Traduccion petrofisica de rocas
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Traduccion petrofisica de rocas Document Transcript

  • 1. Resumen El potencial de la aplicación de dispersiones de nanopartículas como agentes de formación de estimulación, agentes de contraste, o simplemente como trazadores en la industria de petróleo y gas requiere el conocimiento de las propiedades de flujo de estas nanopartículas. El modelaje de transporte de nanopartículas en los yacimientos de hidrocarburos requiere una comprensión completa del comportamiento reológico de estos nanofluidos.Las Nanopartículas de sílice se han utilizado comúnmente debido a su bajo costo de fabricación y modificación de la superficie rentable. Las dispersiones acuosas de sílice en nanopartículas muestran un comportamiento newtoniano bajo mediciones de cizallamiento constante controlados por un reómetro, como se comenta por Metin et al. (2011b). La viscosidad de las dispersiones de nanopartículas depende fuertemente de la concentración de partículas, y que esta correlación puede ser representada por un modelo reológico unificado (Metin et al . 2011b ) . Además, durante el flujo en medios permeables, la variación de cizalla asociado con el complejo de la morfología de los poros y las interacciones entre las nanopartículas y canales de flujo puede afectar a la viscosidad de la dispersión de nanopartículas. Esto último es particularmente importante si la concentración de las nanopartículas en dispersión puede cambiar debido a la adsorción de nanopartículas en minerales / fluido y las interfaces de aceite / agua o por atrapamiento mecánico de las nanopartículas. En este trabajo, se investiga el flujo de dispersiones de nanoparticulas de sílice a través de diferentes medios permeables. Los comportamientos reológicos de las dispersiones se comparan con los determinados, mediante el uso de un reómetro. Hemos establecido una correlación entre la concentración de nanopartículas y la viscosidad dispersión en medios porosos para diversos tamaños de nanopartículas. También se estudiaron los efectos de la estructura de poro y la velocidad de cizallamiento . Introducción El transporte de coloides en medios porosos es un área de investigación bien establecida. Muchos trabajos se realizaron para modelar el transporte coloidal en ambientes su superficiales con aplicaciones en la contaminación y el tratamiento de las aguas subterráneas ( Biggs et al 2003 ; . .Sen et al 2004) . Zhang et al. (2011) proporcionan una visión general de los acontecimientos recientes en la aplicación de la nanotecnología para la ingeniería de yacimientos y mejorar la recuperación de petróleo (IOR ) . Los autores clasifican el uso de nanopartículas en IOR e ingeniería de yacimientos en nanopartículas estabilizadas con relación espumas / emulsiones como agentes de movilidad y control de la conformidad; dispersiones de nanopartículas como vehículos para los productos químicos y los sensores en los embalses; y con la imagen agentes para mejorar la evaluación de la formación. Como ejemplo de estas aplicaciones, las nanopartículas paramagnéticas podrían evaluar las saturaciones de fluidos mediante el uso de campos magnéticos y la medición de la respuesta cuando se entrega a la formación objetivo . Las nanopartículas estabilizadas con reductor de la cizalla emulsiones / espumas podrían ser
  • 2. utilizadas como fluidos de perforación y de estimulación para bloquear la entrada de poro y prevenir el daño de formación. Lecoanet et al .( 2004 ) estudiaron la movilidad de los nanomateriales tales como sílice , fullerol , grupos de fullereno o C60 , y los nanotubos de carbono de pared única en medios porosos compuestas de perlas de vidrio esféricas . Se midió la concentración de los nanomateriales en el efluente mediante el uso de un / espectrofotómetro ultravioleta visible. . Encontraron que estos nanomateriales podrían viajar de 10 a 14 m en un acuífero de arena donde la velocidad del agua subterránea es de aproximadamente 9 m / d. Las Condiciones hidrodinámicas tienen un efecto importante en la retención –coloidal en la interfase aire / agua en un micro , y el Derjaguin y Landau, Verwey y Overbeek ( DLVO ) es una teoría inadecuada para describir los resultados experimentales ( Lazouskaya et al. 2006 ) . Interacciones no DLVO tales como la hidratación,estérico, y los potenciales de hidrodinámicos deben ser incluidos para entender mejor las interacciones con la interfaz colloid-air/water( Lazouskaya y Jin 2008 ) . Rodríguez et al. (2009) estudiaron la migración de las nanopartículas modificadas en la superficie de las rocas sedimentarias. Los autores observaron que de polietileno de nanopartículas de sílice modificados con glicol podrían ser transportados a través de las rocas sedimentarias. El mecanismo de retención para estas nanopartículas se identificó como la adsorción reversible en la pared de los poros debido a la adsorción de Van derWaals atracción entre las partículas y los minerales en las paredes de los poros y desorción que se rigen por la difusión browniano de las nanopartículas. Los autores argumentaron que la viscosidad aparente medido durante el flujo de dispersiones de nanopartículas fue menor que el medido en el reómetro a causa de un posible deslizamiento en las paredes de los poros. Caldelas et al. (2011) promovió el estudio de Rodríguez et al. (2009) para investigar los factores que rigen la propagación de las nanopartículas en medios porosos . Confirmaron las conclusiones de Rodríguez et al. (2009) sobre el mecanismo de retención y mostraron que las nanopartículas podrían viajar varios metros en medios porosos. Ju et al .(2006) propusieron un modelo matemático para la migración y la adsorción de nanopartículas hidrófilas a través de medios porosos en la presencia de aceite. Ellos evaluaron el cambio en la porosidad, la permeabilidad absoluta, y la permeabilidad relativa después de la inundación del núcleo con nanopartículas hidrofílicas. La recuperación de petróleo aumentó en un 9,3 % cuando se añadieron 2 % en volumen de nanopartículas hidrofílicas al agua. Los resultados numéricos mostraron que las nanopartículas fueron retenidas en los poros (adsorbidas sobre las paredes de los poros) y la permeabilidad absoluta y la porosidad disminuyeron. La permeabilidad relativa al aceite aumentó, mientras que la permeabilidad relativa de agua decreció después de la inyección de nanopartículas. Gu et al .( 2007 ) investigaron el flujo de nanopartículas hidrofóbicas a través de medios porosos y propuso un modelo de la velocidad de
  • 3. deslizamiento de flujo capilar y una condición bounday deslizamiento. Los autores observaron experimentalmente que las nanopartículas hidrofóbicas podrían adsorber en las paredes porosas, que cambió el ángulo de contacto de preferentemente agua a - aceite húmedo. Los experimentos mostraron que el núcleo inundado (CoreFlood) se inyectaron permeabilidad efectiva del agua aumentó en un 47 % después de las suspensiones de nanopartículas hidrofóbicas. Sun et al .( 2006 ) informaron de que el movimiento de las nanopartículas en el flujo laminar era principalmente browniano , y que la deposición de nanopartículas fue independiente de la velocidad de flujo . En este sentido, las partículas más pequeñas depositan más fácilmente sobre la superficie de la pared que los más grandes. Sin embargo, la mayoría de los estudios previos de la movilidad de las nanopartículas en medios porosos no han tenido en cuenta la correlación entre la retención de nanopartículas y el comportamiento reológico de dispersiones de nanopartículas. Este último se encuentra raramente en la literatura. En este trabajo, la reología de las dispersiones de sílice en nanopartículas se estudia sistemáticamente, comenzando con unos paquetes de alta permeabilidad de los granos de cristal esféricos y seguidos por el efecto de la estructura de los poros con paquetes de arenas de alta permeabilidad. El efecto de la morfología de los poros y la permeabilidad es entonces investigarse más a fondo con los núcleos de arenisca y piedra caliza. La viscosidad de las dispersiones de nanopartículas en estos medios de comunicación se compara con a partir de mediciones de reología a granel ( Metin et al . 2011b ) . Esta comparación es la validación de la aplicación de nuestro nuevo modelo reológico para el flujo de nanopartículas-dispersión en medios porosos. Este estudio aporta una nueva visión a la comprensión del mecanismo de transporte de las nanopartículas en sistemas de superficie.
