Nanopartículas de Al2O3-SiO2 como aditivos en fluidos de inundación de baja salinidad para el recobro mejorado de aceite

Abstract

En los últimos años, las técnicas de recobro mejorado de aceite (EOR, por sus siglas en inglés “Enhanced oil recovery”) han cobrado relevancia debido a la progresiva disminución de producción en los reservorios maduros. Dentro de estas técnicas, la inyección de fluidos de baja salinidad (LSWF, por sus siglas en inglés “Low salinity waterflooding”) ha demostrado gran potencial debido a su capacidad para alterar la interacción roca-fluido y mejorar la mojabilidad del crudo. Sin embargo, su eficiencia se puede ver limitada debido a la estabilidad del sistema y las condiciones del reservorio. En este contexto, el uso de nanopartículas como aditivos en la inyección de fluidos ha cobrado relevancia como una prometedora alternativa para mejorar los mecanismos de recobro. El presente trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de nanopartículas de Al₂O₃, también conocido como alúmina y nanocompuestos Al₂O₃–SiO₂ en procesos de LSWF, considerando la influencia de la fase cristalina, la modificación superficial y la composición iónica del medio. Para ello, se sintetizaron materiales mediante dos rutas químicas, obteniendo fases cristalinas como bayerita, boehmita, η-Al₂O₃ y γ-Al₂O₃ mediante tratamientos térmicos controlados. Los materiales fueron caracterizados mediante difracción de rayos X (DRX), espectroscopía infrarroja (FTIR), análisis termogravimétrico y calorimetría diferencial de barrido (TGA/DSC), así como fisisorción de nitrógeno (BET/BJH), con el fin de determinar su estructura, composición y propiedades texturales. La estabilidad coloidal de los nanofluidos se evaluó mediante pruebas de turbidez, dispersión de luz dinámica (DLS), dispersión de luz electroforética (ELS) y análisis visual, en diferentes medios acuosos (H2O, NaCl, MgCl₂ y MgSO₄). Asimismo, se realizaron pruebas de mojabilidad mediante ángulo de contacto sobre pastillas de CaCO₃ envejecidas en crudo. Además, se realizaron pruebas de viscosidad aparente en sistemas crudo-aguananopartículas y la composición del crudo fue evaluada mediante un análisis SARA. Los resultados mostraron que los materiales en fase η-Al₂O₃, particularmente aquellos modificados con bajas concentraciones de sílice, presentaron mayor densidad de grupos hidroxilo, mayor área superficial específica y mejor estabilidad coloidal. Estas características favorecieron una mayor interacción con la superficie mineral y una modificación más eficiente de la mojabilidad hacia condiciones mojadas por agua. En contraste, los materiales en fase γAl₂O₃ mostraron menor estabilidad debido a la reducción de grupos superficiales activos. Las suspensiones más estables, especialmente en medios con NaCl y MgCl2, presentaron mayores reducciones en el ángulo de contacto, lo que evidencia una relación directa entre estabilidad coloidal y alteración de mojabilidad. Asimismo, se observó un incremento moderado en la viscosidad aparente en presencia de nanopartículas, atribuido a interacciones con las fracciones pesadas del crudo, lo cual puede contribuir a mejorar la relación de movilidad durante el desplazamiento. En conjunto, los resultados demuestran que la combinación de fase η-Al₂O₃ con bajo contenido de sílice representa una configuración favorable para la formulación de nanofluidos en procesos de LSWF. El control de la fase cristalina, la modificación superficial y la composición iónica del medio resulta fundamental para maximizar la eficiencia del recobro, posicionando a los nanocompuestos Al₂O₃–SiO₂ como una alternativa viable y prometedora para aplicaciones en recuperación mejorada de petróleo.