A corrosão pode ser dita como a deteriorização de um material pela ação do meio ao qual esta exposto, sendo o meio aquoso onde se observa maior taxa de corrosão. Com a corrosão ocorre a transformação de um material nos produtos de corrosão, ou seja em um material diferente do exposto inicialmente ao meio (WOLYNEC, 2003). Utiliza-se um potenciostato para analises de corrosão, onde se impõe uma resistência elétrica a um determinado eletrodo de
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caracteristicas e dimensões conhecidas, conforme Figura (13). A polarização de um eletrodo através de um potenciostato conduz ao levantamento de uma curva de polarização que não é mais representativa da polarização de uma única reação, mas, do efeito global de todas as reações sobre o eletrodo (WANDERLEY NETO, 2009).
Figura 13 - Esquema para obtenção de curvas de polarização. Eletrodo de Trabalho (ET); Eletrodo de Referência (ET) e Contra-Eletrodo (CE).
Fonte: Wanderley Neto (2009).
As curvas de polarização experimentais são obtidas, através de um potenciostato e a partir daí registram-se os incrementos de corrente originados da polarização imposta, desta forma é possível avaliar o comportamento do metal em função da mudança no potencial e a corrente de corrosão. A partir desses dados, traça-se um gráfico de potencial versus corrente, denominado curva de polarização, Figura (14), que simboliza o resultado de reações anódicas e catódicas que ocorrem sobre o eletrodo, tornando-se ferramentas importantes na investigação de processos corrosivos, permitindo a quantificação da taxa de corrosão, declives de Tafel entre outros parâmetros eletroquímicos (MANSFIELD et al., 1994; WOLYNEC, 2003).
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Figura 14 - Curva de Curva de polarização anódica (ia) e catódica (ic )
CAPÍTULO 3
Estado da arte
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3 ESTADO DA ARTE
O presente capítulo apresenta os mais recentes trabalhos envolvendo assuntos relacionados ao tema desenvolvido nesta dissertação, como: Estudos reológicos envolvendo água produzida e fluidos de perfuração; os efeitos nocivos da água produzida, quando reinjetada, devido às obstruções dos poros da rocha; análise e caracterização das diferentes águas produzidas e demais resíduos oleosos, mostrando a importância de conhecer o resíduo para escolha do reúso adequado.
Mao Bai (2011) estudou os efeitos da manutenção da reinjeção da água produzida. Abordando questões como o entupimento causado pelas partículas nos poros próximo da injeção, os impactos de todos os outros processos como: influências mecânicas, hidráulicas e térmicas de transporte também foram avaliadas, pois apresentam impactos perceptíveis. O artigo também observou o impacto do controle de no entupimento dos poros.
Ribeiro (2015) usou água produzida na formulação de fluidos de perfuração. O objetivo foi analisar a influência de diferentes águas produzidas sintéticas com características semelhantes das águas produzidas dos campos de Urucu-AM e Riacho da Forquilha-RN, e como as diferentes concentrações de cálcio e magnésio poderiam influenciar nas propriedades reológicas e no filtrado dos fluidos. A reologia foi pouco afetada pelos contaminantes, enquanto o filtrado foi bastante afetado. Sendo assim, se estabeleceu uma concentração limite de cálcio e magnésio para manutenção das boas propriedades dos fluidos. Os limites estabelecidos foram, concentração máxima de 0,733 g/L de cálcio e 9,411 g/L de magnésio.
Nee et al. (2015) realizaram um estudo de otimização das concentrações de materiais para obtenção das propriedades desejadas para fluidos de perfuração. Utilizaram biopolímero e o fluido era leve, pois objetivava cenários de perfuração desbalanceada. Foi usada a metodologia de superfície de resposta, onde as variáveis argila, amido, goma xantana e bolha de vidro foram variadas em diferentes concentrações para analisar seus efeitos em três respostas importantes: limite de escoamento, viscosidade plástica e densidade. Com base nos resultados, a condição ótima foi alcançada para cada variável estudada. Os resultados mostraram que é possível predizer os três parâmetros de resposta usando os modelos gerados, uma vez que os valores experimentais estão em concordância com os valores previstos.
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Almarouf et al. (2015) estudaram a desemulsificação de emulsões estáveis a partir de água produzida usando um separador de fases com placas de coalescência de arco paralelo inclinadas. Desenvolveram um novo separador óleo-água equipado com placas de coalescência para remoção de emulsões estáveis de óleo e água produzida. Foi preparada uma água produzida sintética com alta salinidade e com óleo emulsionado, o separador foi eficaz no tratamento das emulsões devido aos efeitos combinados de desemulsificação química e coalescência de gotículas de óleo.