  • 4. Fig1. Un esquema de la configuración experimental para la determinación de la viscosidad de las nanopartículas en un medio poroso. Materiales y Métodos El material en estudio es una dispersión acuosa de nanopartículas de sílice. Los diámetros medios de las partículas primarias son 5 y 25 nm; que tienen superficies no modificadas. Las partículas son monodispersas en solución acuosa. La forma de las nanopartículas de sílice es esférica, según lo determinado por las imágenes de un microscopio electrónico de barrido de transmisión. Las nanopartículas de sílice se estabilizan electrostáticamente en un medio acuoso con un potencial zeta de aproximadamente A45 mV a pH 9 ¼. Las soluciones madre que contienen 16 a 41 % en peso de nanopartículas de sílice se diluyeron con agua desionizada ( DI ) agua con una concentración de sílice deseado. En ausencia de electrolitos, las nanopartículas de sílice fueron bien dispersas y no agregadas como determinados por las mediciones de tamaño. Los materiales utilizados para preparar los medios permeables no consolidadas eran perlas de vidrio de 100 - 140 con el tamaño de malla ( entre 0,10 y 0,15 mm ) , comprado de Potters Industria Incorporated . La arena utilizada era de Ottawa arena de cuarzo de tamaño entre 100 y 140 mesh (entre 0,10 y 0,15 mm). Berea arenisca y caliza fueron los medios permeables consolidados estudiados en este trabajo. Las perlas de vidrio y arena se limpiaron con agua destilada , se secaron en un horno ajustado a 100 º C durante un par de días , y se tamizaron mediante el uso de varias mallas apiladas en la parte superior
  • 5. de uno al otro ( de 40 a 170) durante 20 minutos bajo la agitación de un tamiz agitador Ro -Tap . Los granos recolectados en 100 y 140 de malla se utilizan para empacar el vidrio. Un adaptador de flujo y columna de vidrio de 2,5 cm de diámetro y longitud de 30 cm fueron adquiridos de Kimble Chase para la preparación tanto de los paquetes de la cuenta de cristal y paquetes de arenas. Columnas de vidrio 4,8 cm de diámetro por Kimble Chase se utilizan para almacenar el líquido que iba a ser inyectada. Una bomba de Isco entregado aceite mineral para la columna de vidrio desplazando el fluido que se inyecta al medio permeable. La caída de presión a través del medio permeable se midió con transductores de presión diferencial conectado en paralelo a la entrada y la salida. Bajo ( 0 - 1 - psid ) y de rango medio ( 0 - a 10 psid ) transductores fueron adquiridos de Cole Parmer y RosemountIncorporated, respectivamente. Una línea de se conectó al transductor de presión para desplazar las burbujas de aire atrapadas en los tubos antes del inicio de cada experimento. Se recogió el efluente en un colector de fracciones en tubos de centrífuga de plástico de 15 cm3. Un esquema del bucle de flujo se presenta en la figura. 1. Un núcleo recubierto de epoxi también se utilizó para el estudio del flujo de nanopartículas en medios permeables. Núcleos de 2,5 cm de diámetro y una longitud de 15 cm se perforaron de grandes bloques de arenisca y calizas limpias ydespués se secóenun horno ajustado a100 º C duranteunpar dedías. Los núcleossecosse recubrieron entoncesconepoxien untubo de policarbonatode 1,5pulgadas dediámetro, yel epoxise curó durante24 horas.El paqueteGlassbead, paquetes de arenasynúcleoscon epoxifueron puestosbajo vacíoy se saturaroncon aguaDI. El volumen de poros (PV) secalcula a partir dela diferenciaenpeso depaquete Glassbead saturado yseco opaquetes de arenas o núcleo. A continuación,seconectaelmedio porososaturado hastaelbucle de flujo, yse realizó unaprueba de trazadorde 0,05% en peso de NaCl.La concentración deNaCl enel efluentese analizó medianteuna sonda de conductividad. Laconcentración del efluentenormalizado(cnorm) en la ecuación. 1se presenta comouna funcióndePVinyectados, Donde C es la concentración del trazador o de nanopartículas en el efluente, Creses la concentración en el fluido residente, y CINJ es la concentración en el fluido inyectado. A partir de la concentración de NaCl en el efluente, se calculó el PV y se comparó con el determinado sobre la base de método de balance de masas ª. La permeabilidad k se determinó mediante el uso de la ley de Darcy. Entonces, se inyectó 20 PV de agua DI para limpiar el trazador a partir de los medios de comunicación permeable. Una vez que la conductividad del efluente alcanza la del agua DI, se inició la inyección de la dispersión de nanopartículas. La concentración de las nanopartículas en el efluente se determinó mediante el uso de una curva de calibración construida por un espectrofotómetro ultravioleta / visible. Los datos de los transductores de presión se recogieron con LabVIEW . (Tenga en cuenta que este procedimiento no se aplicó para el núcleo de Berea
