Un dispositivo de sobremesa inventado en la Universidad de Rice puede indicar la eficiencia con la que una nanopartícula viajaría a través de un pozo y puede proporcionar una gran cantidad de información para los productores de petróleo y gas.

El dispositivo recopila datos sobre cómo los trazadores (partículas microscópicas que pueden bombearse y recuperarse de los pozos) se mueven a través de formaciones rocosas profundas que se han abierto por fracturación hidráulica.

Las empresas de perforación utilizan la fracturación para bombear petróleo y gas desde yacimientos previamente inalcanzables. Los fluidos se bombean a un pozo a alta presión para fracturar rocas, y materiales llamados "apuntalantes, "como arena o cerámica, Mantenga abiertas las fracturas. "Básicamente están haciendo una grieta en la roca y llenándola con pequeñas cuentas, "dijo el químico de Rice Andrew Barron, cuyo laboratorio produjo el dispositivo detallado en la revista Royal Society of Chemistry Procesos e impactos de la ciencia ambiental .

Pero las empresas luchan por saber qué pozos de inserción, donde se bombean los fluidos, están conectados a los pozos de producción donde se extraen el petróleo y el gas. "Pueden estar bombeando tres pozos y produciendo desde seis, pero tienen muy poca idea de qué pozo está conectado a cuál, " él dijo.

Las partículas trazadoras o del sensor agregadas a los fluidos de fracturación ayudan a resolver ese problema, pero hay mucho espacio para la optimización especialmente en minimizar el volumen de nanopartículas que se utilizan ahora, él dijo. "Idealmente, tomaríamos una cantidad muy pequeña de una partícula que no interactúa con el apuntalante, roca o la mugre que se ha bombeado al fondo del pozo, inyecte en un pozo y recójalo en el pozo de producción. El tiempo que lleva pasar de uno a otro le informará sobre la conectividad subterránea ".

Barron explicó que el apuntalante en sí representa la mayor parte del área de superficie que encuentran las nanopartículas, por lo que es importante sintonizar los trazadores con el tipo de apuntalante utilizado.

Dijo que la industria carece de un método uniforme para probar y optimizar nanopartículas diseñadas a medida para formaciones y fluidos particulares. El objetivo final es optimizar las partículas para que no se agrupen ni se peguen a la roca o apuntalante y puedan identificarse de manera confiable cuando salgan del pozo de producción.

El dispositivo automatizado de Barron, El alumno de Rice, Samuel Maguire-Boyle, y sus colegas les permiten ejecutar nanotrazadores a través de un pequeño modelo de una formación geológica y analizar rápidamente lo que sale del otro lado.

El dispositivo envía una pequeña cantidad de trazadores de nanopartículas de plata en pulsos rápidos a través de una columna sólida, simulando el camino mucho más largo que las partículas viajarían en un pozo. Eso les da a los investigadores una visión precisa de cuán pegajosas y robustas son las partículas.

"Elegimos nanopartículas de plata por su resonancia de plasmón, ", Dijo Barron." Son muy fáciles de ver (con un espectroscopio) para obtener datos de alta calidad ". Dijo que las nanopartículas de plata no serían prácticas en un pozo real, pero debido a que son fáciles de modificar con otros productos químicos útiles, son buenos modelos para nanopartículas personalizadas.

"El proceso es lo suficientemente simple como para que nuestros estudiantes hagan diferentes nanopartículas y las prueben muy rápidamente para descubrir cómo se comportan, "Dijo Barron.

El método también se muestra prometedor para rastrear el agua desde la fuente hasta el destino, lo que podría ser valioso para las agencias gubernamentales que desean comprender cómo se vinculan los acuíferos o desean rastrear el flujo de elementos como contaminantes en un suministro de agua, él dijo.

Barron dijo que el laboratorio de Rice no supervisará la producción de la plataforma de prueba, pero no tiene por qué. "Acabamos de publicar el artículo pero si las empresas quieren hacer las suyas propias, incluye las instrucciones. El material complementario es básicamente un manual sobre cómo hacer esto, " él dijo.