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Adsorption of nonionic surfactants in sandstones
(ELSEVIER, 2007-02-01) Curbelo, Fabiola Dias da Silva; Santanna, Vanessa Cristina; Barros Neto, Eduardo Lins de; Dutra Júnior, Tarcílio Viana; Dantas, Tereza Neuma de Castro; Dantas Neto, Afonso Avelino; Garnica, Alfredo I.C.
Adsorption of surfactants from aqueous solutions in porous media is very important in enhanced oil recovery (EOR) of oil reservoirs because surfactant loss due to adsorption on the reservoir rocks impairs the effectiveness of the chemical slurry injected to reduce the oil–water interfacial tension (IFT) and renders the process economically unfeasible. In this paper, two nonionic surfactants with different ethoxylation degrees were studied, ENP95 with ethoxylation degree 9.5 and ENP150 with ethoxylation degree 15. The experiments were carried out in a surfactant flooding apparatus, with a pressure gradient of 30 psi. The concentration of the injected solutions were 30% above the critical micelle concentration, to assure micelle formation. The results from the flow experiments of surfactant solutions in porous media showed that the adsorption extent was higher for ENP95 than for ENP150 because the previous surfactant has a smaller ethoxylation degree, that is, a smaller polar part
Avaliação de sistemas constituídos por polímeros/ tensoativo/ EDTA na recuperação avançada de petróleo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-10-19) Santos, Joselisse Soares de Carvalho; Duarte, Márcia Maria Lima; Barros Neto, Eduardo Lins de; ; http://lattes.cnpq.br/2811639726261017; ; http://lattes.cnpq.br/6784689928387553; ; http://lattes.cnpq.br/6106592808767711; Curbelo, Fabiola Dias da Silva; ; http://lattes.cnpq.br/6991333478380004; Santos, Francisco Klebson Gomes dos; ; http://lattes.cnpq.br/0273000754120553; Oliveira, Humberto Neves Maia de; ; http://lattes.cnpq.br/7302633941782540; Melo, Ricardo Paulo Fonseca; ; http://lattes.cnpq.br/2188795979320167
A recuperação avançada de petróleo tem sido foco de inúmeras pesquisas buscando o melhoramento da recuperação do óleo in place dos reservatórios, isto porque os reservatórios maduros e/ou aqueles que possuem óleos muito viscosos precisam de meios que auxiliem no escoamento e conseqüente produção. Diante disto, foram estudadas as propriedades físico-químicas, entre estas propriedades verificaram-se o comportamento reológico e a tensão superficial dos polímeros, variando a concentração e a temperatura. Após a obtenção da concentração de overlep, foi analisada a tensão interfacial da solução de petróleo/poliacrilamidas e, estas em presença de tensoativo e EDTA. Também, observou-se a permeabilidade destas soluções, modificando a concentração. Com isso, o objetivo desta caracterização foi observar a viabilidade destas soluções nos processos de deslocamento de petróleo em meio poroso. Os resultados obtidos mostraram que o aumento da ionicidade das poliacrilamidas promove um aumento da viscosidade no meio. No caso da temperatura seu aumento reduz a viscosidade para as poliacrilamidas de baixa ionicidade, a aumenta a viscosidade das poliacrilamidadas de alta ionicidade. Quanto a permeabilidade, verificou-se que os polímeros aniônicos apresentaram pressões mais elevadas em comparação aos polímeros de baixa ionicidade, e acredita-se que esse comportamento esteja relacionado às viscosidades destes polímeros, que são mais altas. Na tensão superficial observou-se a região da concentração de overlep de cada polímero, consequentemente foi observado que as cargas iônicas não influenciaram consideravelmente na redução das tensões interfaciais entre o óleo e as poliacrilamidas e constataram-se reduções das IFT de todas as soluções estudadas quando comparada ao caso água/petróleo. Tal resultado é um bom indício para seu uso no processo de recuperação avançada de petróleo. Finalmente, ao injetar as soluções estudadas no meio poroso, verificou-se que as soluções de polímeros com maior ionicidade em presença de tensoativo e EDTA promoveram uma sinergia na recuperação avançada de petróleo, quando comparadas às soluções contendo apenas polímeros.
