that displaces (gas or water) and the displaced fluid (crude) but also serves as a blocking agent for areas of high permeability. However, despite the multiple experimental studies published on the subject, this method of recovery is not applied in a massive way. This is because foams are a metastable fluid, that is, the bubbles are unstable over time. Commonly foams can be stabilized using surfactants, however, surfactants are negatively affected by high temperatures, the presence of salts and adsorption in porous media, consequently, reservoirs of crude oil are not a favorable environment for foams. Hence, it is intended to reinforce their stability with an additive that maintains its properties in reservoir conditions. According to the scientific literature, the essential additive to reinforce the stability of foams are nanoparticles, so the objective of this thesis is to develop nanoparticles of different chemical and functionalized nature that improve the stability of the foams used in processes of improved oil recovery by steam injection and in this way determine the influence of the interactions between surfactants and particles in the stability of the foams

A pesar de todas las controversias el consumo de hidrocarburos fósiles es la principal fuente de energía a nivel mundial, siendo el petróleo quien suple el 37% de la demanda global de energía. Así pues, el interés de la industria por obtener mayores cantidades de crudo de los yacimientos se mantiene a través de procesos de recobro mejorado de crudo (EOR), con especial foco en yacimientos no convencionales. Una de las técnicas EOR es la inyección de espumas en presencia de nanopartículas, que no solo mejora la tasa de movilidad entre el fluido que desplaza (gas o agua) y el fluido desplazado (crudo) sino que también sirve como un agente de bloqueo para zonas de alta permeabilidad. Sin embargo, a pesar de los múltiples estudios experimentales publicados en el tema, este método de recobro no se aplica de forma masiva. Esto porque en esencia las espumas son un fluido metaestable, es decir, las burbujas son inestables en el tiempo. Comúnmente las espumas se pueden estabilizar utilizando tensoactivos, sin embargo, los tensoactivos son negativamente afectados por altas temperaturas, la presencia de sales y la adsorción en medios porosos, en consecuencia, los yacimientos no son un ambiente favorable para las espumas. De ahí que se pretenda reforzar la estabilidad de estas con un aditivo que mantenga sus propiedades a las condiciones de yacimiento. Según la literatura científica el aditivo esencial para reforzar la estabilidad de las espumas son las nanopartículas, por lo que el objetivo de esta tesis es desarrollar nanopartículas de diferentes naturalezas químicas y funcionalizadas que mejoren la estabilidad de las espumas usadas en procesos de recuperación mejorada de petróleo por inyección de vapor y de esta forma determinar la influencia de las interacciones entre tensoactivos y partículas en la estabilidad de las espumas.