Punto cuántico de alúmina de nuevo diseño

Scientific Reports volumen 12, Número de artículo: 9505 (2022) Citar este artículo

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En este trabajo, un nanofluido basado en puntos cuánticos de alúmina recientemente diseñado (α-AQD; D ~ 4 nm; sólido amorfo) y un nanofluido comercial basado en nanopartículas de alúmina (γ-ANP; D ~ 20 nm; tipo cristalino) con la capacidad de fuerte dispersión coloidal en condiciones de yacimiento, tales como alta salinidad, iones divalentes (Ca2+) y alta temperatura. El objetivo principal de esta investigación fue estudiar los mecanismos de desplazamiento del petróleo crudo de las suspensiones de alúmina en función de la variedad de tamaño y morfología de las partículas en rocas carbonatadas envejecidas. El fuerte potencial de interacción entre las partículas se logró mediante el ácido cítrico y una composición especial de un polímero de polielectrolito a base de carboxilato-sulfonato como un compuesto dispersante efectivo en la superficie, lo que genera cargas negativas de partículas y una repulsión estérica y electrostática adicional. La alteración de la mojabilidad tras la exposición a fluidos utilizando el ángulo de contacto y la celda de Amott se realizó en muestras de tapones de carbonato saturado y rebanadas de roca. Mientras tanto, se realizaron desplazamientos dinámicos del núcleo para probar el flujo de agua/nanofluido/petróleo y el comportamiento de retención de nanopartículas a través de gargantas de poro típicas bajo las condiciones del yacimiento. Los resultados de estabilidad revelaron que el polímero PE pudo crear un fluido coloidal a largo plazo durante 30 días. Se encontró que la concentración de masa de nanofluido aumentó con la disminución del tamaño de partícula. La cantidad óptima de partículas en solución acuosa se obtuvo 0,05 % en peso para ANP y se incrementó hasta 0,1 % en peso para AQD. El análisis de los experimentos mostró que la alteración de la humectabilidad era el mecanismo principal durante la inyección de nanofluidos. Los datos de laboratorio de inundación del núcleo demostraron que la recuperación mejorada de petróleo debido a un estado de menor concentración de ANP era consistente con AQD en concentraciones más altas. Además, se discutió el estudio del comportamiento del deterioro de la permeabilidad en términos de la posible deposición de incrustaciones minerales y la liberación de alúmina en la superficie de la roca. Los resultados mostraron que una gran parte del daño por permeabilidad causado por las incrustaciones minerales (55–59 %). Se encontró que los nanofluidos basados ​​en puntos cuánticos de alúmina tenían un deterioro mínimo (2-4 %) y se observó una reducción significativa de ~ 10 % en la permeabilidad para los nanofluidos basados ​​en ANP.

La demanda mundial de petróleo ha aumentado en los últimos años y la generación primaria de petróleo ya no puede satisfacer esta demanda. Casi, los dos tercios restantes del petróleo en el lugar de los reservorios son propensos a la recuperación mejorada de petróleo (EOR). De los numerosos métodos EOR, los métodos químicos han sido considerados como los que más han mejorado debido a su alta eficiencia y viabilidad técnica y económica. Los nanofluidos, que se preparan mediante la dispersión de nanopartículas con una dimensión entre 1 y 100 nm en un fluido huésped y se pueden inyectar en los yacimientos para impulsar la producción de petróleo, han sido atraídos por muchos investigadores en las últimas décadas y se clasifican principalmente en métodos químicos EOR1, 2,3,4,5,6,7. Además, algunos investigadores se han interesado en mezclar las nanopartículas con otros productos químicos, como surfactantes, polímeros, espumas y emulsiones, para avanzar tanto en la caracterización como en la recuperación de campos petroleros8,9,10,11,12,13,14,15,16. Entre los numerosos parámetros que influyen en la eficiencia de recuperación de petróleo, la alteración de la mojabilidad17,18,19 y las tensiones interfaciales (IFT)20,21 son los factores más importantes que afectan la recuperación de petróleo. Cuando nuevos materiales, como las nanopartículas, se han aplicado como aditivo en el agua de inundación5,22,23,24,25,26,27,28, los mecanismos de mejora de la recuperación de petróleo por ellos han sido explorados en diversas investigaciones. Algunos de estos mecanismos incluyen: (1) gradiente de presión de separación que provoca la separación de las gotas de petróleo de la superficie de la roca mediante la creación de una película en cuña29,30; (2) disminución del índice de movilidad y aumento de la viscosidad del fluido inyectado31,32, (3) reducción de la tensión interfacial33,34,35 y (4) alteración de la humectabilidad a condiciones más mojadas por agua36,37,38,39,40. Sin embargo, uno de los principales desafíos para el uso de partículas en la recuperación mejorada de petróleo es que deben ser dispersión coloidal en condiciones de yacimiento como alta temperatura y fuerte salinidad que contienen iones divalentes como Ca2+ y Mg2+. Los nanofluidos con transporte de baja estabilidad en los medios del yacimiento pueden causar graves daños en los medios porosos33,41. La estabilidad de los nanofluidos se ha examinado ampliamente en el trabajo de Ghadimi para diversas condiciones termodinámicas progresivamente en torres de enfriamiento y otros medios de transferencia de calor42. Ogolo et al.43 aplicaron algunos tipos de nanopartículas, por ejemplo, óxidos de aluminio, zinc, magnesio, hierro, zirconio, níquel y silicio sobre arena humedecida con aceite. Demostraron que el uso de nanofluidos sería muy efectivo en la recuperación de petróleo. Consideraron que los mecanismos efectivos para mejorar la recuperación fueron la alteración de la mojabilidad, la reducción de la tensión interfacial, la viscosidad del petróleo y la relación de movilidad. Ju et al.44 investigaron nanopartículas de polisilicio hidrofílico para la alteración de la humectabilidad en la superficie de la roca. Revelaron que la recuperación de petróleo claramente podría mejorarse inundando con nanopartículas de polisilicio hidrofílico. Este trabajo recomendó que una concentración de nanopartículas entre 0,02 y 0,03% en peso era deseable para mejorar la recuperación de petróleo. Además, los resultados de Maghzi et al.38 mostraron que las nanopartículas de sílice aumentaron la eficiencia de barrido durante la inundación con agua. Usaron un micromodelo con vidrio de cinco puntos que inicialmente estaba saturado con aceite pesado y agua a diferentes valores de porcentaje en peso. Giraldo et al.45 investigaron sobre el ajuste de la mojabilidad de los centros de arenisca con la mojabilidad inicial del aceite en la presencia de nanofluidos a base de alúmina en el yacimiento. Khosravani et al.46 utilizaron nanopartículas de γ-Al2O3 con diferentes áreas superficiales específicas y produjeron muestras fluidas mediante una técnica sencilla y económica. Investigaron la estabilidad de las nanoemulsiones híbridas a diferentes temperaturas, luego desarrollaron una emulsión estable y la aplicaron en pruebas de recuperación de petróleo. También Mohammadi et al.47 reportaron los mismos resultados para la síntesis de nanopartículas de γ-Al2O3. Investigaron el efecto de las nanopartículas de γ-Al2O3 en la alteración de la humectabilidad del yacimiento de carbonato. Khezrnejad et al.48 estudiaron el efecto de diferentes factores, como el tipo de nanopartícula (óxido de sílice y óxido de aluminio), la concentración de nanopartículas, la presión, la temperatura y la velocidad de inyección en la recuperación mejorada de petróleo. Demostraron que diferentes factores tenían un efecto significativo en la viscosidad y la recuperación de aceite además del tipo de nanopartículas. Cao et al.49 demostraron que los nanofluidos de alúmina, sílice y zirconio tienen el mayor impacto en la reducción del ángulo de contacto de la superficie y la alteración de la humectabilidad. Se determinó el efecto del tipo y concentración de cada una de las nanopartículas. También Lu et al.50 demostraron que los métodos de síntesis y las condiciones tienen un gran efecto sobre las propiedades y la estabilidad de las nanopartículas. Sintetizaron la nanoestructura γ-Al2O3 por método hidrotermal. Sin embargo, en las últimas décadas, los nuevos nanofluidos, como las nanopartículas poliméricas, se han utilizado ampliamente en el control de la contaminación y en la medicina51 debido a su baja toxicidad y buena biocompatibilidad52, lo que los hace adecuados para yacimientos de petróleo. Además, la superficie de las nanopartículas de polímero podía modificarse fácilmente, especialmente con grupos carboxilo53, lo que les permitía ser estables a alta temperatura y alta salinidad. Por lo tanto, las nanopartículas recubiertas de polímeros eran buenas candidatas a portadoras. Bila et al.54 explicaron la aplicabilidad de las nanopartículas de sílice recubiertas de polímeros como aditivos para mejorar la inundación de agua en reservorios mojados por agua. Propusieron que la reducción de IFT, la alteración de la rugosidad de la superficie de la roca y la humectabilidad a una mayor mojabilidad por agua y la desviación del flujo microscópico debido a la obstrucción de los poros son los principales mecanismos de EOR en la aplicación de nanopartículas. Además, las nanopartículas movilizaron aceite residual y aumentaron la recuperación de aceite hasta en un 9,2 % del OOIP54. Zhou et al.55 desarrollaron un nuevo nanofluido recubriendo nanopartículas poliméricas cargadas negativamente con un tensioactivo zwitteriónico de tipo betaína mediante atracción electrostática. El nanofluido mejoró la estabilidad en salmueras de alta salinidad que contienen iones divalentes (15 % de salmuera estimulada) y altas temperaturas (80 °C). La capacidad del nanofluido para la recuperación mejorada de petróleo reveló que la recuperación total de petróleo por nanofluido fue un 9,32 % más alta que la de la salmuera55. Además, Omran et al.56 estudiaron el rendimiento de las NP de sílice recubiertas de polímero para la recuperación de petróleo a microescala en tres condiciones de humectabilidad (mojabilidad por agua, humectación intermedia y mojabilidad por aceite), mientras que todas las condiciones de laboratorio, como la velocidad de flujo, la estructura, la conectividad inicial del aceite y la temperatura se consideraron iguales para todos los estados. Se obtuvo mejor la eficacia de agrupamiento de las NP de sílice recubiertas de polímero, debido a una mayor movilización, agrupaciones de aceite restantes más pequeñas y una menor conectividad del aceite residual. Sagala et al.57 sintetizaron e investigaron el rendimiento de varios tipos de nanopiroxenos como piroxeno neutro, piroxeno hidrófobo funcionalizado con mitad de hidroxilo y completamente funcionalizado con hidroxilo. La concentración de estos nanofluidos se mantuvo constante al 0,005% en peso. La eficiencia de los diferentes nanofluidos a base de piroxeno se ha examinado a través del ángulo de contacto, mediciones IFT a varias temperaturas, imbibición espontánea (SI) y pruebas de inundación del núcleo. La recuperación de petróleo se incrementó un 10,57 % adicional después de la inundación con salmuera mediante pruebas de inundación del núcleo57. Ali et al.58 prepararon nanofluidos poliméricos inteligentes dispersando los TiO2/SiO2/PAMNC sintetizados en agua inteligente con diferentes tipos y concentraciones de iones disueltos. Los nanofluidos poliméricos inteligentes formulados se aplicaron a la reducción de ITF y la alteración de la humectabilidad de las mediciones de rocas carbonatadas. El mayor incremento en la recuperación de aceite se obtuvo de 36.0 a 46.5% del aceite original en sitio (OOIP)58. En este estudio, como nanofluido a base de óxido metálico, nuestras selecciones se limitaron al óxido de aluminio (Al2O3), que es de interés en diversas aplicaciones, especialmente como agente de mejora para aumentar los depósitos de petróleo del subsuelo45,46,47,59,60,61 . Entonces, en el presente trabajo, sintetizamos puntos cuánticos de alúmina (AQD) con el objetivo de producir nanoestructuras con un tamaño y propiedades cuánticas muy pequeñas. Luego, se investigó el rendimiento EOR de los nanofluidos basados ​​en puntos cuánticos de alúmina (AQD; D ~ 4 nm) y se comparó con nanopartículas comerciales (ANP; D ~ 20 nm) en condiciones de yacimiento, como el efecto simultáneo de la temperatura, la salinidad y los iones divalentes ( Ca2) en presencia de roca carbonatada. En general, el objetivo principal de este estudio fue demostrar la respuesta del tamaño de partícula y el tipo de morfología de la alúmina en puntos cuánticos y nanopartículas sólidas en la estabilidad coloidal y luego obtener información sobre el potencial EOR subyacente de ellos, incluida la alteración de la humectabilidad a través del contacto. mediciones de ángulos y las pruebas de celdas de Amott y desplazamientos dinámicos del núcleo. Además, seguimos una metodología perfecta como en roca carbonatada para considerar el comportamiento de daño de formación de las partículas. Sintetizamos AQD según Nemade'work62 y suministramos ANP comerciales de la empresa Scharlau. Luego, mejoramos los grupos carboxilados (COO-) cargados negativamente en la superficie de alúmina a través de recubrimientos de ácido cítrico y polímero polielectrolítico (PE) para garantizar que permanezcan estables. Los resultados experimentales indicaron que 0,05 % en peso de cit-AQDs en polvo + 0,05 % en peso de PE en SWP, 0,1 % en peso de cit-AQDs en polvo + 0,1 % en peso de PE en SWP y 0,05 % en peso de cit-ANPs en polvo + 0,1 % en peso de PE en SWP podría producir fluidos fuertes con una estabilidad a muy largo plazo que podría cambiar la alteración de la mojabilidad hacia una mayor mojabilidad por agua, aumentando la recuperación de petróleo adicional de aproximadamente 24-38% que la salmuera. Además, los experimentos de laboratorio mostraron que el daño de formación de la inyección de nanofluidos PE-cit-ANPsswp, incluso con una concentración más baja, fue severo. El daño a la formación se redujo significativamente cuando se agregó PE-cit-AQDsswp a la salmuera.

