Os advérbios preferencialmente, preferentemente e preferivelmente são sinónimos e intersubstituíveis num mesmo contexto. É certo que entre os adjectivos donde derivam há pequenos contrastes semânticos: preferível significa «que deve ser preferido», tendo associado um valor modal (dever); preferencial, «relativo a preferência» e «que tem preferência»; e preferente, «que prefere». Mas já nestes adjectivos se nota a possibilidade de mútua substituição, em especial no caso de preferível e preferencial: se algo é preferível porque deve ser preferido, então pode ser preferencial porque pode ter preferência.
Nos advérbios de modo correspondentes, há uma neutralização dos referidos contrastes. Por exemplo, se consultarmos o dicionário da Academia das Ciências de Lisboa, vemos que preferencialmente é o mesmo que «de modo preferível, preferencial»; no Dicionário UNESP do Português Contemporâneo, preferencialmente equivale a «de forma prioritária; de preferência», e preferentemente quer também dizer «de preferência» (o dicionário não tem entrada nem faz menção de preferivelmente).
Que os advérbios significam o mesmo, parece-me igualmente o que indicam alguns dados sobre a frequência de cada um. No corpus CetemPublico (português europeu), preferivelmente tem 10 ocorrências; preferencialmente, 681, e preferentemente, 19. No corpus AC/DC, preferivelmente ocorre 5 vezes; preferencialmente, 85, e preferentemente, 1. Embora seja sempre possível que a distribuição de cada advérbio se deva a factores contextuais (por exemplo, predomínio de certo tipo de texto), a elevada frequência de preferencialmente sugere que, perante três advérbios de modo que são sinónimos, os falantes tendem a privilegiar um deles.