Propriedades geotécnicas dos solos coluvionares do gasoduto Bolívia-Brasil em Timbé do Sul (SC)

Esta dissertação de mestrado apresenta estudos sobre as propriedades geotécnicas dos solos coluvionares existentes ao longo do gasoduto Bolívia-Brasil em Timbé do Sul (SC), na região sul do Brasil. Estas propriedades deverão ser utilizadas em análises de estabilidade de taludes naturais e de corte ao longo do gasoduto, principalmente na avaliação da suscetibilidade à iniciação de fluxos de detritos (debris flows), já constatados na região em Dezembro de 1995. Os fluxos de detritos são os movimentos de massa que representam maior risco à integridade física do gasoduto na região investigada. Ressalta-se que rupturas de gasodutos, como a ocorrida no México em Junho de 2003, em função de um fluxo de detritos, podem ter conseqüências devastadoras em termos de perda de vidas e danos a propriedades e ao meio ambiente. A área investigada é formada por depósitos coluvionares originados da Formação Serra Geral, geralmente associados à existência de perfis com horizontes de solo residual e blocos de rocha, originários de maciços rochosos fraturados. Dois depósitos coluvionares investigados foram identificados como provenientes da decomposição de rochas vulcânicas. Estes depósitos encontram-se assentes sobre solo residual de basalto. Outro depósito coluvionar estudado foi identificado como oriundo da degradação de arenito intertrap. Os ensaios de laboratório realizados foram ensaios de expansão, ensaios de caracterização, ensaios de cisalhamento direto, ensaios ring shear e ensaios triaxiais (CIU) e especiais Os ensaios triaxiais especiais consistiram em uma fase de cisalhamento inicial realizada sob condições drenadas até próximo do estado de tensões existente no campo, seguida de um carregamento não drenado até a ruptura. Estes ensaios demonstraram que, na fase não drenada e sob baixas tensões de confinamento, ocorre um aumento de poropressão seguido pela diminuição da mesma até valores negativos. Mostram também que, carregamentos não drenados em baixas tensões confinantes sobre este solo não induzem tendência a liquefação.

Mapeamento da Bacia do Camaquã com a utilização de dados geofísicos, eologia e sensoriamento remoto

A análise tectono-estratigráfica da Bacia do Camaquã, uma sequência vulcanosedimentar do Neoproterozóico ao Eoproterozóico com depósitos de Cu (Au, Ag), Zn e Pb, é aqui apresentada com a utilização de ferramentas de sensoriamento remoto, gravimetria e perfilagem de poço. Nas imagens LANDSAT TM demarcou-se as concentrações de lineamentos junto as principais estruturas regionais e delimitou-se quatro domínios estruturais de acordo com a orientação dos trends dos lineamentos estruturais. Os perfis de poços que abrangem as formações Guaritas e Bom Jardim evidenciam eventos tectônicos com deformação rúptil e dúctil-ruptil, estabelecendo-se diferentes fácies tectonoestratigráficas de seqüências deposicionais (ambiente deltáico) e sequência deformacionais. Nos poços observa-se a variação da densidade com a profundidade entre poços, indicando a presença de duas aloformações de compactação distintas. Com base nos dados gravimétricos locais e regionais pode-se delimitar anomalias gravimétricas do embasamento, pacotes sedimentares de espessuras distintas em subsuperfície, com espessamento para NE, como também valores diferenciados para as principais unidades sedimentares da região estudada, bem como uma compartimentação escalonada da bacia do Camaquã. Ferramentas computacionais complementam a análise gravimétrica e de perfilagem geofísica, possibilitando a integração das técnicas já relacionadas e a formatação de dois perfis esquemáticos EW e SW-NE da bacia. Estes perfis auxiliam na visualização dos limites estruturais e formato da bacia, trazendo importantes informações para o modelo geológico da Bacia do Camaquã.