Primero, se sintetizó el polvo de punto cuántico (AQD) de α-Al2O3 mezclando nitrato de aluminio 1 M y hexametilentetramina 1 M bajo agitación magnética a temperatura ambiente durante 20 min, luego el precipitado centrifugado se sinterizó a 200 °C durante 36 h de acuerdo con el trabajo de Nemade62. . Tanto las partículas de alúmina, como el polvo de nanopartículas de γ-Al2O3 (ANP) (< 99,99 %, empresa Scharlau) y el punto cuántico (AQD) de α-Al2O3 sintetizado se caracterizaron mediante DRX para la identificación de fase, el tamaño de los cristalitos y la determinación de la estructura. (Información de apoyo de la Fig. S1) muestra patrones XRD de partículas de alúmina. Revelan claramente la presencia de Al2O3 (α y γ) como la fase que contiene aluminio detectada en las muestras. (Información de apoyo de la Fig. S1a), muestra las difracciones de rayos X en polvo de los puntos cuánticos (AQD) de α-Al2O3 con los planos 012, 104, 110, 113, 024, 116, 124 y 330 de alúmina. El patrón XRD de los AQD muestra que los picos se están ensanchando mucho y este ensanchamiento refleja la disminución de los cristalitos, por lo que las estructuras pueden considerarse como partículas amorfas o muy finas. Según la ecuación de Debye-Scherrer, el tamaño de los cristalitos de los AQD de los picos de difracción se encontró en aproximadamente ~ 4 nm. Además, los reflejos a 37,31°, 45,34° y 67,43° se encontraron en nanopartículas de γ-Al2O3 (ANP) con planos (311), (400), (440) de alúmina con un tamaño de cristalito de aproximadamente ~ 20 nm de la ecuación de Debye-Scherrer y estructura cristalina (Fig. S1b información de apoyo). La Figura 1a yb muestra la morfología esférica de las nanoestructuras de alúmina por fotografías TEM. La distribución del tamaño de las partículas se estimó midiendo el tamaño de las partículas totales de aproximadamente 100 partículas en la imagen TEM utilizando el programa de medición de la microestructura de la imagen y el analizador de dispersión de luz dinámica. Como se ve en las figuras 1c y d, la distribución del tamaño de las partículas reveló un diámetro promedio de 4 nm para los puntos cuánticos de α-Al2O3 (AQD) y de 20 nm para las nanopartículas de γ-Al2O3 (ANP). Los resultados del análisis ASAP para el área de superficie BET total y el volumen de poros se han resumido en (información de respaldo de la Tabla S3). En ambas muestras, hay cambios significativos en el área superficial y el volumen de los poros. Por ejemplo, en comparación con la muestra de ANP, el área de superficie BET total de la muestra de AQD se incrementó, lo que resultó en un crecimiento del 19,7 % y 58,2 % para el área de superficie BET total y el volumen de poro, respectivamente. Para detectar las propiedades de los puntos cuánticos en la muestra de AQD sintetizada, el analizador PL realizó una medición de fluorescencia de 300 a 500 nm y se presentó en (Información de respaldo de la Fig. S2). El valor máximo de emisión se observó a ~ 387 nm, que se asigna a la presencia de defectos.

(a) micrografía TEM para puntos cuánticos de α-Al2O3 (AQD), (b) imagen TEM para nanopartículas de γ-Al2O3 (ANP), (c) distribución de tamaño de partícula por DLS para puntos cuánticos de α-Al2O3, (d) distribución de tamaño de partícula por DLS para nanopartículas de γ-Al2O3.

Uno de los principales desafíos para el uso de partículas en la recuperación mejorada de petróleo es que deben ser dispersión coloidal en condiciones de yacimiento como alta temperatura y fuerte salinidad que contienen iones divalentes como Ca2+. En esta sección, se examinó el comportamiento agregado de suspensiones de partículas (AQD y ANP) en salmueras (SWP, SB1, SB2, SB3 y SB4) a 25 y 90 °C. Se eligieron concentraciones de partículas de 100 a 1200 ppm con suficiente atención sobre todas las condiciones de estabilidad. A partir de la termodinámica y los resultados visuales experimentales, se sabe que el Al2O3 sin agregar ningún estabilizador es insoluble en medios de fuerza iónica a temperatura ambiente. Para mejorar la dispersión en fase salina y alta temperatura simultáneamente, creamos y mejoramos grupos carboxilados cargados negativamente (COO−) en la superficie de Al2O3 mediante recubrimientos de ácido cítrico y polímero polielectrolítico (PE) para garantizar que permanezcan suspendidos que agravan la contaminación estérica, electrostática o electrostática. estabilidad. Los dispersantes de ácido cítrico y polielectrolito con cadenas de base carboxilada (ácido acril amidosulfónico/ácido acrílico/amido acrílico) se identificaron como candidatos dobles para la estabilización. Pueden adsorberse en la superficie de la alúmina y pueden disociarse y actuar como modificadores de la carga superficial. El recubrimiento de nanopartículas con ácido cítrico y polielectrolitos (PE) ha sido bien establecido por muchos investigadores63,64,65,66,67,68,69. Estos aditivos provocan un cambio en la carga superficial dando como resultado un cambio en la repulsión de la doble capa por adsorción en la superficie de la partícula68,70. Según el trabajo de Chapel66, la estabilidad coloidal a largo plazo puede ocurrir cuando las nanopartículas se recubren con una capa orgánica como polímeros de polielectrolito. Las razones del comportamiento de estabilización de nanopartículas por polímeros son bien conocidas66: (i) los polímeros pueden actuar como una barrera estérica contra la floculación a través de un cepillo de cadenas estiradas. (ii) Cuando el polímero lleva cargas a lo largo de su columna vertebral, como en los polielectrolitos, la capa orgánica imparte una repulsión electrostática adicional entre NPs66. Los polímeros PE crean una repulsión estérica y electrostática que a menudo se denomina interacción electrostática.

