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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-0660-9453
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Estabilidade e reologia de emulsões inversas de olefina linear com soluções saturadas de NaCl e CaCl2
Alternate title (s): Stability and rheology of linear olefin inverse emulsions with saturated NaCl and CaCl2 solutions
Author: Friaça, Fernando Garcia
First Advisor: Ataíde, Carlos Henrique
First coorientator: Pereira, Marina Seixas
First member of the Committee: Santos, Jéssika Marina dos
Second member of the Committee: Fagundes, Flávia Marques
Third member of the Committee: Santana, Ricardo Correa de
Summary: Os fluidos de perfuração permanecem em desenvolvimento, sendo um desafio para a indústria de petróleo, que busca a otimização do desempenho técnico, o atendimento às leis ambientais e a diminuição nos custos dos fluidos. Um fluido de perfuração de base não aquosa utilizado pela Petrobras passou por reformulações devido às alterações ocorridas na legislação ambiental brasileira, estas estabeleceram que a base não aquosa do fluido de perfuração fosse modificada. Sendo assim, a base parafínica foi substituída pela base olefínica, que por sua vez é mais biodegradável. Uma solução saturada de NaCl constitui a fase dispersa da emulsão inversa do fluido com base parafínica. Entretanto, o fluido com base olefínica é uma emulsão inversa na qual a fase dispersa é uma solução saturada de CaCl2 ou de NaCl. A solução saturada de CaCl2 foi proposta para substituir a solução saturada de NaCl, pois confere algumas vantagens ao fluido, como uma inibição à interação entre a formação e o fluido mais eficaz e uma maior densidade, porém o fluido com a solução saturada de CaCl2 exibe um caráter tixotrópico mais pronunciado. Nesse contexto, a fim de melhorar o desempenho do fluido de perfuração, foram investigadas as características das emulsões do fluido de perfuração à base de olefina formulado com as soluções saturadas de NaCl e CaCl2, bem como uma mistura delas. Emulsões são misturas de dois líquidos imiscíveis na presença de um agente emulsificante, nas quais um dos líquidos se encontra disperso na fase contínua formada pelo outro componente. A distribuição de tamanho de gota (DTG) da fase dispersa é fundamental na caracterização de emulsões, pois está diretamente relacionada com suas viscosidade e estabilidade. Diante disso, foram avaliados, para diferentes concentrações de emulsificante e velocidades de agitação, a DTG, a estabilidade e os parâmetros reológicos de três emulsões. Todas estas emulsões tiveram olefina linear como fase contínua, porém com fases dispersas distintas, sendo estas soluções saturadas de NaCl, CaCl2 e com 75% de NaCl e 25% de CaCl2. O aumento da velocidade de agitação foi acompanhado pelo aumento da viscosidade aparente e estabilidade dos sistemas emulsionados, porém seus valores obtidos de índice de polidispersão (PDI) e D50 foram reduzidos. A emulsão NaCl/Olefina exibiu menores estabilidade, viscosidade aparente, e concentração de saturação de emulsificante, quando comparada à emulsão CaCl2/Olefina. Já a emulsão CaCl2/Olefina apresentou comportamento tixotrópico mais pronunciado. A emulsão NaCl+CaCl2/Olefina não exibiu maior estabilidade e comportamento tixotrópico intermediário.
Abstract: Drilling fluids remain under development, being a challenge for the oil industry, which seeks to optimize technical performance, comply with environmental laws, and reduce fluid costs. A nonaqueous based drilling fluid widely used by Petrobras has been reformulated due to recent changes in Brazilian environmental legislation. These changes established that the non-aqueous base of the drilling fluid was modified. Thus, the paraffinic base was replaced by the olefinic base, which is more biodegradable. A saturated NaCl solution constitutes the dispersed phase of the inverse emulsion of the paraffin-based fluid. Nevertheless, the olefin-based fluid is an inverse emulsion in which the dispersed phase is a saturated CaCl2 or NaCl solution. The saturated CaCl2 solution was proposed to replace the saturated NaCl solution, as it gives some advantages to the fluid, such as the most effective inhibition of the interaction between the formation and the fluid, and a higher density, however, the saturated CaCl2 solution exhibits a more pronounced thixotropic behavior. In this context, to improve drilling fluid performance, the characteristics of olefin-based drilling fluid emulsions formulated with saturated NaCl and CaCl2 solutions, as well as a mixture of these, were investigated. Emulsions are mixtures of two immiscible liquids in the presence of an emulsifier, in these mixtures one of the liquids is dispersed in the continuous phase formed by the other component. The droplet size distribution (DSD) of the dispersed phase is fundamental in the characterization of emulsions, as it is directly related to their viscosity and stability. Therefore, for different emulsifier concentrations and stirring speeds, the droplet size distribution and the rheological parameters of three emulsions were evaluated. All these emulsions had linear olefin as the continuous phase, but with distinct dispersed phases, being these saturated solutions of NaCl, CaCl2, and 75% NaCl and 25% CaCl2. The increase of the stirring speed was followed by the emulsified systems apparent viscosities increase, but their polydispersity index (PDI) and D50 values were reduced. The NaCl/Olefin emulsion exhibited lower stability, apparent viscosity, and emulsifier saturation concentration when compared to the CaCl2/Olefin emulsion. Besides, the CaCl2/Olefin emulsion showed more pronounced thixotropic behavior. The NaCl+CaCl2/Olefin emulsion did not exhibit higher stability and intermediate thixotropic behavior.
Keywords: Fluido de perfuração
Distribuição de tamanho de gotas
Índice de polidispersão
Parâmetros reológicos
Drilling fluid
Droplet size distribution
Polydispersity index
Rheological parameters
Engenharia química
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: FRIAÇA, Fernando Garcia. Estabilidade e reologia de emulsões inversas de olefina linear com soluções saturadas de NaCl e CaCl2. 2020. 77 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020. Disponível em: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.166.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2020.166
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/29236
Date of defense: 17-Feb-2020
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