Diseño Eficiente de Fluidos de Perforación en Base Agua (WBMs) Para Formaciones Shale de Argentina: Estudio de Nuevos Aditivos Poliméricos

VILLADA, YURANY; EUGENIA TAVERNA, MARÍA; CASIS, N.; F. CORTÉS; ESTENOZ, D.

Workshop; I Workshop de Polímeros y Nanomateriales para la Industria Energética; 2022

En esta línea de investigación se estudia el diseño de fluidos de perforación en base agua (WBMs) basados en el empleo de nuevos aditivos poliméricos provenientes tanto de fuentes renovables como sintéticas. Los estudios que se realizan incluyen: i) la síntesis y/o aislamiento de los polímeros; ii) el diseño de WBMs con propiedades fisicoquímicas similares a los fluidos de perforación en base aceite (OBMs) para formaciones shale de Argentina; iii) el efecto de los aditivos poliméricos sobre las principales propiedades funcionales de los WBMs ; iv) las interacciones superficiales entre los aditivos; y v) el reemplazo de aditivos tradicionales por otros ambientalmente más amigables. El objetivo principal es el diseño eficiente de WBMs en términos económicos, ambientales y de performance.Los resultados de las investigaciones incluyen una tesis Doctoral [1] y varios artículos en revistas de alto impacto [2,3,4,5,6]. Se estudió el efecto de diferentes aditivos poliméricos tales como goma xantana y celulosa polianiónica, sobre las propiedades funcionales de los fluidos y se optimizó la composición de los mismos [2]. Se investigó el uso de polímeros provenientes de fuentes renovables en reemplazo de aditivos tradicionales, en particular el reemplazo de la goma xantana, por nanofibrillas de celulosa obtenidas mediante diferentes tratamientos y fuentes [3,4]. Este polímero es atractivo porque presenta similares características estructurales, es abundante, económico y ambientalmente benigno. Las nanofibrillas de celulosa se caracterizaron reológica, térmica, superficial (densidad de carga y potencial z) y morfológicamente. El posible reemplazo se evalúo estudiando el efecto de las nanofibrillas sobre las propiedades reológicas y de filtración, térmicas, morfológicas y estructurales de los WBMs. Además, se estudiaron las interacciones interfaciales entre las nanofibrillas de celulosa con otros aditivos. El posible reemplazo arrojó resultados prometedores. Similarmente, se evaluó el reemplazo de la goma guar (GG) por la goma espina corona (GEC), polisacárido extraído mediante tratamiento mecánico de las semillas de la Gleditsia amorphoides, un árbol leguminoso que crece espontáneamente en Argentina [5]. Se encontró que la GEC exhibe propiedades fisicoquímicas similares a la GG tales como estructura molecular, comportamiento reológico, cargas superficiales, y estabilidad térmica. Por otra parte, los fluidos diseñados conteniendo GEC exhibieron similar performance en cuanto a sus propiedades reológicas, de filtración, térmicas y estructurales. Recientemente se abordó el estudio del efecto de nanopartículas en la performance de los WBMs [6]. Se estudió la síntesis, caracterización y utilización de partículas de carbonato de calcio (CaCO3) como aditivo en WBMs. Se encontró que las partículas de CaCO3 pueden ser utilizadas como viscosificantes y/o agentes de control de filtrado en WBMs basados en bentonita. Las investigaciones actuales refieren al uso de nanocelulosa bacteriana y la incorporación de nanopartículas de sílice con diferente morfología para WBMs siendo los resultados preliminares satisfactorios. Se espera que los desarrollos obtenidos puedan ser aplicados en WBMs para otro tipo de formaciones “shale” y en fluidos de fractura aplicados en la extracción de hidrocarburos. En trabajos futuros se abordarán estudios económicos detallados que permitan evaluar su aplicación en Argentina.