Resistência ao cisalhamento de solos não saturados : análise experimental e teórica

Um equipamento triaxial convencional originalmente utilizado para ensaios em amostras de solos saturados saturada foi modificado para que fosse possível a realização de ensaios triaxiais em solos não saturados. As principais modificações foram a instalação de uma pedra cerâmica de alto valor de entrada de ar (300 kPa) na nova base da câmara triaxial e uma nova linha de aplicação de pressão para aplicação de pressão de ar na amostra. A técnica de translação de eixos é utilizada para evitar cavitação no sistema de aplicação de pressão. O solo estudado nesta pesquisa consiste de um colúvio de arenito localizado nas encostas da Formação Serra Geral, entre os municípios de Timbé do Sul (SC) e São José dos Ausentes (RS). Ensaios triaxiais convencionais foram realizados nas condições drenado e não drenado em amostras indeformadas para tensões de confinamento iniciais variando de 50 até 500 kPa; ensaios triaxiais convencionais foram realizados na condição drenada em amostras remoldadas para as tensões de confinamento iniciais de 50, 100 e 200kPa. Ensaios triaxiais com sucção controlada foram realizados na condição drenado em amostras indeformadas para as tensões normais líquidas de 50, 100, 150 e 200 kPa em níveis de sucção variando de 25 até 150 kPa. A partir dos resultados dos ensaios triaxiais determinou-se os parâmetros de resistência ao cisalhamento: c’ – intercepto coesivo efetivo; f´ - ângulo de atrito interno efetivo; fb – ângulo de atrito interno que quantifica a contribuição da sucção na resistência ao cisalhamento. O comportamento encontrado foi de uma envoltória de resistência ao cisalhamento não saturada bilinear com acréscimo na resistência ao cisalhamento para baixos níveis de sucção até aproximadamente 75 kPa, e após um decréscimo na resistência ao cisalhamento. A tensão normal líquida não influencia no valor de fb e a sucção não provoca alteração no valor de f´. O valor de fb apresenta valores superiores ao valor de f´, quando se utiliza o critério de ruptura clássico de resistência ao cisalhamento. Alguns critérios de determinação dos valores máximos de ruptura foram aplicados para um melhor entendimento do comportamento resistente deste material.

Análise da recuperação em reservatório de gás com baixa permeabilidade (TIGHT GAS) através do fraturamento hidráulico

With the increasing of energetic consumption in the worldwile, conventional reservoirs, known by their easy exploration and exploitation, are not being enough to satisfy this demand, what has made necessary exploring unconventional reservoirs. This kind of exploration demands developing more advanced technologies to make possible to exploit those hydrocarbons. Tight gas is an example of this kind of unconventional reservoir. It refers to sandstone fields with low porosity, around 8%, and permeabilities between 0.1 and 0.0001 mD, which accumulates considerable amounts of natural gas. That natural gas can only be extracted by applying hydraulic fracturing, aiming at stimulating the reservoir, by creating a preferential way through the reservoir to the well, changing and making easier the flow of fluids, thus increasing the productivity of those reservoirs. Therefore, the objective of this thesis is analyzing the recovery factor of a reservoir by applying hydraulic fracturing. All the studies were performed through simulations using the IMEX software, by CMG (Computer Modelling Group), in it 2012.10 version

Sistema inteligente para estimar a porosidade em sedimentos a partir da análise de sinais GPR

This Thesis presents the elaboration of a methodological propose for the development of an intelligent system, able to automatically achieve the effective porosity, in sedimentary layers, from a data bank built with information from the Ground Penetrating Radar GPR. The intelligent system was built to model the relation between the porosity (response variable) and the electromagnetic attribute from the GPR (explicative variables). Using it, the porosity was estimated using the artificial neural network (Multilayer Perceptron MLP) and the multiple linear regression. The data from the response variable and from the explicative variables were achieved in laboratory and in GPR surveys outlined in controlled sites, on site and in laboratory. The proposed intelligent system has the capacity of estimating the porosity from any available data bank, which has the same variables used in this Thesis. The architecture of the neural network used can be modified according to the existing necessity, adapting to the available data bank. The use of the multiple linear regression model allowed the identification and quantification of the influence (level of effect) from each explicative variable in the estimation of the porosity. The proposed methodology can revolutionize the use of the GPR, not only for the imaging of the sedimentary geometry and faces, but mainly for the automatically achievement of the porosity one of the most important parameters for the characterization of reservoir rocks (from petroleum or water)