En este estudio, inicialmente, se prepararon Al2O3 recubiertos con citrato (AQD y ANP, a pH 7,1) utilizando el método descrito por Hidber68. Para obtener las curvas de adsorción, se prepararon suspensiones de 1,5 g Al2O3 en 20 ml de solución de ácido cítrico y electrolito inerte KNO3 (0,1 N) con diferentes cantidades de ácido cítrico a un valor de pH de 7,1. El agua utilizada fue grado desionizada y el pH se ajustó con solución de KOH (1 N). Mientras se añadía Al2O3, el pH se monitoreaba constantemente y se ajustaba. El pH se midió con un electrodo de vidrio contra un electrodo de plata/cloruro de plata (pH meter 86505 AZ instrument). Los tubos experimentales se purgaron con gas N2 para evitar la formación de carbonatos metálicos en solución. Luego, los tubos se sellaron y se colocaron en un agitador mecánico durante 72 h a 25 °C y luego se centrifugaron. Después de la centrifugación, se determinó la concentración de ácido cítrico en el sobrenadante utilizando un instrumento HPLC de cromatografía líquida (modelo 600E) equipado con un detector UV-Vis de matriz de diodos y se comparó con la solución en blanco (sin adsorbente). La diferencia entre las concentraciones inicial y final de ácido cítrico en la fase acuosa corresponde a la cantidad de dispersante que se adsorbió en la superficie del sólido. Previo a su uso, la alúmina se limpió mediante extracción soxhlet con agua destilada. Las isotermas de Langmuir de dos superficies [Eq. (1)] se utilizó en la interpretación de los fenómenos de adsorción63. El modelo de Langmuir de dos superficies supone que la adsorción se produce en dos tipos de superficies de energías de enlace contrastantes. El comportamiento de adsorción del ácido cítrico en la superficie de la alúmina (AQD y ANP) se muestra en (Fig. S3 información de apoyo). La cantidad máxima adsorbida de ácido cítrico se calculó utilizando la ecuación. (1) de este modelo63 con la caja de herramientas de ajuste de curvas del software MATLAB.

donde "citad" es la cantidad de ácido cítrico adsorbido, "cit" es la concentración de equilibrio de ácido cítrico en la solución, "(citad)max1 y (citad)max2" son los valores medidos para la cantidad máxima adsorbida de ácido cítrico y K1 y K2 son constantes de equilibrio de adsorción/desorción. Los valores medidos para la cantidad máxima adsorbida de ácido cítrico ((citad)max1 + (citad)max2) fueron de 1,22 y 0,79 µmol/m2 para AQD y ANP, respectivamente. En general, el ácido cítrico es un ácido tricarboxílico con pKa = 3.13, pKa = 4.76, pKa = 6.40 que puede formar diferentes especies (H3Cit, H2Cit-, HCit2− y Cit3−) dependiendo del pH de la solución. Molécula de ácido cítrico con tres grupos carboxilo (COO-) y un grupo hidroxilo, una vez desprotonados, los tres grupos carboxilo son portadores de carga y lo habilitan como adsorbente y pueden formar un complejo fuertemente coordinado en la superficie sólida. La adsorción de citrato en la superficie de alúmina depende del valor de pH de la suspensión y la concentración del ácido cítrico. La tendencia general de la adsorción de ácido cítrico en la superficie de la alúmina es una disminución al aumentar el pH de la solución, principalmente porque la atracción electrostática entre la superficie de la alúmina cargada positivamente y el anión citrato disminuye68. La máxima cantidad de ácido cítrico adsorbido sobre la superficie de la alúmina ocurre a pH 3 y disminuye considerablemente en medios alcalinos68. Los valores de la constante de disociación ácida (pKa) del ácido cítrico varían entre 3 y 6 a pH 3 a pH 871. En este trabajo, modificamos la superficie de alúmina con ácido cítrico a pH 7.1. A este valor de pH, el ácido cítrico existe en forma de especies protonadas de acuerdo con la ecuación. (2) con un valor de constante de disociación ácida (pKa) de 6,396 a fuerza iónica, I = 072.

El complejo superficial de citrato-alúmina también se investigó con la técnica FT-IR. La Figura S4 (información de apoyo) muestra los espectros FT-IR del polvo de citrato-alúmina. En solución, el ácido cítrico está totalmente desprotonado a pH 7,1. El ion citrato completamente desprotonado tiene bandas de absorción prominentes alrededor de 1570 y 1391 cm−1 y una banda débil alrededor de 1280 cm−1. Las dos bandas prominentes, 1570 y 1391 cm−1, se atribuyen a los movimientos de estiramiento asimétricos y simétricos del grupo carboxilato, respectivamente68,73,74,75. La banda más débil en 1280 cm−1 está relacionada con estiramientos y curvaturas acoplados del grupo carboxilato. El espectro FT-IR en (información de apoyo de la Fig. S4) muestra que el ácido cítrico se ha adsorbido en alúmina en ambas muestras. La vibración de estiramiento asimétrica va (COO−) y simétrica vs (COO−) de los grupos carboxilato se observa alrededor de 1572 y 1395 cm−1 para muestras de alúmina que concuerdan bien con el trabajo de Hidber68.

Se estudió el comportamiento de fase de citrato-alúmina (100 a 1200 ppm) en SWP a 25 y 90 °C. Los experimentos de sedimentación se realizaron con un espectrómetro UV-Vis en función del tiempo. Al principio, se tuvo que hacer una curva de calibración entre la absorbencia de luz y la concentración de la solución de alúmina. Se hizo una curva de calibración para varias concentraciones de NP en SWP. Se prepararon suspensiones de 200 ml de Al2O3 con varias concentraciones de polvo a salmuera manteniendo agitación mecánica y ultrasonidos (Ultrasonic Cleanser, 100 W, Equipment Company, Italy) al menos durante 30 min. Las suspensiones preparadas (1 ml) se colocaron inmediatamente en un instrumento UV-Vis y se midió la cantidad de luz transmitida. Se obtuvo una relación lineal entre la luz dispersada y las concentraciones de alúmina para los gráficos de calibración (información de respaldo de la Fig. S5). Luego, se permitió que las muestras permanecieran durante la noche para lograr la agregación solo debido a las fuerzas gravitatorias y pasar a los medios de estado estacionario. El sobrenadante se midió nuevamente con el analizador UV-Vis. Los diagramas de floculación de fluidos se muestran en la (Información de apoyo de la Fig. S6). De acuerdo con los datos en (Información de respaldo de la Fig. S6), las muestras de AQD recubiertas con citrato fueron muy estables en SWP en concentraciones de solo 100 a 200 ppm sin floculación de partículas a temperatura ambiente. Sin embargo, se observó una transición significativa del estado disperso al floculado correspondiente a una inestabilidad de aproximadamente 6 a 40% para concentraciones de 300 a 1200 ppm en las mismas condiciones. Este fenómeno se repitió alrededor del 12 al 90% de sedimentación para las ANP recubiertas con citrato. Se observó una fuerte inestabilidad a T = 90 °C para ambas muestras. Sin embargo, a partir de los datos descritos en (Información de respaldo de la Fig. S6), el ácido cítrico solo mostró un pobre dispersante en una solución electrolítica concentrada y temperatura elevada. En general, a baja salinidad y temperatura ambiente, el ácido cítrico solo como ligando pequeño se puede utilizar para mejorar la repulsión electrostática71,76,77,78,79,80,81. Pero con una fuerte fuerza iónica, la repulsión electrostática proporcionada por los ligandos pequeños se vuelve insuficiente para vencer las fuerzas atractivas de Vander Waals. A salinidades tan altas, a menudo se requieren polímeros de polielectrolitos para evitar la floculación82,83,84. La combinación de repulsión electrostática y estérica ocurre con los polímeros PE cuando están presentes en la superficie de la partícula. Por lo tanto, para mejorar aún más la dispersión de las nanoestructuras, seleccionamos el polímero PE (ácido acrilamidosulfónico/ácido acrílico/amido acrílico) para superar los problemas de agregación en salmuera a 90 °C.

