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Aplicação de géis de goma guar no processo de clarificação de salmouras e águas produzidas
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-01-20) Paixão, Marcus Vinicius Gomes; Balaban, Rosângela de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/7711521318854102; ; Cardoso, Oldemar Ribeiro; ; http://lattes.cnpq.br/5210460338989000; Vidal, Rosângela Régia Lima; ; http://lattes.cnpq.br/3249504806789438
A água produzida é considerada o principal efluente da indústria do petróleo, em função do seu volume crescente nos campos maduros e de sua composição variada. O teor de óleos e graxas (TOG) é considerado o principal parâmetro para o descarte final da água produzida. Diante desse contexto, é de grande relevância o desenvolvimento de um método alternativo à base de géis de goma guar para o tratamento de águas produzidas sintéticas, tendo como diferencial a utilização de um polímero com elevada hidrofilicidade para a clarificação de águas contaminadas com petróleo. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência de géis de goma guar na remoção do óleo presente em águas produzidas. A goma guar é um polímero natural que, em condições específicas, forma estruturas tridimensionais, com importantes propriedades físico-químicas. Através da reticulação das cadeias poliméricas por íons borato, na presença de sais, ocorre o efeito salting out, reduzindo a solubilidade do gel polimérico em água. Como resultado, tem-se a separação das fases com o óleo aprisionado no gel colapsado. O TOG foi quantificado a partir da espectroscopia na região do ultravioleta e visível. O sistema desenvolvido mostrou-se altamente eficiente na remoção de petróleo disperso em água produzida sintética, atingindo porcentagens de remoção superiores a 90%.
Correlação entre tamanho de gotas, propriedades reológicas e estabilidade elétrica de emulsões de água em óleo: um estudo aplicado a fluidos de perfuração
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-12-13) Azevedo, Jaciara de Oliveira; Balaban, Rosângela de Carvalho; Cardoso, Oldemar Ribeiro; Balaban, Rosângela; Cardoso, Oldemar; Alves, Keila
Neste trabalho buscou-se avaliar como variações na velocidade de agitação durante o preparo do fluido e na composição afetam as propriedades dos fluidos de perfuração constituídos por emulsão inversa à base de n-parafina, bem como avaliar a correlação entre estabilidade elétrica, distribuição de tamanho de gota, densidade e parâmetros reológicos dos fluidos preparados. Para a realização dos ensaios foram utilizados equipamentos como viscosímetro, medidor de estabilidade elétrica, balança de lama, microscópio, entre outros, além do auxilio de programas de computador para a medida do tamanho das gotas. De uma forma geral, os resultados mostraram que as mudanças tanto na velocidade de agitação do fluido quanto na composição afetaram consideravelmente as principais propriedades avaliadas, como a estabilidade elétrica, por exemplo. Além disso, foi observada também uma interligação entre essas propriedades, uma vez que, alterações feitas em uma propriedade podem provocar efeito sobre as outras, como é o caso do aumento da densidade que resulta em um maior valor de estabilidade elétrica
Entendendo as propriedades do arenito Botucatu e sua utilização como meio poroso para estudos envolvendo o deslocamento de fluidos poliméricos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-02-21) Cardoso, Oldemar Ribeiro; Balaban, Rosângela de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/7711521318854102; ; http://lattes.cnpq.br/5210460338989000; Freitas, Júlio Cezar de Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/2357217530716519; Maia, Ana Maria da Silva; ; http://lattes.cnpq.br/1894812921636224; Amorim, Luciana Viana; ; http://lattes.cnpq.br/7209301206982076; Vidal, Rosângela Regia Lima; ; http://lattes.cnpq.br/3249504806789438