Spatial variability of physical attributes of an alfisol under different hillslope curvatures

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Balanço hídrico e da salinidade do solo na bananeira irrigada com água de diferentes salinidades

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de diferentes níveis de salinidade de água de irrigação no uso consultivo na fase reprodutiva da bananeira e evolução da salinidade do solo. Adotou-se o delineamento inteiramente casualizado em parcelas subdivididas, totalizando oito tratamentos com quatro repetições por tratamento. Os níveis de salinidade foram obtidos a partir de águas naturais de poços dos aquíferos arenito e calcário e foram misturadas em tanques de alvenaria para a obtenção das concentrações de salinidade desejada. Verificou-se que a área do bulbo com umidade superior a 8% representa aproximadamente 50% do volume do solo. A evapotranspiração da cultura diminuiu com o aumento da salinidade entre os tratamentos, o kc médio no período variou de 1,01 a 1,09 em águas de salinidade extremas. Comparando os perfis da salinidade do solo, verificou-se que a concentração de sais foi superior na camada superficial aos 440 dias após plantio.

Superfícies geomórficas e atributos de Latossolos em uma seqüência Arenítico-Basáltica da região de Jaboticabal (SP)

Em um segmento de vertente com substrato de arenito em contato com basalto, regionalmente muito freqüente, pretendeu-se não só relacionar as superfícies geomórficas com os atributos físicos, químicos e mineralógicos dos Latossolos nelas encontrados, mas também testar métodos geoestatísticos para localização de limites dessas superfícies. Usando critérios geomorfológicos, três superfícies foram identificadas e topograficamente caracterizadas. Os solos foram amostrados, a intervalos regulares de 25 m, na profundidade de 0,6 a 0,8 m (topo do horizonte B), em uma transeção de 1.700 m perfazendo 109 pontos. Nas amostras, foram analisados: densidade de partículas, granulometria, CTC do solo, CTC da argila, Fe total da argila (ataque por H2SO4) e óxidos de Fe livres (por dissolução seletiva). A fração argila desferrificada foi analisada por difração de raios X. Com base na estratigrafia e variações do relevo local, foram identificadas e diferenciadas, no campo, três superfícies geomórficas. Analisaram-se também o perfil altimétrico e o modelo de elevação digital do terreno. Observou-se que as três diferentes superfícies estão bem relacionadas com os atributos físicos, químicos e mineralógicos dos seus respectivos solos. Na parte inferior desta vertente, superfície mais recente e sobre basalto, em Latossolo Vermelho eutroférrico típico, foram encontradas as maiores variabilidades da declividade, da argila e de Fe. As variações da inclinação do terreno, quando analisadas sistematicamente pelo split moving windows dissimilarity analysis (análise estatística de dissimilaridade, em segmentos móveis), mostraram que este método estatístico pode ser usado para ajudar a localizar os limites entre superfícies geomórficas. As variações dos solos da transeção, e arredores, mostraram-se relacionadas com idade, inclinação do terreno e litologia. O trabalho geomórfico detalhado forneceu importantes informações para subsidiar os trabalhos de levantamento de solos e de pedogênese.

Discrimination of geomorphic surfaces with multivariate analysis of soil attributes in sandstone - basalt lithosequence

