Modificación superficial de partículas magnéticas para su aplicación en la industria del petróleo

Abstract

En la industria del petróleo existen permanentes desafíos asociados a incrementar la producción de petróleo. Las tecnologías a aplicar para cumplir con este objetivo dependen del tipo de yacimiento (convencional o no convencional) pero con tópicos en común, tales como la determinación del crudo en el reservorio, la necesidad de trazadores oleofílicos y la eliminación de contaminantes del agua producida. El presente trabajo, centra su atención en la funcionalización de partículas magnéticas con el fin de aplicarlas en diferentes tecnologías referidas a la industria del petróleo. Con este objetivo en mente se buscó modificar la naturaleza hidrofílica de dichas partículas, para lo cual se propuso una reacción de silanización con un silano hidrofóbico. Se utilizaron partículas de óxido de hierro (Fe 2 O 3 ), Magnavis 8 A red, las cuales se disponen a escala comercial. Se propone una reacción de silanización siguiendo la ruta acuosa para el anclaje covalente de Viniltrimetoxisilano (VTMS), de manera que el grupo vinilo, le brinde el carácter hidrofóbico. Se emplearon diversas técnicas de caracterización (FTIR, TGA, ángulo de contacto, potencial Z, diámetro hidrodinámico) que garantizaron el éxito del anclaje del grupo vinilo. Como propiedades funcionales de interés para las aplicaciones futuras específicas, se analizó la aplicación del producto obtenido para la eliminación de contaminantes del agua producida y la existencia de respuesta magnética en la síntesis de un fluido magneto reológico. Se investigó la afinidad de las partículas hidrofóbicas con un crudo de la región mediante ensayos de adsorción, para lo cual se realizaron experiencias de laboratorio con emulsiones hidrocarburo en agua. Los resultados obtenidos demostraron un grado de separación apreciable. Otra aplicación de potencial interés es la utilización de partículas magnéticas modificadas para la remoción de poliacrilamidas del agua producida. En esta instancia, nos interesó investigar la afinidad del grupo funcional amino con las poliacrilamidas, para lo cual se utilizó una arcilla como sustrato sobre la cual se ancló el componente aminopropilsilano (APS). Se realizaron ensayos de adsorción empleando una solución polimérica preparada en el laboratorio y partículas de arcillas funcionalizadas con un grupo APS. Los resultados obtenidos demostraron que el proceso de adsorción es efectivo, los que abren el horizonte para funcionalizar partículas magnéticas con APS para tal aplicación. Por último se analizó la factibilidad de sintetizar un fluido magneto reológico. Los materiales magneto reológicos (MM), son materiales que responden a la aplicación de un campo magnético con un cambio en su comportamiento reológico y están formados por partículas magnetizables finamente divididas y suspendidas en un líquido portador, tal como aceite mineral, keroseno, etc. o en un sólido portador con elasticidad suficiente para permitir la orientación de los dipolos ante el campo magnético externo. Se estudió la respuesta de dicho fluido ante estímulos magnéticos. En esta instancia nos interesa desarrollar estrategias de monitoreo basadas en la susceptibilidad magnética que las mismas presentan. Los resultados alcanzados en la ejecución de esta tesis indican que las partículas magnéticas son capaces de ser modificadas por la técnica propuesta en este trabajo y es factible su aplicación en la industria del petróleo.