  • 6. porque la inyección de agua de baja salinidad provoca hinchazón de arcilla, como se explica más adelante en este artículo.) La permeabilidad del núcleo de la piedra arenisca se determinó mediante el uso de aire. La ley de Darcytambiénse utilizó para determinarla viscosidaddela dispersión de nanopartículasen un amplio intervalodevelocidades de flujo. Los caudalesse fijaronen la bombaa150Âcm3/hr50% y100% y400cm3/hrÂ50%, 70%, y90%. Sin embargo, lasvelocidades de flujorealesse determinaronmediante el uso deun tubode ensayo de vidriograduadaen elcolector defracciónymidiendo el tiempo requeridopara llenar4cm3 delíquido. Eluso dediferentestasas de flujoespara verificarsi todas lasdispersiones de nanopartículaspresentan un comportamientonewtoniano. Resultados y Discusión La Tabla 1 muestrala porosidad yla permeabilidadde salmueramedida delconsolidada(paquetede vidriotalón ypaquete de arena) y consolidado(núcleos de areniscaycaliza) medios de comunicación.Elbalance de masasbasado enlos métodosde rastreodiocasi el mismovalor de porosidadpara todoslosmedios de comunicación.Eltamaño delosgranos de cristalyla arenafue similar (100 y 140 de malla); por lo tanto, no es sorprendentequela permeabilidad del paquete de arenas tambiénse encontró que eraaproximadamente7darcys, conuna porosidad de43%. Para el núcleode caliza, la permeabilidadse calculó que era54MD conuna porosidad de25%. Laareniscateníauna permeabilidad al airede500MD. Sin embargo, este valorse redujo a12,1MDdurante laprueba de trazadorporque la concentración deNaCl en ellíquido inyectadofue mucho menor quela concentración críticarequerida para inhibir laarcilla hinchable(Civan2007). Las dimensiones de losmedios porososestudiadostambiénse danen la Tabla1
  • 7. Flujo de dispersiones de nanopartículas en medios porosos no consolidados. La figura 2 muestra la respectiva concentración del efluente para el marcador, y el 1 % en peso de 5 nm de dispersión sin modificar en nanopartículas en el paquetedelGlassbead. Se desprende de la forma del perfil de concentración normalizada en la figura. 2 que la dispersividad del paquete es pequeño. Los dos perfiles colapsan en la misma tendencia, lo que indica la retención insignificante de las nanopartículas en el paquete de Glassbead. Este resultado es consistente con nuestros hallazgos recientes de la interacción de las nanopartículas de sílice no modificadas y modificadas en la superficie con superficies minerales ( Metin et al . 2012 ) . Sobre la base de experimentos de adsorción por lotes con las nanopartículas de sílice sobre superficies de cuarzo y calcita, llegamos a la conclusión de que adsorción significativa de las nanopartículas de sílice no modificadas sobre superficies de cuarzo y calcita no se observó en las condiciones experimentales estudiadas. Para todas las concentraciones de nanopartículas utilizadas en el experimento de flujo de paquetes de grano, la caída de presión alcanza un valor constante una vez que la concentración de nanopartículas efluente era igual a la concentración inyectada. Esta caída de presión en estado estacionario se utilizó para calcular la viscosidad de la dispersión de nanopartículas. Los resultados se muestran en la figura. 3 para 1, 10, y 16 % en peso de 5 - nm y 35 % en peso de 25 - nm dispersiones no modificada - de nanopartículas. La caída de presión aumenta linealmente con la velocidad de flujo de acuerdo con la ley de Darcy, lo que confirma un comportamiento newtoniano de las dispersiones en el rango de concentración de nanopartículas. Para el Paquete de arenas, se estudiaron sólo el flujo de 1, 16,17 % en peso de 5 nm y 35 % en peso de 25 nm de dispersiones de nanopartículas modificadas. La caída de presión como una función de la tasa de flujo volumétrico para estos tres dispersiones de nanopartículas se muestra en la figura. 4. Tenga en cuenta que no se observó la misma dependencia lineal de la caída de presión en el caudal como se muestra para el paquete de la Glassbead. Tanto para el Glassbead y paquetes de arenas, la permeabilidad después de limpiar los paquetes se mantuvo igual como lo era antes de la inyección de nanopartículas.
