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Adsorção de tensoativo catiônico para organofilização de argila atapulgita
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-11-30) Gois, Alisson Gabriel Brito; Santanna, Vanessa Cristina; Ribeiro, Laís Sibaldo; Silva, Rhaul Phillypi da
Com os grandes desafios advindos da perfuração de poços, surgiu a necessidade do desenvolvimento ou modificação de fluidos cujas propriedades sejam capazes de atender as exigências de perfuração. Devido a isso, o estudo com argilas vem sendo desenvolvido cada vez mais, uma vez que estas apresentam propriedades como a capacidade de inchamento, alta capacidade de troca iônica, além de forte capacidade de adsorção. Para a obtenção de resultados favoráveis, faz-se necessário modificar a argila para que esta tenha papel fundamental na preparação do fluido de perfuração. Os fluidos de perfuração possuem importância fundamental nas atividades relacionadas ao petróleo, uma vez que garantem o resfriamento e a lubricidade da broca de perfuração, a manutenção da estabilidade do poço perfurado, entre outras funções. Os fluidos de perfuração à base de óleo foram desenvolvidos para perfurações com condições de alta temperatura e elevada pressão, aspectos comuns em perfurações direcionais, o que gera limitação para os fluidos à base de água. A análise do comportamento reológico dos fluidos de perfuração é de fundamental importância para se determinar a melhor composição e o melhor tratamento a ser aplicado nesses fluidos para a realização de tarefas no poço perfurado. Esse trabalho teve por objetivo modificar a argila atapulgita, com o intuito de aumentar sua afinidade pela fase orgânica de fluidos de perfuração à base de óleo, aplicando um tensoativo do tipo catiônico em uma concentração pré-estabelecida. No estudo das isotermas de adsorção, o comportamento observado teve grande tendência pelo modelo de Freundlich. O tempo de equilíbrio não alterou o grau de adsorção da argila. As medidas de ângulo de contato apontaram um aumento da característica hidrofóbica da atapulgita modificada. No contexto da análise reológica, a atapulgita organofilizada apresentou propriedades reológicas semelhantes a uma argila organofilizada comercial.
Aplicação de microemulsão como colchão lavador de fluido não aquoso
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-06-21) Rodrigues, Daniela Venâncio; Wanderley Neto, Alcides de Oliveira; Freitas, Júlio Cezar de Oliveira; Ribeiro, Laís Sibaldo
Uma das etapas importantes na busca pelo petróleo é a perfuração. Durante esta etapa são utilizados fluidos de perfuração que auxiliam na remoção dos fragmentos gerados. Quando o fluido de perfuração é circulado pelo poço e retorna pelo espaço anular forma uma película fina de baixa permeabilidade denominada de reboco. Na etapa de cimentação é necessária a retirada do reboco e do fluido de perfuração para garantir o sucesso da operação, onde para isso são utilizados fluidos especiais, denominados colchões lavadores e espaçadores. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo a obtenção de um colchão lavador que seja capaz de solubilizar o reboco formado na parede do poço para melhorar a aderência do cimento na superfície da rocha através do estudo do comportamento de tensoativos iônicos e não-iônicos na presença de sais. Foram estudados três tensoativos, um aniônico (SDS), um catiônico (DAC) e um não-iônico (Ultrol L100) em diferentes fases aquosas, determinando-se suas regiões de microemulsão. A caracterização desses sistemas foi realizada através do estudo reológico, medidas de tensão superficial e diâmetro de gotícula. Foi realizado também um teste de eficiência de remoção do colchão lavador desenvolvido através do método M12 contido no PROCELAB. Os resultados mostraram que o tensoativo que apresentou o melhor comportamento foi o DAC, que ao ser caracterizado pelo estudo reológico, tensão superficial e diâmetro de gotícula, apresentou resultados favoráveis para sua aplicação como colchão lavador. O teste de eficiência de remoção evidenciou que o colchão lavador desenvolvido é bastante eficiente para a remoção do reboco formado por fluido de perfuração a base de óleo, chegando a 100% de eficiência.
