PPGCEP - Doutorado em Ciência e Engenharia do Petróleo

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Uma abordagem utilizando aprendizagem por reforço hierárquica e computação paralela para o problema dos K-Servos
(2017-06-09) Costa, Mademerson Leandro da; Doria Neto, Adrião Duarte; http://lattes.cnpq.br/1987295209521433; http://lattes.cnpq.br/9385856028870726; Lima Júnior, Francisco Chagas de; http://lattes.cnpq.br/9342041276186254; http://lattes.cnpq.br/2413250851590746; Santos, João Paulo Queiroz dos; http://lattes.cnpq.br/7325007451912598; Melo, Jorge Dantas de; http://lattes.cnpq.br/9892239670106361; Souza, Samuel Xavier de
Um sistema de tarefas em espaços métricos é um modelo abstrato para uma classe de problemas de otimização online, incluindo o problema de paginação de memória, listas de acesso, problemas na indústria do petróleo como o gerenciamento de sondas de produção terrestre (workover rigs) e de logística na produção de petróleo offshore, o problema dos K-Servos, dentre outros. A utilização da aprendizagem por reforço na solução destes problemas, embora tenha se mostrado eficiente, está restrita a uma classe simples de problemas, devido à maldição da dimensionalidade inerente ao método. Neste trabalho, apresenta-se uma solução que utiliza a aprendizagem por reforço, baseada em técnicas de decomposição hierárquica e computação paralela para solução de problemas de otimização em espaços métricos, com o objetivo de estender a aplicabilidade do método a problemas complexos na indústria petrolífera, contornando a restrição da sua utilização a problemas teóricos de menor porte. A dimensão da estrutura de armazenamento utilizada pela aprendizagem por reforço para se obter a política ótima cresce em função do número de estados e de ações, sendo diretamente proporcional ao número n de nós e k de servos, fazendo com que o crescimento da complexidade do problema se dê de maneira exponencial (𝐶𝑘𝑛≅𝑂(𝑛𝑘)). Para contorná-lo, o problema foi modelado com um processo de decisão em múltiplas etapas onde inicialmente utilizamos o algoritmo k-means como método de agrupamento visando decompor o problema em subproblemas de menor dimensão. Em seguida foi aplicado o algoritmo Q-learning nos subgrupos buscando-se atingir a melhor política de deslocamento dos servos. Nesta etapa, foram utilizadas técnicas de computação paralela para que os processos de aprendizado e armazenamento nos subgrupos fossem executados de forma paralela. Desta forma, a dimensão do problema e o tempo total de execução do algoritmo foram reduzidos, viabilizando a aplicação do método proposto às grandes instâncias. A abordagem proposta apresentou melhores resultados quando comparada com a aprendizagem por reforço clássica e o método guloso. Além de ter atingido ganhos de speedup e eficiência na avaliação das métricas de desempenho paralelo.
Adicionando informação a priori ao formalismo do FWI através da entropia relativa
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-07-16) Cruz, Danilo Santos; Araújo, João Medeiros de; Silva, Carlos César Nascimento da; https://orcid.org/0000-0001-8462-4280; http://lattes.cnpq.br/3061734732654188; Corso, Gilberto; https://orcid.org/0000-0003-1748-4040; http://lattes.cnpq.br/0274040885278760; Medeiros, Walter Eugênio de; Alves, Gustavo Catão; Cardoso, Cláudio Guerra
A inversão completa da forma de onda é uma técnica utilizada para obter o modelo de velocidade da subsuperfície com alta acurácia. Na indústria de petróleo (principalmente na caracterização de reservatórios), é comum usar informações de poços como informações a priori para diminuir a ambiguidade dos resultados obtidos. Nesse sentido, este trabalho propõe adicionar informações a priori no formalismo da inversão completa da forma de onda através da entropia relativa. A aplicação da entropia em problemas inversos, geralmente, formula o problema para permitir o uso de conceitos estatísticos. Entretanto, existe uma equivalência entre a formulação estatística e “determinística”. Por isso, nesse trabalho, a proposta ´e empregar a entropia relativa de maneira determinística. Serão discutidos alguns aspectos da entropia relativa e mostrados três maneiras diferentes de usá-la para adicionar informações a priori no problema inverso. Nas regiões onde o sal está presente no modelo BP 2004, foram obtidas melhorias significativas adicionando informações a priori através da entropia relativa para dados sintéticos. Serão mostrados que a adição da informação a priori através da entropia relativa, no formalismo da inversão de forma de onda completa, pode ajudar a evitar mínimos locais.
Algoritmo ultra rápido para calcular propriedades críticas no problema de percolação em redes bidimensionais
(2016-07-29) Ecco, Daniel; Silva, Luciano Rodrigues da; ; ; Medeiros, Elthon John Rodrigues de; ; Freitas, Joaquim Elias de; ; Henriques, Marcos Vinicius Cândido; ; Jácome, Samyr Silva Bezerra;
Através de estudos sobre percolação, pode-se determinar se uma rede bidimensional percola, percorrendo apenas parte das fronteiras dos aglomerados, verificando se existem dois sítios da fronteira conectados em lados opostos da rede, isto é, sem a necessidade de preencher todos os sítios que formam os aglomerados. O objeto desta tese é um algoritmo para tal fim. Diante da velocidade que este algoritmo terá, percorrendo apenas parte das fronteiras dos aglomerados, vimos que seria possível estudar redes de tamanhos jamais alcançados (superiores a um trilhão de sítios), com complexidade menor que 1 e um baixo custo computacional em relação aos algoritmos já desenvolvidos sobre o tema percolação. Passamos, com isso, a querer estudar o comportamento do limiar de percolação e da dimensão fractal da fronteira em redes dos mais diversos tamanhos e com uma grande quantidade de simulações, as quais os resultados permitiram fazer comparações e confirmar as previsões feitas através de leis de escalas já conhecidas na literatura.