Desenvolvimento de adsorventes para remoção de tiofeno em combustíveis de transporte
(2018-03-02) Lima, Flávia Melo de; Martinelli, Antonio Eduardo; ; ; Melo, Dulce Maria de Araújo; ; Curbelo, Fabiola Dias da Silva; ; Braga, Renata Martins; ; Melo, Vítor Rodrigo de Melo e;
A qualidade do ar e a preocupação com o meio ambiente e a saúde da população têm influenciado as regulamentações de emissões veiculares reduzindo os níveis de enxofre dos combustíveis fósseis. Dentro desse contexto, utilizou-se o xisto retortado (XR) como adsorvente para a remoção de enxofre sob a forma de tiofeno nos combustíveis, pois é um material adsorvente alternativo reduzindo o impacto ambiental causado pela disposição do próprio resíduo. O objetivo foi encontrar a melhor condição de adsorção do tiofeno, utilizando o xisto como adsorvente impregnado com Cu e Zn. As características físicas e químicas apresentadas pelo material foram adequadas para o estudo de adsorção. A eficiência do processo de adsorção foi avaliada em termos da remoção de enxofre em soluções modelo contendo tolueno/hexano na proporção 15:85 em volume. A influência do tempo de agitação (60-180 min), temperatura (25-35 °C), massa de adsorvente (0,1-0,25 g), concentração inicial de enxofre (100-250 ppm) foram avaliados através do uso de um planejamento fatorial completo 24 aplicado para investigar o efeito das variáveis na eficiência de remoção de enxofre em combustíveis. Os valores ótimos dos parâmetros testados para a remoção máxima do enxofre foram: o tempo de contato de 180 min, temperatura de 35 °C, 0,25 g massa de adsorvente e concentração inicial de enxofre de 100 ppm. Isso pode fornecer bases teóricas para novas pesquisas e alternativas de utilização para os rejeitos da industrialização do xisto, buscando avaliar suas potencialidades. Portanto, o presente estudo revelou que o xisto retortado pode ser usado como um material adsorvente de enxofre de combustíveis de transportes, no qual é uma das maiores preocupações nas últimas décadas minimizando os impactos ambiental e econômico.
Desenvolvimento de fluido de limpeza microemulsionado para aplicação em poços perfurados com fluidos não aquosos
(2019-06-19) Juviniano, Henrique Borges de Moraes; Silva, Djalma Ribeiro da; Dantas, Tereza Neuma de Castro; ; ; ; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; ; Curbelo, Fabiola Dias da Silva; ; Moreira, Paulo Henrique Silva Santos;
A remoção do fluido de perfuração e limpeza do anular do poço antes da operação de cimentação é um ponto chave para uma boa cimentação e isolamento hidráulico entre o poço e as formações. Para isso colchões lavadores e espaçadores, de diferentes densidades, são injetados no poço. O uso de microemulsões surge como um alternativa para as combinações de solvente/surfactante, visto que esses sistemas são capazes de solubilizar grandes volumes de óleo, inverter a molhabilidade da superfície, além de reduzir o volume de surfactante utilizado. Deste modo, o presente trabalho teve como objetivo estudar a formulação de um colchão adensado microemulsionado para remoção de fluidos de perfuração base óleo. Para isto, foi desenvolvido um diagrama pseudo-ternário do sistema composto por UNTL 90, Querosene, Água (ADT) e n-Butanol, visando a obtenção de um sistema microemulsionado e a escolha de um ponto ótimo para aplicação. Após a escolha do ponto de microemulsão ótimo foram formulados colchões adensados com goma-xantana, anti-espumante, baritina e microemulsão em diferentes densidades. O fluido de perfuração e pasta de cimento utilizados seguiram as recomendações práticas. Análises de eficiência de remoção, inversão da molhabilidade e compatibilidade foram realizadas para as diferentes formulações em condições ambiente de temperatura e pressão. Ao final dos testes foi possível obter resultados de até 100% de eficiência de remoção em menos de 5 minutos, inversão da molhabilidade do fluido de perfuração com cerca de 26% do volume e compatibilidade. Os resultados obtidos corraboram com trabalhos encontrados na literatura, apresentando uma possível aplicação desses sistemas. Entretanto, testes em diferentes condições de temperatura e pressão devem ser realizados para avaliar a atuação desses colchões.
