A nanotecnologia aplicada a campos petrolíferos

Em 1 metro há 1 bilhão de
nanômetros. Para se ter uma ideia, o vírus da gripe possui em torno de 30
nanômetros de diâmetro, e o DNA humano, 2,5. Por meio da nanotecnologia, a qual
pode ser definida como a concepção e aplicação de nanopartículas para realizar
fins específicos, cientistas conseguem desenvolver materiais e componentes
melhores.

Seu pequeno tamanho permite
que sejam transportadas em poros da formação não acessíveis a partículas
maiores, podendo ser projetadas para conter propriedades ópticas, magnéticas,
interfaciais, elétricas ou químicas para executar funções específicas no campo
de petróleo.

A nanotecnologia na indústria de petróleo não é
completamente nova. Há mais de quarenta anos, ela é utilizada em fluidos de
perfuração de forma eficiente. Contudo, a previsão de crescimento na demanda
mundial por energia nos próximos 25 anos a torna uma das principais
alternativas para se ir além do atual potencial energético, sem deixar de lado
as questões ambientais e os problemas críticos enfrentados pela indústria.

Qualquer que seja a opção energética nos próximos
anos, é fato que os desafios só poderão ser superados através de tecnologias
revolucionárias, capazes de aumentar a eficiência dos processos, diminuir
custos operacionais e impactos ao meio ambiente.

No campo petrolífero, a nanotecnologia pode contribuir
em todas as etapas, desde a melhoria dos equipamentos e processos de prospecção
até a redução de impactos decorrentes da exploração do petróleo. E, de acordo
com suas propostas de aplicação, pode ser classificada nas seguintes áreas:

·      
Sensoriamento ou imagem

·      
Recuperação avançada de óleo (EOR)

·      
Controle de mobilidade do gás

·      
Perfuração e completação

·      
Tratamento de fluido produzido

·      
Aplicação em reservatórios pouco permeáveis (tight-reservoir).

Entretanto, a maioria das pesquisas está focada no
desempenho de nanopartículas no reservatório.

A utilização de nanopartículas para detectar a
saturação de hidrocarbonetos em um reservatório pode interferir
significativamente no planejamento do desenvolvimento do campo, como a
disposição dos poços. Da mesma forma, o uso de fluidos de perfuração aprimorado
com nanopartículas para estabilizar e perfurar zonas instáveis pode aumentar a
taxa de penetração, reduzir custos e minimizar os efeitos ambientais. Além
disso, o uso das mesmas especialmente projetadas para visualizar fraturas de
ocorrência natural e propiciar fraturas induzidas em reservatórios de baixa
permeabilidade permite identificar pontos e poços mais prolíficos.

Os efeitos da aplicação de nanopartículas nos
processos de perfuração e completação e em reservatórios de baixa
permeabilidade são apresentados a seguir.

Drilling and
Completion

Os fluidos de perfuração e completação com pelo menos
um aditivo com tamanho de partícula em nanoescala devem exibir propriedades
fluidas com mudanças de comportamento em concentrações muito baixas. Seu uso pode
acarretar nas seguintes melhorias:

·      
Melhoria da propriedade de perda de fluido:

Partículas em nanoescala podem ser usadas em fluidos
de perfuração e fraturamento para obter melhor estabilidade do poço e controle
da perda de fluido. Ainda, sua adição a dispersões de argila resulta em uma
maior redução no inchamento da argila do que contendo apenas eletrólito. Ajuda
a formar uma massa fina e a eliminar a perda de jatos. Por outro lado, os
aditivos em nanoescala podem melhorar as propriedades reológicas dos fluidos à
base de surfactante e polímero, a lubricidade e estabilidade térmica do fluido
de perfuração à base de água, com a adição de grafeno neste último caso.

·      
Aprimoramento da propriedade de cimento:

Pesquisas mostraram que a adição de partículas de
ferro em nanoescala facilitaram o monitoramento da altura do cimento durante as
operações de cimentação. Outras, que nanopartículas de carbonato de cálcio
protegem o cimento contra contaminação por lama à base de óleo. Além disso,
pesquisas demonstraram que elas aumentam a resistência química, à compressão e
elasticidade ao alterar a estrutura de cristalização do cimento.

·      
Aperfeiçoamento da propriedade de fluido de fraturamento:

Pesquisadores observaram que o uso de um reticulador
em nanoescala resultou em menor carga de polímero em fluidos de fraturamento,
reduzindo os danos à formação. A adição de sílica também contribui ao aumentar
a estabilidade térmica.

Tight-reservoir
applications

A aplicação da nanotecnologia nesse tipo de
reservatório vem ganhando mais atenção devido à capacidade das nanopartículas
entrarem em poros pequenos.

·      
Aditivo de controle de perda de fluido para fluido de
perfuração:

Como relatado, sílica em nanoescala é aditivo de perda
de fluido eficaz no fluido de perfuração à base de água assistido por xathan
para perfuração de xisto. Ela atua como um material de ponte que facilita a
rápida formação de torta de filtro de lama fina.

·      
Melhora em nanoescala propante e suspensão propante:

A condutividade da fratura é melhorada e a perda de
fluido reduzida pelo uso de proponentes em nanoescala derivados da cinza
volante do carvão. É concebível que uma nova classe de propantes de nanopartículas
possa ser introduzida, que tenha a capacidade de penetrar em fraturas induzidas
ou naturais de reservatórios apertados e então coagular ou gelificar, evitando
assim que as fraturas se fechem durante a produção.

 

REFERÊNCIAS

Lau, C. H.; Yu, M. and Nguyen, Q. P. Nanotechnology for Oilfield Applicatoins:
Challenges and Impact.
Presented at the Abu Dhabi International Petroleum
Exhibition & Conference held in Abu Dhabi, UAE, 7-10 November 2016. Disponível em: https://www.onepetro.org/conference-paper/SPE-183301-MS.

Artigo
de revisão bibliográfica sobre o emprego de nanotecnologia em campos
petrolíferos, disponível em: https://www.spe.org/en/ogf/ogf-article-detail/?art=2962.

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