  • 8. La figura. Gota3-presión a través del paquete dela cuenta de cristalvscaudalde5nm y25nmdispersionesno modificadaen nanopartículascon diferentesconcentracionesde nanopartículas La figura. 2-concentración del efluenteNormalizadovsPVinyectadosacumulativosparatrazador(NaCl) yla dispersión de nanopartículasen el flujoa través delpaquete dela cuenta de cristal. Flujo de Dispersiones de nanopartículas en un medio poroso consolidado. Un núcleo depiedra calizaconpropiedades que se muestranen la Tabla1se usó comounmedio permeableconsolidadopara estudiar el efectode la permeabilidadsobre la reologíadedispersiones de nanopartículas. La presiónrespectiva de gotaspara el flujoconstante de aguacon y sin1% en peso de partículas de5nma diferentesvelocidades de flujose muestraen la figura. 5, y son similares a las observadasenlos medios de comunicaciónno consolidadaspreviamente discutidos(Figuras 3 y4). Después deestosdosexperimentos, el núcleose inundóconsolución de NaCl al4% en pesodurante más de20PVantes de determinarsu permeabilidadde nuevo.La permeabilidadinicialde 54mdno ha cambiado, independientemente de la Salinidaddelosfluidos de inyección,
  • 9. La figura. 4-La caída de presióna través de lasandpackvscaudalde5nm y25nmdispersionesno modificadaen nanopartículascon diferentesconcentracionesde nanopartículas. La figura. 5-La caída de presióncomo una funciónde la tasa deflujode1% en peso de 5-nm dispersiónsin modificaren nanopartículasy agua. La figura. Gota5-Presión en función de lavelocidad de flujode1% en peso de 5-NM. Lo que indica una cantidad de trazasdeminerales de arcillade hinchamientoeneste núcleode caliza. Sobre la base denuestrosexperimentosde reologíamayor(Metin etal.2011b), se encontró queenundeterminadotamaño de partícula yconcentración, dispersionesde nanopartículasde sílice-exhiben un comportamientonewtonianodentro de lagama- velocidad de cizallamiento estudió(de 1 a200 segundos-1 ) (Metin etal.2011b). Esta gama develocidad de cizallamientocubre lo quese utilizó enlosexperimentos núcleos inundados Corefloodeneste trabajo, de acuerdoa la siguientecorrelación entrela velocidad mediayla velocidad de cizallamientoequivalentepara el flujo enmedios porosos(Lago 1989),
  • 10. Donde ves la velocidad promedio, cEQ eslavelocidad de cizallaequivalente enmediospermeables, e esla porosidad, yk esla permeabilidad. La permeabilidad esuna función del tamañoy forma del grano. En esteestudio, se investigóel efecto de laestructura de los porosa través de lavariaciónde la permeabilidadde 54 a7,000mdconno consolidada(es decir, el paquete esféricade cristal-grano parapaquetes de arenas) yconsolidados (es decir, Berea arenisca ypiedra caliza)medios porosos. El comportamientonewtonianode las dispersionesde nanopartículasde sílice-observados en nuestros experimentosde reologíamayorestodavíaválido para estosmedios porosos, independientemente dela variaciónde la permeabilidady la consolidaciónde la matriz. En otras palabras, la viscosidadde la dispersiónde síliceen nanopartículasno depende delasvelocidades de cizallamientoparalagama develocidades de flujoutilizadas en este La figura. 7-relación de viscosidadcomo una funciónde la fracción devolumen denanopartículas de sílicede varios tamaños(5, 8, 25, y75nm) ydos superficiesdiferentes Tipos(sin modificar y sulfonatorecubierto), comouna adaptación deMetinetal.(2011b). Lasfracciones de volumense normalizana lafracción de empaquetamientomáximo efectivocorrespondiente. Todoslos datosse derrumbaronen una solacurvaque estábienrepresentado pornuestro modelounificado.Los resultadosobtenidos a partir depaquete deGlassbead y sandpacky piedra calizasiguen lamisma curva quelos datosde reologíamayor.
