Maestría en Ingeniería de Hidrocarburos
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Browsing Maestría en Ingeniería de Hidrocarburos by browse.metadata.advisor "Ariza León, Emiliano"
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Item Diseño de una celda triaxial verdadera para realizar pruebas de Wellbore Strengthening en laboratorio con aplicación a la estabilidad de pozos durante la perforación(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-09) Castro Hernández, Henry Fernando; Ariza León, Emiliano; Rojas Plata, Jorge Alberto; Saavedra Trujillo, Néstor Fernando; Osorio Gallego, José Gildardo; Carvajal Jiménez, Jenny MabelLas técnicas de Wellbore Strengthening juegan un papel fundamental en el proceso de prevención y mitigación de pérdidas de circulación durante la perforación de pozos. Por ello, una de las herramientas a utilizar es la evaluación de fluidos en laboratorio antes de ser utilizados en campo. Las celdas triaxiales son equipos diseñados para realizar pruebas de WBS en laboratorio. A partir de este tipo de pruebas surgen resultados y configuraciones de lodos el cual ayudarán al objetivo de perforar con éxito un tipo de formación con determinadas condiciones. El trabajo de investigación se divide en 3 fases principales, cada una surgiendo como respuesta a necesidades previamente analizadas. Dicho esto; con el objetivo de realizar pruebas de WBS en laboratorio, se llevó a cabo la fabricación de un núcleo sintético y experimentos de inyección utilizando un Core Holder Full diámetro. Se diseñó y modificó un Core Holder Convencional de menor tamaño a partir de la fabricación de 2 Cabezotes con especificaciones que permitan según los análisis de resultados del primer experimento poder fracturar la muestra durante la inyección de fluidos. Se desarrolló el diseño una Celda Triaxial Verdadera para realizar pruebas de WBS como respuesta a las necesidades de los anteriores experimentos, esta vez sobre muestras cúbicas de formación de 6 in. Con el objetivo de verificar la resistencia estructural de la Celda Triaxial diseñada respecto a los parámetros a utilizar en laboratorio, se llevó a cabo simulaciones de Análisis estático basado en elementos finitos a partir del software comercial de SolidWorks. Con base en el dimensionamiento, los materiales y piezas seleccionadas se construyeron planos para una futura fabricación de la Celda diseñada.Item Evaluación de inhibición de asfaltenos con nanopartículas de magnetita funcionalizadas con oxido de grafeno en un crudo colombiano(Universidad Industrial de Santander, 2022-09-21) Corredor Marín, Ángel Fabián; Ariza León, Emiliano; Mejía Ospino, Enrique; Rojas Plata, Jorge Alberto; Carrillo Moreno, Luis Felipe; Cabanzo Hernández, RafaelA pesar de la aplicación de nuevas fuentes de recursos energéticos tales como: energía nuclear, energía solar entre otras; se ha notado significativamente en años recientes que esté aporte no es suficientemente para suplir las demandas energéticas actuales en el mundo; de hecho, la energía renovable va a tener un rol complementario en las próximas 2 décadas. (Hosein Rezvania., et al 2018). Por tanto, suplir el volumen energético será el principal desafío para la industria de los hidrocarburos en los próximos años. Sin embargo, los métodos de producción, recobro primario y secundario de crudo han sido débiles en los recientes años. La desestabilización y precipitación de asfaltenos en campos maduros es una problemática recurrente, que se ha tratado con métodos convencionales de remoción y/o inhibición de asfaltenos, éstos suelen ser muy costosos, tienen efectos temporales, pueden provocar modificaciones de los fluidos sin garantizar que no se presente una nueva depositación de los asfaltenos. Además, requieren equipos complejos, muchas veces costosos y en diversas ocasiones no protegen la formación productora, pudiendo ocasionar daños de formación aún más severos y difíciles de remediar. Con base en esta problemática, en esta investigación se evalúan nanopartículas de Fe3O4 funcionalizadas con nanopartículas de GO (óxido de grafeno), con el objetivo de implementarlas como agente de estabilización de asfaltenos en campos petroleros. Las nanopartículas metálicas de magnetita tienden a ser inestables magnéticamente, se aglomeran y luego pueden depositarse, impidiendo que las mismas puedan ser aplicadas a la formación petrolífera de manera homogénea, se va utiliza el óxido de grafeno como un agente estabilizador de las nanopartículas de Fe3O4, les puede conferir estabilidad a las mismas que les permita mantenerse en suspensión mitigando el efecto de aglomeración y posterior precipitación. Se encontró que el nanofluido desarrollado y estabilizado, generó estabilización en la precipitación de asfaltenos al crudo evaluado, además cambió la humectabilidad de la roca dejándola al agua lo que favorece el mejoramiento del factor de recobro.Item Evaluación de la estabilidad interfacial de asfaltenos durante procesos de recobro mejorado con surfactantes mediante dinámica molecular(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-30) Torres Cortecero, Bayron David; Ariza León, Emiliano; León