Influência da adição de cálcio nas propriedades de pastas geopoliméricas destinadas a cimentação de poços de petróleo

Nowadays, the search for new technologies that are able to follow the upcoming challenges in oil industry is a constant. Always trying properties improvements of the used materials, looking for the best performance and greater life time. Besides the search for technologies that show an improvement of performance, the search for materials environmentally correct along the whole production process. In Oil well cementing, this search for new technologies passes through the development of slurry systems that support these requests and that are also environmentally friendly. In this context, the use of geopolymer slurries is a great alternative route to cementing oil wells. Besides having good properties, comparable to Portland cement slurries, this alternative material releases much less CO2 gas in the production of their root materials when compared the production of Portland cement, which releases tons of CO2. In order to improve the properties of geopolymer slurries has been added Calcium Oxide, as observed in other studies that slurries where the Calcium is present the values of compressive strength is greater. The addition has been realized based in the CaO/SiO2 molar ratio of 0.05, 0.10 and 0.15. Have been performed compressive strength tests, thickening time, rheology and fliud loss control test of the slurries, following NBR 9831, as well as the physical chemical characterization of XRD, SEM and TG. Has been observed in most of the tests the slurries follow a tendency until the ratio of 0.10, which inverses in the ratio 0.15. This behavior can be explained by two phenomena that occur simultaneously, the first one is the break of the polymer chains and a consequent increase in molucules mobility, which prevails until the ratio of 0.1, and the second is possible approach of the chains due to the capacity of the calcium ions stabilize the charges of two different aluminum. There is only one linearity in the mechanical behavior that can be attributed to the appereance of the C-S-H phase. Based on this, it is concluded that the phenomenon of breaking the polymer chains predominates until the ratio of 0.1, causing an increase of the filtrate volume, lower rheological parameters and increasing thickening time. From the ratio of 0.15 the approach of the chains predominates, and the behavior is reversed

influência da adição de diferentes sais em pastas de cimento portland para cimentação de poços de petróleo

One of the great challenges at present time related with the materials area concerns of products and processes for use in petroleum industry, more precisely related to the Pre-salt area. Progresses were reached in the last years allowing the drilling of the salt layer, with the time reduction for drilling and larger success at the end. For the oil wells companies the preponderant factor is the technology, however, in spite of the progress, a series of challenges is still susceptible to solutions and one of them refers to the slurries preparation for cementing in those areas. Inside of this context, this study had for objective to analyze the influence of the salts NaCl, KCl, CaSO4 and MgSO4 in strength and chemical structure of the hydrated products. As methodology, they were prepared and analyzed cement slurries with varied concentrations of these salts that are commonly found in the saline formations. The salts concentrations used in formulations of the slurries were of 5%, 15% and 30%. The slurries were formulated with specific weight of 15,8 lb / gal and the cement used was Class G. Strength tests were accomplished in samples cured by 24 hours and 28 days. Also were realized crystallographic characterization (XRD) and morphologic (SEM). In agreement with the presented results, it is observed that the largest resistance values are attributed to the slurries with concentration of 15%. There was reduction of the strength values of the slurries formulated with concentration of 30%. Through the characterization microstructural it was possible to note the salts influence in the main cement hydrated products

Comportamento reológico de materiais cimentícios para poços de petróleo contendo naftaleno condensado ou policarboxilato