Ativação de bentonita para aplicação em fluidos de perfuração
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018) Dantas, Felipe Gama; Santanna, Vanessa Cristina; Silva, Rhaul Phillypi da; Ribeiro, Laís Sibaldo; Santanna, Vanessa Cristina
As bentonitas são compostos argilosos que são caracterizadas de acordo com a presença do cátion mais predominante na sua estrutura e, com isso, podem ser classificadas em sódica, cálcica ou policatiônica. A bentonita sódica tem aplicação direta na indústria petrolífera, sendo usada principalmente como viscosificante em fluidos de perfuração aquosos devido ao seu elevado grau de inchamento. Porém, no Brasil, grande parte das jazidas de bentonita são de bentonita cálcica, sendo necessário tratamento para a transformação de bentonita cálcica em sódica. Portanto, este estudo tem como objetivo analisar o desempenho da ativação de uma bentonita cálcica. Para isso, foram utilizados os compostos químicos carbonato de sódio e cloreto de sódio na concentração 2 M, variando a porcentagem de umidade da argila em 5, 25 e 45%. A ativação foi verificada através das análises de fluorescência de raios X (FRX), reologia, salinidade e alcalinidade. Como resultado, verificou-se que não ocorreu a ativação, mas foram identificados os possíveis motivos para a causa da falha na ativação e a porcentagem de umidade que obteve o melhor desempenho.
Avaliação da influência de cálcio e magnésio nas propriedades dos fluidos de perfuração
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-06-26) Anacleto, João Victor Tomaz; Dantas, Tereza Neuma de Castro; Dantas, Tereza Neuma de Castro; Ribeiro, Laís Sibaldo; Bezerril, Rayanna Hozana
Os fluidos de perfuração desempenham funções essenciais para que ocorra a perfuração eficiente de poços. Para que tais funções sejam desempenhadas efetivamente é necessário o monitoramento constante de suas propriedades físicas e químicas. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência da concentração de cálcio e magnésio, contidos na água produzida sintética, que será utilizada como fase contínua, nas propriedades do fluido. Foram preparadas três tipos de águas sintéticas sendo uma com as concentrações mínimas de cálcio (0,733 g/L) e magnésio (0,209 g/L), uma com concentrações Médias de cálcio (1,185 g/L) e magnésio (36,966 g/L) e outra com as concentrações máximas, sendo 1,638 g/L de cálcio e 73,724 g/L de magnésio. Foram formulados os fluidos de perfuração, inicialmente um fluido com água industrial, este será utilizado como o fluido base para interpretação dos demais resultados, foram testadas suas propriedades físicas e químicas antes e após o processo de envelhecimento. Em seguida foram formulados fluidos de perfuração com as três águas sintéticas e feitos os testes das propriedades de viscosidade plástica (VP), densidade e parâmetros de filtração. Após esse procedimento os resultados obtidos foram analisados e pode-se concluir que a variação das concentrações de cálcio e magnésio, tem influência no comportamento do fluido, na propriedade VP, o melhor desempenho obtido foi com a formulação de um fluido utilizando a água sintética com a concentração de cálcio e magnésio média ou máxima, já a densidade quanto maior a concentração de cálcio e magnésio da água, maior o peso da lama, e pôr fim a filtração é mais eficiente no fluido com concentração média.
Efeito da contaminação por salmoura nas propriedades de fluido de perfuração aquoso
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-11-30) Penha, Camila Chaves; Santanna, Vanessa Cristina; Santanna, Vanessa Cristina; Duarte, Lindemberg de Jesus Nogueira; Ribeiro, Laís Sibaldo
Neste trabalho foi utilizado um fluido de perfuração de base aquosa, que é um dos fluidos de perfuração mais utilizados no mundo, pois possuem baixo custo comparado aos demais, são biodegradáveis e se dispersam facilmente na coluna d’água. O fluido à base de água consiste numa mistura de sólidos, líquidos e aditivos químicos tendo a água como a fase contínua. Durante a perfuração, o fluido pode ser contaminado por salmoura, caso ocorra a infiltração da água da formação para o poço ou a perfuração de camadas de sal. Com a contaminação do fluido as suas propriedades podem ser alteradas, e este trabalho teve como principal objetivo o estudo da influência da contaminação por salmoura, nas concentrações de 10 e 20 por cento. Foram realizados ensaios reológicos, de filtração API, pH, salinidade e envelhecimento. Todos os ensaios foram realizados em laboratório, seguindo as normas API (American Petroleum Institute). Observou-se no ensaio reológico que após a contaminação por salmoura e com o envelhecimento do fluido, houve um aumento da viscosidade. Já na filtração API, a adição de salmoura ocasionou o aumento do volume de filtrado, o que não é desejado. Quanto ao pH, o mesmo praticamente não se alterou com a contaminação por salmoura. No entanto, a salinidade do fluido aumentou com o aumento da concentração de salmoura, como já era esperado. Desse modo, concluiu-se que a contaminação com salmoura prejudicou as propriedades do fluido estudado.
