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Nanotecnología en Cementación de Pozos

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Mariano Tenreiro

on 6 July 2011

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Transcript of Nanotecnología en Cementación de Pozos

NANOTECNOLOGÍA
APLICADA A LA
CEMENTACIÓN
DE
POZOS
PETROLEROS poseen 1 dimensión

1 nm(10-9) -- 1 mm(10-6) Área>>Volumen Reactividad Aplicaciones Diversas La capacidad modificar

Propiedades Fundamentales Eléctricas Magnéticas Ópticas Tf Te nano micro/macro Nanomateriales Metales Cerámicas Polímeros comportamientos totalmente distintos "Confinamiento Cuántico" Mecánica Clásica Mecánica Cuántica Electrones Luz Sonido Física Ejemplo conocido son los electrones de los átomos, especialmente los que están más cerca del núcleo.
Éstos están atrapados por la interacción electromagnética Onda Partícula ni Onda ni Partícula electrón función de onda a = 0,14 nm o Medicina 0,4nm Electrónica Materiales Fullereno C
o
Buckminsterfullereno
"buckyballs" Grafeno Nanotubos de Carbono Simples o SWCNT nanocircuitos
+ capacidad almacenamiento
+ rapidez Particulas no pueden encontrarse en cualquier estado, sino que su función de onda asociada debe tener nodos (ser cero) en las paredes de la caja. El estado de más baja energía se corresponde con la onda más simple, siendo los estados más energéticos los que tienen más nodos en el interior de la caja cuántica, o, equivalentemente, las ondas con frecuencias más grandes. hipótesis C-C se le limita casi totalmente su movilidad en alguna dirección del espacio físico (x,y,z) Partícula se le cofina a una región muy pequeña del espacio
"caja" Medicamentos Localizados
+ efectividad Avances Tecnológicos


Permiten crear nanoestructuras con efectos de confinamiento
2D 1D 0D Pozos Cuánticos
2D Fibras Cuánticas
1D Puntos Cuánticos
0D Grafeno CNT Fullereno 60 nanotubos
nanocables
nanofibras nanoclusters
nanocristales
nanoparticulas USO DE NANOTECNOLOGÍA EN LA CEMENTACIÓN DE POZOS
PETROLEROS
EN VENEZUELA Sistema de nano-aditivos de acuerdo con Intevep S.A. Las figuras 2a y 2b (FESEM imágenes) muestran una distribución pura de finas esferas de nano - C S (2CaO.SiO ). Las figuras 2d y 2e (FESEM imágenes) muestran una distribución pura de finas esferas de nano-C S (3CaO.SiO ). La figura 2f es una imagen HR-TEM de las nanopartículas más pequeñas de este sistema. Figura 2g (FESEM foto) ilustra bien la distribución pura de finas esferas de nano-SiO , y la figura 2h es una imagen HR-TEM de las nanopartículas más pequeñas de este sistema. Las figuras 2i y 2j ilustran el análisis del comportamiento FESEM hidratación resultante de
C 2 S y C 3 S, respectivamente. Figura 2k (HR-TEM foto) muestra la distribución nanofase en las partículas nanoestructuradas de
SiO - CaO - Al O 2 2 2 3 2 2 2 3 NANOSENSORES Inyectados en los yacimientos
explorarán los fluidos y las rocas yacimiento.
Los datos serán recuperados:
análisis directo fluidos de producción recuperados.
mediante la comunicación inalámbrica con los sensores en sitio. Reducen la permeabilidad.
Mejoran las fracturas hidráulicas.
Se usan nanoparticulas altamente paramagnéticas
Las nanopartículas que acentúan los contrastes, no poseen recolección de datos.

