Desarrollo de un nanomaterial de Óxidos de Zinc modificado superficialmente con Bromuro de Hexadeciltrimetil Amonio (CTAB) para inhibir la migración de finos

Abstract

La migración de finos en el medio poroso es una causa inherente a las altas tasas de flujo y cambios en el pH (Russell, y otros, 2017). Estos finos bloquean las gargantas de poro reduciendo así su permeabilidad y por ende la productividad (Loi, y otros, 2023). La industria ha abordado este problema con diferentes estrategias de remediación, donde la más empleada ha sido la acidificación matricial la cual ataca el problema de una manera directa. Sin embargo, esta técnica induce alteraciones en la matriz, aumentando la desconsolidación (Fuentes, y otros, 2022). La nanotecnología se ha establecido en sí misma, como una tecnología emergente ya que las nanopartículas pueden alterar las cargas superficiales de los finos y la arena incrementando la fuerza de atracción y así inhibir su movilización a través del medio poroso (Franco, Zabala, & Cortés, 2017). En este estudio, se evaluó el efecto sobre la morfología y tamaño de tres nanopartículas de ZnO que fueron sintetizadas por el método sol gel a diferentes a pH (6, 8 y 11), la interacción de las nanopartículas de ZnO cuando son funcionalizadas con CTAB y su efectividad para inhibir la migración de caolinita en lechos empacados de arena Ottawa de tamaño 20/40 cuando están dopando el medio poroso por medio de la cuantificación de los efluentes. Los resultados muestran que se presenta un incremento en las fuerzas superficiales cuando las nanopartículas y nanocompuesto está recubriendo el medio poroso, llevando a una mejora de 2 veces el volumen desplazado de referencia sin llegar a la saturación total del medio poroso comparado con el caso de referencia. Así mismo, cuando el medio poroso esta humectado al agua, el nanomaterial funcionalizado evidenció una mejora en del 150% en los finos retenidos con respecto al caso de referencia cuando se han Contenido VII desplazado 12 volúmenes y 67% de retención de finos cuando es comparado con el lecho impregnado con nanopartículas de ZnO a una concentración de 1000 ppm y se han desplazado 24 volúmenes porosos. Por el contrario, cuando el medio esta humectado por aceite no se presenta ninguna diferenciación relevante en cuanto a los finos retenidos cuando este es impregnado por nanopartículas o el nanocompuesto funcionalizado. (Tomado de la fuente)

Fines migration in porous media is an inherent formation damage issue due to high flow rates in oil wells and changes in pH in production water. These fines obstruct pore throats, thereby reducing permeability and consequently productivity. The industry has addressed this issue through various remediation strategies, with matrix acidification being the most employed, which directly targets the problem. However, this technique induces alterations in the matrix, leading to disintegration. Nanotechnology has emerged as a consolidated technology in the industry, as nanoparticles can modify the surface charges of fines and sand, increasing attraction forces and thus inhibiting their mobilization through porous media. This study evaluated the effect on morphology and size of three ZnO nanoparticles synthesized via the sol-gel method at different pH levels (6, 8, and 11), the interaction of those ZnO nanoparticles when functionalized with CTAB, and their effectiveness in inhibiting kaolinite migration in packed beds of Ottawa 20/40 sand through quantification of effluents concentration. Results indicate an increase in surface forces when nanoparticles and nanocomposites coat the porous medium, leading to a 2-fold improvement in displaced volume without reaching total saturation of the porous medium. Additionally, the functionalization process demonstrated an enhancement in nanoparticles, achieving an additional 150% compared to the reference medium when 12 pore volumes have been displaced; and 67% compared to the medium imbedded with ZnO nanoparticles at a concentration of 1000 ppm and 24 pore volumes have been displaced; both in a water-wetted medium. Conversely, when the medium is oil-wetted, no significant differentiation is observed between nanoparticle doping and nanocomposite.