Análise da eficiência térmica na injeção de vapor em reservatórios de óleo pesado
(2015-12-04) Gurgel, Antonio Robson; Dutra Junior, Tarcilio Viana; ; ; Lins Junior, Abel Gomes; ; Galvao, Edney Rafael Viana Pinheiro; ; Souza Júnior, José Cleodon de; ; Rodrigues, Marcos Allyson Felipe; ; Mata, Wilson da;
Nos métodos térmicos de recuperação de petróleo, o calor transferido para a rocha-reservatório pode ser proveniente da injeção de fluidos quentes (água quente ou vapor), por meio da combustão in situ ou de aquecimento eletromagnético. Do ponto de vista energético, apenas uma fração do calor injetado irá aquecer efetivamente o meio poroso e assim auxiliar no aumento do fator de recuperação final do óleo, pois parte desse calor se perde nas linhas de injeção, formações adjacentes à zona produtora e nos poços injetores e produtores. Uma das formas de se medir a quantidade de calor presente no meio poroso é através da eficiência térmica, que pode ser definida como a razão entre o calor remanescente do reservatório e o calor líquido injetado. A análise desta variável pode auxiliar no gerenciamento da quantidade de energia necessária e que está sendo gasta para recuperação de óleo. Para a realização deste estudo, foi desenvolvido um modelo numérico, semissintético, em um sistema cartesiano de malhas, com um padrão de ¼ de five spot invertido, utilizando o programa STARS (Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator), do grupo CMG (Computer Modelling Group Ltd.). Os parâmetros de reservatórios e operacionais analisados neste estudo foram a espessura da zona produtora de óleo, a condutividade térmica da rocha e a capacidade calorífica das formações adjacentes (topo e base), a vazão de injeção de vapor, o título e a completação dos poços injetores e produtores. Já as variáveis avaliadas foram a eficiência térmica, o fator de recuperação e o valor presente líquido, durante o período de 15 anos. A formação portadora de hidrocarbonetos possui características de rocha-reservatório similares às encontradas no Nordeste Brasileiro, mais especificamente da Bacia Potiguar, contendo óleo de alta viscosidade. A partir dos resultados obtidos nas simulações numéricas, verificou-se que o comportamento da eficiência térmica foi fortemente dependente das espessuras da zona produtora, da condutividade térmica e capacidade calorífica das formações adjacentes, das taxas de injeção de vapor, do título e da completação dos poços. Em relação à espessura, maiores valores deste parâmetro melhoraram a fração de calor remanescente do óleo. Por outro lado, o incremento no título do vapor e na vazão de injeção favoreceram o aumento da eficiência térmica apenas antes da ocorrência da erupção de calor no poço produtor, mas passaram a reduzir a eficiência térmica após o referido evento. Isto não havia sido predito nos modelos clássicos encontrados na literatura.
Análise da histerese de permeabilidade relativa em reservatório com características do pré-sal brasileiro
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-03-24) Silva, Danielle Alves Ribeiro da; Barillas, Jennys Lourdes Meneses; http://lattes.cnpq.br/4637897380055777; http://lattes.cnpq.br/0998250162190927; Medeiros, Ana Catarina da Rocha; Galvão, Edney Rafael Viana Pinheiro; http://lattes.cnpq.br/3142315953748654; Araújo, Edson de Andrade; Dutra Júnior, Tarcilio Viana
A histerese da permeabilidade relativa e da pressão capilar precisam ser mais difundidas nos estudos acadêmicos, de modo a compreender como podem influenciar os reservatórios com óleo leve e alta pressão. Estes fenômenos tornam-se extremamente importantes para se ter uma previsão da produção de óleo, considerando que, em muitos casos, a utilização da histerese nos cálculos pode levar a uma melhor previsão da recuperação do petróleo. Assim, este estudo teve como principal objetivo a análise de dois modelos de histerese (Killough e Larsen e Skauge) amplamente utilizados em software comercial, a fim de investigar o comportamento de um reservatório de petróleo leve utilizando um processo WAG-CO2 miscível. Assim, para atingir este objetivo, foi considerado um reservatório semi-sintético, com características semelhantes às encontradas no pré-sal brasileiro, e foi modelado utilizando um software comercial da Computer Modelling Group (CMG). A histerese é capaz de reduzir a permeabilidade dos fluidos, o que pode gerar dois efeitos: aumento da eficiência de varrido do petróleo e perda de injetividade. O primeiro efeito contribui para o aumento da recuperação de óleo, enquanto que a perda de injetividade pode diminuir a varredura de óleo, assim reduzindo a recuperação de óleo. Além disso, este trabalho encontrou que a histerese pode causar perda de injetividade do gás e da água, no entanto isso não impediu de a histerese aumentar a recuperação de petróleo se comparado ao caso sem histerese.