Se utilizarán para mejorar métodos tradicionales de adquisición de datos:
Resonancia magnética nuclear (NMR)
Levantamientos electromagnéticos con fuentes controladas (CSEM) (imagenes médicas) Ayudar incertidumbre fondos de pozos En 2010, se realizó la dispersión de nanoparticulas de 10nm en 250 bbl [40m3] agua de inyección, que luego fue bombeada en la formación de un pozo en Arabia Saudí, por Saudi Aramco.
Con salmuera se transportó la mezcla.
Se detuvo la inyección x 3 días.
Se realizó un muestreo del fluido de producción.
El agregado de nanoparticulas al agua de inyección para extracción petrolera, genera una mejoría en el factor de recuperación (86%).
las nanoparticulas soportan las T y salinidad.
Atraviezan los poros de la formación, sin afinidad.
No hay perdidas por permeabilidad. Se busca que a través de ellos se logre la detección:
Petróleo Residual
Acidez
Salinidad
Presión
CO
H S 2 2 NANOPARTÍCULAS Desarrollo de un Chip con nanosensores detecte en el aire:
N
H S
H O (g)
Gas licuado de Petróleo

SWNT son funcionalizados, i. e., reciben un t. químico
se le agrega una solución de 4-Amino-TEMPO

En presencia de H S la molécula se descompone reduciendo la conductividad
entonces conductividad medida de H S en el ambiente
Condiciones Atmosféricas regenera
Sólo detecta concentraciones muy pequeñas NANOSENSORES 2 2 2 2 2 Detección de fracturas hidráulicas de formación:

Generalmente luego del bombeo, las fracturas abiertas x la Pf se cerrarán, por las Pfor.
Cuando las P de fondo producen el cierre.
Se agrega Apuntalante al fluido, sin embargo este podría no introducirse totalmente.
Sí el V de fractura es peq Fract. = Efectivo
Necesario Re-Fract. con Pf.

Detectarlas es difícil = que sus V con exactitud.

Se agrega nanopartículas Superparamagnéticas
Mantengan propiedades fondo de pozo. NANOPARTÍCULAS B NANOPARTÍCULAS A NANOPARTÍCULAS C Estas partículas son personalizables:

Se inyectan en formaciones agotadas.
Buscar petróleo inmovil.
Producir Rx para liberarlos. Nanopartículas de Janus Hidrofóbico Hidrofílico Tiendan a buscar Interfases bifasiales (Agua-Petróleo)
Catalizadores -- Paladio

El HC remanente luego de inyección H O representa una cantidad importante que no se recupera. (2/3 OOIP)
Fin de extraer 100% OOIP 2 Universidad de Rice. Universidad de Alberta. Saudi Aramco. Universidad de Oklahoma. Universidad del Noreste. NANOPARTÍCULAS D Creación de "Nanofluidos"

Evitar pérdidas de filtrado, en fluidos de perforación.

Nanopartículas de Fe(OH) y CaCO
F. Perforación Universidad de Calgary 3 3 CONCLUSIONES La nanotecnología en todas las ramas de la ciencia representa una mejoría notable en muchos problemas que se presentan a diario y viene a ser la clave necesaria para el avance de la humanidad en el conocimiento y su prevalescencia en el tiempo.
Los diferencias en los comportamientos de los materiales, luego de la reducción a escala nano, estan directamente relacionados a la rama de la Física denominada Mecánica Cuántica.
Se trata de una tecnología que está apenas en sus inicios y queda mucha investigación por delante para que pueda ser aplicada regularmente.
Representa la solución para muchos de los problemas no resueltos en el área energética que nos interesa particularmente, la industria petrolera. Ambiente Supone reducir la contaminación
Energías + limpias
Mecanismos de limpieza ambiental Gracias Fabricación Diseño Descendente
Top-down Ascendente
Bottom-up Se realizan modificaciones nanoescalares, generalmente
Superficies:

Nanolitografía
Nanoablación
Nanograbado A partir de subcomponentes moleculares, atómicos o nanoestructuras:

Autoensamblaje molecular.
Aerosoles.
Condensación atómica.
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