Ácido acrilamidosulfónico/ácido acrílico/polímero de acrilamido (peso molecular de 52.000 g/mol) con grupos carboxilato y sulfonato ricos es muy soluble en aguas inyectadas (SWP, SB1, SB2, SB3 y SB4) sin cambios en el valor de pH . El contenido de polímero óptimo requerido para lograr suficiente dispersión se obtuvo en una ruta de estabilidad. Para preparar fluidos madre, se disolvió polímero de polielectrolito en varias cantidades (óptimamente dos veces mayor que el peso de cit-ANP y el mismo peso de cit-AQD; Tabla 1) en SWP (200 ml), luego se esparció el polvo de citrato-alúmina a 25 °C. . La estabilidad de las suspensiones de partículas se midió en las mismas condiciones que las partículas de citrato. (Información de apoyo de la Fig. S7) demuestra claramente una tendencia aceptable en la adsorción del polímero en la superficie de la partícula, especialmente a temperatura elevada. Estas observaciones (a 90 °C) muestran que los fluidos cit-AQDs a diferentes valores de partículas ≤ 1000 ppm eran soluciones completamente coloidales y saturadas con C/C0 cercano a 1. En esta condición, los fluidos cit-ANPs alcanzaron ≤ 500 ppm. Se cree que la adsorción de polímeros es más fuerte para los compuestos de menor tamaño de partícula, probablemente debido al aumento de las cargas superficiales a través de sus propiedades cuánticas. Además, los datos presentados en (Información de apoyo de la Fig. S7) muestran que los polielectrolitos de base sulfónica revirtieron la desestabilización de los fluidos a 90 °C y mejoraron significativamente la estabilidad coloidal que a temperatura ambiente. Las partículas se sedimentaron del líquido después de la noche (~ 2 %) para cit-AQD ≥ 0,12 % en peso y (~ 2–12 %) para cit-ANP ≥ 0,06 % en peso de soluciones a 90 °C. Además, realizamos pruebas de estabilidad adicionales con soluciones de 0,05 y 0,1 % en peso de cit-AQD y 0,05 % en peso de cit-ANP en salmueras de diferentes salinidades para investigar el efecto de medios iónicos extremadamente concentrados, como alta salinidad y cationes divalentes como Ca2+ sobre la estabilidad de nanofluidos. Preparamos soluciones esparciendo el polvo de citrato-alúmina (cit-AQD, 0,05 y 0,1 % en peso; cit-ANP, 0,05 % en peso) en salmueras ricas en polímeros. Por lo tanto, todas las salmueras sintéticas (SB1, SB2, SB3 y SB4) tenían varias formulaciones óptimas que diferían en los contenidos de polímeros (descritos en la Tabla 1). Complementariamente, los valores de DH de las partículas recubiertas en función del tiempo se midieron con un analizador DLS a 90 °C durante un máximo de 1 mes. Se incluye una evaluación cuantitativa del comportamiento de dispersión dependiente de la salinidad de estos nanofluidos en (Información de apoyo de la Fig. S8) y en la Tabla 2. Existía una dispersión coloidal profunda entre todas las especies coloidales en salmueras de (SWP; 4,1% en peso de salinidad + 0,05 % en peso de Ca2+, SB1; 7,9 % en peso de salinidad + 1,5 % en peso de Ca2+) y el valor de DH permaneció casi sin cambios ≤ 100 nm durante el período medido de 30 días. Se observó la aparición de agregación (2-13 %) cuando la salinidad aumentó a ≥ 12 % en peso, conocida como concentración crítica de sal (SB2; 12 % en peso de salinidad + 2,5 % en peso de Ca2+, SB3; 16 % en peso de salinidad + 3,5 % en peso % Ca2+) solo para líquido ANP. Sin embargo, las mediciones de DLS dieron la distribución de tamaño más grande de partículas > 100 nm para las suspensiones de partículas (1000-cit-AQD y 500-cit-ANP) en salmuera sintética SB4 (20 % en peso de salinidad + 4,5 % en peso de Ca2+). Dado que las salmueras sintéticas contienen cantidades de iones divalentes, como Ca2+, se redujo la concentración crítica de sal, lo que condujo a un aumento de la agregación y sedimentación de partículas en una etapa más temprana (Tabla 2). Según el trabajo de Cesarano85, los polímeros polielectrolitos con abundantes sitios de ácido carboxílico disponibles por molécula, dependiendo del valor de pH y la fuerza iónica del solvente, pueden disociarse (es decir, COO-) o no disociarse (es decir, COOH). A medida que la fracción disociada aumenta de alrededor de 0 a 1, la carga del polímero varía de neutra a muy negativamente. Cesarano85 demostró que al aumentar el pH y la concentración de sal, aumenta la disociación y la carga negativa del polímero. Dado que la disociación ácida (pKa) de los grupos de ácido acrílico es 4,686 a pH 7, el ácido acrilamidosulfónico/ácido acrílico/amido polímero con sitios de ácido carboxílico por molécula se adsorbe sobre alúmina a pH 7. Los grupos COO- del polímero son capaz de formar fuertes complejos de transferencia de cambios con cationes Al en la superficie de alúmina que no están cubiertos con citratos y mejoran los ligandos de citrato87. El mecanismo de ensamblaje de la adsorción de un ácido carboxílico en la interfaz alúmina-agua también se puede describir como un intercambio de ligandos, donde el grupo hidroxilo se intercambia por un grupo carboxilato88. De acuerdo con el modelo de intercambio de ligandos, cuando se puede producir un cambio en la carga de la superficie si hay un grupo carboxilato adicional presente en la molécula que no está coordinado con la superficie o si se intercambia un grupo –OH2+, que es el mejor grupo saliente, en lugar de un grupo grupo OH−88. Por lo tanto, los grupos COO− adicionales en la superficie de la alúmina a través del recubrimiento de polímero conducen a una carga de partículas más negativa, lo que hace que los grupos de ácido carboxílico permanezcan en el fluido, lo que resulta en un aumento de la fuerza iónica y forma un puente con Ca2+ en el fluido para formar partículas estables. en medios duros. Sin embargo, podríamos lograr una buena suspensión resistente que incluya un recubrimiento de partículas en dos pasos. En un paso, los funcionalizamos con citrato como un pequeño ligando y continuamos con la adsorción del polímero. Por lo tanto, los fluidos formulados de alúmina recubierta con citrato de PE en SWP (500-PE-cit-ANPsswp; 0,05% en peso de polvo de cit-ANPs + 0,1% en peso de PE en SWP, 500-PE-cit-AQDsswp; 0,05 % en peso de cit-AQDs en polvo + 0,05 % en peso de PE en SWP y 1000-PE-cit-AQDsswp; 0,1 % en peso de cit-AQDs en polvo + 0,1 % en peso de PE en SWP) para las pruebas de EOR. Estos fluidos tienen un buen comportamiento de dispersión en estado estático (explicado en el apartado anterior) sin que se forme floculación significativa en salmuera a alta temperatura. En todas las pruebas, las suspensiones de alúmina se denominaron 500-PE-cit-ANPsswp (0,05% en peso de cit-ANPs en polvo + 0,1% en peso de PE en SWP), 500-PE-cit-AQDsswp (0,05% en peso de cit-ANPs en polvo AQDs en polvo + 0,05 % en peso de PE en SWP) y 1000-PE-cit-AQDsswp (0,1 % en peso de cit-AQDs en polvo + 0,1 % en peso de PE en SWP).

Para evaluar la alteración de la mojabilidad a través de la medición del ángulo de contacto como una evaluación cualitativa de los cambios de humectación, se usaron varios cortes de roca limpios con 0,4 pulgadas de diámetro y 0,15 pulgadas de espesor. Las placas se envejecieron durante una semana en aceite crudo a 90 °C en un recipiente presurizado (750 psi) para base mojada con aceite. Se midieron las tendencias iniciales de humectación por aceite de los mismos, luego se sumergieron en un fluido que tenía 500-PE-cit-ANPsswp, 500-PE-cit-AQDsswp y 1000-PE-cit-AQDsswp en un reactor presurizado en el tiempo de envejecimiento de exposición diseñado ( 72 h), temperatura (90 °C) y presión (750 psi). Se seleccionó SWP como prueba de control para comparar cualquier cambio en el ángulo. Se aplicó el método de gota sésil para medir el ángulo de contacto para la alteración de la humectabilidad en condiciones ambientales. Los resultados de estas pruebas se presentan en la Fig. 2. Los resultados muestran que la presencia de Al2O3 tanto en los puntos cuánticos como en las nanopartículas tuvo un efecto crucial en el grado de humectación por agua que el SWP sin sólidos. Cuando se compararon dos muestras con la misma concentración de sólidos pero diferente tamaño y morfología (500-PE-cit-AQDsswp y 500-PE-cit-ANPsswp), la humectabilidad superficial fue más sensible a la suspensión 500-PE-cit-ANPsswp (~20°). La tendencia de la humectabilidad hacia una mayor humectación del agua también se observó al aumentar la cantidad de sólidos en las suspensiones cuánticas (de ~ 115 ° para 500-PE-cit-AQDsswp a ~ 52 ° para 1000-PE-cit-AQDsswp). Sin embargo, las mediciones del ángulo de contacto revelaron que la introducción de nanoestructuras tanto cuánticas como de partículas en la suspensión resultó en una alteración de la humectación de una condición mojada por aceite a una más mojada por agua y suspensiones de 500-PE-cit-ANPsswp y 1000-PE-cit-AQDsswp. tuvo la mayor mejora.

Mediciones del ángulo de contacto en la superficie de la roca carbonatada en soluciones (a), muestra mojada con aceite de referencia, (b) SWP sin partículas, (c) nanofluido de 500-PE-cit-AQD, (d) 1000-PE-cit-AQD nanofluido, (e) nanofluido 500-PE-cit-ANPs; Tiempo de envejecimiento = 72 h; Temperatura = 90 °C, Presión = 750 psi.