Análise da produção de óleo e oxigênio na aplicação do processo de combustão in-situ
(2015-12-16) Araújo, Edson de Andrade; Barillas, Jennys Lourdes Meneses; ; ; Medeiros, Elthon John Rodrigues de; ; Souza Júnior, José Cleodon de; ; Dutra Junior, Tarcilio Viana; ; Mata, Wilson da;
No mundo, há inúmeros reservatórios de petróleo com um longo histórico de produção, mas sua produção foi interrompida porque atingiu o limite da sua viabilidade econômica, mesmo ainda tendo uma quantidade significativa de óleo. No Brasil destaca-se o Rio Grande do Norte, com uma longa produção de óleo pesado através de poços onshore. Ó óleo contido nesses reservatórios possuem alta viscosidade e uma baixa mobilidade, minimizando a eficiência de deslocamento no meio poroso, que pode ser mitigada pela aplicação de métodos térmicos para tornar possível melhorar a recuperação de óleo nesses locais. Entre os métodos térmicos, o processo de combustão in-situ com poços horizontais pode ser uma alternativa para a recuperação de óleo pesado. No Brasil, o processo de combustão in-situ com poços verticais foi testado em dois projetos pilotos, nos campos de Carmópolis e Buracica. Entretanto, esses projetos foram malsucedidos devido ao alto risco de explosão provenientes da presença de oxigênio no poço produtor. Por isso, a importância de se estudar a aplicabilidade do processo de combustão in-situ com os avanços tecnológicos na perfuração de poços horizontais, verificando sua viabilidade nos campos petrolíferos do estado do Rio Grande do Norte. Assim, esta pesquisa teve como objetivo a avaliação da produção de oxigênio e de petróleo no processo de combustão in-situ através de poços horizontais. Para isto, foi considerado um reservatório semissintético, com características semelhantes àquelas encontradas no Nordeste Brasileiro. Todos os resultados foram obtidos utilizando um software térmico comercial. A injeção de ar foi analisada de forma contínua e intermitente. A taxa de injeção de ar quando injetada de forma contínua apresentou influência sobre a produção acumulada de óleo, e foi identificada uma taxa máxima de injeção de ar, 35.000 m³STD/dia, como maior nível a possibilitar aumento na recuperação de óleo. Para essa taxa máxima de injeção foi observado um incremento na taxa de oxigênio no poço produtor, atingindo até 8,9% sobre o fluxo de gás ao término da produção. Para os casos com injeção intermitente de ar, foi observado, com ciclo de 1 e 2 anos, uma redução no percentual de oxigênio produzido, mostrando que sua aplicação pode vir a ser viável tecnicamente. Ao final, com a aplicação da injeção alternada ar e vapor não foi observado redução no percentual de oxigênio produzido, inviabilizando sua aplicação.
Análise de viabilidade de injeção de fluidos alternativos ao vapor em reservatórios de óleo pesado
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2012-09-03) Rodrigues, Marcos Allyson Felipe; Mata, Wilson da; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781404Z6; ; http://lattes.cnpq.br/5453593230706116; Lins Júnior, Abel Gomes; ; http://lattes.cnpq.br/1051102659037756; Lima, Antônio Gilson Barbosa de; ; http://lattes.cnpq.br/4527387699298544; Barillas, Jennys Lourdes Meneses; ; http://lattes.cnpq.br/4637897380055777
Muitas das reservas de hidrocarbonetos existentes em todo o mundo são formadas por óleos pesados (°API entre 10 e 20). Além disso, vários campos de óleo pesado estão maduros e, portanto, oferecem grandes desafios para a indústria do petróleo. Entre os métodos térmicos utilizados para recuperar estes recursos, a injeção de vapor tem sido a principal alternativa economicamente viável. O calor latente transportado por meio de vapor aquece o reservatório, reduzindo a viscosidade do óleo, facilitando a produção. A fim de aumentar a recuperação de óleo e reduzir os custos inerentes à injeção de vapor, a injeção de fluidos alternativos tem sido utilizado em combinação com o vapor das seguintes formas: alternadamente, coinjetados e após a interrupção da injeção de vapor. O objetivo principal destes sistemas de injeção combinada é reduzir a quantidade de calor fornecida ao reservatório utilizando fluidos de menor valor comercial, buscando manter os níveis de produção de óleo. Este trabalho analisa o uso do dióxido de carbono, nitrogênio, metano e água como fluido alternativo ao vapor. Os parâmetros analisados foram a recuperação de óleo e a produção acumulada líquida. O modelo de reservatório analisado corresponde a um reservatório de dimensões 100 m x 100 m x 28 m, num sistema de coordenadas cartesianas ( direções x, y e z). É um modelo semissintético com alguns dados de reservatório semelhantes aos encontrados na Bacia Potiguar, Brasil. Todos os casos estudados foram simulados utilizando o simulador STARS da CMG (Computer Group, Modelagem versão 2009.10). Verificou-se que a injeção de água após a interrupção de injeção de vapor alcançou melhores resultados em termos de produção acumulada líquida de óleo em relação a injeção de outros fluidos. Além disso, foi observado que o vapor e os fluidos alternativos, coinjetados e alternados, não apresentou aumento na rentabilidade do projeto em comparação com a injeção contínua de vapor
Análise espacial de reservatórios usando DFA de dados geofísicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-12-17) Ribeiro, Robival Alves; Lucena, Liacir dos Santos; ; http://lattes.cnpq.br/7151949476055522; ; http://lattes.cnpq.br/2951375938417978; Leite, Francisco Edcarlos Alves; ; http://lattes.cnpq.br/3650123589671260; Corso, Gilberto; ; http://lattes.cnpq.br/0274040885278760; Silva, Luciano Rodrigues da; ; http://lattes.cnpq.br/5182830756789229; Mohan, Madras Viswanathan Gandhi; ; http://lattes.cnpq.br/1995273890709490; Henriques, Marcos Vinicius Cândido; ; http://lattes.cnpq.br/7414109374510547
