Proyectos
Síntesis y evaluación de Puntos Cuánticos con base carbonosa para ser utilizados como trazadores en la industria del petróleo y el gas
Resumen
Los trazadores son usados en la industria del petróleo como método cualitativo y cuantitativo para monitorear el flujo de inyección en el reservorio, además de ser una herramienta útil para estimar diferentes propiedades de los campos antes y durante su explotación. En las diferentes industrias se han usado una gran variedad de trazadores, con diferentes estados físicos y/o propiedades fisicoquímicas. Compuestos químicos, elementos radiactivos, fluorocarbonados, gases, entre otros, han sido usados como trazadores. Con su uso se reportan algunos inconvenientes como: la manipulación y restricciones de operación, su alto grado de contaminación, y su limitación económica debido al costo del trazador y en especial el alto costo de logística para el almacenamiento y del análisis en salida en el pozo productor después de la interacción con el reservorio. En este trabajo de investigación y desarrollo, se busca desarrollar trazadores, para la industria del gas y del petróleo, basados en nanopartículas fluorescentes a base de carbono (CarbonQuantumDots o CQD), como alternativa amigable con la salud y el medio ambiente, de fácil manipulación, como sustitutos de los trazadores convencionales. Los puntos cuánticos de carbono (CQD) serán sintetizados mediante una metodología de carbonización asistida por microondas. Esta metodología de síntesis reduce el consume de precursores y solventes, además del tiempo de preparación. Por ejemplo, para obtener 10 g de CQD, solo son necesarios 5 minutos de irradiación micro-ondas. Después de este tiempo de irradiación, se obtiene un material de tipo gel. Este gel es fácil de dispersar en agua a altas concentraciones. Las nanopartículas serán caracterizadas usando diferentes técnicas analíticas tales como: HR-TEM, DLS, TGA, AFM y fluorescencia UV-Vis. En trabajos iniciales se ha encontrado que estos CQD son nanopartículas 2-D con un diámetro medio de alrededor de 30 nm y con forma de disco, de alrededor de 1 nm a 2 nm de espesor, uno de los aspectos por los cuales sus propiedades fluorescentes. Estos CQD presentan una absorbancia máxima a 350 nm con una emisión de fluorescencia máxima a 450 nm. Estas respuestas ópticas se pueden ser ajustadas obteniendo diferentes colores. Mediante simulación a escala de laboratorio, las pruebas de desplazamiento de crudo en un medio poroso, para evaluar su retención, se ha obtenido una curva de avance con una evolución CQD de alrededor de 1 volumen poroso inyectado. Estas pruebas han mostrado también que los CQD pueden eliminarse por completo de los medios porosos, indicando que tienen una interacción pobre con la formación rocosa y afinidad preferencial a la fase acuosa. Además, las pruebas preliminares de compatibilidad con un crudo intermedio colombiano, han mostrado que los CQD prefieren permanecer en la fase acuosa, evidenciado por fluorescencia antes y después de la prueba. Las pruebas de compatibilidad también se han realizado, obteniendo respuestas de fluorescencia similares, antes y después de la prueba. Adicionalmente, los CQD han mostrado alta estabilidad en el tiempo, a diferentes temperaturas y concentraciones, de hasta el momento, 6 meses de estabilidad. Todos estos resultados sugieren que este tipo de nanomateriales, puntos cuánticos de carbono, que han sido preparados en laboratorio, mediante una metodología sencilla, económica y amigable medioambientalmente, pueden utilizarse como trazadores en la industria petrolera y del gas, como un sustituto de los comúnmente usados, que son altamente tóxicos y radiactivos. Además, la fluorescencia UV-Vis es una técnica analítica rápida y sensible, con la posibilidad de implementar análisis in-situ o in-operando para estos trazadores CQD, principal costo de los trazadores convencionales.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:"UN INNOVA": CONVOCATORIA NACIONAL DE PROYECTOS PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INNOVACIÓN, EN LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA A PARTIR DE DESARROLLO DE PROTOTIPOS Y EXPERIENCIAS PILOTO 2016-2018 SEGUNDA COHORTE
Modalidad:Modalidad 3: Propuestas de prototipos o escalamientos, presentadas por grupos de investigación en alianza con empresas o instituciones del sector productivo o solidario, de origen nacional o internacional, hasta por treinta millones de pesos ($ 30.000.000).
Responsable