El objetivo final de las pruebas de imbibición espontánea es proporcionar una evaluación cuantitativa de la alteración de la humectabilidad. A pesar de la longevidad de estas pruebas, son el mecanismo más útil en el proceso de recuperación de los yacimientos de hidrocarburos, donde el fluido humectante desplaza al fluido no humectante fuera del espacio poroso y es necesario para confirmar las mediciones del ángulo de contacto89. Para abordar este objetivo, se diseñaron dos conjuntos de experimentos para dar una comprensión suficiente del proceso de imbibición espontánea. Se seleccionaron cuatro tapones de núcleo de carbonato hermanos (A, B, C y II) con un tamaño de 3,8 cm de diámetro y 6,3 cm de longitud (las propiedades iniciales de la roca se muestran en la información de apoyo de la Tabla S2). En el primer paso, los tapones limpios se envejecieron de manera similar al procedimiento mencionado en la sección anterior "Complejo PE-citrato-alúmina" (los tapones inicialmente saturados de aceite a 90 °C durante 40 días para proporcionar superficies mojadas por aceite), luego , los experimentos planeados se realizaron en ellos. Inicialmente, los tapones saturados húmedos con aceite A (OOIP = 9,19 cc), B (OOIP = 7,95 cc), C (OOIP = 9,42 cc) y II (OOIP = 11,21 cc) se colocaron en un aparato de inundación central y se trataron con inyección de fluido para alterar la propiedad humectante de aceite mojado a un estado intermedio. Las muestras de núcleo se inyectaron con SWP y tres diversos nanofluidos (500-PE-cit-ANPsswp, 500-PE-cit-AQDsswp y 1000-PE-cit-AQDsswp). Se realizaron experimentos de desplazamiento de inundación del núcleo para investigar el comportamiento del fluido inyectado en presencia de petróleo crudo en cuatro núcleos en condiciones de yacimiento (a 90 °C; contrapresión de 750 psi). Realizamos tres ejecuciones, SWP o inundación de nanofluidos hasta que no se produjo aceite (Ejecución n. ° 1), un tiempo de descanso particular para el efecto del fluido (72 h) (Ejecución n. ° 2) y finalmente inyección de SWP hasta que no se produjo petróleo (Ejecución n. ° 3). En todas las operaciones de inyección, se cumplió con un caudal constante de 0,2 cc/min. En cada corrida de inundación, se midió cuidadosamente el volumen de petróleo producido y se calculó el petróleo remanente en el lugar. Finalmente, saturamos las muestras tratadas con aceite crudo nuevamente a temperatura ambiente. La diferencia entre el peso inicial y final de los núcleos corresponde a la cantidad de aceite en el lugar. En el segundo paso, los núcleos saturados de aceite A (tratados con 500-PE-cit-ANPsswp), B (tratados con 500-PE-cit-AQDsswp), C (tratados con 1000-PE-cit-AQDsswp) y II (tratados con SWP) también se empaparon en células Amott contenidas en SWP83. Luego, las celdas de Amott se llevaron a la temperatura del yacimiento y se registró la cantidad de petróleo producido espontáneamente frente al tiempo para cada celda hasta que no se recuperó más petróleo. En este estudio, se seleccionó el núcleo II tratado con SWP como caso base y se comparó con él cualquier variación de los parámetros. La Figura 3a–d compara el comportamiento de imbibición de SWP en tapones de núcleo. La cantidad total de producción espontánea de aceite se obtuvo 4.2% de OOIP para el tapón II tratado con SWP durante 25 días (ver Fig. 3a). Como es evidente a partir de estas Figs. 3b–d, SWP, sin embargo, absorbió más en los tapones del núcleo, lo que resultó en una mejora en la cantidad de petróleo producido espontáneamente de 6,42 a 12,42 % para las muestras tratadas con partículas durante 25 días. Estos resultados muestran que las nanosuspensiones inyectadas en los tapones de núcleo tuvieron un impacto positivo en la humectación y podrían alterar la humectabilidad de la superficie de la roca para humedecerla más con agua, lo que podría mejorar la imbibición espontánea. Se observó un mínimo de petróleo producido de 6,42 % en la muestra de núcleo B (tratada con 500-PE-cit-AQDsswp) y un máximo de petróleo producido de 12,42 % en la muestra de núcleo A (tratada con 500-PE-cit-ANPsswp). Además, la adición de cit-AQD hasta un 0,1 % en peso a la suspensión inyectada en el núcleo C provocó una mayor tendencia a la humectación por agua seguida de una imbibición más espontánea de SWP en ella. La Figura 3 representa que los resultados para los núcleos A (tratados con 500-PE-cit-ANPsswp) y C (tratados con 1000-AQDsswp) fueron más alentadores que los del núcleo B (tratados con 500-PE-cit-AQDsswp). La comparación de los conjuntos de experimentos muestra que la recuperación final debida al núcleo A (tratado con 500-PE-cit-ANPsswp) fue aproximadamente un 8,38 % más alta que la recuperación obtenida por el núcleo II (caso base) y estos valores alcanzaron el 2,22 % y el 6,29 %. % para los núcleos B (tratados con 500-PE-cit-AQDsswp) y C (tratados con 1000-PE-cit-AQDsswp) superior, respectivamente, que estaba de acuerdo con los datos de ángulo de contacto medidos. Sin embargo, la mayor respuesta del sistema a la imbibición de SWP en los núcleos tratados con partículas que el caso base podría estar relacionada con la alteración de la humectabilidad debida a los nanofluidos. Las pruebas de imbibición espontánea mostraron que podíamos asegurar que la alteración de la humectabilidad sea el mecanismo bien aceptado en la recuperación de petróleo en experimentos de EOR basados ​​en nanofluidos. Dado que los nanofluidos en estas concentraciones ≤ 0,1 % en peso no fueron sensibles a la tensión interfacial (IFT), parece que la inundación de partículas en muestras de tapones humedecidos por petróleo separa el petróleo restante adherido a la superficie de la roca mediante la alteración de la humectabilidad a más humectación por agua. o mecanismo de presión de separación90. Una de las cuestiones importantes basadas en estos resultados fue que la presencia de Al2O3 en forma cristalina, incluso con una concentración más baja, podría alterar las cargas superficiales de carbonato hacia la mayoría de las condiciones de humedad por agua.

Producción espontánea de petróleo a partir de tapones de aceite saturado de carbonato en celda Amott a 90 °C (a) núcleo II; tratado con SWP (b) núcleo A; tratado con 500-PE-cit-ANPs nanofluid (c) core B; tratado con 500-PE-cit-AQDs nanofluid (d) core C; tratado con nanofluido 1000-PE-cit-AQDs.

El propósito de estos experimentos fue comparar la reducción de aceite residual con y sin partículas. Los experimentos de desplazamiento de inundación del núcleo investigaron el comportamiento de los nanofluidos en presencia de petróleo crudo en tres tapones de núcleo saturados de aceite húmedo con una permeabilidad absoluta de 16,5 md (núcleo D, 500-PE-cit-ANPsswp), 15,3 md (núcleo E, 500-PE-cit-AQDsswp) y 18,16 md (núcleo F, 1000-PE-cit-AQDsswp) en comparación con SWP a la presión y temperatura del yacimiento (a 90 °C, contrapresión de 750 psi). Los tapones inicialmente saturados con aceite se realizaron a 90 °C durante 40 días para proporcionar superficies mojadas con aceite. Las propiedades iniciales de la roca se muestran en la (información de apoyo de la Tabla S2). El objetivo de estas pruebas fue estudiar las propiedades humectantes de los nanofluidos en la recuperación de petróleo en condiciones de yacimiento. Estos fenómenos se trazaron en la Fig. 4. Los experimentos se realizaron en un escenario de SWP/nanofluido/tiempo de retención/inyección de SWP en condiciones de yacimiento (contrapresión de 750 psi y 90 °C). En todas las operaciones de inyección, se cumplió con un caudal constante de 0,2 cc/min. De la Fig. 4, al principio, la inyección de agua se llevó a cabo aproximadamente 25 PV hasta que no se produjo petróleo. En la inundación con salmuera previa al lavado, la recuperación de aceite se logró en un 42,24 %, 51,41 % y 48,68 % del aceite original en el lugar (OOIP) para los núcleos D, E y F, respectivamente. Debido a la insensibilidad de los nanofluidos para reducir la tensión interfacial, durante la inyección de nanofluidos no se registró aceite significativo. La eficiencia de desplazamiento durante la inyección de nanofluidos se obtuvo muy baja (aprox., 2-3%). Sin embargo, observamos que la eficiencia de desplazamiento fue mayor cuando el tiempo de retención se incrementó hasta 72 h. Después de este tiempo, con la inundación de agua posterior al lavado, la saturación de aceite residual disminuyó significativamente. La reducción de la saturación de aceite residual se obtuvo en torno al 38,88%, 24,94% y 34,19% para los núcleos D, E y F, respectivamente. La comparación de la recuperación de petróleo en la segunda inundación con salmuera con la inyección inicial de agua mostró una recuperación adicional de petróleo de alrededor del 24-38 % debido al efecto de los nanofluidos después de que el tiempo de retención sería significativo y los resultados de la inundación del núcleo corroboraron la eficiencia de los nanofluidos en la recuperación mejorada de petróleo. Además, como se observa en las Fig. 4a y c, la recuperación mejorada de petróleo debido a un estado de menor concentración por 500-PE-cit-ANP fue consistente con 1000-PE-cit-AQD en concentraciones más altas. La presión diferencial durante los tapones del núcleo también se registró mediante un manómetro Siemens DP de precisión con un rango de 0 a 30 bar. La Figura 5a muestra la relación entre la caída de presión y los volúmenes de poros inyectados. En la inyección de agua previa al enjuague, existía un flujo bifásico y la presión diferencial a través del tapón D se incrementó de 2,13 a un valor máximo de 2,34 psi en el punto de penetración mientras se reducía a un valor de 1,5 psi y se estabilizaba en este punto. No se produjo más petróleo después de 6 PV de inundación con salmuera y la inyección se detuvo a los 24 PV. Durante la inyección de nanofluidos (500-PE-cit-ANP) durante aproximadamente 2 PV, la presión diferencial aumentó significativamente de 1,5 a 1,86 psi. Después del tiempo de retención, se inició de nuevo la inundación con salmuera como poslavado. Se observó que la presión diferencial a través del núcleo aumentó rápidamente hasta un valor máximo de alrededor de 5,57 psi al comienzo de esta etapa y luego cayó a 2,38 psi durante la inyección y se estabilizó en este punto. Sin embargo, no se produjo más petróleo después de 17 PV de inyección de inundación con salmuera en la tercera sección y la inyección se detuvo a los 19 PV. Este fenómeno se repitió para los núcleos E y F. El avance se observó en 2,23 y 2,38 psi para los núcleos E y F, respectivamente. Sin embargo, en todas las pruebas, la caída de presión durante la inyección de nanofluidos y el período de salmuera posterior al lavado fueron ligeramente más altos que la inyección de salmuera previa al lavado (0,88 psi para el núcleo D, 0,46 psi para el núcleo E y 0,49 psi para el núcleo F) (ver Fig. 5). Después de todo el proceso de inyección, la permeabilidad del tapón (krw3 @ROS) se redujo a 0,345, 0,386 y 0,380 md para los núcleos D, E y F, respectivamente, al final de la inyección de salmuera posterior al enjuague que se vio afectada drásticamente para hacer que el núcleo sea casi impermeable. Esta razón puede deberse a la agregación y/o adsorción irreversible de nanopartículas para bloquear las gargantas de los poros y la formación de depósitos minerales debido a la incompatibilidad de SWP y el agua de formación.

