Efecto de la adición de óxido de Gadolinio (Gd2O3) en el comportamiento térmico de una formulación modelo de agentes de sostén trazables utilizados en el diagnóstico de pozos de petróleo y gas no convencionales

HERRERA, M.S.; M. CIPOLLONE; MF HERNANDEZ; N. RENDTORFF; M.S. CONCONI

La PAlta

Congreso; Reunion Anual de la AFA; 2017

Asociacion Fisica Argentina

La combinación de átomos de elevada sección eficaz de captura neutrónica como el boro, cadmio, gadolinio, entre otros, con materiales cerámicos, es de interés tecnológico en el diseño de agentes de sostén trazados (Smart Proppants), dado que podrían ser utilizados en el diagnóstico de pozos de petróleo y gas no convencionales. En el presente trabajo se estudió el efecto de la adición de óxido de Gadolinio (Gd2O3) en el comportamiento térmico de una arcilla caolinítica (66 %) en comparación con la arcilla pura utilizada como agente de sostén. Los concentraciones adicionas necesarias para la aplicación específica en pozos de petróleo fueron previamente determinadas mediante simulaciones Monte Carlo, en base a modelos realistas de los reservorios y configuraciones de pozo de interés para YPF S.A. (ver Herrera et al., en esta conferencia).El estudio consistió en un conjunto de análisis térmicos de hasta 1400 °C: termogravimetría, análisis térmico diferencial y dilatometría (TG-ATD-TMA). Se estudió el efecto de 1 y 5 % p/p de adición de Gd2O3 en la arcilla. Se evaluó también el efecto en la textura y la microestructura y el grado de mullitización de los cerámicos resultantes.No se observaron efectos significativos en la temperatura de deshidratación de caolinita y mullitización (Primaria y secundaria) (500-600 y 990 °C). El intervalo de sinterización de la arcilla estudiada fue de 1080-1360 °C; La adición de un 5 % en peso de Gd2O3 resultó en una disminución de 80 °C de la temperatura de sinterización final.Las mezclas sinterizadas a 1250 y 1400 °C dieron como resultado materiales cerámicos densos. Con mullita como fase cristalina principal acompañada de cuarzo, cristobalita y en una fase vítrea viscosa que fue proporcionalmente aumentado por el óxido añadido. El contenido de mullita y los parámetros de celda no fueron afectados. No se detectaron fases cristalinas con Gd, infiriendo que la tierra rara es disuelta por la fase vítrea viscosa activa formada térmicamente a partir de la arcilla. La baja concentración de la adición del óxido no afectó notablemente la porosidad o absorción de agua de las cerámicas desarrolladas. Sólo el 5 % en peso adición resultó en una des-sinterización ligeramente mayor con la aparición de macro-porosidad si se procesa a 1400 °C. Este hecho podría ser optimizado mediante el ajuste de programa de calentamiento de los cerámicos.Estos resultados muestran que la incorporación de óxido de Gadolinio en bajas concentraciones no altera las los comportamientos y propiedades térmicas requeridas en la formulación de los agentes de sostén trazados usados en la industria del petróleo.Palabras clave: