La innovadora teoría del surfactante de un grupo de la Universidad de Rice elimina las limitaciones de un modelo de 100 años para el comportamiento interfacial en la recuperación mejorada de petróleo.
El laboratorio del ingeniero químico de Rice, Walter Chapman, personalizó un modelo muy usado para analizar los fluidos que contienen tensioactivos que se bombean a los pozos para extraer la mayor cantidad de petróleo posible de las rocas subterráneas.
Para lograr la tarea de modelado se requirió un cambio de pensamiento para el laboratorio que utiliza modelos matemáticos sofisticados para analizar cómo interactúan los fluidos entre sí y las estructuras que los contienen. Los investigadores emplearon un método de modelado termodinámico estándar conocido como teoría de gradiente de densidad DGT, que se ha utilizado para predecir las propiedades interfaciales de los sistemas puros y mixtos. Modificaron el modelo DGT para caracterizar mejor las moléculas tensioactivas que en realidad son mucho más complejas de lo que permitían los modelos anteriores.
Eso podría ayudar a los productores a extraer aún más petróleo de los pozos que de otro modo se considerarían agotados.
El trabajo liderado por Chapman y el estudiante graduado de Rice Xiaoqun Mu aparece en la revista American Chemical Society Investigación de Química Industrial e Ingeniería .
Las moléculas en los tensioactivos tienen partes hidrofílicas que atraen el agua e hidrofóbicas que evitan el agua. El jabón es un tipo de tensioactivo diseñado para separar los contaminantes de la piel o la tela y permitir que el agua se los lleve.de la misma manera en pozos, donde reducen la tensión superficial entre roca, agua y petróleo, liberando el petróleo que se bombeará a la superficie.
A los productores de petróleo les gusta saber cómo reaccionará un surfactante una vez que alcance una formación rica. Debido a que las mediciones experimentales son costosas y requieren mucho tiempo, se han desarrollado muchos modelos para predecir los efectos del surfactante. Hasta ahora, las fórmulas DGT se usaban para predecir esas reaccioneshan tratado las moléculas de surfactante como un punto único en lugar de las cadenas complejas que realmente son.
"Esa es una limitación en los modelos", dijo Chapman. "El modelo DGT nunca ha tenido la capacidad de describir cómo las propiedades del fluido se ven afectadas por la forma de la molécula".
Mu se inspiró en los colegas de Rice que construyen modelos computacionales con la teoría funcional de la densidad, que se utiliza para analizar las estructuras de los sistemas atómicos y moleculares.
"He estado usando DGT desde el primer año de mi doctorado, por lo que tenía una comprensión bastante completa de los pros y los contras del modelo. Su naturaleza nos impidió aplicarlo a moléculas con estructuras de cadena anfifílicas tensioactivas", dijo." Pero el modelo es simple en comparación con otros, y vimos el potencial de extenderlo para manejar surfactantes.
"Inspirado por el trabajo de nuestro grupo en la teoría funcional de la densidad, creamos la idea de que la molécula de surfactante puede ser modelada en DGT conectando un grupo de cabeza hidrofílica a un grupo de cola hidrofóbica", dijo Mu. "Con la ayuda de varios colegas,desarrollamos una manera simple de agregar este término de formación de cadena en la teoría del gradiente de densidad "
Tener en cuenta la sofisticación del tensioactivo no es suficiente; el modelo también debe incluir temperatura, presión, composición y otras condiciones en el pozo. Cuando se combina, incorpora más física en juego entre todas las moléculas y brinda a los ingenieros un mejoridea de la mezcla apropiada para inyectar
Debido a que los tensioactivos son parte de tantos productos industriales, como detergentes y agentes dispersantes, Chapman dijo que la técnica de modelado podría tener una amplia aplicación. "Queremos que nuestra teoría del gradiente de densidad sea lo suficientemente simple como para que las personas puedan usarla", dijo.dijo "Se supone que DGT es un cálculo más rápido".
Con ese fin, Mu dijo que no se había retenido nada de la publicación. "Hemos adjuntado un apéndice muy detallado", dijo. "Estamos explicando el 100 por ciento de cómo derivamos y aplicamos este modelo para que las personas puedan implementarlo omejorarlo más ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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