  • 11. La figura. 6-Vista esquemática delapropuesta de modelo defracción de empaquetamientomáximo efectivodelas partículas de síliceno modificadas. Trabajar ypara lapermeabilidad señaladasy la concentraciónde nanopartículas.Sin embargo, laviscosidad aparentedela dispersión de nanopartículasesuna fuertefunción de la concentraciónytamaño de partícula. Esta relaciónse puede predecirpor nuestromodelo a escalade viscosidad(Metin et al2011b.), Que se deriva dela fracción de volumende las nanopartículas, /, y una fracciónefectiva máximade embalaje, / ef: máx Ennuestro estudio anterior(Metin et al. 2011b), se demostró queel efecto del tamañode partículay la doblecapa eléctricaen laviscosidad de las dispersionesno modificada-de sílice en nanopartículasessignificante.Eq. 3se obtuvomediante la modificación delmodelo empíricopropuestopor Chonget al. (1971). Los autores investigaronla dependenciade la viscosidaddesuspensionesaltamenteconcentradassobre las concentraciones desólidospor el usode unviscosímetroorificio.Sobre la basede los datosexperimentales, se propusouna ecuaciónempíricaquecorrelacionalas viscosidadesrelativas desuspensionescomo una funcióndeconcentraciones de sólidosy distribucionesde tamaño de partícula. En nuestro estudio,elconcepto efectivode máxima-packing-fracción se incorpora enel modelopropuesto porla viscosidadChongetal.(1971) yla correlación entre los/ efy /max segiven.maxLa correlación entre/ efy /maxse basó en unembalajecúbicosimplemaxde partículasesféricas conunadoble capa eléctrica(Metin et al2011b.):
  • 12. DondeJA1 es la longitud de Debye ,a es el radio de sílice en nanopartículas , y A es una constante . La correlación entre A y el tamaño de partícula está dado por Metin et al .( 2011b ) . El efecto de radio de la partícula se puede ver claramente en la ecuación. 4: A medida que aumenta el tamaño de las partículas, / effmax acerca al ámbito máxima fracción de empaquetamiento duro, / máx. Los modelos conceptuales propuestos para las dispersiones de sílice en nanopartículas estabilizadas electrostáticamente se presentan esquemáticamente en la fig. . 6. Un embalaje cúbico sencilla de partículas se asume en este estudio debido a la mayor concentración de nanopartículas utilizado es menos de 25 % en volumen y las nanopartículas se dispersa bien en agua. En este estudio, la relación de viscosidad gr de las dispersiones de nanopartículas que fluyen a través de los medios porosos se calcula a partir de la relación de las pistas que se muestran en las Figs. . 3,4, y 5, dividido por el de carreras de agua. Entonces, la máxima efectiva fracción de empaquetamiento / effue cal-maxcalculado por el uso de la ecuación. 4 (2011b Metin et al.). Anteriormente puso de manifiesto que la fracción de volumen reducido de sílice nanopartículas / = / ef captura el efecto del tamaño y el tipo de superficie sobre la viscosidad - maxity , y el modelo propuesto predice bien la viscosidad de la dispersión acuosa de partículas de sílice cuyo tamaño oscila entre 5 y 500 nm ( 2011b Metin et al . ) . Por lo tanto, se utilizó el mismo método para comparar la viscosidad de dispersiones de nanopartículas obtenidos en este estudio con la de las mediciones de reología a granel.
  • 13. La figura. 8-el perfilde caída de presiónen el tiempopara untrazador (0,05% en peso de NaCl)y el 1% en peso de 5nmde dispersiónsin modificaren nanopartículasque fluyea través del núcleode la piedra arenisca. En el color son los calculados a partir de los experimentos de flujo - a través de medios porosos. El modelo unificado propuesto ( Metin et al . 2011b ) fue capaz de contraer todos los datos de las mediciones de reología mayor y experimentos - flujo - en - porosa de medios de comunicación en una sola curva . Sin embargo, la retención de las nanopartículas puede influir en la interpretación del comportamiento reológico de la dispersión de nanopartículas en medios porosos si induce una variación significativa de la concentración de partículas en el flujo. Este efecto puede ser demostrado en una roca de baja permeabilidad, como la arenisca estudiada en este trabajo. Las caídas de presión durante la inyección de solución de NaCl al 0,05 % en peso durante 4 horas seguido por 1 % en peso de dispersión de 5 nm de partícula se muestran en la figura. 