Estudo da Atapulgita como viscosificante para fluido de perfuração aquoso salgado
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-06-26) Silva, Samara Leandro da; Santanna, Vanessa Cristina; Silva, Rhaul Phillypi da; Ribeiro, Laís Sibaldo
Os fluidos de perfuração são essenciais para o processo de perfuração de um poço de petróleo, pois resfriam e limpam a broca, direcionam os cascalhos para a superfície e outras funções. Nos fluidos são adicionados alguns agentes com funções específicas para realizar uma perfuração de forma segura e de baixo custo. Cada vez mais são realizados estudos com a finalidade de conhecer aditivos mais baratos e que promovam eficiência na perfuração. Este trabalho realizou a comparação de um fluido aquoso salgado (viscosificado com polímeros), utilizado na indústria, com um fluido aquoso viscosificado com a argila atapulgita. No fluido com atapulgita foi variada a sua concentração e a de cloreto de sódio (NaCl). Foram feitas as medições do peso específico, viscosidade aparente, viscosidade plástica, limite de escoamento, filtrado API e pH do fluido, de acordo com a norma API. Os resultados obtidos mostraram que os fluidos com atapulgita, em maior concentração, não sofreram muita interferência do NaCl nos resultados reológicos. Porém, os fluidos com menor concentração de atapulgita sofreram mais interferência e só obtiveram bons resultados reológicos quando estavam com pouca concentração de NaCl. Além de bons resultados nas propriedades reológicas, os fluidos com maiores concentrações de atapulgita tiveram bons resultados no teste de filtrado API, pois o volume de filtrado foi menor.
Estudo das propriedades das fibras de coco modificadas com sistemas microemulsionados
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-06-14) Santiago, Pedro Victor Teixeira; Dantas, Tereza Neuma de Castro; Ribeiro, Laís Sibaldo; Oliveira, Katherine Carrilho de; Juviniano, Henrique Borges de Moraes
O coqueiro (Cocos nucifera L) é uma planta comum na região litorânea do Nordeste brasileiro e o seu consumo tem gerado grandes quantidades de resíduos e outros problemas ambientais, como alta demanda de área para descarte e impacto visual negativo gerado nas cidades. O cenário para aproveitamento desses resíduos, como a fibra de coco, vem mudando tanto pela preocupação ambiental quanto pelo aumento do custo de outras matérias primas, como fibras sintéticas. Em muitas das novas aplicações encontradas para a fibra de coco, elas passam por um tratamento químico, justificado por diversos motivos, como melhorar a interação da fibra com outro componente ou alterar alguma propriedade física. Neste trabalho, foi estudado um novo tipo de tratamento químico utilizando sistemas microemulsionados. Realizou-se o tratamento das fibras com três tipos de estruturas micelares, observando as modificações nas estruturas das fibras por meio de testes de caracterização como microscopia eletrônica de varredura, termogravimetria e molhabilidade. Foi realizado um planejamento experimental fatorial 32 variando o tempo de tratamento e a concentração da fase óleo da microemulsão visando verificar a influência desses fatores na molhabilidade da fibra. Os resultados mostraram que o tratamento químico aumentou a molhabilidade da fibra à água com o aumento da fase oleosa. O estudo estatístico mostrou que com o tratamento de 4 a 6 h e fase oleosa de 30% (micela bicontínua) as fibras aumentaram sua molhabilidade, sendo este o ponto ótimo de tratamento. Para os resultados da microscopia eletrônica de varredura, foi observado que o tratamento preencheu os poros das fibras de coco. Por fim, a análise termogravimétrica se mostrou muito coerente com a literatura estudada, conseguindo-se observar a queima da hemicelulose, lignina e celulose em diferentes temperaturas.