Esta pesquisa tem como objetivo verificar se é possível construir padrões espaciais em reservatórios de petróleo, usando expoentes de DFA (Detrended Fluctuation Analysis) dos diferentes perfis geológicos como: sônico, densidade, porosidade, resistividade e raios gama. Fizeram parte da amostra 54 poços de petróleo do campo de Namorado, localizados na bacia de Campos, no estado do Rio de Janeiro, Brasil. Com o intuito de verificar a correlação linear, construíram-se matrizes de distâncias entre os poços e matrizes de diferenças entre os DFA dos poços, comparadas duas a duas e utilizado como método estatístico o teste de Mantel. A hipótese nula consiste em afirmar que não existe correlação linear entre as estruturas espaciais formadas pelas matrizes de distâncias euclidianas e das diferenças dos expoentes de DFA dos perfis geológicos. Os perfis sônicos (p=0,18) e da densidade (p=0,26) foram os que revelaram uma tendência à correlação ou correlação fraca. Estudo complementar, utilizando o contour plot, mostra os padrões sônicos e da densidade compatíveis com presença de correlação espacial, corroborando os revelados pelo teste de Mantel
Análise estatística do método compressive sensing aplicado a dados sísmicos
(2016-08-22) Marinho, Eberton da Silva; Lucena, Liacir dos Santos; Corso, Gilberto; ; http://lattes.cnpq.br/0274040885278760; ; http://lattes.cnpq.br/7151949476055522; ; http://lattes.cnpq.br/4697680575712492; Araújo, João Medeiros de; ; http://lattes.cnpq.br/3061734732654188; Nascimento, Hugo Alexandre Dantas do; ; http://lattes.cnpq.br/2920005922426876; Henriques, Marcos Vinicius Cândido; ; http://lattes.cnpq.br/7414109374510547
O Compressive Sensing (CS) é uma técnica de processamento de dados eficiente na recuperação e construção de sinais a partir de uma taxa de amostragem menor que a requerida pelo teorema de Shannon-Nyquist. Esta técnica permite uma grande redução de dados para sinais que podem ser esparsamente representados. A Transformada Wavelet tem sido utilizada para comprimir e representar muitos sinais naturais, incluindo sísmicos, de uma forma esparsa. Há diversos algoritmos de reconstrução de sinais que utilizam a técnica de CS, como por exemplo: o $\ell_1$-MAGIC, o Fast Bayesian Compressive Sensing (Fast BCS) e o Stagewise Orthogonal Matching Pursuit (StOMP). Esta tese compara a recuperação de traços sísmicos sob uma perspectiva estatística usando diferentes métodos do CS, transformadas wavelets e taxas de amostragens. Mediu-se a correlação entre o Erro Relativo (ER) de recuperação pelo CS e as medições: coeficiente de variação, assimetria, curtose e entropia do sinal original. Parece haver uma correlação entre a curtose e entropia do sinal com o ER de reconstrução pelo CS. Ademais, foi analizado a distribuição do ER no CS. O $\ell_1$-MAGIC teve melhores resultados para taxas de amostragens até 40%. Além disso, a distribuição do ER no $\ell_1$-MAGIC teve mais histogramas normais, simétricos e mesocúrticos que no Fast BCS. Entretanto, para taxas de amostragem acima de 50%, o Fast BCS mostrou um melhor desempenho em relação à média do ER.
Análise paramétrica da injeção de vapor e solvente em reservatórios de óleo pesado
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2012-09-03) Galvão, Edney Rafael Viana Pinheiro; Dutra Júnior, Tarcilio Viana; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4706483T3; ; http://lattes.cnpq.br/3142315953748654; Lins Júnior, Abel Gomes; ; http://lattes.cnpq.br/1051102659037756; Lima, Antônio Gilson Barbosa de; ; http://lattes.cnpq.br/4527387699298544; Santanna, Vanessa Cristina; ; http://lattes.cnpq.br/9445575768909084
Uma porção significativa das reservas de hidrocarbonetos atualmente existentes no mundo é formada por óleos pesados. Dentre os métodos térmicos utilizados para a recuperação desse tipo de recurso, a Injeção Contínua de Vapor tem se constituído como uma das principais alternativas economicamente viáveis. No Brasil, essa tecnologia é largamente utilizada pela Petrobras em campos localizados na região Nordeste. O calor latente transportado pelo vapor aquece o óleo do reservatório, reduzindo sua viscosidade e facilitando a produção. Nos últimos anos, uma alternativa cada vez mais utilizada pela indústria para aumentar a eficiência desse mecanismo tem sido a adição de solventes. Quando coinjetado com o vapor, o solvente vaporizado se condensa nas regiões menos aquecidas do reservatório e mistura-se ao óleo, criando uma zona de baixa viscosidade entre o vapor e o óleo pesado. A mobilidade do fluido deslocado é então melhorada, implicando num aumento da fração recuperada. Para melhor compreender esse mecanismo de recuperação avançada e investigar a sua aplicabilidade em reservatórios com características semelhantes aos encontrados na Bacia Potiguar, foi realizado um estudo numérico, onde se verificou a influência de alguns parâmetros operacionais (vazão de injeção de vapor, volume de solvente injetado e tipo de solvente) sobre a recuperação de óleo. As simulações foram realizadas no módulo STARS ( Steam, Thermal, and Advanced Processes Reservoir Simulator ) do programa da CMG ( Computer Modelling Group ), versão 2009.10. Verificou-se que a adição de solventes ao vapor injetado não só antecipou a chegada do banco de óleo aquecido ao poço produtor como também incrementou a recuperação de óleo. Menores volumes de água fria equivalente foram requeridos para se obter as mesmas frações recuperadas dos modelos que só injetaram vapor. Além disso, boa parte do solvente injetado foi produzido juntamente com o óleo do reservatório
Aplicação de técnicas eletroquímicas na determinação do potencial de corrosividade de ligas de alumínio em água produzida
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2012-07-30) Cunha, Jardel Dantas da; Silva, Djalma Ribeiro da; ; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; ; http://lattes.cnpq.br/3658783471840574; Huitle, Carlos Alberto Martinez; ; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; Melo, Jailson Vieira de; ; http://lattes.cnpq.br/7275955550556570; Souza, Luiz Di; ; http://lattes.cnpq.br/0589648773241934
