Construção de um modelo experimental simulando condições de perfilagem de indução

A ferramenta de indução tem sido, desde 1949, largamente utilizada na prospecção de petróleo pois auxilia na localização de formações que contém hidrocarbonetos. Ainda existem, porém, várias restrições quanto ao uso deste equipamento. Camadas excessivamente finas, poços preenchidos com lamas muito condutivas e grandes diâmetros de invasão são exemplos de situações onde seu desempenho não é bom. Para que se possa minimizar estas limitações é necessário o conhecimento da resposta da sonda diante de condições conhecidas. Isto pode ser feito via modelamento analógico e/ou através de modelamento numérico. O presente trabalho consiste na montagem de um sistema de modelamento analógico capaz de simular o perfil de duas bobinas coaxiais frente a meios infinitos e camadas espessas invadidas. O meio geológico é representado através de solução salina de diferentes condutividades. O fator de escala linear é igual a 20 e o equipamento executa medidas na faixa dos 50 kHz aos 100 kHz. Este sistema será utilizado em futuros estudos envolvendo disposições de bobinas diferentes das normalmente utilizadas e em estudos de outros problemas encontrados na perfilagem de indução.

Detecção do contato entre camadas através do perfil de indução

Dois dos principais objetivos da interpretação petrofísica de perfis são a determinação dos limites entre as camadas geológicas e o contato entre fluidos. Para isto, o perfil de indução possui algumas importantes propriedades: É sensível ao tipo de fluido e a distribuição do mesmo no espaço poroso; e o seu registro pode ser modelado com precisão satisfatória como sendo uma convolução entre a condutividade da formação e a função resposta da ferramenta. A primeira propriedade assegura uma boa caracterização dos reservatórios e, ao mesmo tempo, evidencia os contatos entre fluidos, o que permite um zoneamento básico do perfil de poço. A segunda propriedade decorre da relação quasi-linear entre o perfil de indução e a condutividade da formação, o que torna possível o uso da teoria dos sistemas lineares e, particularmente, o desenho de filtros digitais adaptados à deconvolução do sinal original. A idéia neste trabalho é produzir um algoritmo capaz de identificar os contatos entre as camadas atravessadas pelo poço, a partir da condutividade aparente lida pelo perfil de indução. Para simplificar o problema, o modelo de formação assume uma distribuição plano-paralela de camadas homogêneas. Este modelo corresponde a um perfil retangular para condutividade da formação. Usando o perfil de entrada digitalizado, os pontos de inflexão são obtidos numericamente a partir dos extremos da primeira derivada. Isto gera uma primeira aproximação do perfil real da formação. Este perfil estimado é então convolvido com a função resposta da ferramenta gerando um perfil de condutividade aparente. Uma função custo de mínimos quadrados condicionada é definida em termos da diferença entre a condutividade aparente medida e a estimada. A minimização da função custo fornece a condutividade das camadas. O problema de otimização para encontrar o melhor perfil retangular para os dados de indução é linear nas amplitudes (condutividades das camadas), mas uma estimativa não linear para os contatos entre as camadas. Neste caso as amplitudes são estimadas de forma linear pelos mínimos quadrados mantendo-se fixos os contatos. Em um segundo passo mantem-se fixas as amplitudes e são calculadas pequenas mudanças nos limites entre as camadas usando uma aproximação linearizada. Este processo é interativo obtendo sucessivos refinamentos até que um critério de convergência seja satisfeito. O algoritmo é aplicado em dados sintéticos e reais demonstrando a robustez do método.

Detecção de fraturas no poço usando ferramenta de indução coplanar: modelamento analógico

A aplicabilidade de uma ferramenta de indução coplanar de duas bobinas na detecção de zonas fraturadas é estudado através de modelamento reduzido em laboratório. O fator de escala escolhido foi 10 e as condutividades de campo foram representadas por soluções de Cloreto de Amônia. O modelo geológico é composto por uma rocha homogênea resistiva com porções fraturadas e não-fraturada. As resistividades de campo são 4 Ω-m e 200 Ω-m para a zona fraturada e zona não-fraturada, respectivamente. As zonas fraturadas estudadas eram verticais, a várias distâncias da parede do poço, e cruzando a perfuração com mergulhos de 0°, 45° e 60°. A maioria dos perfis foram corridos em uma freqüência de laboratório de 100 kHz. Os resultados apresentados sob a forma de perfis mostraram que a ferramenta coplanar fornece informações sobre o mergulho, espessura e distância da parede do poço, dependendo da posição relativa das bobinas e da zona fraturada. Como a ferramenta coplanar não fornece informação de toda a formação ao redor da mesma, foi sugerido a construção de um sistema de duplo acoplamento semi-nulo (DASN) e alguns perfis são apresentados. Além do maior recobrimento, essa ferramenta fornece uma "técnica de olhada rápida" (quick-look technique) para estimar o mergulho da zona fraturada qualitativamente.

