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

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dc.contributor.advisorMejía Ospino, Enrique
dc.contributor.advisorAriza León, Emiliano
dc.contributor.authorCárdenas Acevedo, Nicolás
dc.contributor.evaluatorMontes Páez, Erik Giovany
dc.contributor.evaluatorCalvete González, Fernando Enrique
dc.date.accessioned2024-11-14T16:26:13Z
dc.date.available2024-11-14T16:26:13Z
dc.date.created2024-11-07
dc.date.issued2024-11-07
dc.description.abstractEste 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.
dc.description.abstractenglishThis research work evaluates the performance of graphene oxide (GO) and two metal oxide nanocomposites (zinc oxide and magnetite) when used in a drill-in fluid. GO was synthesized by the modified Hummers method. The synthesis of GO-Fe3O4 consists of the partial oxidation of Fe+2 and GO-ZnO nanocomposite is synthesized by sol-gel method. The successful obtaining of the GO, magnetite, and wurtzite structures was verified using UV-Vis spectra. Using XRD, it was found that the interlaminar distance of GO is 0.96 nm and for the nanocomposites, the crystallite size was 0.25 nm. Using XPS, a reduction in oxygen functional groups was observed in the nanocomposites compared to pristine GO. SEM microscopy allowed visualization of the silk veil-like morphology of the GO, as well as ZnO flakes and magnetite cuboids. A methodology was implemented to design a drill-in fluid. Castilla, a Colombian mature oil field was analyzed, marked by excessive filtration and narrow mud windows due to depletion. The components were selected through a screening, and two fluids (muds A and B) were evaluated, finding that B had more favorable properties. The impact of nanomaterials on the latter was analyzed. It was observed that GO increased the rheological and thixotropic properties and notably reduced the filtered volume, unlike nanocomposites. Additionally, HPHT filtration was remarkably reduced using the nanomaterial, supporting the effectiveness of graphene oxide in improving the drilling fluid and demonstrating that the presence of abundant oxygenated groups such as hydroxyls, epoxides, carbonyls, and carboxylic acids, play a crucial role on the chemical and physical properties of GO and its ability to interact with the drilling fluid.
dc.description.cvlacscienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0001652122
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería de Hidrocarburos
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/20.500.14071/44701
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería de Hidrocarburos
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería de Petróleos
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.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectFluido de perforación
dc.subjectMagnetita
dc.subjectNanotecnología
dc.subjectÓxido de grafeno
dc.subjectÓxido de zinc
dc.subjectYacimientos depletados
dc.subject.keywordDepleted reservoir
dc.subject.keywordDrilling fluid
dc.subject.keywordGraphene oxide
dc.subject.keywordMagnetite
dc.subject.keywordNanomaterials
dc.subject.keywordZinc oxide
dc.titleEvaluación de nanopartículas de óxidos metálicos funcionalizadas con óxido de grafeno como aditivos para el control de filtrado en un fluido de perforación base agua
dc.title.englishEvaluation of graphene oxide–metal oxide nanocomposites as additives for filtration control in a water-based drill-in fluid
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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