Adsorção de tensoativos iônicos e não iônicos em rochas reservatórios via solução micelar: avaliação do planejamento experimental e efetivação dos parâmetros
dc.contributor.advisor | Braga, Tiago Pinheiro | |
dc.contributor.advisor-co1 | Wanderley Neto, Alcides de Oliveira | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4789528535524269 | pt_BR |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0001-9543-7368 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/9170391410490804 | pt_BR |
dc.contributor.author | Borges, Valdivino Francisco dos Santos | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/5764610624379978 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Fonseca, José Luís Cardozo | |
dc.contributor.referees2 | Dantas, Michelle Sinara Gregório | |
dc.contributor.referees3 | Oliveira, Monica Rodrigues de | |
dc.contributor.referees4 | Santanna, Vanessa Cristina | |
dc.date.accessioned | 2024-08-22T20:59:11Z | |
dc.date.available | 2024-08-22T20:59:11Z | |
dc.date.issued | 2023-12-22 | |
dc.description.abstract | The adsorption of surfactants on rock surfaces can modify their hydrophobicity, surface charge, and other important properties that govern enhanced oil recovery (EOR) processes, such as reducing the interfacial tension between water and oil and increasing permeability. In general, the need to control and/or reduce the adsorption of surfactants on reservoir rock surfaces has been a challenging task in EOR methods, as it directly impacts the project's economy. This requires a comprehensive study and understanding of the adsorption mechanism on rocks. The main functions of this method are to reduce the interfacial tension between water and oil and alter the wettability of the reservoir rock, which is often oil-wet, making it water-wet. This property of surfactants is due to their amphiphilic nature. In this study, the adsorption behavior was investigated using micellar solutions of ionic surfactants (OCS, OCBS, OMS, and SDS) and non-ionic surfactants (NP 9.5EO, NP 11EO, and NP 15EO) with carbonate and arenite rocks as adsorbents, respectively. Mineralogy and morphology analyses of reservoir rocks were conducted, along with studies on the thermal stability of adsorbed surfactants. The finite bath method was employed to assess adsorption in all systems. For anionic surfactants, an experimental factorial design was applied to optimize the adsorption process. It was observed that OCS, OCBS, and OMS adsorption was effective in limestone and insignificant for OCBS and OMS in sandstone, while SDS showed low adsorption efficiency in both rocks. The adsorption efficiency in limestone was 85.74% for OCS, followed by 82.52% for OCBS and 45.30% for OMS. The adsorption study revealed that the equilibrium data of anionic surfactants fitted the Sips isotherm model. The results also indicated that adsorption conformed to the pseudo-second-order kinetic model. OCS adsorption isotherms better matched the Langmuir isotherm model at three different temperatures (298, 313, and 333K). Thermodynamic parameters (ΔH, ΔS, and ΔG) suggested that the OCS adsorption process was spontaneous and endothermic. For the non-ionic surfactants, experiments were conducted using only sandstone as the adsorbent, following the Scheffé network. The results showed an adsorption efficiency of 66.89% for NP-15EO, 67.15% for NP-11EO, and 70.60% for NP-9.5EO. Point F was chosen as the optimal point, as it remained constant during the experiments, being a water-rich region with low butanol content. The sandstone exhibited oil-favorable wettability, which underwent wettability inversion after treatment. Among the studied isotherm models, the Redlich-Peterson model provided the best fit, indicating that the adsorption process of non-ionic surfactants on sandstone occurs in monolayers and multilayers. | pt_BR |
dc.description.resumo | A adsorção de tensoativos em superfícies rochosas pode modificar sua hidrofobicidade, a sua carga superficial e outras propriedades importantes que governam os processos de recuperação avançada de óleo (EOR), como diminuição da tensão interfacial água-óleo e aumento da permeabilidade. Em geral, a necessidade de controlar e/ou reduzir a adsorção de tensoativos nas superfícies de rochas reservatórios tem sido uma tarefa difícil nos métodos de EOR, pois impacta diretamente na economia do projeto. Isto requer um estudo e uma visão abrangente do mecanismo de adsorção nas rochas. As principais funções deste método são reduzir a tensão interfacial água/óleo e alterar a molhabilidade da rocha reservatório, que na maioria das vezes é molhável a óleo, tornando-a molhável à água. Esta propriedade dos tensoativos é devido à sua natureza anfifílica. Neste trabalho, foi estudado o comportamento de adsorção via soluções micelares de tensoativos iônicos (OCS, OCBS, OMS e SDS) e não iônicos (NP 9.5EO, NP 11EO e NP 15EO) usando como adsorvente as rochas carbonáticas e areníticas, respectivamente. Foram feitas análises de mineralogia e morfologia das rochas reservatórios e estudos da estabilidade térmica dos tensoativos adsorvidos. O método do banho finito foi realizado para avaliar a adsorção em todos os sistemas. Para os tensoativos aniônicos foi aplicado um planejamento experimental fatorial afim de otimizar o processo de adsorção. Verificou-se que a adsorção do OCS, OCBS e OMS foi eficaz em calcário e insignificante para o OCBS e OMS em arenito, enquanto o SDS apresentou baixa eficiência de adsorção em ambas as rochas A eficiência de adsorção em calcário foi de 85,74 % para o OCS, seguida de 82,52% para o OCBS e 45,30% para o OMS. O estudo de adsorção mostrou que os dados de equilíbrio dos tensoativos aniônicos se ajustaram ao modelo de isoterma de Sips. Os resultados também indicaram que a adsorção se adequou ao modelo cinético de pseudossegunda ordem. As isotermas de adsorção do OCS se ajustaram melhor ao modelo de isoterma de Langmuir em três temperaturas diferentes (298, 313 e 333K). Os parâmetros termodinâmicos (ΔH, ΔS e ΔG) indicaram que o processo de adsorção do OCS foi espontâneo e endotérmico. Para os tensoativos não iônicos os experimentos foram realizados, usando como adsorvente apenas a rocha arenito, de acordo com a rede de Scheffé e mostraram uma eficiência de adsorção de 66,89% para o NP-15EO, 67,15% para o NP-11EO e 70,60% para o NP-9.5EO. O ponto F foi escolhido como o ponto ideal uma vez que este permaneceu constante durante os experimentos, além de ser uma região rica em água e apresentar baixo teor de butanol. O arenito apresentou molhabilidade favorável ao óleo, que após o tratamento ocorreu a inversão da molhabilidade. Dentre os modelos de isotermas estudados o modelo de Redlich-Peterson foi o que melhor se ajustou, indicando assim que o processo de adsorção dos tensoativos não iônicos em arenito ocorre em monocamadas e multicamadas. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.identifier.citation | BORGES, Valdivino Francisco dos Santos. Adsorção de tensoativos iônicos e não iônicos em rochas reservatórios via solução micelar: avaliação do planejamento experimental e efetivação dos parâmetros. Orientador: Dr. Tiago Pinheiro Braga. 2023. 174f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/59801 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Química | pt_BR |
dc.subject | Tensoativos | pt_BR |
dc.subject | Arenito | pt_BR |
dc.subject | Calcário | pt_BR |
dc.subject | Adsorção | pt_BR |
dc.subject | Isotermas de equilíbrio | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | pt_BR |
dc.title | Adsorção de tensoativos iônicos e não iônicos em rochas reservatórios via solução micelar: avaliação do planejamento experimental e efetivação dos parâmetros | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
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