8. Para la inyección de salmuera, la caída de presión aumenta de forma pronunciada en los primeros 20 minutos y luego mucho más gradualmente . La caída de presión después de 4 horas es de aproximadamente 20 psi , que es significativamente mayor que el valor esperado de 2,3 psi para 105 MD a 20 cm3/hr . Tenga en cuenta que la permeabilidad de 105 MD se determinó mediante el uso de una solución de NaCl al 3 % en peso . Esta concentración de sal es suficientemente mayor que la concentración crítica, aproximadamente 1,5 % en peso de NaCl ( Civan 2007 ) , por debajo del cual se produce hinchazón significativa de arcilla . Por lo tanto , la caída de presión más alta durante la inyección de solución de NaCl al 0,05 % en peso es causada por la reducción inducida por la arcilla de hinchamiento de la permeabilidad del núcleo de arenisca 105-12 MD . Como consecuencia, cuando se inició la inyección de 1 % en peso de 5 - nm dispersión sin modificar en nanopartículas , la caída de presión a través del núcleo aumentó de forma pronunciada (Fig. 7 ) . La inyección de la dispersión de nanopartículas se detuvo después de 60 minutos debido a la caída de presión alcanza el máximo del transductor. Muy poco efluente se produjo, lo que indica que las nanopartículas habían atrapado mecánicamente y conectado al núcleo. La filtración de las nanopartículas puede inducir un gran gradiente de concentración de nanopartículas en el flujo, que a su vez influye en el comportamiento reológico de flujo, de acuerdo con la ecuación .3. La interacción entre la retención de nanopartículas y la variación reológico determina la movilidad de las nanopartículas en medios porosos. En nuestros corefloods , la caída de presión medida se vio afectada por la variación de la viscosidad del fluido debido a la gradiente de concentración de partículas y la modificación del medio de la permeabilidad como resultado de la filtración y la hinchazón de arcilla . El modelo reológico se puede utilizar para separar estos dos efectos, ya que se encontró que, en ausencia de retención de nanopartículas, nuestro modelo puede predecir con precisión la viscosidad de la dispersión en un amplio intervalo de concentración de nanopartículas . Esto ayuda a mejorar la interpretación de los experimentos Coreflood en términos de filtración asociados con hinchazón arcilla.
  • 14. Conclusiones principales Las propiedades de transporte de dispersiones de nanopartículas fueron estudiados en no consolidado (paquete de Glassbeady sandpack ) y consolidada (caliza y arenisca de núcleos) de los medios porosos. Nanopartículas no modificados no mostraron ninguna retención significativa en alta permeabilidad paquete de Glassbeadysandpack así como núcleo de caliza, porque el trazador y de nanopartículas mostraron los mismos perfiles de concentración de efluentes . Las dispersiones de nanopartículas estudiaron exponer un comportamiento newtoniano. La viscosidad de las nanopartículas no modificadas en medios porosos estaba en buena concordancia con el determinado por el uso de un reómetro. La viscosidad depende fuertemente de la concentración de partículas, y esta relación se puede describir con un modelo reológico escala. Sobre la base de nuestro modelo y los resultados experimentales, el efecto de deslizamiento en las paredes de los poros que pueden causar una diferencia detectable en la viscosidad entre el reómetro y medios porosos, según lo informado por Rodríguez et al .( 2009 ) , no se observó en nuestro trabajo Hemos establecido una correlación entre la concentración de nanopartículas y la viscosidad dispersión en medios porosos para diversos tamaños de nanopartículas. La estructura de poros no mostró ningún efecto observable sobre la viscosidad de los medios de comunicación de alta permeabilidad, tales como paquetes de Glassbead y sandpacks . Para la piedra caliza de baja permeabilidad, se midió la viscosidad de la dispersión de nanopartículas también está de acuerdo con el modelo de concentración de 1 % en peso de nanopartículas. Sin embargo, las nanopartículas fueron retenidos en el núcleo de arenisca como consecuencia de la inflamación de arcilla. Este efecto y su interacción con la viscosidad dinámica de dispersión de nanopartículas serán investigados más en nuestro trabajo futuro. Nomenclatura un radio de ¼ de sílice en nanopartículas , L, nm Un parámetro del modelo ¼ , sin dimensión Concentración ¼ C de nanopartícula o trazador , m/L3 , g/cm3 Concentración CINJ ¼ en el fluido inyectado, m/L3 , g/cm3 Cnorm ¼ concentración del efluente normalizado , m/L3 , g/cm3 Cres ¼ concentración en el líquido residente, m/L3 , g/cm3 e ¼ de porosidad , L3/L3 , sin dimension f ¼ fracción de volumen de las nanopartículas , L3/L3 , máximo empaquetamiento de fricción eff sin dimensiones , L3/L3 , fmax ¼ adimensional efectiva geq ¼ - velocidad de cizallamiento equivalente en medios porosos, 1 / t, 1 / s
  • 15. permeabilidad k ¼ , L2 , M2 -1k de ¼ de longitud de Debye , L, nm v ¼ velocidad media , L / t, m / s relación de viscosidad ¼ hr , sin dimensión