O desenvolvimento de produtos cuja finalidade é a de promover bloqueios em áreas de alta permeabilidade, assim como de controladores ou inibidores de corrosão e incrustação e de hidratos, também necessita de estudos no meio poroso, antes de serem empregados em operações de campo. Considerando esses aspectos, o presente trabalho teve como principal objetivo compreender melhor a natureza do arenito Botucatu, buscando, na medida do possível: (a) traçar comparações entre o seu comportamento e o comportamento do arenito Berea, o mais popular entre os pesquisadores e (b) considerando sua abundância no Brasil e facilidade de exploração, reforçar a possibilidade de seu uso seguro como meio poroso virgem em ensaios de laboratório, visando análises e qualificação de materiais passíveis de serem usados na indústria do petróleo. Em plugs desse arenito, foram injetadas soluções aquosas de várias salinidades, tendo como ponto de partida a água do mar sintética, com o objetivo de se detectar possíveis alterações na permeabilidade do arenito devido à expansão de argilas ou à liberação de partículas capazes de tamponar definitiva ou temporariamente as gargantas dos poros da rocha, bem como comparar seu comportamento com outros arenitos normalmente utilizados para estudos envolvendo meio poroso. Para tanto, em uma segunda fase, foram utilizados polímeros regularmente empregados na indústria do petróleo (as poliacrilamidas), onde se procurou verificar se o comportamento desses materiais em solução, e não mais somente a água, quando empregados no meio poroso representado pelo arenito Botucatu, retratava com fidelidade e segurança os resultados reportados na literatura especializada para os meios porosos tradicionais. Os resultados para ambas as fases mostraram uma real viabilidade do emprego do arenito Botucatu em análises de laboratório cujo objetivo seja o deslocamento em meio poroso
Estabilidade térmica de polímeros hidrossolúveis
(2016-07-21) Morais, Stéphanie Cavalcante de; Balaban, Rosângela de Carvalho; Cardoso, Oldemar Ribeiro; ; http://lattes.cnpq.br/5210460338989000; ; http://lattes.cnpq.br/7711521318854102; ; http://lattes.cnpq.br/5611789330786871; Rabello, Marcelo Silveira; ; http://lattes.cnpq.br/0384726674523131; Fernandes, Nedja Suely; ; http://lattes.cnpq.br/9563490368583906
O estudo da degradação térmica de polímeros é essencial para se determinar a estabilidade da sua estrutura e depende do estado físico em que o polímero se encontra. Um estudo comparativo da estabilidade térmica da kappa carragenana (KC), poliacrilamida parcialmente hidrolisada (HPAM) e carboximetilcelulose (CMC) foi realizado na tentativa de se estabelecer uma correlação entre as estruturas químicas, estabilidade desses polímeros e suas energias de ativação no estado sólido e em solução. A estabilidade térmica dos polímeros no estado sólido foi avaliada por termogravimetria/termogravimetria derivada e a energia de ativação foi calculada utilizando o método integral de Broido. Já para os três polímeros em solução, foram realizadas medidas de viscosidade em função do tempo nas temperaturas de 40, 60, 80 e 100°C, e também a 120°C apenas para a HPAM, e construído um modelo de decaimento exponencial da viscosidade específica para determinação da energia de ativação. Observou-se uma estabilidade similar dos polímeros no estado sólido e em solução, com valores de energias de ativação superiores no estado sólido em função do transporte de calor mais eficiente em solução. Os resultados obtidos condizem com as particularidades estruturais de cada polímero, sendo a HPAM o polímero com maior estabilidade e energia de ativação de 467,92 kJ mol-1 no estado sólido e 79,4 kJ mol-1 em solução. Entre os polímeros naturais a rigidez estrutural desempenhou um papel importante, onde a CMC com valores de energia de ativação de 293,3 e 55,1 kJ mol-1 no estado sólido e em solução, respectivamente, foi mais estável que a KC com valores de 245,0 kJ mol-1 no estado sólido e 35,8 kJ mol-1 em solução. E, por meio da relação entre as energias de ativação no estado sólido e em solução, foi proposta a possibilidade de utilização de um modelo matemático útil para previsão do comportamento de outros polímeros em solução a partir da sua análise no estado sólido.