Rendimiento de recuperación de petróleo frente a PV inyectado de los tapones del núcleo a 90 °C, 750 psi y tiempo de retención de 72 h (a) núcleo D, SWP/500-PE-cit-ANPs nanofluido/tiempo de retención/escenario de inyección SWP (b) núcleo E, SWP/500-PE-cit-AQDs nanofluido/tiempo de retención/escenario de inyección SWP (c) núcleo F, SWP/1000-PE-cit-AQDs nanofluido/tiempo de retención/escenario de inyección SWP.

Perfil de presión diferencial durante la inundación de agua previa al lavado, la inundación nano y la inundación de agua posterior al lavado nuevamente a través de los tapones del núcleo a 90 °C y 750 psi y un tiempo de retención de 72 h (a) núcleo D, SWP/500-PE-cit- ANP nanofluido/tiempo de retención/escenario de inyección de SWP (b) núcleo E, SWP/500-PE-cit-AQDs nanofluido/tiempo de retención/escenario de inyección de SWP (c) núcleo F, SWP/1000-PE-cit-AQDs nanofluido/retención escenario de inyección de tiempo/SWP.

La implementación pragmática de agua o nanofluidos en condiciones de yacimiento requiere un enfoque minucioso y significativo en la formación de incrustaciones que se asocia principalmente con las siguientes razones:

La deposición de minerales debido a la incompatibilidad entre los fluidos, especialmente en los casos de inyección de agua y los fluidos del yacimiento, conduce a la formación de incrustaciones si interactúan químicamente cuando se mezclan.

Adsorción (reversible o irreversible) y retención de nanopartículas de alúmina en el medio poroso.

El propósito final de esta sección es investigar el potencial de diferentes daños a la formación que contienen incrustaciones minerales y/o liberación de alúmina a través de la medición de la reducción de la permeabilidad en las condiciones del yacimiento. Se utilizaron dos enfoques en los experimentos de daño a la formación. Primero, la investigación de la incompatibilidad entre la inyección de agua sin partículas y los fluidos del yacimiento (núcleos D', E' y F', estas muestras de tapones eran los mismos núcleos D, E y F que se restauraron aplicando procedimientos de limpieza). Segundo, consideración del comportamiento de adsorción/desprendimiento y deformación de nanopartículas en medios porosos (segundo paso): (núcleos D", E" y F", estas rocas eran los mismos núcleos D', E' y F' que se restauraron aplicando limpieza procedimientos de nuevo). Se realizaron trabajos experimentales en tres tapones de núcleo de carbonato largo en cada ejecución que se clasificaron en experimentos de inundación de núcleo monofásicos en ausencia de aceite. Para garantizar la constancia de la prueba y la confiabilidad de los resultados, se seleccionaron tres núcleos de carbonato humedecidos con agua similares. Debido a restricciones en el suministro de tapones de núcleo, restauramos las muestras de roca de D, E y F (usadas en experimentos de inundación de núcleo) mediante la implementación de procedimientos de limpieza. Las muestras de roca se limpiaron a través del aparato soxhlet en tolueno y metanol secuencialmente durante 2 semanas, luego seguido de secado a 100 ° C durante la noche y vacío para eliminar todo el aire de ellos.

En general, la formación de incrustaciones en las inundaciones de agua a menudo resulta de la incompatibilidad entre el agua de mar, que incluía una gran cantidad de iones de sulfato (SO4–2) y el agua de formación con una fuerte unión de iones catiónicos (Ca+2, Ba+2, Sr+2 ) o debido a un cambio en la temperatura, la presión y el valor del pH cuando el agua fluye de un lugar a otro91. Cuando dos aguas incompatibles entran en contacto, los iones de sulfato en la composición del agua de mar provocan la formación de incrustaciones sólidas (CaSO4, BaSO4, SrSO4) al mezclarse con el agua de formación rica en cationes, lo que provoca una disminución significativa de la permeabilidad92,93. Además, la reducción de la solubilidad de las sales puede conducir a la precipitación de incrustaciones de carbonato como CaCO394. En esta sección, evaluamos principalmente la reducción de la permeabilidad de los medios porosos debido a la tendencia a la formación de incrustaciones de SWP sin partículas en contacto con FW en condiciones de yacimiento. Con respecto a los datos del análisis del agua (información de respaldo de la Tabla S1), SWP tenía una salinidad total de 41,780 ppm y contenía cantidades significativas de SO42. El agua de formación se utilizó para la saturación de la roca y se determinó una permeabilidad líquida absoluta (información de respaldo de la Tabla S1). Se emplearon escenarios de inundación del núcleo de SWP/tiempo de retención/inyección de SWP para núcleos húmedos con agua limpios D', E' y F' (a 90 °C; contrapresión de 750 psi). Antes de cualquier corrida, los núcleos alcanzaron el 100% de saturación con FW usando una bomba de vacío a temperatura ambiente y se determinó la permeabilidad absoluta. Inicialmente, se inundaron 9 PV de SWP en el núcleo saturado con FW y se mezclaron con FW dentro del medio poroso hasta que no cambió la presión diferencial en el núcleo. Posteriormente, cuando el tiempo de retención se incrementó hasta 72 h, se inyectó SWP como postlavado para investigar el efecto del daño a la formación debido a aguas incompatibles. En todos los ciclos de inyección, se cumplió con un caudal constante de 0,2 cc/min, una temperatura de 90 °C y una contrapresión de 750 psi. La presión diferencial a través de las muestras de núcleo se registró continuamente durante todo el proceso de inyección. Al final de cada corrida, se calculó la permeabilidad del núcleo con la ecuación de Darcy para observar el efecto de la incrustación mineral en la disminución de la permeabilidad. Finalmente, las muestras de núcleo se retiraron, se limpiaron con metanol a través de un aparato de extracción soxhlet a 70 °C y se secaron en un horno a 100 °C durante un día.

El comportamiento de deformación de las nanoestructuras se estudió en SWP en condiciones de yacimiento. Se realizaron los mismos conjuntos de experimentos para las suspensiones que tenían diferentes tamaños y porcentajes de partículas (500-PE-cit-AQD, 1000-PE-cit-AQD y 500-PE-cit-ANP). Se aplicaron escenarios de inundación del núcleo de inyección de nanofluidos/tiempo de retención/SWP para tres muestras de núcleo D", E" y F" a 90 °C. Se determinaron 100% de saturación y permeabilidad absoluta. Luego, se inyectaron alrededor de 9 PV de nanofluidos como fase de dispersión en los tapones de núcleo saturados con FW para investigar el efecto de la adsorción y retención de nanopartículas en la reducción de la permeabilidad. El tiempo de residencia se mantuvo 72 h. Después; Se aplicó un proceso de inyección terciaria para enjuagar las nanopartículas retenidas mediante inyección de SWP. Por lo tanto, se inundaron 9 PV de SWP como poslavado para observar la adsorción reversible/irreversible de partículas. La permeabilidad resultante debido a la inyección de nanofluidos también se calculó con la ecuación de Darcy.

Definimos el porcentaje promedio de deterioro de la permeabilidad líquida debido a la incrustación mineral y el porcentaje promedio total del deterioro de la permeabilidad líquida debido a la retención de minerales y alúmina al final de la inundación y el tiempo de descanso de la siguiente manera:

donde, kabs es la permeabilidad absoluta al líquido (md), ki es la permeabilidad (md), K' está relacionado con el porcentaje de deterioro de la permeabilidad del líquido debido a la deposición mineral en el escenario de salmuera/inyección de salmuera y K" está asociado con el porcentaje de daño a la formación debido al total de incrustaciones minerales y retención de alúmina en un escenario de inundación con nanofluidos/salmuera.

