Estudio de dinámica molecular del efecto de nanopartículas de óxido de grafeno sobre propiedades mecánicas del cemento para pozos de petróleo

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dc.contributor.advisorAriza León, Emiliano
dc.contributor.advisorLópez Meza, Andrés Camilo
dc.contributor.authorMejía Jaramillo, Kevin David
dc.contributor.authorGarcía Pedraza, Angela Daniela
dc.contributor.evaluatorGonzales Silva, German
dc.contributor.evaluatorGomez Delgado, Jimena Lizeth
dc.date.accessioned2022-09-17T16:16:57Z
dc.date.available2022-09-17T16:16:57Z
dc.date.created2022-09-17
dc.date.issued2022-09-17
dc.description.abstractLa etapa de completamiento en los pozos petroleros es fundamental para otorgarle estabilidad y aislamiento a los mismos, lo cual se logra con un cemento adecuado que brinde un sello efectivo; debido a esto se realiza la investigación sobre el efecto de la incorporación de óxido de grafeno en la formulación del cemento, para mejorar propiedades mecánicas, el cemento es representado por el Hidrato de Silicato de Calcio o gel C-S-H, componente de mayor importancia y presencia en este material. El estudio sobre sus propiedades mecánicas se encuentra actualmente en desarrollo, y la construcción de su modelo ha sido de gran interés ya que no tiene una estructura definida. En esta investigación se presenta la construcción de estructuras de gel C-S-H con relación de Calcio-Silicio o Ca/Si de 1.8 y Agua-Silicio o W/Si de 1.2, 1.4, 1.6, 1.8 y 2.0. Seguidamente, se detalla la reacción que se tiene al incluir láminas de OG con diferentes relaciones Carbono-Oxígeno o C/O de 2.0, 2.5 y 3. Su construcción se realizó haciendo uso de técnicas de dinámica molecular en conjunto con el recocido simulado, además de emplear el campo de fuerza ClayFF. Los resultados obtenidos a medida que se disminuyó la relación W/Si se ven reflejados en el cálculo de las propiedades mecánicas que exhibieron un aumento en los módulos de Bulk, Shear y Young con valores de 34.2 GPa a 38.6 GPa, 21.2 GPa a 26.8 GPa y 58.4 GPa a 72.4GPa respectivamente, y a un aumento en la relación de Poisson entre 0.17 y 0.2. Finalmente se analizó el impacto que tiene en las propiedades mecánicas la incorporación de las láminas de OG en cada una de las estructuras de gel C-S-H, el cual permitió evidenciar un incremento en los módulos de Bulk, Shear y Young a medida que la relación C/O decrecía, exhibiendo valores de 5.6% a 32.3%, 18.2% a 48.1% y 7.2% a 28.6%, pero al mismo tiempo una reducción en la relación de Poisson.
dc.description.abstractenglishWell completion is an important phase to give well stability and isolation, this is achieved with a suitable cement that provides an effective seal; which is the reason for this investigation about the effect of the graphene oxide incorporation in the cement formulation, o improve its mechanical properties, which it is represented by Calcium Silicate Hydrate or C-S-H gel, the major component in this material. Studies about the mechanical properties are currently developing and the building of C-S-H gel models have been popular because it doesn't have a defined structure. In this investigation was showed the construction of C-S-H gel models with a Calcium-Silicon or Ca/Si ratio of 1.8 and a Water-Silicon or W/Si ratio of 1.2, 1.4, 1.6, 1.8 y 2.0. Then it explains that the reaction caused by the GO inclusion with different Carbon-Oxygen or C/O ratios of 2.0, 2.5 and 3.0 C-S-H gel construction was done with molecular dynamic techniques and Simulated Annealing, using ClayFF force field as well. These results were reflected in the mechanical properties calculation while the W/Si was changing, these values exhibited decreases on the Bulk, Shear and Young modules with ranges between 34.2 GPa to 38.6 GPa, 21.2 GPa to 26.8 GPa and 58.4 GPa to 72.4GPa respectively and an increase on the Poisson ratio. Finally, it was analyzed the impact of the GO inclusion on the mechanical properties of each structure, which it let to see an increment in the Bulk, Shear and Young modules showing values from 5.6% to 32.3%, 18.2% to 48.1% and 7.2% to 28.6% at the same time than C/O ratio decreased, but a reduction on the Poisson ratio.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero de Petróleos
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.identifier.reponameEscuela de Ingeniería de Petróleos
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/11515
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyIngeniería de Petróleos
dc.publisher.programUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.schoolUniversidad Industrial de Santander
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.subjectDinámica molecular
dc.subjectRecocido simulado
dc.subjectGel C-S-H
dc.subjectÓxido de grafeno
dc.subjectPropriedades mecánicas
dc.subjectCampos de fuerza
dc.subjectClayFF
dc.subject.keywordMolecular dynamics
dc.subject.keywordSimulated annealing
dc.subject.keywordC-S-H gel
dc.subject.keywordGraphene oxide
dc.subject.keywordMechanical properties
dc.subject.keywordClayFF
dc.subject.keywordForce field
dc.titleEstudio de dinámica molecular del efecto de nanopartículas de óxido de grafeno sobre propiedades mecánicas del cemento para pozos de petróleo
dc.title.englishMolecular dynamics study of the effect of graphene oxide nanoparticles on mechanical properties of cement for oil wells
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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