Pastas a base de cimento Portland são utilizadas na cimentação de poços de petróleo. Elas consistem de uma mistura de partículas sólidas de cimento dispersas em água e aditivos. Atualmente, diversos materiais alternativos são utilizados como aditivos, objetivando a modificação e a melhoria das propriedades das pastas de cimento, especialmente no aumento da fluidez. Novos aditivos plastificantes são capazes de suportar as diversas condições de poços, promovendo propriedades no estado fluido compatíveis às condições exigidas para cimentação.Dispersantes são os componentes da pasta que garantem fluidez, além de proporcionar controle na água perdida por filtração na formação porosa, garantindo o sucesso da operação de bombeio. Em deter minados campos, além do efeito da profundidade, as condições geológicas das formações promovemvariações do gradiente de pressão e temperatura ao longo da profundidade vertical do poço. Recentemente, diversos aditivos químicos da indústria da construção civil tem sido estudados em condições de cimentação de poços de petróleo. Vários produtos testados tem apresentado desempenho superior aos produtos normalmente empregados pela indústria de petróleo com boa relação custo/benefício em função do volume de mercado da construção civil. Resultados promissores na seleção de aditivos com função dispersante da construção civil para operações de cimentação de poços de petróleo onshore foram obtidos para temperaturas até 80°C. O potencial de uso desses aditivos permite estabelecer novas soluções para problemas encontrados na cimentação de poços de petróleo HPHT, poços sujeitos à injeção de vapor, poços depletados e poços produtores de gás. Na construção civil, os superplastificantes permitem reduzir o fator água/cimento das argamassas proporcionando melhoria de propriedades como resistência mecânica e fluidez. Assim, o objetivo deste trabalho foi o estudo e a caracterização reológica de pastas constituídas de cimento Portland, água e aditivos do tipo plastificante, com função dispersante a base de naftaleno condensado e policarboxilato, na faixa de temperaturas de 58°C e 70ºC. As condições utilizadas para a avaliação dos aditivos alternativos foram baseadas em uma cimentação primária para um poço hipotético de 2200 m de profundidade e gradientes geotérmicos de 1,7°F/100 pés e 2,1°F/100 pés. Os resultados demonstraram a grande eficiência e o poder dispersivo do policarboxilato para as temperaturas estudadas. O aditivo promoveu alta fluidez, sem efeitos de sedimentação da pasta. O dispersante à base de naftaleno reduziutant o a viscosidade plástica como o limite de escoamento acimada concentração a partir de 0,13%. O modelo de Bingham descreveu bem o comportamento reológico das pastas com policarboxilato para todas as concentrações

Compósitos Portland-biopolímeros para cimentação de poços de petróleo

The oil production in mature areas can be improved by advanced recovery techniques. In special, steam injection reduces the viscosity of heavy oils, thus improving its flow to surrounding wells. On the other hand, the usually high temperatures and pressures involved in the process may lead to cement cracking, negatively affecting both the mechanical stability and zonal isolation provided by the cement sheath of the well. The addition of plastic materials to the cement is an alternative to prevent this scenario. Composite slurries consisting of Portland cement and a natural biopolymer were studied. Samples containing different contents of biopolymer dispersed in a Portland cement matrix were prepared and evaluated by mechanical and rheological tests in order to assess their behavior according to API (American Petroleum Institute) guidelines. FEM was also applied to map the stress distribution encountered by the cement at bottom bole. The slurries were prepared according to a factorial experiment plan by varying three parameters, i.e., cement age, contents of biopolymer and water-to-cement ratio. The results revealed that the addition of the biopolymer reduced the volume of free water and the setting time of the slurry. In addition, tensile strength, compressive strength and toughness improved by 30% comparing hardened composites to plain Portland slurries. FEM results suggested that the stresses developed at bottomhole may be 10 to 100 times higher than the strength of the cement as evaluated in the lab by unconfined mechanical testing. An alternative approach is proposed to adapt the testing methodology used to evaluate the mechanical behavior of oilwell cement slurries by simulating the confined conditions encountered at bottornhole

Adsorção de cobre e cromo utilizando fibra de sisal visando o tratamento da água produzida pela indústria petrolífera

Currently, the oil industry is the biggest cause of environmental pollution. The objective was to reduce the concentration of copper and chromium in the water produced by the oil industry. It was used as adsorbent natural sisal fiber Agave sp treated with nitric acid and sodium hydroxide. All vegetable fibers have physical and morphological properties that enablies the adsorption of pollutants. The basic composition of sisal is cellulose, hemicellulose and lignin. The features are typically found in the characterization of vegetable fibers, except the surface area that was practically zero. In the first stage of adsorption, it was evaluated the effect of temperature and time skeeking to optimize the execution of the factorial design. The results showed that the most feasible fiber was the one treated with acid in five hours (30°C). The second phase was a factorial design, using acid and five hours, this time was it determined in the first phase. The tests were conducted following the experimental design and the results were analyzed by statistical methods in order to optimize the main parameters that influence the process: pH, concentration (mol / L) and fiber mass/ metal solution volume. The volume / mass ratio factor showed significant interference in the adsorption process of chromium and copper. The results obtained after optimization showed that the highest percentages of extraction (98%) were obtained on the following operating conditions: pH: 5-6, Concentration: 100 ppm and mass/ volume: 1 gram of fiber/50mL solution. The results showed that the adsorption process was efficient to remove chromium and copper using sisal fibers, however, requiring further studies to optimize the process.

