Publicação: Aplicação de secagem por microondas no tratamento de cascalho
de perfuração
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
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Orientador
Coorientador
Barrozo, Marcos Antonio de Souza
Resumo
Como efluente da atividade de perfuração de poços de petróleo e gás, há a geração de
cascalhos contaminados ou revestidos com fluido de perfuração. Uma legislação ambiental
mais rigorosa e a necessidade de reduzir os custos de perfuração apontam para a necessidade
de otimização da separação e reutilização do fluido de perfuração. Como exemplos
de equipamentos utilizados na recuperação do fluido de perfuração, podem ser citados as
peneiras vibratórias, os hidrociclones e as centrifugas. Atualmente, centrífugas verticais
filtrantes são utilizadas para adequar os cascalhos às leis ambientais de descarte deste
resíduo. Neste contexto, o presente trabalho traz um estudo sobre a aplicação de secagem
por microondas no tratamento de cascalhos de perfuração. Ensaios exploratórios realizados
em microondas doméstico indicaram o uso desta tecnologia como uma alternativa
promissora para a descontaminação de cascalho. Nesta etapa, teores inferiores a 2% de
n-parafina residual foram alcançados. A partir destes indícios, foi desenvolvido um forno
microondas em escala de bancada para a secagem de cascalho contaminado com fluido de
perfuração. A avaliação de diferentes aspectos do processo foi conduzida e foi proposto
também um Planejamento Composto Central, tendo como variáveis a concentração inicial
de fluido, a massa de material alimentada no forno e a energia especifica aplicada. Neste
caso, as respostas foram: teor residual de água e n-parafina, percentual de n-parafina
removido, capacidade e massa de n-parafina removida por unidade de energia. Os testes
iniciais mostraram que a temperatura de controle não afeta a é ciência de remoção da
fase orgânica, porém parece afetar a qualidade do material recuperado no processo. A
potencia tem influência negativa na descontaminação do cascalho e a energia especifica,
por sua vez, afeta positivamente esse processo. A partir do Planejamento Composto Central
proposto, foi possível verificar que a secagem de cascalhos por microondas é favorecida
pelo aumento da massa e energia especifica e prejudicada pelo aumento da concentração
inicial de fluido no material. No geral, os resultados mostram que o cascalho submetido
à secagem por microondas alcança teores de n-parafina residual inferiores aos alcançados
atualmente com a centrifuga vertical (cerca de 4%), chegando a percentuais abaixo de
1%. Além disso, o fluido é recuperado livre de sólidos e pode ser, então, diretamente
reutilizado. Finalmente, o presente trabalho gerou um conjunto de informações de grande
importância para a indústria de petróleo e ainda tem aplicação direta na mesma.
Abstract
Coated or contaminated cuttings with drilling fluid are a residue of drilling. A more
restrictive environmental legislation and the need to reduce the costs of drilling lead
to optimization of solid-liquid separation and recycling drilling fluids. Shale shakers, hydrocyclones
and centrifuges are examples of equipments used for processing drilling fluids.
Nowadays, vertical filter centrifuges are used to adjust the cuttings into environmental
laws. In this context, this work brings a study on the. Exploratory tests were carried
out on domestic microwave oven and indicated the use of this technology as a promising
alternative for cuttings decontamination. In this stage, residual n-paraffin contents lower
than 2% were achieved. From these evidences, a microwave oven in bench scale was developed
for drying contaminated cuttings. A set of aspects of the process were evaluated
in this experimental unit. This drying methodology applied to contaminated cuttings
was studied through several experimental tests and through a Central Composite Design
of Experiments where the manipulated variables were drilling fluid concentration, mass
and specific energy. The response variables were residual water and n-paraffin content,
percentage of n-paraffin removed, mass flow and mass of n-paraffin removed per unit of
energy. Initial tests showed that temperature does not affect the removal efficiency of the
organic phase, but seems to affect the quality of the recovered material in the process.
The power has negative influence on the cuttings decontamination and specific energy
positively affects this process. From the Central Composite Design proposed, it is evident
that microwave cuttings drying is favored by the increased mass and specific energy and
harmed by the increase of the initial fluid concentration. The results show that cuttings
drying carried out on microwave dryer reach levels of residual n-paraffin content lower
than ones currently achieved by vertical filter centrifuge (about 4 %), reaching percentages
below 1 %. Furthermore, the recovered fluid is free of solids and may be directly
reused. Finally, this work has produced a set of important information to the oil industry
and even has direct application in it.
Palavras-chave
Fuido de perfuração, Cascalho de perfuração, Secagem por microondas, Drilling, Fluid, Drilled cuttings, Microwave drying, Secagem
Citação
PEREIRA, Marina Seixas. Aplicação de secagem por microondas no tratamento de cascalho
de perfuração. 2013. 150 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2013.82