Efecto de la adición de nanopartículas de ZnO y SiO2 en las propiedades reológicas de un fluido de perforación base agua

dc.contributor.advisorMejía Ospino, Enrique
dc.contributor.advisorCárdenas Acevedo, Nicolás
dc.contributor.authorCárdenas Ariza, William
dc.contributor.evaluatorMartínez Ortega, Fernando
dc.contributor.evaluatorMolina, Daniel Ricardo
dc.date.accessioned2022-04-18T15:55:53Z
dc.date.available2022-04-18T15:55:53Z
dc.date.created2022-03-30
dc.date.issued2022-03-30
dc.description.abstractLos fluidos de perforación desempeñan un papel fundamental en cualquier operación de perforación y el control de las propiedades reológicas es un factor clave para el éxito de la misma. Por tanto, es necesario examinar cuidadosamente estas propiedades, ya que juegan un papel muy importante en el diseño y desarrollo de fluidos de perforación sobresalientes. Actualmente, el uso de nanomateriales en los fluidos de perforación ha permitido formular nanofluidos con propiedades reológicas mejoradas. En el presente trabajo se analizan las propiedades reológicas de un fluido de perforación base agua antes y después de la adición de nanopartículas de ZnO y SiO2. Para ello, se estableció como fluido base un lodo de perforación que contenía bentonita y se midió la viscosidad aparente (AV), la viscosidad plástica (PV), el punto cedente (YP) y los esfuerzos de gel (GS10s y GS10m). Los nanofluidos se prepararon al agregar nanopartículas (NPs) de ZnO o SiO2 al lodo base. Inicialmente se sintetizaron nanohojas de ZnO y nanoesferas de SiO2 por el método sol-gel. Además, se caracterizaron mediante diversas técnicas de análisis químico. Después se añadieron cuatro concentraciones diferentes de NPs al fluido base y se realizó una comparación entre la reología del fluido base y la de los nanofluidos a 25 °C y 65,5 °C, mostrando una buena compatibilidad entre las NPs y los componentes del lodo. Esto resultó en aumentos desde 18% hasta 47% en las propiedades reológicas debido a las interacciones electroquímicas entre las nanopartículas y las partículas de bentonita. Además, se demostró que bajas concentraciones de nanopartículas a altas temperaturas pueden amortiguar la caída de ciertas propiedades reológicas hasta un 75% debido a sus propiedades térmicas
dc.description.abstractenglishDrilling fluids play a vital role in any drilling operation and the control of their rheological properties is a critical factor for a successful drilling operation. Therefore, it is necessary to examine these properties carefully as they are a key factor in the design and development of outstanding drilling fluids. Currently, the use of nanomaterials in drilling fluids has made it possible to formulate nanofluids with improved rheological properties. The present work is an attempt to study the rheological properties of a water-based drilling fluid. For this, a drilling fluid containing bentonite was set as the base fluid and apparent viscosity (AV), plastic viscosity (PV), yield point (YP) and gel strengths (GS10s and GS10m) were measured. The nanofluids were prepared by dispersing the base fluid with ZnO or SiO2 nanoparticles (NPs). Initially ZnO nanosheets and SiO2 nanospheres were synthesized by wet chemical method sol-gel. Furthermore, they were characterized using diverse analysis techniques. Four different concentrations of NPs were added to the base fluid. A comparison between rheology of the base fluid and the nano-enhanced fluids were developed at 77 °F and 150 °F, showing a good compatibility between ZnO and SiO2 NPs and mud components resulting in an improvements from 18% to 47% in the rheological properties due to electrochemical interactions between nanoparticles and clay plateletes. In addition, it was proved that low concentrations of nanoparticles at high temperatures can mitigate the loss of some rheological properties up to 75% due to their increased heat capacity.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000124922
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameQuímico
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9923
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ciencias
dc.publisher.programQuímica
dc.publisher.schoolEscuela de Química
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectNanotecnología
dc.subjectFluido de perforación
dc.subjectZnO
dc.subjectSiO2
dc.subjectNanopartículas
dc.subject.keywordNanotechnology
dc.subject.keywordDrilling fluids
dc.subject.keywordZnO
dc.subject.keywordSiO2
dc.subject.keywordNanoparticles
dc.titleEfecto de la adición de nanopartículas de ZnO y SiO2 en las propiedades reológicas de un fluido de perforación base agua
dc.title.englishEffect of the addition of ZnO and SiO2 nanoparticles on the rheological properties of a water-based drilling fluid
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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