Estudo comparativo do comportamento reológico de polímeros hidrossolúveis em reômetro rotacional e em meio poroso
(2015-07-28) Macilon, Patricia Gabrielle Costa Andrade; Balaban, Rosângela de Carvalho; ; ; Nunes, Juliana de Souza; ; Villetti, Marcos Antonio; ; Cardoso, Oldemar Ribeiro;
O comportamento pseudodilatante ou dilatante em meio poroso foi encontrado para soluções poliméricas com propriedades elásticas. O comportamento de fluxo em reômetro rotativo e arenito consolidado Berea para diferentes poliacrilamidas e carboximetilcelulose foram analisados, assim como as propriedades elásticas dos polímeros. Diversas técnicas de caracterização foram utilizadas, como viscosimetria capilar, espalhamento de luz estático e dinâmico, reometria em reômetro rotativo e fluxo das soluções poliméricas em arenito consolidado Berea. Os resultados obtidos do comportamento de fluxo dos polímeros no reômetro rotativo e no meio poroso foram discutidos em função da sua massa molar, grau de hidrólise, viscosidade intrínseca, concentração, raio de giração, segundo coeficiente virial, raio hidrodinâmico, flutuações de partículas submetidas a um espalhamento de luz, tempo de relaxação, curvas de viscosidade, fator de resistência e diferencial de pressão. Constatou-se que todos esses parâmetros se correlacionaram e que o comportamento pseudodilatante dos polímeros em solução pode ser atribuído às propriedades elásticas. Além disso, observou-se que a alta massa molar das poliacrilamidas nem sempre atribui comportamento mais pseudodilatante à solução polimérica, mas que o tempo de relaxação das cadeias e o raio hidrodinâmico podem interferir e causar anomalias de fluxo em meio poroso.
Estudo da eficiência de grupos fosfonatos na inibição de incrustação de CaCO3
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2017-11-17) Costa, Guilherme Nunes da; Balaban, Rosangela de Carvalho; Oldemar Ribeiro Cardoso; Cardoso, Oldemar Ribeiro; Bicudo, Tatiana de Campos
A formação de incrustações em poços de petróleo está vinculada a diversos fatores que ocorrem simultaneamente durante todo o processo de produção do óleo. Perturbações no equilíbrio químico do sistema, alterações físicas e incompatibilidade química entre águas de diferentes composições são alguns agentes que contribuem para a formação destes depósitos salinos que ocasionam diversos prejuízos para a operação. Dentro deste contexto, se faz necessário um estudo sobre os inibidores de incrustação, que é o método mais eficaz para combater e prevenir a formação destes precipitados. Neste trabalho foi avaliada a eficiência do grupo fosfonato presente em inibidores de incrustação de CaCO3. Dois inibidores de mesma composição química (contendo grupos fosfonato), diferenciando-se entre si apenas na concentração de princípio ativo, foram avaliados. O ATMP (ácido aminotrismetilfosfônico) é um fosfonato muito empregado como inibidor de incrustação devido as suas propriedades quelantes. Este ligante possui em sua estrutura grupos amina e hidroxila capazes de formarem ligações covalentes e estabelecerem complexos com os íons Ca+2. Foi analisada a compatibilidade dos inibidores com as salmouras empregadas e avaliada a influência do teor de princípio ativo na eficiência dos produtos. O inibidor contendo maior teor de princípio ativo apresentou maior eficiência de inibição em condições dinâmicas. A vazão de injeção dos fluidos no capilar também foi um parâmetro estudado.