A resistencia do aluminio e suas ligas a corrosão em meio aquoso é resultado da camada de oxido formada. Entretanto, o processo corrosivo nas ligas de alumínio esta associado a presença de partículas de segunda fase ou a presença de ions cloreto que promovem a ruptura da camada de óxido produzindo o processo corrosivo localizado. Por outro lado, o termo água produzida é usado para descrever a água após a sua separação do óleo e gás nos separadores API. Os volumes de água produzida chegam em média de 5 vezes o volume do óleo produzido. A maior característica dessa água é a presença de inúmeros contaminantes. Devido ao aumento do volume dos resíduos em todo o mundo na década atual, o desfecho e do efeito da descarga de água produzida sobre o meio ambiente tem recentemente tornar-se uma questão importante de preocupação ambiental onde inúmeros tratamentos são destinados a redução destes contaminantes antes do descarte. Então, o presente estudo visa investigar o comportamento eletroquimico de corrosão da liga de aluminio 6060 em presença de água produzida e a influencia dos componentes organicos assim como dos ions cloreto, através do uso das tecnicas eletroquímicas de polarização linear. A modificação da camada passiva e os prováveis pontos de ruptura foram observados por microscopia de força atomica (AFM). No potencial de formação de pit de -0,4 a -0,8 V/EAg/AgCl observa-se que ocorre a difusão dos íons cloreto pela camada formada com provável formação de pites. Entretanto, em temperaturas superiores a 65ºC observou-se que a faixa de potencial de formação de pit foi de -0,4 a -0,5V/ EAg/AgCl. Em todas as reações observou-se o aumento na concentração de Al(OH)3 sob a forma de um gel
Aplicação de um reator eletroquímico em fluxo através de um ânodo de Ti/RuO2 na degradação de compostos orgânicos presentes em um efluente sintético contaminado por derivado de petróleo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-02-26) Santos, Aline da Silva; Huitle, Carlos Alberto Martinez; Melo, Jailson Vieira de; ; http://lattes.cnpq.br/7275955550556570; ; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; ; Santos, Elisama Vieira dos; ; http://lattes.cnpq.br/8117747568545202; Araújo, Danyelle Medeiros de; ; http://lattes.cnpq.br/5376210566183962; Santos, Elaine Cristina Martins de Moura; ; http://lattes.cnpq.br/0460070143614202
A contaminação por orgânicos derivados de petróleo tem se tornado cada vez mais comum na natureza e métodos de tratamentos são periodicamente buscados para remediar este tipo de contaminação. Os reatores eletroquímicos estão sendo estudados a fim de otimizar os vários tipos de tratamentos eletroquímicos. Através do estudo da hidrodinâmica do reator foi possível observar um regime de escoamento predominantemente turbulento com constante de transporte de massa experimental superior ao teórico, indicando que a transferência de massa não é homogênea devido a presença de gases gerados nos eletrodos. A eletro-oxidação utilizando eletrodos ADE (Ti/RuO2) por apresentar baixo custo, maior durabilidade e relativa eficiência tem sido estudada na remoção de substâncias orgânicas derivadas do petróleo. O planejamento fatorial completo foi empregado como técnica estatística a fim de avaliar as melhores condições para o desenvolvimento do efluente sintético, analisando a miscibilidade de óleo diesel em uma matriz salina, como também verificar as melhores condições empregadas no reator eletroquímico sobre os fatores principais trabalhados e seus efeitos na eletro-oxidação desta matriz salina contaminada com óleo diesel. A partir do efluente sintético preparado foi possível aplicar a eletro-oxidação como técnica de tratamento em um reator de bancada tipo tanque em fluxo direto através de um ânodo de Ti/RuO2 e um cátodo de titânio, ambos tipo malha, dispostos paralelamente entre si e perpendiculares ao reator. Através da análise de COT, o Ensaio 6 com densidade de corrente de 50 mA/cm2 , pH inicial 3 e concentração de NaCl de 70 mM, exibiu o melhor resultado, com 63% de mineralização, como também pôde ser acompanhado através dos espectros de fluorescência e absorção no UV, indicando a diminuição das bandas correspondentes aos compostos orgânicos presentes. O espectro de UV-Vis também mostrou a presença de substâncias de cloro ativo, compostos eletroquimicamente gerados no decorrer do processo eletroquímico utilizando este tipo de ânodo.
Aplicação do método SUPG na solução numérica do modelo de dois fluidos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-16) Oliveira, Leonardo Asfora de; Santos, Adriano dos; http://lattes.cnpq.br/0836702900277229; http://lattes.cnpq.br/0384068417483204; Pires, Adolfo Puime; Nascimento, Júlio César Santos; Radtke, Luiz Carlos; Lima, Sidarta Araújo de; http://lattes.cnpq.br/7285935215651168
Na indústria do petróleo existem várias situações que envolvem escoamento multifásico. Das diferentes abordagens matemáticas comumente utilizadas para modelar este fenômeno, o modelo de dois fluidos é um dos mais utilizados. Dentre suas principais características, destacase o fato de considerar equações de conservação distintas para cada fase, possuindo maior escopo do que outros tipos de formulações (como o modelo drift-flux). Desta forma, é o mais adequado para modelar situações em que as fases estão fracamente acopladas. Devido a sua complexidade, soluções analíticas existem apenas para alguns poucos casos simplificados envolvendo escoamento unidimensional. Neste contexto, metodologias numéricas mostram-se essenciais na análise de problemas mais complexos, sendo o Método dos Elementos Finitos (MEF) uma das opções. Nesta tese, a formulação estabilizada baseada em elementos finitos Streamline-Upwind/Petrov-Galerkin (SUPG) será utilizada para resolver as equações bidimensionais, transientes e isotérmicas do modelo de dois fluidos. De modo a exercer melhor controle sobre os gradientes das soluções, termos de captura de descontinuidade foram utilizados. O domínio espacial foi discretizado através de elementos bilineares convencionais, enquanto a discretização no tempo foi obtida através de um esquema semi-implícito. O sistema de equações algébricas não-linear resultante foi linearizado utilizando o método de NewtonRaphson, sendo resolvido de maneira totalmente acoplada (fully-coupled). Finalmente, alguns estudos de caso foram utilizados para validar a formulação desenvolvida, a saber: descontinuidade em movimento, teste da torneira (water-faucet test), escoamento horizontal em um duto, em uma junção em T e em um bocal convergente. Estes testes permitiram cobrir cenários envolvendo fluidos incompressíveis e compressíveis, escoamento laminar e turbulento e escoamentos de simetria plana e axissimétrico. As soluções numéricas foram comparadas com soluções de referência obtidas da literatura e do software CFX, e resultados satisfatórios foram obtidos em todos os casos.