Análise de Sustentabilidade em Projetos de Instalações de Produção de Petróleo

A proposal for a global analysis of sustainability in projects related in oil facilities is presented. By considering economic, environmental and social aspects in the early stages of design, the suggested method is more comprehensive and can be used to complement the analysis commonly applied in the petroleum industry, such as: Study of Technical and Economic Feasibility; Environmental Impact Assessment and Risk Analysis. Several authors, associations, certification bodies and oil companies suggest different approaches to study sustainability in some specific activities (or industries). In this study, a checklist of significant sustainability aspects for the oil industry (surface facilities) was assembled. In addition, a matrix was developed to assess the sustainability items relevant to these projects. In this work, the checklist interacts with the matrix to perform a "Preliminary Analysis of Sustainability of the Enterprise" (APSE). This method allows the identification of aspects that contribute significantly to global sustainability. From this analysis, which includes economic, social and environmental aspects, is built a report that is used to analyze qualitatively and quantitatively the impact of the sustainability aspects of the project. In this analysis are identified items that strongly influence the economic, social or environmental aspects and evaluated alternatives that can increase the overall sustainability of the project. Finally, the alternatives that can be used to indicate the most sustainable option are identified. This method was applied in a project (design) of a small offshore platform. This case study shows how the APSE can contribute to the identification of sustainability initiatives for the enterprise. The results showed that relevant aspects can contribute decisively to global sustainability. Finally, it was observed that the proposed method can contribute to increased rates of sustainability, even after application of analysis commonly used in these projects

Simulador de escoamento multifásico em poços de petróleo (SEMPP)

The multiphase flow occurrence in the oil and gas industry is common throughout fluid path, production, transportation and refining. The multiphase flow is defined as flow simultaneously composed of two or more phases with different properties and immiscible. An important computational tool for the design, planning and optimization production systems is multiphase flow simulation in pipelines and porous media, usually made by multiphase flow commercial simulators. The main purpose of the multiphase flow simulators is predicting pressure and temperature at any point at the production system. This work proposes the development of a multiphase flow simulator able to predict the dynamic pressure and temperature gradient in vertical, directional and horizontal wells. The prediction of pressure and temperature profiles was made by numerical integration using marching algorithm with empirical correlations and mechanistic model to predict pressure gradient. The development of this tool involved set of routines implemented through software programming Embarcadero C++ Builder® 2010 version, which allowed the creation of executable file compatible with Microsoft Windows® operating systems. The simulator validation was conduct by computational experiments and comparison the results with the PIPESIM®. In general, the developed simulator achieved excellent results compared with those obtained by PIPESIM and can be used as a tool to assist production systems development

Um Modelo híbrido para previsão de curvas de produção de petróleo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Nova técnica para obtenção de fraturas com altíssima condutividade em poços de petróleo

Increase hydrocarbons production is the main goal of the oilwell industry worldwide. Hydraulic fracturing is often applied to achieve this goal due to a combination of attractive aspects including easiness and low operational costs associated with fast and highly economical response. Conventional fracturing usually involves high-flowing high-pressure pumping of a viscous fluid responsible for opening the fracture in the hydrocarbon producing rock. The thickness of the fracture should be enough to assure the penetration of the particles of a solid proppant into the rock. The proppant is driven into the target formation by a carrier fluid. After pumping, all fluids are filtered through the faces of the fracture and penetrate the rock. The proppant remains in the fracture holding it open and assuring high hydraulic conductivity. The present study proposes a different approach for hydraulic fracturing. Fractures with infinity conductivity are formed and used to further improve the production of highly permeable formations as well as to produce long fractures in naturally fractured formations. Naturally open fractures with infinite conductivity are usually encountered. They can be observed in rock outcrops and core plugs, or noticed by the total loss of circulation during drilling (even with low density fluids), image profiles, pumping tests (Mini-Frac and Mini Fall Off), and injection tests below fracturing pressure, whose flow is higher than expected for radial Darcian ones. Naturally occurring fractures are kept open by randomly shaped and placed supporting points, able to hold the faces of the fracture separate even under typical closing pressures. The approach presented herein generates infinite conductivity canal held open by artificially created parallel supporting areas positioned both horizontally and vertically. The size of these areas is designed to hold the permeable zones open supported by the impermeable areas. The England & Green equation was used to theoretically prove that the fracture can be held open by such artificially created set of horizontal parallel supporting areas. To assess the benefits of fractures characterized by infinite conductivity, an overall comparison with finite conductivity fractures was carried out using a series of parameters including fracture pressure loss and dimensionless conductivity as a function of flow production, FOI folds of increase, flow production and cumulative production as a function of time, and finally plots of net present value and productivity index