Bermúdez, Adán Yovani; López Meza, Andrés Camilo; Fajardo Rojas, Jair Fernando; Molina Rojas, Daniel RicardoLa eficacia de los procesos de recobro mejorado con surfactantes es dependiente de la capacidad de los surfactantes para para reducir la energía de la interfase. No obstante, los asfaltenos como moléculas interfacialmente activas presentes en el crudo afectan la conformación de la película interfacial, aumentado la estabilización de emulsiones. Esto ocurre mediante un proceso sinérgico en el que los surfactantes aumentan la tendencia de los asfaltenos a adsorberse y agregarse. Mediante Dinámica Molecular se caracterizó cualitativamente la actividad interfacial de cuatro moléculas modelo definidas como interfacialmente activa a condiciones ambiente (T= 298.15 [K];P= 1[atm]) y yacimiento (T=313.15 [atm];P=59[atm]). Se encontró que la actividad interfacial y la capacidad para formar interfases estables está directamente relacionada con la polaridad, la interacción con el agua y la formación de puentes de hidrógeno. En presencia de surfactantes utilizados en recobro mejorado como el DBSS y el CTAB se ha observado que la estabilidad de la emulsión es reducida sin modificar los mecanismos de agregación de las moléculas simuladas. Sin embargo, se ha encontrado que las moléculas simuladas reducen las interacciones entre los surfactantes y el decano limitando la solubilidad de los mismos.Item Evaluación de nanopartículas de óxidos metálicos funcionalizadas con óxido de grafeno como aditivos para el control de filtrado en un fluido de perforación base agua(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-07) Cárdenas Acevedo, Nicolás; Mejía Ospino, Enrique; Ariza León, Emiliano; Montes Páez, Erik Giovany; Calvete González, Fernando EnriqueEste trabajo de investigación evalúa el desempeño del óxido de grafeno (OG) y dos nanocompositos de óxidos metálicos (óxido de zinc y magnetita) cuando se emplean en un fluido de perforación tipo drill-in. El OG se sintetizó mediante el método de Hummer modificado. La síntesis del nanocompuesto OG-Fe3O4 consistió en la oxidación parcial de Fe+2. El nanocompuesto OG-ZnO se sintetiza mediante método sol-gel. Se comprobó la obtención exitosa de las estructuras de OG, magnetita y wurtzita mediante los espectros UV-Vis. Empleando DRX se encontró que la distancia interlaminar del OG es de 0.96 nm y para los nanocompositos el tamaño de cristalito fue de 0.25 nm. Mediante XPS, se observó una reducción de los grupos funcionales oxigenados en los nanocompuestos en comparación con el OG prístino. La microscopía SEM permitió visualizar la morfología de velo de seda del OG, así como estructuras de escamas de ZnO y cuboides de magnetita. Se implementó una metodología para diseñar un fluido de perforación drill-in. Se analizó el campo maduro Castilla, marcado por filtrados excesivos y una ventana de lodo estrecha debido al depletamiento. Mediante un screening se seleccionaron los componentes y se evaluaron dos fluidos (lodos A y B) encontrando que el B tuvo propiedades más favorables. Se analizó el impacto de los nanomateriales sobre este último y se observó que el OG aumentó las propiedades reológicas y tixotrópicas, y que redujo notablemente el volumen filtrado, a diferencia de los nanocompuestos. Adicionalmente, el filtrado HPHT se redujo notablemente por el uso del nanomaterial, respaldando la eficacia del óxido de grafeno en mejorar el fluido de perforación y demostrando que la presencia de abundantes grupos oxigenados como hidroxilos, epóxidos, carbonilos y ácidos carobxilicos, jugaron un papel crucial en las propiedades químicas y físicas del OG por su capacidad de interactuar con el fluido de perforación.Item Evaluación del efecto de un nanofluido modificador de permeabilidad relativa sobre la productividad de pozos con alto corte de agua(Universidad Industrial de Santander, 2023-08-14) Patiño Pabón, Juan Carlos; Cárdenas Montes, José Carlos; Ortiz Cancino, Olga Patricia; Ariza León, Emiliano; Gambús Ordaz, Maika Karen; Betancur Márquez, EstefaníaLos campos maduros colombianos en su mayoría producen una alta cantidad de agua asociada a la producción de crudo. El tratamiento, almacenamiento y disposición de esta agua incluye costos adicionales. Una alternativa química para reducir este problema son los modificadores de permeabilidad relativa (RPM), los cuales alteran las características de permeabilidad de la roca reservorio y disminuyen el corte de agua durante la producción; sin embargo, su eficacia está limitada por su baja adsorción en la superficie de la roca y la pérdida de efectividad con el tiempo. Desde la nanotecnología se han propuesto materiales (aprovechando su alta relación de área superficial/volumen) con potencial para mejorar su adsorción sobre la superficie de las rocas y mejorar su perdurabilidad en el medio poroso. Considerando lo anterior desde el ICP se desarrolló un RPM denominado Nanóxido M para mejorar la capacidad de adsorción. La experimentación contempló ensayos de interacción fluido-fluido y roca-fluido a condiciones estáticas y dinámicas, con el fin de evaluar la capacidad de adsorción del Nanóxido M y