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ORCID:  http://orcid.org/0009-0006-3404-9031
Tipo do documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Projeto de um sistema experimental para monitoramento da sedimentação de partículas em suspensões aquosas submetidas a gradientes de temperaturas
Título(s) alternativo(s): Project of an experimental system for monitoring particles sedimentation in aqueous suspensions subjected to temperature gradients
Autor(es): Alves, Ana Gabriela Bueno
Primeiro orientador: Arouca, Fábio de Oliveira
Primeiro coorientador: Damasceno, João Jorge Ribeiro
Primeiro membro da banca: Fagundes, Flávia Marques
Segundo membro da banca: Lobato, Fran Sérgio
Terceiro membro da banca: Silva, Meuris Gurgel Carlos
Resumo: Devido à crescente demanda por combustíveis fósseis no Brasil, a alta produtividade das empresas do setor tem sido cada vez mais crucial. A Petrobras, como exemplo destacado, tem encontrado formas de aumentar a eficiência de sua produção e para isso intensificou a exploração em poços ultraprofundos, o que resultou em um aumento substancial em sua produção diária. Entretanto, quando se adentra em regiões tão profundas, é relevante considerar que o processo será exposto a altas temperaturas e pressões. Na etapa de perfuração, um fluido com diferentes funções é utilizado, e este possui características sensíveis a elevadas temperaturas, o que demanda constantes experimentações para desenvolver formulações capazes de resistir a essas condições extremas. Portanto, entender o comportamento desses fluidos quando expostos a temperaturas intensas é de suma importância. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo monitorar o comportamento da concentração volumétrica de sólidos em suspensões aquosas expostas a altas temperaturas e gradientes térmicos, utilizando a técnica de atenuação de raios gama. Para que isso fosse possível, foi necessário construir um equipamento que possibilitasse o monitoramento através da referida técnica e da exposição da área de sedimentação a um gradiente térmico. Por conseguinte, foram feitos testes dinâmicos e estáticos. O teste dinâmico foi proposto para analisar a influência da temperatura no tempo de sedimentação. Assim, foi realizado o monitoramento durante o fenômeno da sedimentação em suspensões aquecidas. O teste de compactação foi proposto para analisar a influência da temperatura na compactação dos sólidos, sendo feito o monitoramento em suspensões aquecidas e após a estabilização do sedimento. O teste com gradiente térmico foi proposto para analisar a influência de um gradiente de temperatura na compactação dos sólidos. Para isso, a área de sedimentação foi exposta a uma parede quente, e os sólidos se compactaram influenciados por um gradiente de temperatura, com o monitoramento feito após a estabilização do sedimento. Em todos os testes, as suspensões utilizadas foram compostas por água e carbonato de cálcio. Os resultados obtidos revelaram que a temperatura exerce influência sobre a velocidade de sedimentação do fluido estudado, pois suspensões mais quentes resultaram em um menor tempo de sedimentação. Além disso, a temperatura influenciou na compactação dos sólidos, tanto quando o fluido é totalmente aquecido quanto quando está sujeito a um gradiente térmico, pois regiões mais quentes resultaram em sedimentos mais expandidos. Diante disso, o estudo possibilitará um avanço no entendimento do comportamento de fluidos com características similares ao fluido de perfuração e uma melhor compreensão do fenômeno da separação sólido-líquido em suspensões aquecidas.
Abstract: Due to Brazil’s increasing demand for fossil fuels, the high productivity of companies in this sector has become increasingly crucial. Petrobras, as a prominent example, has found ways to enhance the efficiency of its production and, to this end, has intensified exploration in ultra-deep wells, resulting in a substantial increase in its daily production. However, when drilling in such deep regions, it is important to consider that the process will be exposed to high temperatures and pressures. During the drilling phase, a fluid with various functions is used, and this fluid has characteristics that are sensitive to elevated temperatures, requiring constant experimentation to develop formulations capable of withstanding these extreme conditions. Therefore, understanding the behavior of these fluids when exposed to intense temperatures is of utmost importance. Accordingly, this study used the gamma-ray attenuation technique to monitor the behavior of the volumetric concentration of solids in aqueous suspensions exposed to high temperatures and thermal gradients. To make this possible, it was necessary to construct equipment that would allow monitoring through the mentioned technique and exposure of the sedimentation area to a thermal gradient. Consequently, dynamic and static tests were conducted. The dynamic test was designed to analyze the influence of temperature on sedimentation time. Thus, monitoring was carried out during the sedimentation phenomenon in heated suspensions. The compaction test was proposed to analyze the influence of temperature on the compaction of solids, with monitoring performed on heated suspensions and after sediment stabilization. The thermal gradient test was proposed to analyze the influence of a temperature gradient on the compaction of solids. For this, the sedimentation area was exposed to a hot wall, and the solids compacted under the influence of a temperature gradient, with monitoring done after the sediment stabilization. In all tests, the suspensions were composed of water and calcium carbonate. The results revealed that temperature influences the sedimentation rate of the studied fluid, as hotter suspensions resulted in shorter sedimentation times. Additionally, temperature influenced the compaction of solids, both when the fluid was fully heated and when subjected to a thermal gradient, as hotter regions resulted in more expanded sediments. Therefore, the study will contribute to advancing the understanding of the behavior of fluids with characteristics similar to drilling fluid and provide a better understanding of the solid-liquid separation phenomenon in heated suspensions.
Palavras-chave: Sedimentação sob aquecimento
técnica de atenuação de raios-gama
suspensões aquecidas
gradiente térmico
Sedimentation under heating
gamma-ray attenuation technique
heated suspensions
thermal gradient
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA
Assunto: Engenharia química
Combustíveis fósseis - Brasil
Raios gama - Aplicações industriais
Partículas (Física, química, etc.)
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Referência: ALVES, Ana Gabriela Bueno. Projeto de um sistema experimental para monitoramento da sedimentação de partículas em suspensões aquosas submetidas a gradientes de temperaturas. 2024. 98 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, 2024. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.483.
Identificador do documento: https://doi.org/10.14393/ufu.di.2024.483
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/43536
Data de defesa: 25-Jul-2024
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS): ODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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