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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Estudo da dissolução de partículas de NaCl em fluidos não-Newtonianos
Other Titles: Study of NaCl particles dissolve in non-Newtonian fluids
???metadata.dc.creator???: Meneses, João Pedro Chalfun Haouche 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Calçada, Luís Américo
First advisor-co: SCHEID, Cláudia Miriam
???metadata.dc.contributor.referee1???: MELEIRO, Luiz Agusto da Cruz
???metadata.dc.contributor.referee2???: MEDRONHO, Ricardo de Andrade
???metadata.dc.description.resumo???: A perfuração de poços em camadas salinas enfrenta grandes desafios na indústria de petróleo do Brasil. A perfuração em tais camadas exige o desenvolvimento de novas tecnologias e procedimentos operacionais para tornar a perfuração economicamente viável. Um dos principais problemas enfrentados é a dissolução das camadas de sais em fluidos de perfuração base água. Uma dissolução descontrolada apresenta um risco em potencial para a operação, podendo causar mudanças bruscas nas propriedades dos fluidos. Este trabalho teve como principal objetivo estudar os efeitos da dissolução de partículas de cloreto de sódio em fluidos não-Newtonianos contendo goma xantana. O estudo foi dividido em três partes, experimentos reológicos, experimentos de cinética em um tanque de mistura e modelagem matemática. Os experimentos reológicos tiveram como objetivo os estudos do efeito da adição de partículas salinas na reologia de fluidos não-Newtonianos, do efeito da concentração de partículas suspensas na reologia de fluidos saturados e do efeito do tamanho das partículas suspensas na reologia de fluidos saturados. A equação de Einstein foi utilizada para calcular a viscosidade aparente dos fluidos saturados levando em conta o efeito da concentração de partículas salinas em suspensão. Os experimentos no tanque de mistura tiveram como objetivo o estudo da cinética de dissolução com o tempo em diferentes condições operacionais. Foram preparados fluidos com diferentes concentrações de goma xantana e diferentes concentrações iniciais de cloreto de sódio. Foi analisado o efeito da concentração do viscosificante na cinética de dissolução bem como o efeito do gradiente de concentração inicial. Um modelo fenomenológico foi utilizado para representar o processo de dissolução, o qual prevê as variações da concentração do fluido, a variação da fração volumétrica de sólidos, a variação do diâmetro médio das partículas e a variação da área interfacial de transferência de massa em função do tempo. Nos estudos de reologia, verificou-se que a adição de cloreto de sódio ao fluido não-Newtoniano, nas condições estudadas, aumentou a viscosidade aparente da solução. O aumento da concentração de partículas suspensas de cloreto de sódio provocou um aumento na viscosidade aparente das suspensões. O aumento do tamanho das partículas suspensas de cloreto de sódio diminuiu a viscosidade aparente da suspensão. Testes estatísticos foram feitos para analisar a relevância estatística dos estudos realizados. No estudo da cinética, o coeficiente convectivo de transferência de massa foi estimado e simulações foram feitas para as demais variáveis do processo. As estimações mostraram que a concentração de goma xantana no fluido e a concentração inicial de cloreto de sódio no fluido influenciam o coeficiente de transferência de massa. O erro relativo médio simulações observado para as simulações foi de 2,2%.
Abstract: The drilling of wells in salt layers faces major challenges in Brazil’s oil industry. Drilling in such layers requires the development of new technologies and operational procedures to make the process economically viable. One of the main problems is the dissolution of the salt layers in water-based drilling fluids. An uncontrolled dissolution presents a potential risk for the operation and can cause abrupt changes in the properties of the fluids. The main objective of this work was to study the effects of the dissolution of sodium chloride particles in non-Newtonian fluids containing xanthan gum. The study was divided into three parts, rheological experiments, kinetics experiments in a mixing tank and a mathematical modeling. The rheological experiments aimed at studies of the effect of the addition of saline particles on the rheology of non-Newtonian fluids, the effect of the concentration of suspended particles in the rheology of saturated fluids and the effect of the size of suspended particles in the rheology of saturated fluids. The Einstein equation was used to calculate the apparent viscosity of saturated fluids, taking into account the effect of the concentration of salt particles in suspension. The experiments in the mixing tank aimed at the study of the kinetics of dissolution with time in different operating conditions. Fluids were prepared using different concentrations of xanthan gum and different initial concentrations of sodium chloride. The effects of the viscosifier concentration and the initial concentration gradient were evaluated. A phenomenological model was used to represent the dissolution process, which provides the variation of the concentration of the fluid, the variation of the volume fraction of solids, the variation of the particles mean diameter and the variation of the interfacial mass transfer area as a function of time. In the rheology studies, it was verified that the addition of sodium chloride to the non-Newtonian fluid, in the studied conditions, increased the apparent viscosity of the solution. The increase of the concentration of suspended sodium chloride particles increased the apparent viscosity of the suspensions. The increase of the size of the suspended particles decreased the apparent viscosity of the suspension. Statistical tests were made in order to evaluate the statistical relevance of the performed studies. In the kinetics study, the convective mass transfer coefficient was estimated and simulations were made for the other variables of the process. The estimations showed that the xanthan gum concentration in the fluid and the initial sodium chloride concentration in the fluid affect the mass transfer coefficient. The average relative error observed for the simulations was 2,2%.
Keywords: pre-salt
non-Newtonian fluids
xanthan gum
rheology
dissolution kinetics of NaCl
mass transfer
modeling
pré-sal
fluidos não-Newtonianos
goma xantana
reologia
cinética de dissolução de NaCl
transferência de massa
modelagem
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
???metadata.dc.publisher.initials???: UFRRJ
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Tecnologia
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citation: MENESES, João Pedro Chalfun Haouche. Estudo da dissolução de partículas de NaCl em fluidos não-Newtonianos 2016. 104 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química, Tecnologia Química) - Instituto de Tecnologia, Departamento de Engenharia Química, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica - RJ, 2016.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: https://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/1248
Issue Date: 25-Jan-2016
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Química

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