Avaliação da cinética e termodinâmica da degradação termocatalítica do óleo de girassol utilizando Al-MCM-41 e zeólita H-ZSM-5
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-07-12) Silva, João Manuel Rêgo; Araújo, Antônio Souza de; Gondim, Amanda Duarte; https://orcid.org/0000-0001-6202-572X; http://lattes.cnpq.br/6738828245487480; http://lattes.cnpq.br/9770622597949866; https://orcid.org/0000-0002-2686-702X; http://lattes.cnpq.br/5190480759367932; Araújo, Aruzza Mabel de Morais; Silva, Edjane Fabiula Buriti da; Evangelista, João Paulo da Costa
O processo de pirólise do óleo de girassol foi avaliado por termogravimetria acoplada a um espectrofotômetro infravermelho com transformada de Fourier (TGA‑FTIR), na presença de catalisadores microporoso (H-ZSM-5) e mesoporoso (Al‑MCM-41) em diferentes proporções, para avaliar qualitativamente o efeito da desoxigenação. Os catalisadores foram caracterizados por técnicas de difração de raio-X, microscopia eletrônica de transmissão (MET), e determinação de acidez superficial. Os parâmetros cinéticos, viz. energia de ativação aparente (Ea) e fator pré-exponencial (A), da reação foram avaliados com a utilização de métodos isoconversionais (FWO e KAS) em três razões de aquecimento (5, 10 e 20 ºC.min-1) na faixa de conversão entre 20% e 80%. Os métodos apresentam um nível de confiança, ao apresentarem numericamente valores de Ea relativamente próximos. As energias de ativação aparente para 50% de conversão do óleo de girassol na ausência de catalisadores utilizando os métodos FWO e KAS foram 262,56 e 255,35 kJ.mol-1, respectivamente; já, a mistura OGMH2, apresentou para os mesmos 50% de conversão valores de Ea correspondentes a 152,23 e 143,18 kJ.mol-1, respectivamente. Os parâmetros termodinâmicos, viz. entalpia (ΔH), energia livre de Gibbs (ΔG) e entropia (ΔS), foram calculados.
Avaliação da eficiência da secagem de cascalhos oriundos da perfuração de poços de petróleo por micro-ondas e convecção forçada
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-01-30) Oliveira, Franklin Tertuliano Pereira de; Vieira, Marcela Marques; Solano, Aline Maria Sales; http://lattes.cnpq.br/0930845549110627; http://lattes.cnpq.br/3848695822343317; Santos, Elisama Vieira dos; https://orcid.org/0000-0003-2189-5694; http://lattes.cnpq.br/8117747568545202; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; Santana, Keila Regina
Na perfuração de petróleo existem leis ambientais que devem ser seguidas e estão cada dia mais rígidas para ajudar na preservação do meio ambiente. Na pesquisa e desenvolvimento, buscamos resolver esses problemas para termos uma maior sustentabilidade nos processos de perfuração de óleo e gás. O último equipamento do processo de controle de sólidos, em uma perfuração de poço de petróleo, tem uma saída úmida que necessita ser seca, para transporte e descarte, através de um mecanismo ambientalmente sustentável. Nessa perspectiva, o objetivo deste trabalho é comparar a secagem do cascalho de perfuração de petróleo, oriundo de fluido base água e de base sintético, em um micro-ondas e um equipamento de convecção forçada, utilizando os seguintes parâmetros: tempo, temperatura, potência e fator energético. O cascalho oriundo de fluido base sintético do descarte da centrífuga, com 11,27% de óleo, na concentração de óleo no cascalho descartado do secador, é de 5,98%, resultado da retorta do cascalho oriundo de fluido base sintético. Nos experimentos com o micro-ondas, o tempo de aquecimento vai de 0 a 30 minutos, considerando 6 min como potência alta, 10min como potência média e 15min como potência baixa. Ademais, tais experimentos foram analisados na capacidade total de tempo do equipamento, com 30 minutos nas potências baixa, média e alta e cascalho oriundo de fluido base água, pois houve um pré-teste com cascalho oriundo de fluido base sintético que passou do ponto de fulgor de 200 °C. No equipamento de convecção forçada, com potência única de 1500W, utilizaram-se 6, 10 e 15 minutos nos experimentos, enquanto que, no teste de capacidade do equipamento, com o tempo de 30 minutos, foram utilizados os cascalhos oriundo de fluido base sintético e base água. Portanto, o uso dos dois equipamentos permitiu analisar o fator energético com wattímetro, com a média da tarifa de R$0.610/kWh, na região Nordeste, e a secagem do cascalho oriundo de fluido base água e base sintético.
Avaliação da espécie vegetal Croton cajucara Benth como inibidor de biocorrosão em aço carbono Aisi 1020
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2012-07-31) Felipe, Maria Beatriz Mesquita Cansanção; Silva, Djalma Ribeiro da; ; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; ; http://lattes.cnpq.br/3673464953672300; Huitle, Carlos Alberto Martinez; ; http://lattes.cnpq.br/2485073932883264; Tonholo, Josealdo; ; http://lattes.cnpq.br/6333407087554681; Souza, Kátia Regina; ; Maciel, Maria Aparecida Medeiros; ; http://lattes.cnpq.br/5360188002708095; Medeiros, Sílvia Regina Batistuzzo de; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4781004Y8
Na indústria petrolífera problemas relacionados a processos corrosivos em estruturas metálicas representam um desafio voltado para questões biotecnológicas. Esses processos podem ser significantemente influenciados pela presença de microorganismos que afetam a cinética eletroquímica da interface ambiente/superfície metálica (biocorrosão). Neste contexto, a substituição de inibidores sintéticos tóxicos por produtos naturais bioaceitáveis constitui uma alternativa economicamente importante com minimização de impactos ambientais. No presente trabalho um dos objetivos principais está vinculado ao emprego de química verde, em que foram avaliados extratos da casca do caule (extrato hidroalcoólico denominado de EHC) e folhas (extrato clorofórmio, ECF) da espécie vegetal Croton cajucara Benth. Em adição a eficácia de inibição à corrosão do clerodano bioativo trans-desidrocrotonina (DCTN) isolado das cascas do caule deste Croton também foi avaliada. Para tanto, utilizou-se aço carbono AISI 1020 imerso em solução salina, sob influência de microrganismo recuperado de uma amostra de petróleo, bem como na