O conceito de superfície geomórfica permite uma interligação entre os diferentes ramos da ciência do solo, tais como geologia, geomorfologia e pedologia. Esta associação favorece a compreensão da distribuição espacial dos solos na paisagem, e torna possível compreender o comportamento dos atributos do solo, que estão principalmente relacionadas com a estratigrafia e formas do relevo. Assim, este estudo visa à aplicação da estatística multivariada para categorizar superfícies geomórficas em uma litossequência arenito-basalto, de modo a fornecer uma base para a avaliação do solo em áreas afins. A área de estudo está localizada no município de Pereira Barreto, São Paulo, Brasil. A área escolhida possui 530 hectares, onde foram localizadas e mapeadas três superfícies geomórficas (I, II e III). Na área, 134 amostras foram coletadas nas profundidades de 0,0-0,2 m e 0,8-1,0 m, foram determinados os conteúdos de areia, silte e argila, pH em CaCl2, conteúdo de MO, P, Ca, Mg, K, Al e H+Al. Com base nos resultados, foram realizadas a análise univariada e multivariada de variância, clusters e principal componente, a fim de comparar as três superfícies geomórficas. A análise estatística univariada dos atributos do solo não foi eficiente na identificação das três superfícies geomórficas. Utilizando-se os atributos físicos e químicos do solo, as técnicas estatísticas multivariada permitiram à separação dos três grupos de corpos naturais do solo que foram equivalentes as três superfícies geomórficas mapeadas. Estes resultados são interessantes, pois demonstram a viabilidade da utilização de classificação numérica das superfícies geomórficas para ajudar no mapeamento de solo.

Desenvolvimento de sistemas a base de tensoativos para recuperação avançada de petróleo

Petroleum is a complex combination of various classes of hydrocarbons, with paraffinic, naphtenic and aromatic compounds being those more commonly found in its composition. The recent changes in the world scenario, the large reserves of heavy oils and also the lack of new discoveries of large petroleum fields are indications that, in the near future, the oil recovery by conventional methods will be limited. In order to increase the efficiency of the extraction process, enhanced recovery methods are cited in applications where conventional techniques have proven to be little effective. The injection of surfactant solutions as an enhanced recovery method is advantageous in that surfactants are able to reduce the interfacial tensions between water and oil, thus augmenting the displacement efficiency and, as a consequence, increasing the recovery factor. This work aims to investigate the effects of some parameters that influence the surfactant behavior in solution, namely the type of surfactant, the critical micelle concentration (CMC) and the surface and interface tensions between fluids. Seawater solutions containing the surfactants PAN, PHN and PJN have been prepared for presenting lower interfacial tensions with petroleum and higher stability under increasing temperature and salinity. They were examined in an experimental apparatus designed to assess the recovery factor. Botucatu (Brazil) sandstone plug samples were submitted to assay steps comprising saturation with seawater and petroleum, conventional recovery with seawater and enhanced recovery with surfactant solutions. The plugs had porosity between 29.6 and 32.0%, with average effective permeability to water of 83 mD. The PJN surfactant, at a concentration 1000% above CMC in water, had a higher recovery factor, causing the original oil in place to be recovered by an extra 20.97%, after conventional recovery with seawater

Aplicação de microemulsões na solubilização de frações pesadas de petróleo

This work presents studies related to the use of microemulsions in the solubilization of heavy crude oil fractions responsible by the formation of deposits. The first stage of the work was addressed to the construction of phases diagrams, with the intention of determining the area within which the microemulsion is formed. The following systems were studied: UNITOL L 90 n-Butanol - Water - Kerosene (system 1); UNITOL L 90 - n-Butanol - Water - Xylene (system 2); UNITOL L 90 n-Butanol - Water - Kerosene/Xylene 10% (system 3); UNITOL L 90 - Sec-Butanol - Water - Xylene (system 4). In parallel experiments of physical adsorption were carried out by the static method, with the intention of simulating natural conditions of reservoirs. Crude oil of the Fazenda Belém field (Rio Grande do Norte), was used as solute, xylene as solvent and the Assu sandstone (Rio Grande do Norte, Brazil) and Botucatu sandstone (Paraná, Brazil) as rock reservoirs. The curves of adsorption presented the S format type, in agreement with the classification proposed by Giles, Smith and Huitson (1974). The solubilization process was accomplished in the batch method, by varying the time of agitation, the microemulsions and the solid/solution ratio. The experiments showed that the microemulsions presented high efficiency in the solubilization of the crude oil adsorbed on the sandstones. System 2 presented an efficiency of 99% for the Assu sandstone and 97% for the Botucatu sandstone