La diferencia entre el daño total de formación (K"i) y el deterioro debido a la incrustación mineral (K'i) corresponde a la cantidad de daño creado por las partículas de alúmina de la siguiente manera:

Las Figuras 6, 7 y 8a y b comparan la presión diferencial a través de los tapones del núcleo durante los experimentos de transporte de fluidos (SWP y nanofluidos). Todos los datos relacionados para los cálculos de deterioro de la permeabilidad se presentan en la Tabla 3. Es decir, a partir de la Fig. 6a, la presión diferencial aumentó de 1,25 psi a un valor máximo de 1,58 psi durante la inyección de SWP (~ 9 PV) y se estabilizó en este punto. . Después de un tiempo particular (72 h), se observó que el ΔP subió rápidamente a un punto máximo de 2,15 psi al comienzo del SWP posterior al lavado en la roca y luego disminuyó ligeramente a un valor de punto final de 2,06 psi. La extensión de la pérdida de permeabilidad causada por las incrustaciones minerales se observó claramente en los poros de la roca y varió en diferentes situaciones. Se obtuvo una pérdida de permeabilidad inicial de alrededor del 44,32 % en el prelavado (Tabla 3; K'1; núcleo D'), pero se produjo más pérdida de permeabilidad (59,07 %) en el tiempo de reposo (Tabla 3; K'2; núcleo D') , finalmente; alcanzó un valor de 57.29% en inundación post-flujo (Cuadro 3; K'3, núcleo D'). La comparación de los resultados del estudio de formación de incrustaciones (K'2 y K'3) indicó que el mineral que bloqueaba las gargantas de los poros no podía eliminarse del núcleo de manera significativa mediante la inundación posterior al lavado (aprox. 2 %; Tabla 3). La Figura 6b muestra el comportamiento de transporte del nanofluido basado en SWP (500-PE-cit-ANP) hacia la roca (núcleo D). El nanofluido de 500-ANP exhibió un comportamiento de presión diferente más alto que el del núcleo D'. enjuague y se estabilizó a un valor de 2,31 psi, lo que resultó en una disminución porcentual de la permeabilidad del 60,19 % (K"1; núcleo D"; Fig. 6b). Además, se revelaron mayores cambios en la disminución de la permeabilidad durante el tiempo de retención y el SWP posterior al enjuague. transporte (81,15%, K"2 y 67,52%, K"3; núcleo D"). La inyección posterior al lavado disminuyó el deterioro aproximadamente en un 13,63 % (K"2 menos K"3, núcleo D"). Sin embargo, las nanopartículas adsorbidas no pudieron eliminarse completamente del núcleo. En la inundación posterior al SWP, como se muestra en la Fig. 6b, el deterioro de la permeabilidad fue mayor que en el lavado posterior al SWP, como se muestra en la Fig. 6a, que se interpretó que algunas nanopartículas habían bloqueado las redes de poros. Comparación de los datos relevantes del estudio de deterioro en la Tabla 3 (K"3core D" y K'3core D ') indica que el 57,29 % del bloqueo de los poros se relacionó con la deposición de minerales y el 10,23 % restante se atribuyó a la adsorción irreversible de alúmina. % en peso de AQD. Como se ve en el registro de ΔP en las Figs. 7b y 8b, la presión comenzó a aumentar inmediatamente cuando los fluidos de base cuántica entraron en contacto con los núcleos (E", F"). Sin embargo, la presión diferencial fue menor (menos del 5 al 20 %) que inyectar fluidos a base de nanopartículas (véanse las Figs. 6b, 7b y 8b). Con respecto a los datos de la Tabla 3, hubo un gran salto en la mejora de la permeabilidad en la inyección posterior al lavado en las rocas (E" y F"). Comparando los hallazgos de la formación total de incrustaciones durante el tiempo de reposo (Tabla 3; K"2), (deposición mineral + liberación de partículas) dentro de los tapones de núcleo E" y F" con las muestras de núcleo E' y F' (que solo tienen daño mineral, Tabla 3; K'2), cuando se utilizó un nanofluido de base cuántica como inyección, el deterioro de la permeabilidad de las muestras de núcleo inyectadas con nanofluidos fue sensible, con un deterioro mínimo del 9,42 % en la muestra de núcleo E" y un deterioro máximo del 13,26 %. en la muestra de núcleo F". Se observó una mejora de hasta el 77% de la inyección posterior al lavado para las inundaciones de núcleo más exitosas E" y F" en la Tabla 3, lo que significa que el deterioro de la permeabilidad con nanofluidos de base cuántica fue una concentración aún mayor. Sin embargo, en el tiempo de residencia, los fenómenos de incompatibilidad redujeron significativamente la permeabilidad en todos los tapones de núcleo hasta en un 61 % (núcleo D', K'2, 59,07 %; núcleo E', K'2, 61,30 %; núcleo F', K '2, 58.81%). Además, durante el período de flujo inicial y el tiempo de residencia, los núcleos D", E" y F", resultaron en una mayor reducción de permeabilidad que en los núcleos D', E' y F', a pesar de estar inundados bajo condiciones aparentemente similares que podrían atribuirse al deterioro de las partículas. El mineral que bloquea las gargantas de los poros no se pudo eliminar de los núcleos de manera significativa, pero se pudo eliminar más del 35-73 % de la alúmina adsorbida de los núcleos D", E" y F" durante el período posterior al lavado. γ-Al2O3 redujo la permeabilidad hasta 10,23 % incluso con una concentración más baja, cuando se inunda en medios porosos. No se observó un deterioro significativo (2-4 %) para los nanofluidos basados ​​en cuánticos. La Figura 8b muestra que la adición de AQD hasta 0.1 % en peso tuvo poco efecto tanto en el y el deterioro de la permeabilidad. En general, cuando las nanopartículas pasan a través de las gargantas de los poros, puede ocurrir adsorción, desorción, bloqueo, transporte y agregación de nanopartículas. El bloqueo tendrá lugar si el diámetro de las partículas es mayor que el cuello del poro. La agregación de nanopartículas ocurre si el sistema de equilibrio anterior se rompe y las nanopartículas forman grupos 44. Cuando la fuerza total de cinco fuerzas, como las fuerzas atractivas de van der Waals, las fuerzas de repulsión de doble capa, las fuerzas de repulsión nacidas, las interacciones ácido-base y la hidrodinámica, es negativa, la atracción entre las nanopartículas y el poro. paredes es más grande que la repulsión entre las nanopartículas, lo que conduce a su adsorción en las gargantas de los poros95. De lo contrario, se producirá la desorción de nanopartículas de las paredes de los poros. La adsorción y desorción es un proceso de equilibrio dinámico controlado por la fuerza total entre las nanopartículas y las paredes de los poros96. El comportamiento de adsorción y transporte de las nanopartículas dentro de los medios porosos juega un papel muy importante en la alteración de la humectabilidad96,97. Zhang et al.96 describieron que la adsorción tanto reversible como irreversible de nanopartículas puede ocurrir durante la inyección en medios porosos. Li et al.98 investigaron el impacto de la adsorción de nanopartículas en el transporte y la alteración de la humectabilidad en la arenisca de Bera mojada por agua. Sus resultados mostraron que los diferentes tipos de nanopartículas tienen un comportamiento diferente de adsorción y desorción y una capacidad diferente para alterar la permeabilidad. Además, Arian et al. explicó la adsorción reversible e irreversible de nanopartículas de sílice desnudas e híbridas en la superficie de carbonato en condiciones de yacimiento99. Según el trabajo de Al-Anssari, las nanopartículas se practican por adsorción tanto reversible como irreversible en la superficie del carbonato100. Como señaló wasan et al90, la humectabilidad de los sistemas roca-petróleo-agua puede ser alterada por nanopartículas cuando se adsorbe en la superficie sólida que crea una estructura de película en cuña en el área de contacto trifásica, mojando la cuña de una gota o burbuja en una superficie sólida ocurre cerca del contacto trifásico, lo que promueve la dispersión de líquidos que contienen nanopartículas y hace que el sistema sea más húmedo90. En este estudio, se investigó el efecto de las nanoestructuras (AQD y ANP) en la alteración de la humectabilidad midiendo la producción de aceite residual debido a la imbibición espontánea en la celda de Amott y el ángulo de contacto. Estas pruebas típicas tal vez podrían probar que el mecanismo que conduce a una mejor recuperación de petróleo en la roca carbonatada debido a estas partículas podría estar asociado a la alteración de la mojabilidad. Sin embargo, debido a los fenómenos de deterioro y mejora en las pruebas de reducción de permeabilidad, las mediciones de alteración de la humectabilidad pueden confirmar el comportamiento de adsorción (reversible o irreversible) de la alúmina tanto en estructuras cuánticas como de nanopartículas.

Curvas de presión diferencial para el experimento de inyección de fluido en ausencia de aceite para (a) núcleo D', SWP/tiempo de retención/SWP (b) núcleo D", 500-PE-cit-ANPs nanofluido/tiempo de retención/SWP, tiempo de retención = 72 H.

Curvas de presión diferencial para el experimento de inyección de fluido en ausencia de aceite para (a) núcleo E', SWP/tiempo de retención/SWP (b) núcleo E", 500-PE-cit-AQDs nanofluido/tiempo de retención/SWP, tiempo de retención = 72 H.

Curvas de presión diferencial para el experimento de inyección de fluido en ausencia de aceite para (a) núcleo F', SWP/tiempo de retención/SWP (b) núcleo F", 1000-PE-cit-AQDs nanofluido/tiempo de retención/SWP, tiempo de retención = 72 H.