sua ausência. As eficiências de inibições à corrosão e seus mecanismos foram investigados através das técnicas de voltametria de varredura linear e impedância eletroquímica. Técnicas dependentes de cultura e de biologia molecular foram utilizadas na identificação de espécies bacterianas presentes em amostras de petróleo. Os extratos EHC, ECF e o composto DCTN veiculados em DMSO, apresentaram respectivamente, eficiências de inibições à corrosão em meio abiótico, com máximas de 57,6% (500 ppm), 86,1% (500 ppm) e 54,5% (62,5 ppm). Com relação ao processo de adsorção, EHC se ajustou a isoterma de Frumkin e ECF a isoterma de Temkin. No entanto, o extrato EHC (250 ppm) veiculado em uma microemulsão polar (SME-EHC) com eficiência máxima de inibição 93,8%, se ajustou a isoterma de Langmuir. Na presença da espécie bacteriana caracterizada Pseudomonas sp., os extratos EHC e ECF formaram filmes ecocompatíveis protetores com ação anti-corrosiva
Avaliação da fibra calotropis procera modificada para remoção de petróleo na superfície da água
(2019-12-14) Hilário, Larissa Sobral; Silva, Djalma Ribeiro da; ; ; Gondim, Amanda Duarte; ; Araújo, Danyelle Medeiros de; ; Costa, Emily Cintia Tossi de Araújo; ; Santos, Nataly Albuquerque dos;
Os biossorventes vêm se destacando na remoção de contaminação por petróleo oriundo de derramamentos ou vazamentos, pois, além de serem biodegradáveis, apresentam alta disponibilidade natural, baixo custo, e uma boa capacidade de sorção. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar a capacidade de sorção da fibra da Calotropis procera (CP) no estado in natura, bem como as fibras tratadas com cloreto de sódio (CPNaCl), hidróxido de sódio (CPNaOH), clorito de sódio (CPNaClO2) e térmico em água (CPTA), para uso como material biossorvente para limpeza e remoção de petróleo na superfície da água. Inicialmente, realizou-se a caracterização de CP por termogravimetria/termogravimetria derivada (TG/DTG) afim de identificar a temperatura de degradação da fibra, após o estudo das curvas, verificou que as temperaturas de 150 °C e 200 °C seriam utilizadas nos tratamentos térmicos da CP, variando o tempo em 1h, 2h e 3h. As estruturas das fibras foram investigadas e comparadas usando espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrônica de varredura com emissão de campo (MEV-FEG). Os resultados dos testes da capacidade de sorção indicaram os melhores resultados para o tempo de contato das fibras com o petróleo por 1440min (24h). A CP obteve capacidade de sorção de cerca de 75 vezes de sua própria massa (76,32 g/g), além disso, foi observado um aumento de sorção para todas as fibras tratadas, destacando-se a fibra tratada com solução de hidróxido de sódio submetida a temperatura de 200 °C por 1 hora (CPTNaOH200°C1h) a que atingiu os melhores valores de sorção (127,77g/g e 192,67g/g), nos ensaios a seco e em lâmina, respectivamente. Após o estudo da validação das variáveis mais significativa a CPTNaOH200°C1h obteve maior desejabilidade tanto para ambos sistemas, convergindo o resultado real e o predito para as mesmas condições de maximização da sorção de petróleo. As fibras de Calotropis procera in natura e modificadas pelos tratamentos propostos demonstraram alto desempenho de sorção, podendo futuramente serem empregadas como alternativas promissoras para a remoção de petróleo intermediário em derramamentos e vazamentos na superfície da água, dada a sua boa seletividade óleo/água, hidrofobicidade, oleofilidade, alta disponibilidade e excelente propriedade de sorção de óleo.
Avaliação de pastas de cimento reforçadas com fibras de basalto moídas para aplicação em poços de petróleo
(2018-12-21) Paiva, Luanna Carla Matias; Martinelli, Antonio Eduardo; Freitas, Júlio Cézar de Oliveira; ; ; ; Pinto, Erica Natasche de Medeiros Gurgel; ; Cabral, Kleber Cavalcanti; ; Sampaio, Zodinio Laurisa Monteiro;
A dispersão de fibras curtas à pasta de cimento pode melhorar a resistência à compressão e a energia à fratura de materiais cimentantes endurecidos. Este estudo tem como objetivo avaliar o efeito da adição de fibras de basalto moídas às pastas de cimento Portland. As fibras foram adicionadas em tamanhos médios variados e obtidos por moinhos de bolas. Inicialmente, foram preparadas composições de pastas com adições de fibras de basalto 5% (BWOC) e sílica flour 40% (BWOC), curadas por período de 7 dias sob diferentes temperaturas estáticas de fundo de poço (BHST): 80 °C (176 °F) e 300 °C (572 °F). Em seguida, foram preparadas composições de pastas com adições de fibras de basalto 5% e 10% (BWOC), e diferentes tipos sílicas, como sílica flour e/ou metacaulim, em teores de 30%, 35%, 40% e 45% (BWOC), curadas por 7 dias sob BHST a 80° C. A caracterização dos aditivos foi realizada por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, fluorescência de raios-X e termogravimetria. As propriedades mecânicas e a microestrutura das pastas endurecidas foram avaliadas por ensaios de resistência à compressão, difração de raios-X e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que a moagem das fibras de basalto foi um método eficiente para ajustar o comprimento das fibras de lã de rocha, promovendo a mistura das pastas e, portanto, bombeabilidade adequada. Além disso, a rugosidade na superfície da fibra obtida após processo de moagem pode ser responsável por uma melhor aderência fibramatriz. As adições combinada de sílica e fibras de basalto melhoram a energia à fratura das amostras curadas a 80 °C, portanto abaixo da temperatura de retrogressão de resistência. Composição de pasta com fibras de basalto moídas 10% (BWOC) e sílica flour 30% (BWOC) revelou um material com alta energia à fratura e resistência à compressão, resultando em aumentos de ~ 36 J para ~ 52 J e ~ 28 MPa para ~ 37 MPa, respectivamente. A cura a 300 ºC resultou em significativo consumo de fibras por reações pozolânicas, as quais não foram evitadas pela adição de sílica flour. Portanto, o uso de fibras de basalto moídas por moinho de bolas pode ser uma solução econômica e ambiental, para melhorar a energia à fratura de pastas de cimento em poços de petróleo abaixo da retrogressão de resistência.