Desenvolvimento de um aditivo retardador de pega para aplicação em cimentação de poços petrolíferos
(2013-07-30) Santos, Paulo Henrique Silva; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; Melo, Dulce Maria De Araújo; ; ; ; Araújo, Renata Mendonça; ; Curbelo, Fabiola Dias da Silva;
Aditivos químicos são utilizados para adequar a pasta de cimento às condições do poço, tais como temperatura, profundidade e pressão. Uma pasta bem aditivada garante uma boa bombeabilidade; tempo de pega adequado, aderência do revestimento à formação rochosa; além de evitar a incorporação e migração de fluidos. Dada a importância de um aditivo químico para uma operação de cimentação de poços petrolíferos, o trabalho objetivou desenvolver um aditivo retardador de pega para pastas de cimento a partir de uma biomassa abundante na região: o bagaço da cana de açúcar (BCA). O aditivo desenvolvido é um derivado da lignina que foi extraída do BCA pelo método soda/antraquinona e em seguida modificada com um reagente que lhe conferiu solubilidade em água para assim poder ser misturado à pasta. Foram realizadas análises de FT-IR para acompanhar os processos de obtenção e derivatização da lignina. O derivado da lignina foi rotulado como ADR01 e, para testar sua eficiência como um aditivo retardador de pega, foram realizados ensaios de Tempo de Espessamento (tempo de pega) de uma pasta padrão como referência e de pastas com diferentes concentrações de ADR01. Os resultados mostraram que o tempo de pega das pastas de cimento analisadas aumentou, na medida em que se aumentava a concentração do aditivo. Avaliou-se também o desempenho do ADR01 em um sistema de pasta para uma operação de compressão de cimento, Squeeze, para um poço com 1200 m de profundidade e gradiente geotérmico de 1,7 oF/100ft. Os resultados obtidos foram satisfatórios. As propriedades reológicas, o controle de filtrado, resistência à compressão e o tempo de espessamento ficaram dentro dos padrões da API e aceitáveis para uma operação deste tipo, mostrando que o aditivo ADR01 foi compatível e não inibiu a ação dos demais aditivos químicos que compuseram a formulação.
Efeito da adição de filler a base de resíduo do polimento do porcelanato e dispersão aquosa de poliuretana na permeabilidade de pastas de cimento
(2016-12-29) Sousa Júnior, Almir Mariano de; Martinelli, Antonio Eduardo; ; http://lattes.cnpq.br/0022988322449627; ; http://lattes.cnpq.br/5683392306442410; Curbelo, Fabiola Dias da Silva; ; http://lattes.cnpq.br/6991333478380004; Freitas, Júlio Cezar de Oliveira; ; http://lattes.cnpq.br/2357217530716519; Braga, Renata Martins; ; http://lattes.cnpq.br/4603529162393328; Santiago, Rodrigo Cesar; ; http://lattes.cnpq.br/6823966481089536
A mudança da matriz energética é algo ainda muito longe da realidade atual, surgindo o armazenamento geológico como alternativa contra o aquecimento global, adotando a técnica de captura de CO2 e CH4 antes de sua emissão para a atmosfera. Destacam-se como ambientes de armazenamento dos gases, os campos de exploração maduros de petróleo e abandonados, contudo, surge a necessidade de desenvolver pastas de cimentícias sustentáveis para tamponamento de poços que possuam baixa permeabilidade, buscando minimizar a emissão dos referidos gases para a atmosfera. Estas foram desenvolvidas com adição de filler do resíduo do polimento do porcelanato (RPP) e dispersão aquosa de poliuretana, objetivando analisar o seu efeito na redução de permeabilidade em pastas de cimento para tamponamento de poços de petróleo. Para identificar o melhor comportamento, realizou-se ensaios de permeabilidade, resistência à compressão axial, estabilidade, densidade e carbonatação de acordo com as especificações da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e do American Petroleum Institute (API). Os resultados obtidos nos ensaios foram satisfatórios e verificou-se que as adições do Resíduo do Polimento do Porcelanato e da Poliuretana contribuíram para redução da permeabilidade em pastas de cimento, possuem uma boa resistência a compressão e conseguem resistir a condições carbonática com 60 dias de exposição em ambiente supercrítico.