Estudo de anomalias eletromagnéticas de um condutor tabular vertical sob camadas parcialmente condutiva em multifrequência e multiseparação através de modelamento analógico

A resposta eletromagnética (EM) de um corpo condutivo envolvido por uma zona parcialmente condutiva, torna-se bastante diferente daquela de um corpo condutivo em um meio altamente resistivo. As zonas parcialmente condutivas, como por exemplo, rocha encaixante, halo de sulfetos disseminados ou manto de intemperismo, que envolvem o corpo condutivo, afetam a resposta EM de diferentes maneiras, dependendo de suas características físicas e geométricas e, em particular, do sistema de prospecção EM utilizado. Neste trabalho em modelamento analógico, foi feita uma análise de anomalias EM provocadas por corpos condutivos tabulares verticais sob manto de intemperismo, em levantamentos terrestres para diferentes sistemas de bobinas - horizontal coplanar, vertical coplanar e vertical coaxial - em oito frequências na faixa de 250 Hz a 35 kHz e separações entre as bobinas de 0,15; 0,20 e 0,25m. O manto de intemperismo foi simulado por folhas de aço finas dispostas horizontalmente e o corpo condutor principal por folhas de alumínio finas colocadas verticalmente. As dimensões das folhas foram determinadas de acordo com as condições de modelamento para o plano e o semi-plano. Foram utilizados três corpos e três mantos com diferentes espessuras e condutividades, simulando, deste modo, diversas situações geológicas. Os resultados mostraram que cada sistema de bobinas é afetado diferentemente pela presença do manto de intemperismo. Para a análise dos resultados foi plotado um conjunto de diagramas considerando os valores pico-a-pico das anomalias em fase e em quadratura. Um outro conjunto de diagramas mostra as amplitudes máximas em fase, que ocorrem quando a componente em quadratura se anula em uma frequência relativamente baixa para um conjunto de corpo-manto, e as amplitudes máximas em quadratura, que ocorrem quando a resposta em fase atinge um mínimo próximo de zero, em frequências relativamente altas. Com isto foi possível conhecer a faixa de frequências para cada sistema de bobinas, onde a resposta EM se encontra o mínimo afetada pela presença do manto de intemperismo. A maior amplitude na resposta é obtida no sistema horizontal coplanar e a menor no sistema vertical coplanar. Um aumento na separação entre as bobinas é acompanhado por um deslocamento da anomalia para baixas frequências. A faixa de frequências, onde a presença do manto tem pouca influência na resposta do corpo condutivo, e maior para o sistema vertical coaxial e menor para o sistema horizontal coplanar. Esses resultados dão uma luz para o conhecimento da posição e da largura da banda de frequências utilizável, assim como as melhores separações entre transmissor-receptor, para auxiliar no planejamento de sistemas de prospecção EM, de modo que a resposta fique o mais livre possível de sinais indesejáveis, tais como os causados pela presença do manto de intemperismo.

Estudo da resposta de diferentes arranjos de bobinas na perfilagem de indução de poço: modelamento analógico

A sonda de indução tem sido largamente utilizada na perfilagem de poço para detectar reservatórios através do contraste de condutividade existente entre as zonas contendo hidrocarbonetos e as zonas contendo água conata. A sonda de indução, além de auxiliar na localização de formações que contêm hidrocarbonetos, possibilita o cálculo de reservas para análise da viabilidade de exploração do reservatório. Porém, apesar do grande avanço da sonda de indução, a qual utiliza arranjo coaxial, existem várias restrições ao seu uso. Camadas delgadas, poços preenchidos com lama condutiva e invasão profunda são algumas das situações onde não é adequada a utilização da sonda de indução. Considerando as limitações da sonda de indução é que desenvolvemos em laboratório um estudo sobre as diferentes disposições de bobinas para a perfilagem de indução. O estudo consiste em comparar a resposta da sonda de arranjo de bobinas coaxiais, com a resposta da sonda de arranjo de bobinas coplanares e verificar se as respostas encontradas resolvem alguns dos problemas apresentados pela sonda de bobinas coaxiais. As respostas das sondas de diferentes disposições de bobinas foram obtidas através da montagem de um sistema de modelamento analógico simulando um poço. Para o sistema modelo foi utilizado um fator de escala linear igual a 20. Um tanque contendo soluções salinas de diferentes condutividades simulava algumas situações geológicas controladas. O sistema permitia uma variação na frequência de 50 kHz a 100 kHz. Os resultados obtidos foram satisfatórios, em virtude do arranjo de bobinas coplanares ter apresentado melhor resolução vertical que o arranjo de bobinas coaxiais.