DESLOCAMENTOS POPULACIONAIS PENDULARES EM ÁREAS LIGADAS À INDÚSTRIA PETROLÍFERA NO ESTADO DO RIO DE JANEIRO. BRASIL. 2000

O estudo dos movimentos pendulares de população vem adquirindo importância crescente na medida em que estes se relacionam diretamente com a estrutura e as mudanças que ocorrem na economia e na sociedade. No presente caso, referem-se às transformações ligadas à indústria do petróleo e seus impactos na região Norte Fluminense do estado do Rio de Janeiro. Em decorrência dessas mudanças, emergem novas formas de mobilidade espacial da população, como a pendular (diária/ de curta distância, semanal/ de média distância ou estendida/ de longa distância) para pessoas que trabalham ou estudam em município diferente do de sua residência. Neste sentido, o objetivo geral deste estudo, de caráter exploratório descritivo, é discutir o fenômeno dos deslocamentos pendulares de população como processo de interação espacial. Para tal, visa caracterizar esta nova feição da mobilidade populacional, considerando como indicadores básicos, distância percorrida, áreas de origem e destino, bem como a periodicidade dos deslocamentos segundo o recorte espacial da Organização dos Municípios Produtores de Petróleo (OMPETRO) e limítrofes da Bacia de Campos/RJ. Como objetivo específico, busca traçar o perfil sócio-demográfico dos deslocados diários (em especial para atividades do comércio e serviços) e dos deslocados de maior tempo e distância (aqueles ligados á indústria do petróleo). O presente trabalho integra pesquisas em andamento no Grupo de Estudos Espaço e População (GEPOP) do Departamento de Geografia da Universidade Federal do Rio de Janeiro. Brasil.

Estudo da cristalização de parafinas por espectroscopia de RMN em temperaturas variáveis

A cristalização e formação de depósitos parafínicos é um problema operacional crítico na indústria do petróleo em todo o mundo e provoca grandes perdas econômicas na recuperação do óleo. São muitos os estudos que têm sido realizados para desenvolver modelos termodinâmicos de predição da precipitação de parafinas, sendo que boa parte deles utilizam a ressonância magnética nuclear (RMN) em alto ou baixo campo magnético juntamente com outras técnicas como calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise elementar e cromatografia gasosa para caracterizar a fase sólida formada a partir do petróleo. Este trabalho busca um maior entendimento da cristalização de ceras parafínicas por meio de experimentos de espectroscopia de RMN de 1H e 13C conduzidos em temperaturas variáveis, o que pode auxiliar na previsão e remediação dos problemas causados pela sua deposição nas linhas de escoamento da produção. Para isso, o estudo desse fenômeno foi conduzido inicialmente em amostras de parafina comercial e, posteriormente, em uma amostra de petróleo parafínico com variação de temperatura sem extrair a fase sólida, garantindo a não interferência de solventes que podem influenciar no processo de cristalização. A metodologia desenvolvida demonstrou ser útil para determinar a temperatura inicial de aparecimento de cristais (TIAC), sendo obtida uma boa concordância com os resultados de DSC para a parafina comercial e petróleo. O registro de espectros em diferentes temperaturas permitiu também a identificação das variações de intensidade e largura de linha dos sinais associados aos diferentes grupos químicos presentes nos materiais estudados.

Simulação de técnicas de engenharia de reservatórios: exemplo de utilização de opções reais

Este trabalho teve como objetivo incluir flexibilidade gerencial (tais como técnicas de recuperação complementar de óleo) na avaliação de reservatórios. Concluímos que essas técnicas podem aumentar o valor dos reservatórios em até 25% segundo a teoria de opções reais. A principal vantagem da metodologia de teoria de opções em relação à tradicional técnica de fluxo de caixa descontado é levar em conta as questões operacionais da indústria do petróleo. Utilizamos dois modelos clássicos para a precificação de reservatórios de petróleo e aplicamos uma análise de sensibilidade para determinar quais fatores são mais relevantes no seu valor econômico. Como era de se esperar, em ambos os modelos, o tempo de concessão e a taxa de convenience e/ou dividend yield foram os fatores mais importantes.