Influência de microgéis de hidroxipropilguar nas propriedades reológicas e de filtração de fluidos de perfuração aquosos
(2015-01-29) Silva, Rafael Araújo da; Balaban, Rosângela de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/7711521318854102; ; http://lattes.cnpq.br/3302763688370563; Bicudo, Tatiana de Campos; ; http://lattes.cnpq.br/2712586287719863; Cardoso, Oldemar Ribeiro; ; http://lattes.cnpq.br/5210460338989000; Fagundes, Fabio Pereira; ; http://lattes.cnpq.br/8770334212266182
Os fluidos de perfuração aquosos são os sistemas mais utilizados no mundo para a perfuração de poços petrolíferos, tendo sido, nas últimas décadas, desenvolvidas excelentes formulações para perfuração de seções iniciais com baixa temperatura e baixa pressão. No entanto, as reservas de petróleo nessas condições estão cada vez mais escassas, surgindo a necessidade operacional de atuação em condições mais severas, ou seja, vem sendo relatada na literatura a necessidade de sistemas aquosos para atuação em altas temperaturas e altas pressões (ATAP). As altas temperaturas dos poços de petróleo favorecem a degradação química dos polímeros (aditivo comumente presente nas formulações relatadas, atualmente, na literatura e aplicados em situações operacionais), podendo promover a redução da massa molar e perdas de viscosidade do sistema. Os microgéis podem ser aplicados em vários seguimentos da indústria, com destaque na área do petróleo, situação que são aplicados na estimulação de poços e na recuperação avançada de petróleo (EOR). Neste trabalho, a aplicabilidade de microgéis de hidroxipropilguar (HPG), obtidos por reticulação do HPG com íons borato, foi avaliada quanto à resistência térmica em fluidos de perfuração aquosos. A aplicação de microgéis de HPG no fluido de perfuração base água aumentou a viscosidade aparente e reduziu o volume de filtrado na temperatura à 25°C. Entretanto, com o aumento da temperatura para 50 °C ocorreu redução da viscosidade aparente de 85 mPa.s para 25,45 mPa.s. Esses resultados indicam que o emprego de microgéis em fluidos de perfuração aquosos pode ser uma alternativa promissora, desde que o agente reticulante seja adequadamente selecionado, ou seja, não sofra desativação com o aumento da temperatura e não seja influenciado pela salinidade do meio.
Uma nova proposta de fluidos de perfuração aquosos à base de polímeros vinílicos e bentonita para poços de alta temperatura e pressão
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-01-13) Câmara, Paulo César França da; Balaban, Rosângela de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/7711521318854102; ; http://lattes.cnpq.br/5392242845850539; Lima, Bruna Vital de; ; http://lattes.cnpq.br/3815160901213154; Marconcini, José Manoel; ; http://lattes.cnpq.br/5373845785326215; Cardoso, Oldemar Ribeiro; ; http://lattes.cnpq.br/5210460338989000
O avanço das perfurações em poços mais profundos tem requerido materiais cada vez mais termoestáveis que vão ao encontro às condições de poço. A utilização de fluidos sintéticos, que costumam apresentar uma boa estabilidade química, esbarra nas limitações ambientais, além de gerarem mais descarte e requererem um tratamento oneroso dos cascalhos perfurados, que são por vezes não eficientes e exigem componentes mecânicos que dificultam a operação. A adoção de fluidos aquosos, geralmente, implica na utilização do lignossulfonato de cromo, empregado como dispersante, que confere estabilidade nas propriedades reológicas e controle de filtrado de fluidos submetidos a altas temperaturas e pressões. Porém, devido ao impacto ambiental associado