Influência de complexos polieletrolíticos de quitosana-goma xantana com nanosílica nas propriedades tecnológicas de fluidos de perfuração aquosos
(2019-04-15) Luz, Railson Carlos Souza da; Balaban, Rosângela de Carvalho; ; ; Curbelo, Fabiola Dias da Silva; ; Nunes, Juliana de Souza; ; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; ; Galvão, Luzia Patricia Fernandes de Carvalho;
A incorporação de nanomateriais inorgânicos em matrizes poliméricas propicia a formação de novos materiais com características específicas e diferentes das apresentadas pelos produtos originários. Esses materiais são denominados “materiais híbridos poliméricos”. A incorporação de nanosílica na formação do material híbrido nanosílica-quitosana foi o alvo inicial de estudo deste trabalho, em que foi observada significativa influência do processo de obtenção nas propriedades térmicas e no comportamento em meio aquoso destes materiais. Os materiais híbridos de nanosílica-quitosana também foram utilizados como precursores na formação de complexos polieletrolíticos, com o uso da goma xantana como poliânion. Os resultados reológicos obtidos evidenciaram a formação de uma rede tridimensional mais estruturada, quando comparado ao complexo polieletrolítico composto apenas pela goma xantana e a quitosana. Ambos os materiais foram aplicados em fluidos de perfuração aquosos, propiciando um aumento nos valores de viscosidade aparente, o que favorece o carreamento do cascalho produzido durante a perfuração de poços de petróleo, garantindo a eficiência de limpeza do mesmo. Com relação ao controle de filtrado dos sistemas de perfuração, os materiais híbridos de nanosílica-quitosana proporcionaram ao fluido uma redução do volume de filtrado, devido à formação de um reboco menos permeável. Resultado semelhante também foi observado à alta temperatura (90oC). Os complexos polieletrolíticos apresentaram comportamento semelhante aos materiais híbridos, ou seja, baixos volumes de filtrado.