Nano emulsões aplicadas a recuperação avançada de petróleo

A exploração de petróleo está a cada dia em circunstâncias mais adversas, no que diz respeito à profundidade dos poços como também, em relação à fluidez do óleo. Os reservatórios de descobertas recentes não possuem energia própria para produzir ou os métodos convencionais não são eficientes para fazer com que esses reservatórios tenham uma vida útil elevada, devido a alterações das propriedades físico-químicas, como por exemplo a viscosidade, que torna o deslocamento do óleo pelos poros do reservatório até a superfície cada vez mais complexo. O presente trabalho tem como objetivo estudar a preparação, caracterização e a utilização de nanoemulsões obtidas a partir de sistemas microemulsionados, com e sem a presença de polímero. Esses sistemas foram aplicados como método químico de recuperação de petróleo, com o intuito de obter maior eficiência de volume de óleo deslocado. O interesse por esse tipo de sistema existe devido a sua baixa tensão superficial, o pequeno tamanho de gotícula e, principalmente, pelo baixo percentual de matéria ativa presente em sua composição. Os ensaios realizados para caracterizar esses sistemas foram: aspecto físico, medidas de tamanho de gotícula, índice de polidispersão, tensão superficial, pH e condutividade. Ensaios de reologia e de adsorção dos sistemas foram realizados com o objetivo de avaliar sua influencia na recuperação de petróleo. Os ensaios de recuperação foram realizados em um equipamento que simula as condições de um reservatório de petróleo, utilizando plugs de rocha arenito Botucatu. Esses plugs foram saturados com salmoura (KCl 2%) e com petróleo proveniente da Bacia Potiguar do campo de Ubarana. Após essas etapas foi realizada a recuperação convencional utilizando a salmoura e, por último, foi injetada, a nanoemulsão, como método de recuperação avançada. Os sistemas obtidos variaram de 0% à 0,4% de polímero. Os ensaios de tamanhos de partícula obtiveram como resultado uma variação de 9,22 a 14,8 nm, caracterizando que as nanoemulsões estão dentro da faixa de tamanho inerente a esse tipo de sistema. Para ensaios de tensão superficial os valores foram na faixa de 33,6 a 39,7 dynas/cm, valores semelhantes à microemulsões e bem abaixo da tensão superficial da água. Os resultados obtidos para os valores de pH e condutividade se mantiveram estáveis ao longo do tempo de armazenamento, essa avaliação indica estabilidade das nanoemulsões estudadas. O teste de recuperação avançada utilizando nanoemulsão com baixo percentual de matéria ativa obteve como resultado de eficiência de deslocamento 39,4%. Porém esse valor foi crescente, de acordo com o aumento do percentual de polímero na nanomeulsão. Os resultados de eficiência de deslocamento de petróleo estão diretamente relacionados com o aumento da viscosidade das nanoemulsões. A nanoemulsão V (0,4% polímero) é o sistema mais viscoso dentre os analisados, e obteve o maior percentual de óleo deslocado (76,7%), resultando na maior eficiência de deslocamento total (90%). Esse estudo mostrou o potencial de sistemas nanoemulsionados, com e sem polímeros, na recuperação avançada de petróleo. Eles apresentam algumas vantagens com relação a outros métodos de recuperação avançada, como: o baixo percentual de matéria ativa, baixo índice de adsorção do polímero, dissolvido em nanoemulsão, na rocha e alta eficiência de recuperação

Estudo de sistemas microemulsionados utilizando água do mar na recuperação avançada de petróleo

