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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