Esmaeilirad et al (2016) observaram a influência de íons inorgânicos na água produzida, na viscosidade do fluido de fraturamento hidráulico à base de gel, com o objetivo de desenvolver um padrão de qualidade da AP usada em fluidos de fraturamento e entender os impactos do aumento do uso de água produzida na reologia. Íons específicos de interesse foram misturados em concentrações variadas em água da torneira, que foi usada como base para os fluidos. Foi determinado que nas concentrações escolhidas para o estudo, alumínio, ferro, fósforo, potássio e sódio, todos têm impactos negativos na estabilidade do fluido de fraturamento. O cálcio e o magnésio melhoraram a estabilidade do fluido até que uma concentração crítica fosse alcançada, resultando em menores viscosidades e um fluido menos estável.
Hwang&Sharma (2018) estudaram a geração e filtração de emulsões O/A sob condições de escoamento próximo do poço durante a reinjeção de água produzida. O Estudo quantifica experimentalmente a taxa de geração e filtração de gotículas de petróleo em fluxo de alta velocidade. Modelos empíricos foram sugeridos para prever o tamanho das gotas e a taxa de geração em função do número de captura. Para a filtração, emulsões O/A sintéticas foram injetadas em pacotes granulares para medir o coeficiente de filtração, um modelo de balanço de material macroscópico do fluxo de emulsão O/A em meios porosos pode prever com precisão os danos na formação do poço, e o subsequente desempenho dos poços de injeção durante a reinjeção de água produzida. Dependendo da fonte da água, as origens do declínio da injetividade incluem o entupimento do espaço dos poros devido a partículas sólidas, gotículas de emulsão O/A e micróbios. A concentração de óleo na água produzida é tipicamente 50-500 mg/L antes do tratamento, na instalação de injeção, e manter a injetividade se torna uma questão importante, pois as gotículas de óleo na água de injeção podem levar a declínios significativos da permeabilidade.
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Fakoya & Ahmed (2018) desenvolveram um modelo generalizado de viscosidade aparente de fluidos à base de óleo. O comportamento do fluxo de fluidos base óleo ou de emulsão inversa depende da viscosidade e da fração volumétrica de sua fase contínua. Um novo modelo foi desenvolvido para vincular a viscosidade da fase contínua à do fluido OBM, onde se obtém previsões da viscosidade aparente do fluido base óleo ou sintético em diferentes temperaturas. Este trabalho apresenta uma investigação experimental da viscosidade aparente da OBM dentro de uma faixa de temperatura de 24 a 87 °C. Modelos empíricos generalizados, que ligam a viscosidade aparente da fase contínua com a da OBM, são desenvolvidos aplicando análise de regressão não linear. A previsão dos parâmetros reológicos da OBM requer o conhecimento da viscosidade aparente da fase contínua à temperatura ambiente, fração de volume da fase dispersa e temperatura. Os modelos fornecem uma previsão razoável da viscosidade aparente da OBM.
Ramirez, Kowalczyk, Collins (2019) realizaram a caracterização de resíduos e fluidos oleosos de diferentes fontes antes do tratamento usando ressonância magnética nuclear de alto campo (RMN) na determinação do teor de óleo e água. Cinco diferentes resíduos foram analisados, provenientes das seguintes fontes: perfuração de petróleo, refinaria de petróleo, separador de óleo-água e mais dois de resíduos de óleo de motores . O estudo mostra que uma caracterização detalhada é importante antes de selecionar um tratamento adequado. As lamas de óleo apresentaram diferentes faixas nos teores de óleo, água, sedimento e metais pesados. O estudo sugere uma alternativa para uma rápida caracterização, para que o tratamento ou reúso do resíduo seja o mais adequado.
CAPÍTULO 4
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4 METODOLOGIA EXPERIMENTAL
Neste Capítulo serão apresentados os materiais e os métodos utilizados na realização deste trabalho. O presente trabalho foi desenvolvido nas instalações do Laboratório de Tecnologias em Tensoativos - LTT, do Instituto de Química e no Laboratório de Fluidos de Perfuração e Completação do CTEC, departamento de Engenharia de Petróleo da Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN.
O fluxograma apresentado na Figura 15, representa a metodologia empregada mostrando um novo reúso para a água produzida.
Figura 15- Fluxograma da Metodologia Experimental Utilizada
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