A Bacia Lusitaniana: estratigrafia, paleogeografia e tectónica

A Bacia Lusitaniana é uma bacia sedimentar que se desenvolveu na Margem Ocidental Ibérica (MOI) durante parte do Mesozóico, e a sua dinâmica enquadra-se no contexto da fragmentação da Pangeia, mais especificamente da abertura do Atlântico Norte. Caracteriza-se como uma bacia distensiva, pertencente a uma margem continental do tipo atlântico de rift não vulcânica. Ocupa mais de 20 000 km2 na parte central da MOI, alongando-se por cerca de 200 km segundo direcção aproximada NNW-SSE e por mais de 100 km na direcção perpendicular; cerca de 2/3 aflora na área continental emersa e a restante área, encontra-se imersa, na plataforma continental. Trata-se da única bacia das margens do Atlântico Norte com extensa exposição superficial, pelo que tem atraído nas últimas décadas um número considerável de geólogos, especialistas de variados domínios, para a realização de trabalhos de investigação integrados em equipas nacionais e internacionais, muitos delas ligadas à indústria do petróleo. Ao longo das várias décadas de prospecção foram efectuadas cerca de 50 sondagens profundas e mais de 37 000 km de perfis sísmicos de reflexão 2D. A evolução tectónica da Bacia Lusitaniana foi condicionada por falhas que se formaram durante o episódio de gracturação tardi-varisca aproximadamente entre os 300 e os 280 M.a. Este episódio tardi-orogénico resulta de imposição de regime de cisalhamento direito à micro-placa ibérica nos seus paleolimites E-W setentrional e meridional, dos quais resultariam as falhas de desligamento esquerdo de direcção aproximada NNE-SSW a NE-SW. Outras falhas orogénicas variscas de orientação N-S (falha de Porto-Tomar) e NW-SE foram também importantes na estruturação da Bacia Lusitaniana, como adiante ficará patente. Esta é a herança tectónica da Bacia que levou, durante o estiramento crostal mesozóico, à formação do conjunto de bacias marginais na MOI. A evolução tectónica da Bacia Lusitaniana está condicionada pela distensão mesozóica relacionada com a abertura do Atlântico Norte, na proximidade do Atlântico Central, domínios oceânicos distintos separados pela Zona de Falha de Açores-Gibraltar (ZFAG). Esta constitui limite transformante entre placas, que numa fase inicial do ciclo alpino, ou seja da rotura da Pangea, separou dois grandes continentes, a Laurásia a Norte e a Gondwana a Sul. A Ibéria localiza-se, assim, durante o Mesozóico, numa posição de charneira, cuja actividade está também relacionada com a evolução dos limites de placa: i) a sul, entre África e a Eurásia, limite transcorrente ao longo da Zona de Falha de Açores Gibraltar e ii) a Oeste, entre a Ibéria e a Terra Nova limite divergente associado à evolução do Atlântico. Nas fases iniciais de desenvolvimento do proto-Atlântico norte, desde o Triásico, a Ibéria encontra-se solidária ao continente norte-americano, mas por estiramento litosférico progressivo, acabará por ocorrer rotura crostal e consequente oceanização no final do Cretácico Inf. Este conjunto de interações será assim responsável por uma evolução também complexa da Margem Ocidental da Ibéria, onde se encontra a Bacia Lusitaniana, bacia intracratónica, interna, separada de uma zona externa por um relevo estrutural, o horst da Berlenga. Desta forma, alguns processos complexos, uns exógenos, outros de clara influência endógena, vão ficando registados na Bacia. Referimo-nos a episódios de inversão tectónica precoce, a um magmatismo muito ténue - para todos os efeitos podendo-se considerar como uma margem continental de rift, não vulcânica - e a diapirismo que se encontra registado na sua área geográfica.

Contributo para o estudo das principais tecnologias de tratamento utilizadas no tratamento de efluentes provenientes da industria petrolífera

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Sanitária

Um instrumento de macropolítica de informação. Concepção de um sistema de inteligência de negócios para gestão de investimentos de engenharia

Em uma economia cada vez mais globalizada, a obtenção de informação sobre o mercado no qual uma empresa atua e sobre as estratégias mercadológicas de seus concorrentes é condição fundamental para a obtenção de vantagem competitiva. Inteligência de negócios é uma disciplina que surge a partir desta necessidade permitindo a monitoração permanente do ambiente de atuação da empresa, mediante coleta, análise e validação de informações sobre concorrentes, clientes, parceiros, fornecedores e demais atores, visando à diminuição de riscos na tomada de decisão, a partir do desenvolvimento de uma base de conhecimento sobre o negócio. Este trabalho apresenta uma concepção para um sistema de inteligência de negócios para a atividade de gestão de investimentos de engenharia na indústria de petróleo.