Modelamento de perfis de indução

Neste trabalho foi implementado um algoritmo que permite o modelamento das respostas das sondas de indução (2C40-6FF40-ILD) em meios estratificados. O algoritmo é baseado na solução exata do problema de Green para a obtenção do campo eletromagnético em meios estratificados com a fonte no interior dos estratos. O código computacional desenvolvido neste trabalho para meios horizontalmente estratificados tem o objetivo de auxiliar o desenvolvimento de códigos mais avançados, uma vez que é difícil o acesso para a pesquisa dos códigos citados na literatura. Os códigos disponíveis são comerciais, mas estes têm o objetivo único de produção, além de serem, bastante dispendiosos. O código também foi utilizado para a obtenção da resposta da sonda ILD em reservatórios do tipo laminado, onde a sonda tem baixa resolução. E verificamos, a exemplo de outros autores, que a condutividade obtida pela sonda pode ser expressa pela soma das condutividades dos constituintes litológicos do reservatório ponderada pelos seus percentuais em volume. Esta relação foi definida para reservatórios ainda não analisados na literatura, tipo arenito moderadamente silicificado/arenito/folhelho, onde a lâmina de interesse tem resistividade superior a resistividade de uma das lâminas, e inferior a resistividade da outra. Foi analisado também reservatórios tipo arenito moderadamente silicificado/arenito, onde a lâmina de interesse tem a menor resistividade. Com esta relação pode-se obter para estes reservatórios laminados estimativas mais precisas de Rt e consequentemente determinar as saturações água/óleo e produtibilidade, também de forma mais precisa.

Conjuntos minimais de sistemas lineares por partes

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

Análise experimental e desenvolvimento de um modelo numérico simplificado para um trocador de calor compacto para resfriamento de componentes eletrônicos

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Investigation of the conduction processes in PZT-based multiferroics: Analysis from Jonscher's formalism

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Saddle Point and Second Order Optimality in Nondifferentiable Nonlinear Abstract Multiobjective Optimization

This article deals with a vector optimization problem with cone constraints in a Banach space setting. By making use of a real-valued Lagrangian and the concept of generalized subconvex-like functions, weakly efficient solutions are characterized through saddle point type conditions. The results, jointly with the notion of generalized Hessian (introduced in [Cominetti, R., Correa, R.: A generalized second-order derivative in nonsmooth optimization. SIAM J. Control Optim. 28, 789–809 (1990)]), are applied to achieve second order necessary and sufficient optimality conditions (without requiring twice differentiability for the objective and constraining functions) for the particular case when the functionals involved are defined on a general Banach space into finite dimensional ones.

Effective Thermal Conductivity Estimates Of Particulate Mixtures

Several theories have been advanced to estimate effective thermal conductivities of particulate mixtures, but most theories have focused on the dilute case. A method is proposed to estimate the effective thermal conductivity coefficient of mixtures of arbitrary concentration. Earlier the authors developed a theory to determine the expected contact area between different species. This theory is employed to determine the Kapitza resistance of the heterogeneous mixture and forms part of an overall theory to estimate the effective thermal conductivity. Results are compared with other theoretical estimates and with experiments.

Preparation and characterization of poly(vinyl butyral)-polyaniline-montmorillonite nanocomposites

Poly(vinyl butyral)-polyaniline-sodium montmorillonite nanocomposites were prepared via polymerization of aniline between clay mineral platelets at two different pH levels (2.0 and 5.0), followed by dispersion of the polyaniline-sodium montmorillonite nanocomposite in a poly(vinyl butyral) solution. A comparison was made of the effect of the pH levels and the polyaniline-sodium montmorillonite nanocomposite precursor on the final structures of the poly(vinyl butyral) nanocomposites and their electrical conductivities. X-ray diffraction patterns revealed the formation of nanocomposites at both pH levels. UV-Vis spectra indicated that the polyaniline formed at both pH levels was conductive, with the UV-Vis spectra presenting a band at 420 nm corresponding to the polaronic form and the beginning of a new band at 600 nm indicating the presence of polaronic segments. FTIR spectra revealed the peaks of the groups present in polyaniline and poly(vinyl butyral) nanocomposites. The electrical conductivities of the polyaniline and poly(vinyl butyral) nanocomposites prepared at pH 2.0 were lower than those of the same nanocomposites prepared at pH 5.0, probably due to the lower formation of polyaniline chains in a more acidic dispersion and to the final configuration of polyaniline in the nanocomposites.

