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

Cárdenas Ariza, William

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

dc.contributor.advisor	Mejía Ospino, Enrique
dc.contributor.advisor	Cárdenas Acevedo, Nicolás
dc.contributor.author	Cárdenas Ariza, William
dc.contributor.evaluator	Martínez Ortega, Fernando
dc.contributor.evaluator	Molina, Daniel Ricardo
dc.date.accessioned	2022-04-18T15:55:53Z
dc.date.available	2022-04-18T15:55:53Z
dc.date.created	2022-03-30
dc.date.issued	2022-03-30
dc.description.abstract	Los 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.abstractenglish	Drilling 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.cvlac	https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000124922
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Químico
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9923
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ciencias
dc.publisher.program	Química
dc.publisher.school	Escuela de Química
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Nanotecnología
dc.subject	Fluido de perforación
dc.subject	ZnO
dc.subject	SiO2
dc.subject	Nanopartículas
dc.subject.keyword	Nanotechnology
dc.subject.keyword	Drilling fluids
dc.subject.keyword	ZnO
dc.subject.keyword	SiO2
dc.subject.keyword	Nanoparticles
dc.title	Efecto de la adición de nanopartículas de ZnO y SiO2 en las propiedades reológicas de un fluido de perforación base agua
dc.title.english	Effect of the addition of ZnO and SiO2 nanoparticles on the rheological properties of a water-based drilling fluid
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
dspace.entity.type