Microemulsões e nanoemulsões com constituintes Álcali-Surfactante-Polímero aplicados na recuperação avançada de petróleo
(2018-05-04) Viana, Flávia Freitas; Dantas, Tereza Neuma de Castro; Rossi, Cátia Guaraciara Fernandes Teixeira; ; ; ; Silva, Djalma Ribeiro da; ; Curbelo, Fabiola Dias da Silva; ; Rodrigues, Marcos Allyson Felipe; ; Leite, Ricardo Henrique de Lima;
A recuperação primária e secundária de petróleo só conseguem extrair, em média, 30 % do óleo descoberto, sendo assim importante a aplicação da recuperação avançada de petróleo (EOR) visando aumentar a produtividade dos reservatórios. Dentre os métodos especiais de recuperação de petróleo, destaca-se o método químico, no qual são injetados componentes, como surfactantes, microemulsões, polímeros e soluções alcalinas, com a finalidade de aumentar e facilitar o deslocamento do óleo da rocha reservatório. A combinação de polímero, surfactante e álcali em um mesmo banco de fluido, conhecido como método álcali-surfactante-polímero (ASP) apresenta características favoráveis para aplicação em EOR. Neste trabalho, sistemas multicomponentes microemulsionados e nanoemulsionados com constituintes ASP foram desenvolvidos para aplicação na inversão da molhabilidade de rocha reservatório e na EOR. Através dos diagramas pseudoternários obtidos na região rica em fase aquosa foi selecionado um ponto de microemulsão (WIV), com a seguinte composição: 15 % C/T (razão C/T de 0,5), 0,5 % FO e 84,5 % de FA com água destilada ou solução de 1,5 % de álcali. O carbonato de sódio foi utilizado como agente alcalinizante e, posteriormente, 0,6 % de três polímeros comerciais de poliacrilamida na fase aquosa foram aplicados na obtenção de novas microemulsões. Com pontos de microemulsão ASP, pelo método de diluição, foram formuladas nanoemulsões com baixas concentrações de insumos, contendo 1,5 % de C/T, 0,05 % de FO e 98,39 % de FA contendo 1,5 % de Na2CO3 e 0,06 % de polímero. As microemulsões e nanoemulsões foram caracterizadas através do diâmetro de gotículas médio, a dimensão máxima e formato dos agregados micelares, potencial hidrogeniônico, tensão superficial, viscosidade e comportamento reológico utilizando modelos matemáticos e, por fim, aplicados na inversão de molhabilidade e na EOR em rocha arenítica Botucatu. Os tamanhos de gotículas apresentaram valores característicos de agregados micelares, a dimensão máxima foi de 4,2 nm e os formatos das micelas foram do tipo elipse oblato, esfera e esfera oca. O pH confirmou um valor alcalino (pH de 10,0 ± 0,5) e a tensão superficial foi reduzida, com valores abaixo de 35,0 mN/m a 25 ± 1 °C. Para as microemulsões sem polímero e as nanoemulsões o comportamento reológico foi do tipo newtoniano, já para as demais microemulsões o modelo reológico matemático foi de fluidos não newtonianos. A viscosidade das microemulsões com polímeros, foram de 19 a 41 cP, a 25 ± 1 °C, todas maiores que a do petróleo médio (29,3 °API) presente na rocha reservatório Botucatu, que apresenta valor de 14,5 cP. Todos os sistemas formulados deixaram a rocha molhável à água, sendo eficientes na inversão de molhabilidade, favorecendo o desalojamento do óleo. Os resultados de recuperação comprovaram a eficiência de varrido e de deslocamento das microemulsões e nanoemulsões, fornecendo recuperações totais do óleo variando de 65 % a 97 %.
Pastas de cimento para aplicação em poços de petróleo com zonas fraturadas
(2018-03-23) Araújo Filho, Romero Gomes da Silva; Melo, Marcus Antonio de Freitas; ; ; Braga, Renata Martins; ; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; ; Costa, Bruno Leonardo de Sena; ; Pinto, Erica Natasche de Medeiros Gurgel; ; Curbelo, Fabiola Dias da Silva;
Depósitos de hidrocarbonetos compostos de petróleo e gás natural ocorrem naturalmente em todo o mundo. Tais depósitos estão normalmente contidos dentro de rochas denominadas "rochas reservatório", em geral arenitos ou carbonatos. Esses depósitos existem em variadas condições de pressão, temperatura e profundidade, desde poucas centenas até milhares de metros. Durante o processo de perfuração do poço de petróleo, para atingir as rochas reservatório, é comum encontrar zonas com alta permeabilidade ou naturalmente fraturadas, onde existe a possibilidade de parte ou da totalidade do cimento ou do fluido de perfuração utilizado ser perdido, isso é: invadir a formação que está sendo perfurada e/ou cimentada sem retorno. Tais eventos, conhecidos na indústria como “perda de