Otimização de géis de microemulsão como fluido de remediação a perda de circulação
(2019-01-17) Ribeiro, Laís Sibaldo; Dantas, Tereza Neuma de Castro; Dantas Neto, Afonso Avelino; ; ; ; Wanderley Neto, Alcides de Oliveira; ; Rodrigues, Marcos Allyson Felipe; ; Aum, Pedro Tupã Pandava; ; Souza, Tamyris Thaise Costa de;
Perda de circulação é um problema sério e oneroso para a indústria de petróleo e pode ocorrer durante a perfuração em formações permeáveis, fraturas naturais ou cavernas. Para remediar tais perdas, normalmente são utilizados sistemas de géis combinados com Materiais de Combate a Perdas (LCM), que são denominados tampões. Entretanto, os tampões de perda comerciais nem sempre são efetivos, e existe a necessidade do desenvolvimento de novas tecnologias para solucionar este problema. Aproximadamente 85% do peso bruto do coco é constituído pelas cascas, que são acumuladas em lixões ou ás margens de estradas, então o seu aproveitamento torna-se uma necessidade. Este trabalho teve como objetivo desenvolver uma nova formulação de tampão utilizando géis de microemulsão e fibras de coco em diferentes granulometrias, tratadas com microemulsões, para remediar perdas de circulação em carbonatos microfraturados molháveis à água e estudar a interação fibra-microemulsão, gel-rocha, fibrarocha, a capacidade de remediar a perda e a capacidade de gelificação in situ. Para a formulação dos géis de microemulsão foram testados dois tensoativos aniônicos; o sabão base, que gerou os sistemas 1 (S1) e o 2 (S2) e o óleo de mamona saponificado – OMS, que gerou o Sistema 3 (S3). Foram testados dois sistemas de microemulsão para o tratamento da fibra de coco, um com tensoativo catiônico (CTAB) nas três conformações micelares (micela direta (MD), bicontínua (MB), e inversa (MI)), outro com tensoativo aniônico (sabão base) no ponto de micela bicontínua e foram caracterizados através das análises de TG-DTA, MEV, DRX, FRX e ângulo de contato. Os tampões desenvolvidos foram caracterizados através de análise reológica, densidade e filtração. Foi construído e utilizado um equipamento simulador de perda de circulação e, com a formulação que apresentou a melhor performance, foi realizado um teste de gelificação in situ. O melhor sistema foi o S2 (12% de sabão base, 6% de etanol, 23% de óleo de pinho, 59% de água, 0,85% de goma guar) com fibras de granulometrias #35, #100 e #200, pois apresentou comportamento pseudoplástico, com viscosidades (≈ 2000 cP) e tensões (≈ 70 Pa) elevadas, característicos de tampões de perda para gelificação in situ, volumes de filtrado abaixo de 10 mL, e rápida formação do tampão (15 minutos). No simulador de perda, o tampão S2 com fibras de granulometrias #35, #100 e #200, tratadas com o ponto SB, conseguiu reduzir a permeabilidade em 52% com a massa mínima (50 g) de fluido estudado. As fibras tratadas com o ponto SB, apresentaram afinidade pelo gel desenvolvido e possibilitaram o espalhamento do gel sobre a superfície dos poros da rocha, mostrando afinidade química pela superfície, facilitando o processo de deposição e tamponamento das fraturas, por isso as fibras com esse tratamento foram escolhidas como LCM do novo produto. O teste de gelificação in situ mostrou que à 70 ℃ a gelificação ocorreu em 40 segundos, resultado excelente, tornando a operação rápida, eficaz e menos onerosa, por exigir menos tempo de sonda.
Uso da fibra de coco tratada com microemulsão como material particulado em fluido de combate a perda de circulação
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-11-30) Oliveira, Kaio Sueldo de; Dantas, Tereza Neuma de Castro; Ribeiro, Laís Sibaldo; Juviniano, Henrique Borges de Morais
Os fluidos de perfuração são de fundamental importância para o desenvolvimento eficiente das atividades petrolíferas, uma vez que desempenham funções vitais para garantir o sucesso da operação. Responsável por 10% do custo total do poço e usado em grandes volumes, situações adversas com o fluido passam a ser totalmente indesejáveis. A perda de fluido durante a perfuração de poços tem um efeito muito significativo e é considerada um dos maiores e mais desafiadores problemas da indústria de petróleo. Para reduzir tais perdas e levá-las a um nível aceitável, são utilizados agentes controladores de filtrado e materiais particulados com granulometria variada denominados Lost Circulation Materials- LCM. Neste trabalho, foi estudado o uso da fibra de coco tratada e não tratada com microemulsão, como um LCM, em um fluido convencional, a fim de observar a sua influência no volume de filtrado e na reologia. Ademais, foi analisada a modificação na estrutura da fibra através de microscopia eletrônica de varredura (MEV), termogravimetria (TG), difração de raios-X (DRX) e fluorescência de raios-X (FRX). Para a análise do comportamento das fibras no volume de filtrado e reologia na do fluido, por meio do filtrado API e do viscosímetro OFFITE, respectivamente, foi desenvolvido um planejamento experimental fatorial 2² com triplicata no ponto central variando a massa de argila e a massa de fibra de coco. Os resultados mostraram que o tratamento químico da fibra de coco alterou suas propriedades e composição, por meio do preenchimento de poros, observado no MEV, queima de massa mais tardia, observada na TG e alteração na cristalinidade, de acordo com os resultados do DRX. Para os testes de volume de filtrado, a fibra de coco sem tratamento não apresentou resultados estatisticamente significativos, contudo a fibra tratada passou a interagir com o fluido base água utilizado e foi estatisticamente significativa no controle de filtrado, apresentando um melhor desempenho com 9 (g) de fibra e 10 (g) de argila. Os resultados de viscosidade mostraram que ocorreram interações químicas entre a argila e a fibra de coco tratada, alterando assim os valores da viscosidade plástica e aparente. Dessa forma, o fluido com fibra de coco tratada apresentou-se como uma boa alternativa para o controle de perda em zonas iniciais da perfuração.