Petroleum exists in the nature in certain underground formations where it is adsorbed into the rocks pores. For the conventional recovery methods usually only 30% of the oil is extracted and this can be credited, basically, to three aspects: high viscosity of the oil, geology of the formation and high interfacial tensions between the reservoir s fluids. The enhanced recovery methods use the injection of a fluid or fluids mixture in a reservoir to act in points where the conventional process didn't reach the recovery rates. Microemulsion flooding, considered an enhanced method, has the purpose to desorb the oil from the rock formation and to attain an efficient displacement of the oil emulsion. With this in mind, this work was accomplished with two main objectives: the study of the parameters effect that influence a microemulsified system (surfactant and cosurfactant types, C/S rate and salinity) and the evaluation of displacement efficiency with the microemulsions that showed stability in the rich aqueous area. For the analyzed parameters it was chose the microemulsions composition used in the recovery stage: 25% water, 5% kerosene, 46.7% of butanol as cosurfactant and 23.3% of BC or SCO cosurfactant. The core plugs of Assu and Botucatu sandstones were appraised in porosity and permeability tests and then submitted to the steps of saturation with seawater and oil, conventional recovery with water and enhanced recovery with the selected microemulsions. The Botucatu sandstone presented better recovery parameters, and the microemulsion composed with BS surfactant had larger recovery efficiency (26.88%)

Avaliação do comportamento de fluidos micelares na recuperação avançada de petróleo

In heavy oil fields there is a great difficulty of the oil to flow from the reservoir to the well, making its production more difficult and with high cost. Most of the original volumes of oil found in the world are considered unrecoverable by the use of the current methods. The injection of micellar solutions has a direct action in the oil interfacial properties, resulting in an enhanced oil recovery. The objective of this research was the study and selection of micellar solutions with ability to decrease the interfacial interactions between fluids and reservoir formation, increasing oil production. The selected micellar solutions were obtained using commercial surfactants and surfactants synthesized in laboratory, based on the intrinsic properties of these molecules, to use in the enhanced oil recovery. Petroleum Reservoirs were simulated using sandstone plugs from Botucatu formation. Experiments with conventional and enhanced oil recovery techniques were accomplished. The obtained results showed that all micellar solutions were able to enhance oil recovery, and the micellar solution prepared with a SB anionic surfactant, at 2% KCl solution, showed the best recovery factor. It was also accomplished an economic analysis with the SB surfactant solution. With the injection of 20% porous volume of micellar solution, followed by brine injection, the increment in petroleum recovery can reach 81% recovery factor in the 3rd porous volume injected. The increment in the total cost by the addition of surfactant to the injection water represents R$ 7.50/ton of injected fluid

Monitoramento por dgps e análise dos processos erosivos da linha de costa na praia de Pirangi do Norte - Parnamirim / RN

Through out the course of a steady increase in search and recovery of space in the coastal zone, there is also an expanding concern about the erosion processes of this area. The main problem in coastal areas is that urbanization occurs in a disorderly fashion and unsustainable, further aggravating the problems of coastal dynamics. The study area of this work is located on the southern coast of Pirangi do Norte beach to about 20km south of Natal, capital of Rio Grande do Norte in the Parnamirim City. This area has the length of approximately 1km, divided into three sections (Western, Central and Eastern) with a morphology consisting of a tableland at the top, sea cliffs in the West and Central parts and sand dunes in the Eastern section, both vegetated, and a coastal plain on the inferior part associated with the presence of beach rocks. This study aimed to analyze the erosion processes operating in the excerpt of Pirangi do Norte beach and assess the feasibility of their monitoring making use of DGPS (Global Positioning System Differential mode). During the work it was carried out a physical description of the area through photo-interpretation and site survey after measurement of the shoreline in the period between November 2004 and November 2009 and beach profiles between August 2005 and July 2006. The analysis of the results of the annual surveys showed the occurrence of variations of the shoreline along the stretch traveled. Sites are identified in advancement coast from the sea and it was verified in loco the presence of erosion with deposition of materials on the lower part of the coastal bluff, the former position of the shoreline, showing a false notion of advancing it. This leads to the conclusion that the data collected in a survey of the shoreline should always be accompanied by photographic records of the local area and with the highest rate of erosion, thus avoiding the mistake of treating the deposit materials as evidence of progress coast. At the end of the study, after a review of various works to mitigate the erosion in the coastal zone, it is recommended to the area of study the adoption of an artificial feeding of the beach, aiming the minimization of the erosive effects of the tides. Moreover, it is suggested that even the continuity of monitoring, maintenance of existing vegetation and control of the occupation on the edge of sea cliffs