circulação” podem causar vários efeitos indesejáveis, dentre eles, perda de controle do poço durante a perfuração/completação ou falhas na cimentação, podendo ocasionar inclusive a perda do poço ou graves acidentes. Comercialmente, existem alternativas para o desenvolvimento de sistemas de pastas de cimento com controle de perda de fluido para a formação. Entretanto, a maior parte dessas soluções apresentam alto custo e baixa garantia de eficiência. Devido à redução nas margens operacionais da indústria de petróleo e à redução do preço do barril de petróleo, busca-se cada vez mais otimizar esses processos, reduzindo custos e possibilidades de falhas. Nesse trabalho foi realizado um conjunto de planejamentos estatísticos para determinar, conjuntamente, qual a melhor pasta de cimento que poderia ser desenvolvida com os materiais utilizados para controle de perda e, dentre esses materiais, como esses se comportariam na perda de fluido. A pasta estudada foi desenvolvida com vermiculita, cloreto de cálcio e nanossílica, estudando-se a ação da vermiculita como agente redutor de densidade do sistema. Além desses, foi também adicionada esponja de poliestireno à pasta para atuar como controlador de perda de circulação. Foi possível obter composições estáveis, com alta razão água/cimento, propriedades reológicas adequadas e baixas densidades, que foram fixadas em 12,5 lb/gal e ótimo controle de perda de circulação. Ensaios de estabilidade à decantação mostraram que as pastas foram estáveis nas condições propostas, e os ensaios de resistência à compressão mostraram valores da ordem de 10 MPa. A ação da espuma contribuiu com a diminuição de até 97,5% da perda de fluido para a formação, comparado com outras pastas sem espuma. Dessa forma, ficou demonstrado que a espuma é um agente de grande utilidade no controle da perda de fluido para formação.
Synergism study of mixtures of ionic and nonionic surfactants in enhanced oil recovery adsorption
(ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE PETRÓLEO E GÁS - ABPG, 2017-07-18) Curbelo, Fabiola Dias da Silva; Garnica, Alfredo Ismael Curbelo; Dantas, T. N. Castro; Barros Neto, Eduardo Lins de
Adsorption of surfactants from aqueous solutions in porous media is fundamental in enhanced oil recovery (EOR) because surfactant loss reduces the effectiveness of the chemical solution injected, making the process economically unfeasible. This paper analyzes surfactants’ synergistic effects in adsorption and enhanced oil recovery. This study used nonionic (nonylphenol 20 ethylene oxide – R200) and anionic surfactants (saponified coconut oil – OCS and base soap - SB) with the two mixtures studied (R200/OCS and R200/SB). The mixture R200/SB, due to its higher viscosity because of the presence of SB, saturated the ionic surfactant (SB) faster, reaching a higher oil recovery (70.0%). The addition of SB surfactant in the R200 solution led to an increase in oil recovery (70.0%) when compared to R200 alone (64.5%)
The energetic characterization of pineapple crown leaves
(Springer Nature, 2015-08-02) Melo, Marcus Antônio de Freitas; Braga, Renata Martins; Queiroga, T. S.; Calixto, Guilherme Quintela; Almeida, Hanna Nóbrega; Melo, Dulce Maria de Araújo; Freitas, Júlio César de Oliveira; Curbelo, Fabiola Dias da Silva
Energetic characterization of biomass allows for assessing its energy potential for application in different conversion processes into energy. The objective of this study is to physicochemically characterize pineapple crown leaves (PC) for their application in energy conversion processes. PC was characterized according to ASTM E871-82, E1755-01, and E873-82 for determination of moisture, ash, and volatile matter, respectively; the fixed carbon was calculated by difference. Higher heating value was determined by ASTM E711- 87 and ash chemical composition was determined by XRF. The thermogravimetric and FTIR analyses were performed to evaluate the thermal decomposition and identify the main functional groups of biomass. PC has potential for application in thermochemical processes, showing high volatile matter (89.5 %), bulk density (420.8 kg/m3), and higher heating value (18.9 MJ/kg). The results show its energy potential justifying application of this agricultural waste into energy conversion processes, implementing sustainability in the production, and reducing the environmental liabilities caused by its disposal

SIGAA

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