Mejoramiento de las propiedades reológicas y de filtración de un fluido de perforación base agua, mediante la adición de nanopartículas de óxido de zinc (NPs-ZnO).

Abstract

Esta investigación tuvo como objetivo principal evaluar el efecto de la incorporación de nanopartículas de óxido de zinc (NPs-ZnO) en fluidos de perforación base agua, con el fin de mejorar sus propiedades reológicas y de filtración: En particular, se buscó controlar la pérdida de volumen de filtrado hacia formaciones permeables, así como optimizar parámetros clave como la viscosidad plástica, el punto cedente y la resistencia de gel, fundamentales para el desempeño del fluido durante la perforación de pozos petroleros. Para ello, se sintetizaron NPs-ZnO mediante molienda de alta energía a partir de precursores inorgánicos (ZnCl₂, Na₂CO₃ y NaCl), y se caracterizaron mediante técnicas como DRX, SEM, FTIR, espectroscopía Raman, potencial Z y análisis BET. Se formularon fluidos de perforación modificados con concentraciones de 0.05 %, 0.10 % y 0.15 % p/v de NPs-ZnO; y se evaluaron sus propiedades fisicoquímicas, reológicas y de filtración. Los resultados demostraron que la adición de NPs-ZnO mejora el comportamiento del fluido, en los términos de viscosidad, estabilidad térmica y capacidad de control de filtrado. La formulación más eficiente fue aquella con nanopartículas sintetizadas durante 60 minutos de molienda y una concentración de 0.05 %, evaluada a temperatura ambiente. Aunque el efecto se reduce tras el rolado en caliente, las mejoras no se eliminan por completo. La simplicidad del método de síntesis y la efectividad de las NPs-ZnO como aditivos funcionales refuerzan su potencial como una alternativa innovadora para desarrollar fluidos de perforación más eficientes, sostenibles y adaptables a condiciones operativas exigentes.