Síntesis y caracterización de materiales poliméricos para aplicaciones en la industria petrolera.

• Autores: Tasqué, Joana Elisa
• Año de publicación: 2021
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: D'Accorso, Norma Beatriz; Vega, Isabel Natalia
• Materia: APUNTALANTE; COPOLIMEROS; POLIMERIZACION EN SUSPENSION; EOR; HETEROCICLOS; LCM; POLIACRILAMIDA; HIDROGEL; PROPPANT; COPOLYMERS; SUSPENSION POLYMERIZATION; EOR; HETEROCYCLES; LCM; POLYACRYLAMIDE; HYDROGEL
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El presente trabajo de tesis tiene como objetivo desarrollar nuevos materiales poliméricos con posible aplicación en diferentes áreas de la industria petrolera. En particular, nos abocamos al desarrollo, síntesis y caracterización de polímeros que respondan a los desafíos de alcanzar aspectos donde los productos convencionales pierden eficiencia. Nos centramos en tres procesos: estimulación hidráulica, con la obtención de nuevos agentes de sostén ultralivianos poliméricos; recuperación mejorada de petróleo en condiciones hostiles de temperatura y/o salinidad; como así también en procesos de control de pérdidas de circulación. Se sintetizaron una serie de copolímeros de estireno-divinilbenceno por polimerización en suspensión, en presencia de microcarga (negro de humo) y nanocargas (nanotubos de carbono). Se obtuvieron materiales con densidad cercana a 1 g/cm³, buena resistencia a solventes orgánicos y ácidos, así como correcta esfericidad y redondez. El copolímero con negro de humo presentó muy buena resistencia mecánica, y una conductividad hidráulica similar a la de productos comerciales, condiciones necesarias para ser utilizado como agente de sostén ultraliviano. Se modificaron los grupos ácidos de ácido poliacrílico y poliacrilamida parcialmente hidrolizada (HPAM) con amidoxima derivada de benzonitrilo, para obtener copolímeros con sustituyentes 1,2,4-oxadiazólicos. Asimismo, se hicieron reaccionar los grupos ácidos de HPAM con feniltetrazol, para obtener grupos fenil-1,3,4-oxadiazólicos. Por otro lado, se obtuvo una serie de copolímeros a partir de poliacrilamida y 2-bromoacetofenona a diferentes tiempos de reacción que originan grupos 1,3-oxazólicos como sustituyentes. Los estudios de estabilidad anaeróbica de estos últimos mostraron prometedores resultados al ser ensayados en soluciones salinas (TDS: 13.400 ppm) en condiciones anaeróbicas a 95°C de almacenamiento. Se observó una mayor estabilidad en el tiempo respecto del polímero comercial HPAM, para ser utilizado en inyección de polímero en condiciones hostiles. Se sintetizaron una familia de hidrogeles de copolímeros de acrilamida (AM) o/y N-isopropilacrilamida (NIPA) entrecruzados con diviniltetrametildisiloxano (DVTMDSi) en busca de obtener materiales capaces de bloquear fisuras en las paredes del pozo para evitar o controlar pérdidas de circulación. En particular, el copolímero AM-DVTMDSi, presentó muy buenos resultados de sellado, y se encuentra en proceso de escalado para ser aplicado en campo. Finalmente, se obtuvieron una serie de hidrogeles con materiales de la biomasa renovable, de acrilamida entrecruzada con N,N-metilenbisacrilamida (BIS) en presencia de bentonita y hemicelulosa.
The main objective of this work is to develop new polymeric materials with possible application in different areas of the oil industry. In particular, we are dedicated to the development, synthesis and characterization of polymers that respond to the challenges of reaching places where conventional products lose efficiency. We focus on three processes: hydraulic stimulation, obtaining new ultralight polymeric proppant; enhanced oil recovery under hostile temperature and/or salinity conditions; as well as in processes of control of circulation losses (LCM). A series of styrene-divinylbenzene copolymers were synthesized by suspension polymerization, in the presence of micro-fillers (carbon black) and nano-fillers (carbon nanotubes). Materials were obtained with a density close to 1 g/cm³, good resistance to organic solvents and acids, as well as correct sphericity and roundness. The copolymer with carbon black presented very good mechanical resistance and hydraulic conductivity like commercial ones, necessary conditions to be used as an ultralight proppant. The acidic groups of polyacrylic acid and partially hydrolyzed polyacrylamide (HPAM) were modified with amidoxime derived from benzonitrile, to obtain copolymers with 1,2,4-oxadiazole substituents. Likewise, the acidic groups of HPAM were reacted with phenyltetrazole, to obtain phenyl-1,3,4-oxadiazole groups. On the other hand, a series of copolymers were obtained from polyacrylamide and 2-bromoacetophenone at different reaction times that originate 1,3- oxazole groups as substituents. The anaerobic stability studies of the latter showed promising results when tested in saline solutions (TDS: 13,400 ppm) under anaerobic conditions at 95 ° C of storage. A greater stability over time was observed with respect to the commercial HPAM polymer, to be used in polymer injection under hostile conditions A family of acrylamide (AM) and/or N-isopropylacrylamide (NIPA) copolymer crosslinked with divinyltetramethyldisiloxane (DVTMDSi) were developed to obtain hydrogel capable of blocking cracks in the well walls to prevent or control loss of circulation. Particularly AM-DVTMDSi copolymer presented very good sealing results and is in the process of being scaled up to be applied in field. Finally, a series of interpenetrated networks from renewable biomass were obtained. The hydrogels were synthesized from acrylamide crosslinked with N,N-methylenebisacrylamide (BIS) in presence of bentonite and hemicellulose.
Fil: Tasqué, Joana Elisa. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.