à utilização de compostos cromados, o setor de perfuração necessita de alternativas que mantenham íntegras as propriedades e garantam sucesso da operação tendo em vista a forte influencia da temperatura sob a viscosidade de fluidos aquosos e nos polímeros empregados nesse tipo de fluido, frequentemente de origem natural, passivos de hidrólise e degradação biológica. Polímeros vinílicos, por possuírem cadeia predominantemente carbônica, resistem a maiores temperaturas. Além disso, a ausência de ligações acetal diminui a sensibilidade a ataques por bactérias. Medidas reológicas dos fluidos de perfuração utilizando polivinilpirrolidona (PVP), poliacrilamidas parcialmente hidrolisada e argila, como principais constituintes, foram determinadas através do viscosímetro rotativo da Fann, modelo 35A, e o volume de filtrado obtido através de filtração ATAP, seguindo a norma API 13B-2. Observou-se que o novo sistema de fluido em que o PVP de alta massa molar foi utilizado apresentou maiores valores de viscosidade, géis e limite de escoamento, por efeito da floculação argilosa. Por sua vez, o PVP de baixa massa molar contribuiu para a formação de sistemas dispersos com menores valores nas propriedades reológicas e de filtrado. Ambos os sistemas apresentaram ganho de estabilidade térmica, mantendo os parâmetros reológicos estáveis. Os resultados foram ainda corroborados através de ensaios de inchamento linear de argila.O avanço das perfurações em poços mais profundos tem requerido materiais cada vez mais termoestáveis que vão ao encontro às condições de poço. A utilização de fluidos sintéticos, que costumam apresentar uma boa estabilidade química, esbarra nas limitações ambientais, além de gerarem mais descarte e requererem um tratamento oneroso dos cascalhos perfurados, que são por vezes não eficientes e exigem componentes mecânicos que dificultam a operação. A adoção de fluidos aquosos, geralmente, implica na utilização do lignossulfonato de cromo, empregado como dispersante, que confere estabilidade nas propriedades reológicas e controle de filtrado de fluidos submetidos a altas temperaturas e pressões. Porém, devido ao impacto ambiental associado à utilização de compostos cromados, o setor de perfuração necessita de alternativas que mantenham íntegras as propriedades e garantam sucesso da operação tendo em vista a forte influencia da temperatura sob a viscosidade de fluidos aquosos e nos polímeros empregados nesse tipo de fluido, frequentemente de origem natural, passivos de hidrólise e degradação biológica. Polímeros vinílicos, por possuírem cadeia predominantemente carbônica, resistem a maiores temperaturas. Além disso, a ausência de ligações acetal diminui a sensibilidade a ataques por bactérias. Medidas reológicas dos fluidos de perfuração utilizando polivinilpirrolidona (PVP), poliacrilamidas parcialmente hidrolisada e argila, como principais constituintes, foram determinadas através do viscosímetro rotativo da Fann, modelo 35A, e o volume de filtrado obtido através de filtração ATAP, seguindo a norma API 13B-2. Observou-se que o novo sistema de fluido em que o PVP de alta massa molar foi utilizado apresentou maiores valores de viscosidade, géis e limite de escoamento, por efeito da floculação argilosa. Por sua vez, o PVP de baixa massa molar contribuiu para a formação de sistemas dispersos com menores valores nas propriedades reológicas e de filtrado. Ambos os sistemas apresentaram ganho de estabilidade térmica, mantendo os parâmetros reológicos estáveis. Os resultados foram ainda corroborados através de ensaios de inchamento linear de argila.
