Polímeros basados en fuentes renovables como aditivos en fluidos de perforación en base agua para formaciones shale de Argentina

Abstract

En esta tesis se presentan nuevos desarrollos tecnológicos aplicados a la explotación de hidrocarburos a partir de reservorios no convencionales. En particular, se diseñan fluidos de perforación en base agua (WBMs) para formaciones shale de Argentina procurando beneficios económicos, ambientales y de performance. Se propone el diseño de WBMs con propiedades similares a los fluidos de perforación en base aceite (OBMs) utilizados comúnmente en este tipo de formaciones. Los fluidos se preparan siguiendo las recomendaciones de las normas API (American Petroleum Institute) y se caracterizan en relación a sus propiedades reológicas, de filtración, térmicas, morfológicas y estructurales. Además, se estudia teóricamente el comportamiento reológico de los WBMs mediante la implementación de diferentes modelos. Por otra parte, se investiga el reemplazo de goma xantana (XGD), aditivo tradicionalmente utilizado en los WBMs por nanofibrillas de celulosa (CNFs) obtenidas mediante diferentes tratamientos. Para evaluar dicho reemplazo se consideran tanto fluidos de composición sencilla como de composición más compleja a fin de lograr un mejor entendimiento de las interacciones entre los diferentes aditivos. El objetivo final es incorporar nuevas metodologías y estrategias aportando nuevos conocimientos en el área de polímeros para WBMs aplicados a formaciones “shale”, específicamente para Vaca Muerta.

In this thesis new technological developments applied to the exploitation of hydrocarbons from unconventional reservoirs are presented. In particular, water based drilling fluids (WBM) for shale formations of Argentina with economic, environmental and performance benefits are designed. The design of WBMs with properties similar to the oil based drilling fluids (OBMs) used in this type of formations is proposed. The fluids preparation is made by following the recommendations of the API standards (American Petroleum Institute). Also, the fluids are characterized in relation to their rheological, filtration, thermal, morphological and structural properties. Additionally, the rheological behavior of WBMs is also theoretically studied using different models. On the other hand, the replacement of XGD, an additive commonly used in WBMs by cellulose nanofibrils obtained through different treatments is studied. To evaluate this replacement, both simple and complex composition fluids are considered in order to achieve a better understanding of the interactions between the additives. The final aim is to incorporate new methodologies and strategies to generate new knowledge in the area of polymers for WBMs applied to "shale" formations, specifically for Vaca Muerta.