Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21028
Document type: Tese
Access type: Acesso Embargado
Title: Otimização do processo em batelada de descontaminação de cascalho de perfuração via aquecimento por micro-ondas.
Alternate title (s): Optimization of the batch decontamination process of drill cuttings by microwave heating.
Author: Santos, Jéssika Marina dos
First Advisor: Ataíde, Carlos Henrique
First member of the Committee: Duarte, Claudio Roberto
Second member of the Committee: Pereira, Marina Seixas
Third member of the Committee: Morais , Anderson dos Santos
Fourth member of the Committee: Petri Jr., Irineu
Summary: Na perfuração de poços de petróleo e gás utiliza-se um fluido para remoção dos fragmentos de rochas gerados durante a operação. O emprego deste fluido, por sua vez, gera uma mistura sólido-líquido que deve ser separada com objetivo de reduzir os custos da operação ao recuperar parte deste fluido aderido aos sólidos e também garantir o cumprimento da legislação ambiental quanto ao descarte dos resíduos de perfuração. Atualmente, os órgãos ambientais estabelecem que o teor orgânico de fluido sintético aderido aos cascalhos descartados em plataformas offshore não pode ultrapassar 6,9% em massa. Porém, é esperado a redução deste limite até a regra do descarte zero em um futuro próximo, o que vem gerando uma necessidade de se otimizar os processos responsáveis por promoverem essa descontaminação. A técnica de secagem por micro-ondas foi identificada como uma tecnologia promissora para promover essa separação sólido-líquido, na qual os componentes do material são aquecidos individualmente e de forma instantânea, resultando em um aquecimento seletivo. O objetivo geral deste estudo foi buscar um maior conhecimento acerca do processo de descontaminação de cascalho de perfuração via aquecimento por micro-ondas. Para isso avaliou-se a influência de algumas variáveis de processo na remoção da fase orgânica aderida aos cascalhos, tais como tempo de aquecimento, pressão da cavidade, potência aplicada, temperatura do leito e massa de material. Adicionalmente, simulações numéricas foram conduzidas para auxiliar na compreensão do processo de aquecimento e secagem por micro-ondas. As condições experimentais ótimas relativas ao tempo de aquecimento, temperatura do leito e massa de material contaminado com fluido de perfuração sintético foram obtidas através de um planejamento de experimentos do tipo composto central (PCC) e otimização através da análise canônica, alcançando teores residuais orgânicos inferiores a 1%, em massa. Análises empregando a técnica de cromatografia gasosa foram realizadas para avaliar possíveis alterações na composição do líquido recuperado na operação de condensação, o qual mostrou-se sensível ao aquecimento a temperaturas mais elevadas. A partir dos resultados obtidos por este trabalho e também por trabalhos anteriores, um novo protótipo de secagem por micro-ondas foi projetado visando o desenvolvimento e a utilização desta tecnologia em escala industrial.
Abstract: In the drilling of oil and gas wells, synthetic fluids can be used to remove rock fragments generated during the operation. However, the use of these fluids creates a solid-liquid mixture that must be separated in order to reduce the operational costs by the recovery of the fluid adhered to the solids and also to guarantee compliance with environmental legislation regarding drilling waste disposal. Nowadays, environmental agencies establish that the organic mass content of synthetic fluids adhered to drill cuttings discharged in offshore platforms cannot exceed 6.9%. However, it is expected a reduction of this limit to a zero-discharge rule in the near future, which has created a need to optimize processes responsible for the decontamination. The microwave drying technique has been identified as a promising alternative to promote this solid-liquid separation, in which the components of the material are heated individually and instantaneously, resulting in a selective heating. The general objective of this study was to obtain a greater knowledge about the process of decontamination of drill cuttings by microwave heating. For this purpose, the influence of some process variables on the removal of the organic phase adhered to the cuttings was evaluated, such as heating time, cavity pressure, applied power, bed temperature and mass of material. Furthermore, numerical simulations were executed for a better understanding of the microwave heating and drying process. Experimental conditions relative to the heating time, bed temperature and mass of samples contaminated with synthetic drilling fluid were optimized by means of central composite design (CCD) and a canonical analysis, reaching organic residual contents lower than 1% (mass). Analyses using the gas chromatography technique were performed in order to evaluate possible composition changes in the recovered liquid samples during the condensation operation, which showed themselves to be sensitive to heating at higher temperatures. Based on the results obtained by this work and also by previous works, a new prototype of microwave drying was designed for the development and the usage of this technology on an industrial scale.
Keywords: Resíduo de perfuração
Drilling waste
Análise canônica
Canonical analysis
Cromatografia gasosa
Gas chromatography
PCC
CCD
Fluido de perfuração sintético
Synthetic drilling fluid
Aquecimento por micro-ondas
Microwave heating
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: SANTOS, Jéssika Marina dos. Otimização do processo em batelada de descontaminação de cascalho de perfuração via aquecimento por micro-ondas. 2018. 136 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018.
Document identifier: http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2018.48
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21028
Date of defense: 26-Feb-2018
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