Preparação de resinas de poliuretana à base de óleo de mamona e dietanolamina
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2007-10-30) Cardoso, Oldemar Ribeiro; Balaban, Rosângela de Carvalho; ; http://lattes.cnpq.br/7711521318854102; ; http://lattes.cnpq.br/5210460338989000; Souto, Carlos Roberto Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/5481020781565211; Delpech, Márcia Cerqueira; ; http://lattes.cnpq.br/7492555701225765
O presente trabalho teve como objetivo a obtenção de polióis a partir das reações do óleo de mamona (OM) com dietanolamina (DEA), visando elevar o índice de hidroxila e consequentemente o grau de reticulação dos produtos finais, cuja aplicação se destinou ao encapsulamento de circuitos eletroeletrônicos. A caracterização desses polióis e respectivas misturas foram feitas utilizando-se a técnica da ressonância magnética nuclear (NMR). O OM (triglicerídeo do ácido ricinoleico) é um poliol vegetal natural por apresentar grupo funcional hidroxila que permite várias reações e produção de diferentes produtos. Entre eles estão as poliuretanas (PU) que têm sido consideradas como produtos ideais para encapsulamento de componentes de circuitos eletro-eletrônicos, devido as suas excelentes propriedades com relação à resistência mecânica e química. As poliuretanas derivadas do óleo de mamona podem ser consideradas materiais alternativos de fonte renovável e, para as produzidas neste trabalho, não foram empregados nenhum tipo de solvente. Cerca de 90% dos ácidos graxos que compõem o óleo de mamona são ácido ricinoleico (ácido 12-hidroxioleico), enquanto os outros 10% são ácidos graxos não hidroxilados (ácidos linoleico e oleico). As análises químicas do óleo de mamona indicam uma funcionalidade média de 2,7, em relação aos grupos hidroxila. A poliadição entre o poliol resultante e o isocianato de isoforona (IPDI) teve sua cinética aco mpanhada com o auxílio do reômetro Haake RS 150 à temperatura de 60 °C. As propriedades elétricas foram determinadas em uma ponte HP LCR Meter 4262 A a 1,0 Hz e 10,0 KHz. As análises químicas mostraram que os polióis obtidos apresentaram índice de hidroxila entre 230 e 280 mgKOH/g. A reação de poliadição com IPDI produziu resinas de poliuretana com as seguintes propriedades: dureza entre 45 e 65 shore D (ASTM D2240); constante dielétrica de 3,0 a 25 °C (ASTM D150). Os resultados, de um modo geral, indicaram que as resinas, cujo extensor de cadeia foi a DEA, apresentaram propriedades compatíveis e em muitos casos superiores, quando comparadas às dos produtos atualmente disponíveis no mercado, sintetizados à base de trietanolamina (TEA)
Síntese e avaliação de oligômeros de quitosana como inibidores de incrustação de carbonato de cálcio
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-12-12) Medeiros, Alex Araujo de; Balaban, Rosansela de Carvalho; Oldemar Ribeiro Cardoso; Balaban, Rosangela de Carvalho; Freitas, Julio Cezar de Oliveira; Cardoso, Oldemar Ribeiro
A incrustação é um grande problema encontrado na indústria do petróleo, que tem efeito direto na produção do óleo, devido à obstrução total ou parcial dos dutos de transporte. As incrustações de sais inorgânicos mais encontrados são as de carbonato de cálcio, sulfato de cálcio, sulfato de estrôncio e sulfato de bário. A incrustação de carbonato de cálcio é uma das mais encontrada nos dutos, podendo ser formada pelas variações de pressão em presença de íons bicarbonato e cálcio em um determinado ambiente. Atualmente, o uso de inibidores químicos é considerado um dos métodos mais eficazes para remediar o problema de incrustações. Entretanto, alguns produtos podem trazer prejuízos ao meio ambiente, como por exemplo, os inibidores à base de fosfatos e polifosfatos. Visando o estudo de aplicabilidade de um inibidor de baixo impacto ambiental, neste trabalho foram preparados e avaliados oligômeros de quitosana. A obtenção desses oligômeros foi realizada através da hidrólise ácida, gerando derivados solúveis em meio aquoso. Para avaliação dos oligômeros quanto à eficiência de inibição de incrustação por carbonato de cálcio, foi analisado a variação de pressão em capilar durante o contato entre salmouras incompatíveis. Pôde-se constatar que a mínima concentração efetiva do inibidor foi de 400 ppm. A análise dos cristais de carbonato de cálcio por Microscopia Eletrônica de Varredura indicou a predominância da estrutura morfológica de aragonita, nas condições de temperatura e pressão utilizadas, assim como a deformação dos cristais com o uso dos inibidores.

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