La alteración de la humectabilidad a través de mediciones del ángulo de contacto, pruebas de imbibición espontánea y experimentos de adsorción y retención de nanopartículas por diversas concentraciones y tipos de nanoestructuras reveló que había diferentes comportamientos entre los nanofluidos AQD y ANP. Cuando las nanoestructuras estaban en la misma concentración (500-PE-cit-AQDsswp y 500-PE-cit-ANPsswp), las ANP podían cambiar profundamente la humectabilidad a más condiciones de humectación por agua que las AQD (Fig. 2c, e). Mientras que a una concentración superior al 0,05% en peso para AQD (1000-PE-cit-AQD), los resultados experimentales mostraron que 500-PE-cit-ANP podrían cambiar la humectabilidad ligeramente a más mojabilidad por agua que 1000-PE-cit-AQD nuevamente ( Figura 2d,e). La razón podría estar relacionada con las diferencias fundamentales que incluyen la estructura, la energía superficial y el valor del tamaño entre las partículas AQD y ANP. Como se explicó anteriormente, las muestras investigadas en este estudio parecen estar sintetizadas en el laboratorio y suministradas comercialmente, por lo que la energía superficial de ellas puras no es una cantidad bien definida en este estudio. Los ANP existen como partículas más grandes y la forma cristalina tiene una adsorción y retención más fuerte dentro del núcleo que los AQD. Debido a que el mecanismo básico para la alteración de la humectabilidad debido a las nanopartículas es la adsorción y retención de las mismas dentro del núcleo, por lo tanto, los ANP podrían cambiar la humectabilidad significativamente a una concentración más baja que los AQD. Además, los resultados de laboratorio del transporte de nanopartículas mostraron que los AQD y los ANP tenían diferentes comportamientos de adsorción y retención dentro del núcleo. Cuando se inyectó 500-PE-cit-ANP en el núcleo, el nanofluido exhibió un comportamiento de presión diferencial más alto que el nanofluido 1000-PE-cit-AQDs (Figs. 6b, 8b). Además, según los datos de la Tabla 3, solo ~ 35 % de las ANP adsorbidas podrían salir del núcleo, mientras que las partículas de AQD aumentaron hasta un 70 %. Puede explicarse que la adsorción de ANP se acumula en las paredes de los poros según la multicapa. Por otro lado, los ANP con partículas más grandes y forma cristalina pueden crecer en las paredes de los poros y hacer que la capa de adsorción sea cada vez más gruesa hasta el bloqueo de los canales de los poros. Tavakoli et al.101 demostraron que la energía superficial más baja de la alúmina amorfa en comparación con el tipo cristalino hace que esta fase sea la fase energéticamente más estable. Por lo tanto, los ANP con forma cristalina que tienen la energía superficial más alta se agregan fácilmente a partículas más grandes con aglomeración dura, como resultado, la adsorción de ANP en las paredes de los poros será multicapa. La adsorción de ANP es casi fuerte y la mayor parte de la adsorción es irreversible. Mientras que la adsorción de AQD en forma amorfa en las paredes de los poros puede estar cerca de la monocapa debido a su menor tamaño, menor energía superficial y menor caída de presión. Esto indica que la adsorción de AQD no reduce el tamaño de la garganta del canal del poro o que la mayoría de la adsorción de AQD es reversible. Estos resultados concuerdan parcialmente con los encontrados en el trabajo de Li'102. Li et al. investigó el impacto de la adsorción y el transporte de dos tipos de nanopartículas de sílice (nanoestructura de sílice hidrófila y nanopartículas coloidales de sílice hidrófila) en la alteración de la humectabilidad de la arenisca Bera húmeda intermedia. Las curvas de caída de presión mostraron que la adsorción y la retención de partículas de nanoestructura dentro del núcleo eran significativas, mientras que las nanopartículas coloidales no se adsorbían mucho. Sus resultados mostraron que las nanopartículas se someten tanto a la adsorción como a la desorción, así como a la retención durante la inyección. Según los hallazgos de este estudio, el nanofluido de 500-PE-cit-ANP tuvo una mejor capacidad de adsorción que el nanofluido de 1000-PE-cit-AQD, pero la adsorción de 500-PE-cit-ANP podría bloquear los canales de los poros, lo que resultaría en una mayor reducción de la permeabilidad, mientras que la adsorción de 1000-PE-cit-AQD no perjudicó significativamente la permeabilidad.

En el presente trabajo, se investigó el potencial de usar dos tipos de partículas de alúmina recubiertas (PE-cit-AQD y PE-cit-ANP) como un medio para mejorar las técnicas tradicionales de EOR con el fin de aumentar aún más el petróleo y reducir el deterioro del yacimiento. Las siguientes conclusiones se hicieron a partir del análisis de las observaciones y los resultados de las pruebas:

Se examinó la estabilidad a largo plazo de las partículas en SWP y temperatura elevada (90 °C) durante un máximo de 1 mes. La dispersión coloidal de partículas de alúmina se logró con ligando de citrato y un nivel suficiente de polímero de polielectrolito basado en carboxilato-sulfonato. La cantidad óptima de partículas de alúmina en suspensión acuosa se obtuvo 0,05 % en peso para ANP y se incrementó hasta 0,1 % en peso para AQD.

Los resultados de alteración de la humectabilidad y las pruebas de imbibición espontánea tras la exposición a partículas mostraron que tanto los nanofluidos 1000-PE-cit-AQD como los nanofluidos 500-PE-cit-ANP fueron significativamente efectivos que los nanofluidos 500-PE-cit-AQD para alterar la humectabilidad de los nanofluidos mojables por aceite. superficie de carbonato a una condición más mojada por agua.

Las suspensiones de base cuántica, como un nuevo nanofluido formulado, mejoraron la recuperación de petróleo de la roca del yacimiento en concentraciones más altas (0,1 % en peso). Se observó un aumento considerable en la producción de petróleo para nanofluidos de 500-PE-cit-ANP y 1000-PE-cit-AQD (34–38%) de OOIP a través de experimentos de desplazamiento de inundación del núcleo.

Las mediciones de deterioro de la permeabilidad revelaron que ~ 55–57% del bloqueo de los poros estaba relacionado con la deposición de minerales.

Se encontró que los nanofluidos de Al2O3 de base cuántica tenían el deterioro más bajo (~ 2–4 %) y los nanofluidos basados ​​en γ-alúmina tenían el mayor deterioro (~ 10 %) en las superficies de los granos de carbonato. "

Merck proporcionó nitrato de aluminio nonahidratado, hexametilentetramina, ácido cítrico, nitrato de potasio, hidróxido de potasio, cloruro de calcio deshidratado y cloruro de sodio. En este trabajo se utilizaron como nanopartículas de alúmina (ANP) y puntos cuánticos ( nanofluidos basados ​​en AQDs). Se diseñó un polímero de polielectrolito a base de carboxilato-sulfonato (ácido acrilamidosulfónico/ácido acrílico/acrilamido) para la estabilización de partículas de alúmina en condiciones de depósito altas.

Se obtuvo petróleo crudo aromático ligero con una densidad del Instituto Americano del Petróleo (API, por sus siglas en inglés) de 40˚ y un contenido de asfalteno de alrededor del 0,2 %, lo que lo convirtió en un candidato adecuado para las pruebas EOR experimentales, proveniente de un yacimiento de carbonato iraní. El aceite se filtró a través de un filtro de 0,5 µm para eliminar cualquier contaminante sólido.

El agua de mar (agua de mar del golfo Pérsico) con un valor de pH de 7,1 se utilizó como medio de fuerza iónica como fluido dispersante de base principal y como agua inyectada en todos los experimentos de EOR. Las diferentes salmueras sintéticas también se prepararon para investigar los efectos de la alta salinidad y los medios ricos en cationes (Ca2+) sobre la estabilidad de los nanofluidos. Se prepararon utilizando productos químicos puros como cloruro de sodio, cloruro de calcio y agua desionizada con una conductividad de 1,34 × 10–4 s/m. Se utilizó agua de formación, FW (de un yacimiento de carbonato iraní) para las pruebas de incompatibilidad y saturación de rocas. Las composiciones iónicas de estas aguas se han incluido en (información de apoyo de la Tabla S1). Por conveniencia, SWP era agua de mar del Golfo Pérsico; SB1, SB2, SB3 y SB4 eran salmueras sintéticas.

Se estudiaron las pruebas de EOR para investigar el papel del tamaño, la morfología de las partículas y el efecto de la concentración de las partículas de alúmina con suficiente atención sobre la tendencia de los diferentes parámetros que cambian las condiciones del yacimiento subterráneo. Tanto las mediciones del ángulo de contacto como las pruebas de la celda de Amott se utilizaron para evaluar el orden cualitativo y cuantitativo de los cambios de humectabilidad de las superficies rocosas, incluidos los cortes de carbonato y los tapones de núcleo. Se llevaron a cabo desplazamientos dinámicos del núcleo para probar el flujo de agua-nanofluido-petróleo y los comportamientos de daño a la formación en medios porosos en condiciones de yacimiento. Para preparar muestras mojadas por petróleo, los tapones de núcleo limpios (recolectados de un yacimiento de carbonato en Irán) se saturaron con agua de formación en un sistema de vacío bajo presión durante 24 h, luego se inundaron con ella para calcular la permeabilidad absoluta del líquido y, finalmente, se inundaron nuevamente con el agua de formación. petróleo crudo para alcanzar la saturación de agua irreducible (Swi) y se colocó en un recipiente de crudo presurizado (750 psi) a 90 ° C durante 40 días. Estas muestras de rocas eran de carbonato, que normalmente eran dolomita. Las propiedades físicas y la descripción de las muestras de núcleo se enumeran en (información de respaldo de la Tabla S2).

Todos los datos importantes generados o analizados durante este estudio se incluyen en este artículo publicado [y sus archivos de información complementarios] y en un número limitado de otros, si es necesario, disponibles del autor correspondiente a pedido razonable.

Nanopartículas de alúmina

Puntos cuánticos de alúmina

Área de superficie acelerada y porosimetría

Concentración relativa de nanoestructuras remanentes en suspensión

Dispersión dinámica de la luz

Permeabilidad (md)

Nanopartículas

Aceite original en su lugar

polielectrolito

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Departamento de Ingeniería Química, Universidad Tecnológica de Amirkabir, Teherán, 15875-4413, Irán

Nosrat Izadi y Bahram Nasernejad

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Correspondencia a Bahram Nasernejad.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

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Reimpresiones y permisos

Izadi, N., Nasernejad, B. Nanofluido basado en puntos cuánticos de alúmina recientemente diseñado en recuperación mejorada de petróleo en condiciones de yacimiento. Informe científico 12, 9505 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-12387-y

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Recibido: 22 enero 2022

Aceptado: 25 de abril de 2022

Publicado: 09 junio 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-12387-y

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