Mientras los productores de petróleo luchan por adaptarse a los precios más bajos, obtener la mayor cantidad de petróleo posible de cada pozo se ha vuelto aún más importante, a pesar de las preocupaciones de los residentes cercanos de que algunos productos químicos utilizados para impulsar la producción puedan contaminar los recursos hídricos subterráneos.

Investigadores de la Universidad de Houston han informado del descubrimiento de una solución basada en nanotecnología que podría abordar ambos problemas:lograr una recuperación de petróleo terciario del 15 por ciento a bajo costo, sin el gran volumen de productos químicos utilizados en la mayoría de los fluidos comerciales.

La solución, nanohojas anfifílicas Janus basadas en grafeno, es efectiva a una concentración de solo 0.01 por ciento, cumplir o superar el rendimiento de los fluidos convencionales y de otros fluidos basados ​​en nanotecnología, dijo Zhifeng Ren, Profesor de Física de la Cátedra MD Anderson. Las nanopartículas de Janus tienen al menos dos propiedades físicas, permitiendo diferentes reacciones químicas en la misma partícula.

La baja concentración y la alta eficiencia para impulsar la recuperación terciaria de petróleo hacen que el nanofluido sea más respetuoso con el medio ambiente y menos costoso que las opciones que existen actualmente en el mercado. dijo Ren, quien también es investigador principal en el Centro de Superconductividad de Texas en UH. Es el autor principal de un artículo que describe el trabajo, publicado el 27 de junio en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .

"Nuestros resultados proporcionan un nuevo método de inundación de nanofluidos para la recuperación terciaria de petróleo que es comparable a los métodos químicos sofisticados, ", escribieron." Anticipamos que este trabajo traerá una simple inundación de nanofluidos a baja concentración a la etapa de la práctica del campo petrolífero, lo que podría dar lugar a que el petróleo se recupere de una manera más ecológica y rentable ".

Además de Ren, Los investigadores involucrados en el proyecto incluyen a Ching-Wu "Paul" Chu, científico jefe del Centro de Superconductividad de Texas en la UH; los estudiantes de posgrado Dan Luo y Yuan Liu; los investigadores Feng Wang y Feng Cao; Richard C. Willson, profesor de ingeniería química y biomolecular; y Jingyi Zhu, Xiaogang Li y Zhaozhong Yang, toda la Southwest Petroleum University en Chengdu, Porcelana.

El Departamento de Energía de EE. UU. Estima que hasta el 75 por ciento de las reservas recuperables pueden quedar después de que los productores capturen los hidrocarburos que naturalmente suben a la superficie o se bombean mecánicamente. seguido de un proceso de recuperación secundario mediante inyección de agua o gas.

La recuperación "terciaria" tradicional implica inyectar una mezcla química en el pozo y puede recuperar entre un 10 y un 20 por ciento. según los autores.

Pero el gran volumen de productos químicos utilizados en la recuperación terciaria de petróleo ha suscitado preocupaciones sobre posibles daños ambientales.

"Obviamente, la inundación de nanofluidos simples (que contienen solo nanopartículas) a baja concentración (0.01% en peso o menos) muestra el mayor potencial desde la perspectiva ambiental y económica, "escribieron los investigadores.

Los nanofluidos simples desarrollados previamente recuperan menos del 5 por ciento del aceite cuando se utilizan a una concentración del 0,01 por ciento. ellos informaron. Eso hace que los productores de petróleo se vean obligados a elegir entre una concentración más alta de nanopartículas, lo que aumenta el costo, o mezclar con polímeros o tensioactivos.

A diferencia de, describen la recuperación del 15,2 por ciento del aceite utilizando su nuevo y simple nanofluido a esa concentración, comparable a los métodos químicos y aproximadamente tres veces más eficiente que otros nanofluidos.

Dan Luo, un estudiante graduado de UH y primer autor del artículo, dicho cuando el fluido a base de grafeno se encuentra con la mezcla de salmuera / aceite en el depósito, las nanohojas en el fluido van espontáneamente a la interfaz, reduciendo la tensión interfacial y ayudando a que el petróleo fluya hacia el pozo de producción.

Ren dijo que la solución funciona de una manera completamente nueva.

"Cuando se inyecta, la solución ayuda a desprender el aceite de la superficie de la roca, ", dijo. En determinadas condiciones hidrodinámicas, el fluido a base de grafeno forma una película elástica fuerte y recuperable en la interfaz de aceite y agua, en lugar de formar una emulsión, él dijo.

Los investigadores dijeron que la diferencia se debe a la propiedad asimétrica del material bidimensional. Las nanopartículas suelen ser hidrófobas, repelentes al agua, como el aceite - o hidrofílico, como el agua dijo Feng Wang, un investigador postdoctoral que compartió los deberes de primer autor con Luo.

"El nuestro es ambos, ", dijo." El nuestro es Janus y también estrictamente anfifílico ".