Avaliação do controle da diagênese na qualidade de reservatório siliciclástico do cenomaniano superior da formação Açu, sudoeste da bacia potiguar
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-07-01) Martins, Rosiney Araújo; Vieira, Marcela Marques; ; http://lattes.cnpq.br/0930845549110627; ; http://lattes.cnpq.br/4573194065617255; Coriolano, Ana Catarina Fernandes; ; http://lattes.cnpq.br/5552621403067808; Lima Filho, Francisco Pinheiro; ; http://lattes.cnpq.br/9888320802954176; Costa Neto, Leão Xavier da; ; http://lattes.cnpq.br/1059276496317561; Srivastava, Narendra Kumar; ; http://lattes.cnpq.br/0257859086244893
A distribuição das alterações diagenéticas em reservatório siliciclástico do Cenomaniano Superior da Bacia Potiguar sofreu influência do arcabouço estratigráfico e do sistema deposicional. Seções sísmicas e perfis geofísicos de dois poços perfurados na porção SW da citada bacia registram superfícies estratigráficas regionais representativas de inundações máximas relacionadas a evento transgressivo. Na análise sequencial de oitenta metros de testemunhos (~450m de profundidade) foram reconhecidas nove fácies deposicionais cujo padrão de empilhamento granodecrescente ascendente limita ciclos com base conglomerática erosiva (lag) sobreposta por intercalações de arenitos médios a muito finos com estratificações cruzadas (acanalada, planar e de baixo ângulo) e horizontais (plano-paralela, wave e flaser). O topo dos ciclos é marcado pela deposição de pelitos e desenvolvimento de paleossolos e laguna. A correlação de fácies geneticamente relacionadas revela associações de preenchimento de canal, crevasse e planície de inundação, depositadas em trato de sistema transgressivo. Descrições detalhadas de setenta e nove lâminas delgadas auxiliadas por análises de MEV-EBSD/EDS, DRX e isótopos estáveis em arenitos revelaram composição arcosiana e arranjos texturais complexos com abundantes franjas de esmectita cobrindo continuamente constituintes primários, cutículas mecanicamente infiltradas e poros móldicos e intragranulares. Crescimentos epitaxiais de K-feldspato cobrem continua ou descontinuamente grãos de microclínio e ortoclásio antes de qualquer outra fase. Abundante pseudomatriz da compactação de intraclastos lamosos, concentrados ao longo de planos de estratificação, localmente substituída por calcita macrocristalina e pirita microcristalina e framboidal. Caulinita (livrinhos e vermicular), esmectita microcristalina, minerais de titânio microcristalinos e pirita substituem constituintes primários. Porosidade intergranular predomina sobre a móldica, intragranular e de contração. Os poros são mal conectados devido à presença intergranular de esmectita, crescimentos de K-feldspato, argilas infiltradas e pseudomatriz. Os arenitos foram sujeitos a condições eodiagenéticas próximas à superfície e mesodiagenéticas de soterramento raso. As alterações diagenética reduziram a porosidade e permeabilidade deposicionais principalmente pela precipitação de franjas de esmectita, compactação de intraclastos lamosos à pseudomatriz e cimentação por calcita poiquilotópica, caracterizando diferentes petrofácies de reservatório. Esses produtos diagenéticos atuaram como barreiras e desvios ao fluxo de fluido reduzindo qualidade do reservatório.
Avaliação do petróleo por termogravimetria para simulação de curva PEV, fator de caracterização e resíduo de carbono
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-02-27) Ribeiro, Marcilio Pelicano; Araújo, Antônio Souza de; ; http://lattes.cnpq.br/9770622597949866; ; http://lattes.cnpq.br/0948271484684401; Guedes, Ana Paula de Melo Alves; ; http://lattes.cnpq.br/5738717177200782; Fernandes Júnior, Wilaci Eutrópio; ; http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4701139Z9; Gondim, Amanda Duarte; ; http://lattes.cnpq.br/6738828245487480; Coriolano, Ana Catarina Fernandes; ; http://lattes.cnpq.br/5552621403067808
A avaliação de petróleo consiste em analisá-lo por diferentes metodologias, seguindo normas internacionais para conhecer suas propriedades químicas, físico-químicas, teor de contaminantes, composição e principalmente sua capacidade em gerar derivados. Muitas dessas análises são demoradas, consomem uma grande quantidade de amostras, insumos e precisam de uma organizada logística de transporte, cronograma de realização e profissionais envolvidos. Para buscar alternativas que otimizem essa avaliação e permitam a utilização de novas tecnologias, sete amostras de diferentes petróleos brasileiros centrifugados e caracterizados previamente pela Petrobrás foram analisadas por termogravimétrica numa faixa de temperatura de 25 a 900ºC utilizando razões de aquecimento de 05, 10 e 20ºC por minuto. Com os dados obtidos experimentalmente, foram realizadas correlações com as caracterizações disponibilizadas que permitiram: a geração de curvas de pontos de ebulição verdadeiros (Curva PEV) simulada; a comparação entre as frações geradas com as devidas faixas de temperaturas de corte padrão; uma aproximação para obter o fator de caracterização de Watson; e comparar os resíduos de carbono micro. Os resultados mostraram uma boa possibilidade de reproduzir uma curva PEV simulada a partir da termogravimetria levando em consideração a composição, densidade e outras propriedades do petróleo; as correlações propostas experimentalmente para o fator de caracterização e resíduo de carbono acompanharam as caracterizações informadas pela Petrobrás, mostrando que a termogravimetria pode ser utilizada como ferramenta na avaliação de petróleos, apresentando rapidez na análise, precisão, além de necessitar de uma quantidade mínima de amostras e insumos

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