Desplazamiento de aceite en un medio fracturado inyectando ferrofluidos

FOSATI, A.B.; ROHT, Y. L.; JACOBO, S.E.; IPPOLITO, I.

San Luis

Congreso; XVII Reunión sobre Recientes Avances en Física de Fluidos y sus Aplicaciones; 2023

La nanotecnología es una herramienta interesante paraaplicaciones medioambientales como puede ser la remediación en cuerpos de agua,en medios porosos y/o fracturados que se encuentran contaminados conhidrocarburos. Además, para este tipo de aplicaciones, es de gran utilidademplear modelos predictivos para extrapolar a escala de campo los resultadosque se alcanzan a escala de laboratorio.El objetivo de este trabajo es estudiar experimental ynuméricamente el desplazamiento de aceite en un medio fracturado utilizandoferrofluidos estables. Estos ferrofluidos se prepararon con nanopartículas demagnetita desnudas y funcionalizadas covalentemente con estireno y ácidomaleico. Se realizaron experiencias en una celda de Hele-Shaw de acrílico como modelode medio fracturado (400 mm de longitud x 50 mm de ancho x 0,4 mm de espesor),con una porosidad de 88% y una permeabilidad de 13,51 mD. Se comenzó saturandola celda con aceite para posteriormente realizar un desplazamiento del mismocon salmuera (5000 ppm de NaCl), y luego, con ferrofluido para evaluar laremoción extra lograda por los mismos. El desplazamiento de aceite se realizó a3 caudales de inyección diferentes: 0,36, 1,80 y 3,60 mL/min,usando ambos tipos de ferrofluidos, a concentración constante de 0,0125 % m/m. Hemosobservado que los ferrofluidos preparados con nanopartículas funcionalizadasremovieron mayor porcentaje de aceite para los 3 caudales ensayados debido asus características surfactantes, alcanzando una remoción extra deaproximadamente 8% para el caudal óptimo de trabajo, según las condicionesexperimentales estudiadas. Luego, se estudió la remoción de aceite al variar laconcentración de nanopartículas funcionalizadas a la mitad (0,00625 %m/m) y aldoble (0,0250 %m/m), a caudal constante (1,80 mL/min), y se encontró que eldesplazamiento de aceite aumentó 6 veces al cuadruplicar la concentración delferrofluido. Por otro lado, se utilizó unsimulador simplificado para reproducir los ensayos de desplazamiento de aceitede la celda de Hele-Shaw para ambos tipos de ferrofluidos a concentraciónconstante y caudal variable, y para el ferrofluido preparado con nanopartículasfuncionalizadas a caudal constante y concentración variable. El simulador utilizadopresenta un modelo matemático que contempla 16 ecuaciones diferenciales nolineales con 16 incógnitas. Las ecuaciones diferenciales se resuelvennuméricamente aplicando diferencias finitas con una técnica del tipo IMPES(implícito en presiones y explícito en saturaciones). Se encontró, para todoslos casos simulados, una muy buena concordancia con los resultadosexperimentales.