un RPM comercial, bajo condiciones de yacimiento simuladas, teniendo en cuenta factores particulares de un campo de la cuenca de los llanos orientales (fluidos de formación, mineralogía, propiedades petrofísicas, presión de confinamiento, temperatura y presión de yacimiento). La investigación realizada proporciona información sobre la capacidad de adsorción y la perdurabilidad del Nanóxido M en comparación con un RPM comercial. Destaca el desempeño excepcional del Nanóxido M respecto al RPM comercial bajo condiciones estáticas y dinámicas (coreflooding), el cual presentó una adsorción seis veces mayor en condición estática y dos veces mayor en condición dinámica. Dichos resultados ratifican el Nanóxido M como tecnología técnicamente viable y perdurable para el control de agua en la fuente en los yacimientos de hidrocarburo.Item Influencia del óxido de grafeno reducido en las propiedades mecánicas del cemento en pozos geotérmicos bajo análisis de dinámica molecular a condiciones HPHT(Universidad Industrial de Santander, 2021-08-06) Peña Mateus, Jeimy Alejandra; Ariza León, Emiliano; Lopéz Meza, Andrés Camilo; Cruz Hernández, Ricardo Alfredo; Ramírez Caballero, Gustavo EmilioLa cementación de pozos desempeña un papel crítico en la estabilidad y la integridad mecánica de los mismos, asegurando un aislamiento zonal efectivo para prevenir el flujo cruzado no deseado de fluidos y prolongar la vida útil del pozo. Sin embargo, en entornos geotérmicos de alta presión y temperatura (HPHT), el cemento experimenta una degradación de sus propiedades mecánicas, principalmente debido a cambios en la fase hidratada de silicato de calcio (gel C-S-H). Para comprender la relación entre la estructura atómica y las propiedades macroscópicas del material bajo condiciones HPHT, se utilizaron modelos de gel C-S-H construidos a partir de Tobermorita de 14 Å, adaptados para simular la heterogeneidad del cemento. Mediante la dinámica molecular (DM), se sometieron estos modelos a condiciones normales y HPHT, utilizando diferentes campos de fuerza. Los resultados revelaron estabilidad energética y conservación de la estructura molecular del gel C-S-H a lo largo del tiempo, con densidades promedio ajustadas empíricamente en concordancia con datos experimentales. Se observó un aumento en las propiedades elásticas del gel C-S-H bajo condiciones HPHT, indicando una mayor rigidez del material, aunque con una tendencia a la fragilidad en ciertas direcciones, especialmente en el eje z. Por otro lado, la incorporación de láminas de óxido de grafeno reducido (OGr) en el gel C-S-H demostró mejoras en las propiedades mecánicas, convirtiéndolo en un material dúctil ante esfuerzos de compresión y más rígido ante esfuerzos de tensión y cizalla. Estos hallazgos sugieren que los modelos desarrollados podrían ser representativos del comportamiento mecánico del cemento en entornos geotérmicos, lo que tiene implicaciones significativas para el diseño y la mejora de los cementos utilizados en este tipo de aplicaciones.Item Modelo de saturación de agua evaluado con la aplicación del método de descomposición en valores singulares (SVD). Caso: Formación Mirador, Llanos Orientales, Colombia(Universidad Industrial de Santander, 2024-05-03) Orozco Cujia, María Claudia; Bejarano Wallens, Aristóbulo; Ariza León, Emiliano; Martínez Rey, Ramiro; Pérez Carrillo, Édgar Ricardo; Calderón Carrillo, Zuly HimeldaLa determinación precisa de la saturación de agua es fundamental para estimar los volúmenes de fluidos en los yacimientos y así lograr una mejor caracterización de los hidrocarburos en el yacimiento. Sin embargo, existen muchos métodos disponibles para estimar la saturación de agua en formaciones, aunque estos modelos tienen limitaciones y sus parámetros de entrada a menudo no están disponibles. En consecuencia, esto conduce a saturaciones de fluidos subestimadas o sobrestimadas. Es decir, en Colombia un campo ubicado en los Llanos Orientales con unidad productora la Formación Mirador, presenta información de campo con datos subestimados de Sw y para responder a esa inquietud se esboza el presente proyecto de investigación delimitado por una metodología que es el engranaje del orden lógico de sus respectivos objetivos iniciando con el análisis de los modelos de saturación de agua alternativos mediante la integración informativa de registros y núcleos de pozos, identificando las variables críticas y seleccionando aquellos que sean válidos para el cálculo de Sw. Seguidamente, la comparación de los modelos Sw para una formación compleja con hidrocarburos pesados; posteriormente se modela en términos adaptativos la ecuación representativa resultante, a partir de la formulación en términos matemáticos y técnicos definiendo un modelo propuesto de Sw para la Formación Mirador, finalizando con el análisis de los datos del modelo de Sw propuesto evaluado con el método SVD y en consecuencia como resultado esperado la definición de un modelo de saturación de agua y validado con el método de descomposición en valores singulares (SVD) que permita estimar la fracción de agua e hidrocarburos en la Formación Mirador de los Llanos Orientales.