Uso de água produzida na formulação de fluidos de perfuração
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-02-03) Ribeiro, Laís Sibaldo; Dantas, Tereza Neuma de Castro; ; http://lattes.cnpq.br/0676872399141537; ; http://lattes.cnpq.br/4874013896650506; Dantas Neto, Afonso Avelino; ; http://lattes.cnpq.br/2174051551046465; Melo, Klismeryane Costa de; ; http://lattes.cnpq.br/4874791052449347; Santanna, Vanessa Cristina; ; http://lattes.cnpq.br/9445575768909084
Os fluidos de perfuração têm importância fundamental nas atividades petrolíferas, uma vez que, são responsáveis por permitir a retirada dos cascalhos provenientes da perfuração, a manutenção da pressão e a estabilidade do poço, evitando desmoronamentos e influxo de fluido na formação rochosa, além da lubrificação e resfriamento da broca. Existem basicamente três tipos de fluidos de perfuração, são eles: de base aquosa, de base não aquosa e aerado. O fluido de perfuração de base aquosa é amplamente usado por ser menos agressivo ao meio ambiente e apresentar excelente estabilidade e inibição (em fluidos aquosos inibidos), entre outras qualidades. A água produzida é gerada simultaneamente com o petróleo durante a produção e possui grandes concentrações de metais e contaminantes, sendo necessário tratá-la para descartá-la. A água produzida dos campos de Urucu-AM e do Riacho da Forquilha-RN possuem elevadas concentrações de contaminantes, metais e sais, como de cálcio e magnésio, dificultando o seu tratamento e descarte. Com isso, o objetivo desse trabalho foi analisar o uso da água produzida sintética com características semelhantes às águas produzidas de UrucuAM e de Riacho da Forquilha-RN na formulação de um fluido de perfuração aquoso, observando nas águas sintéticas de Urucu-AM e de Riacho da forquilha-RN a influência da variação da concentração de cálcio e de magnésio nos testes de reologia e filtrado. Realizouse um planejamento experimental fatorial simples 32 para modelagem estatística dos dados. Os resultados mostraram que a variação das concentrações de cálcio e magnésio não influencia na reologia do fluido, onde a viscosidade plástica, viscosidade aparente e os géis inicial e final não oscilaram significativamente. Para o filtrado, a concentração de cálcio influenciou de forma linear na concentração de cloreto, onde quanto maior a concentração de cálcio, maior a concentração de cloreto no filtrado. Para o volume de filtrado foi observado nos fluidos formulados com água sintética de Urucu-AM que a concentração de cálcio influencia de forma quadrática, isso significa que elevadas concentrações de cálcio interferem no poder de retenção dos inibidores de filtrado utilizados na formulação do fluido, já nos fluidos formulados a partir de água produzida sintética de Riacho da Forquilha-RN, a concentração de cálcio influencia de forma linear. A concentração de magnésio influenciou apenas na concentração de cloreto de forma quadrática nos fluidos formulados a partir da água sintética de Urucu-AM. O fluido com concentração máxima de magnésio (9,411g/L), e concentração mínima de cálcio (0,733g/L) apresentou bons resultados. Portanto, uma água produzida com concentração máxima de magnésio de 9,411g/L e máxima de cálcio de 0,733g/L pode ser utilizada para formulação de fluidos de perfuração de base aquosa, conferindo propriedades adequadas a esse tipo de fluido.

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