Structure and Ionic Conductivity in the Mixed-Network Former Chalcogenide Glass System [Na2S](2/3)[(B2S3)(x)(P2S5)(1-x)](1/3)

Glasses in the system [Na2S](2/3)[(B2S3)(x)(P2S5)(1-x)](1/3) (0.0 <= x <= 1.0) were prepared by the melt quenching technique, and their properties were characterized by thermal analysis and impedance spectroscopy. Their atomic-level structures were comprehensively characterized by Raman spectroscopy and B-11, P-31, and Na-23 high resolution solid state magic-angle spinning (MAS) NMR techniques. P-31 MAS NMR peak assignments were made by the presence or absence of homonuclear indirect P-31-P-31 spin-spin interactions as detected using homonuclear J-resolved and refocused INADEQUATE techniques. The extent of B-S-P connectivity in the glassy network was quantified by P-31{B-11} and B-11{P-31} rotational echo double resonance spectroscopy. The results clearly illustrate that the network modifier alkali sulfide, Na2S, is not proportionally shared between the two network former components, B and P. Rather, the thiophosphate (P) component tends to attract a larger concentration of network modifier species than predicted by the bulk composition, and this results in the conversion of P2S74-, pyrothiophosphate, Na/P = 2:1, units into PS43-, orthothiophosphate, Na/P = 3:1, groups. Charge balance is maintained by increasing the net degree of polymerization of the thioborate (B) units through the formation of covalent bridging sulfur (BS) units, B S B. Detailed inspection of the B-11 MAS NMR spectra reveals that multiple thioborate units are formed, ranging from neutral BS3/2 groups all the way to the fully depolymerized orthothioborate (BS33-) species. On the basis of these results, a comprehensive and quantitative structural model is developed for these glasses, on the basis of which the compositional trends in the glass transition temperatures (T-g) and ionic conductivities can be rationalized. Up to x = 0.4, the dominant process can be described in a simplified way by the net reaction equation P-1 + B-1 reversible arrow P-0 + B-4, where the superscripts denote the number of BS atoms for the respective network former species. Above x = 0.4, all of the thiophosphate units are of the P-0 type and both pyro-(B-1) and orthothioborate (B-0) species make increasing contributions to the network structure with increasing x. In sharp contrast to the situation in sodium borophosphate glasses, four-coordinated thioborate species are generally less abundant and heteroatomic B-S-P linkages appear to not exist. On the basis of this structural information, compositional trends in the ionic conductivities are discussed in relation to the nature of the charge-compensating anionic species and the spatial distribution of the charge carriers.

Protonenleitung in imidazolhaltigen Materialien als Modellsysteme für wasserfreie Brennstoffzellenmembranen

Es wird ein neues Konzept für ein protonenleitendes Polymer vorgestellt, das ohne eine zweite, flüssige Phase auskommt. Es beruht darauf, basische Gruppen (Imidazol) über flexible Spacer kovalent an ein Polymerrückgrat zu binden und durch Dotierung mit einer geringen Menge Säure Ladungsträger (Protonen) in dieses System einzubringen.Um die für die Leitfähigkeit und ihren Mechanismus verantwortlichen Größen zu identifizieren, wurde ein Satz von niedermolekularen Modellverbindungen definierter Struktur und hoher Reinheit synthetisiert und im reinen Zustand sowie nach Dotierung mit geringen Mengen Säure umfassend charakterisiert. Untersucht wurden die thermischen Eigenschaften, die Leitfähigkeit, die Diffusion der jeweiligen Modellverbindung sowie ggf. der zugesetzten Säure, das Protonierungsgleichgewicht und die dielektrischen Eigenschaften. Insbesondere wurden durch den Vergleich von Leitfähigkeits- und Diffusionsdaten unter Anwendung der Nernst-Einstein-Beziehung Rückschlüsse auf den Leitmechanismus gezogen.Es wurden Leitfähigkeiten von bis zu 6.5E-3 S/cm bei 120°C erreicht. Der Anteil der Strukturdiffusion (vergleichbar mit dem Grotthus-Mechanismus in Wasser) an der protonischen Leitfähigkeit betrug bis zu über 90%. Als entscheidende Faktoren für die Leitfähigkeit wurden die Glastemperatur und, mit geringerer Priorität, der Imidazolgehalt des Materials identifiziert. Die Temperaturabhängigkeit aller untersuchten Transportgrößen ließ sich durch die Vogel-Tamman-Fulcher-Gleichung exzellent beschreiben.Die vorgestellten Daten bilden die Grundlage für den Entwurf eines entsprechenden Polymers.

Synthese und Strukturierung von funktionalisierten Oligothiophenen

AbstractIn this thesis t-BOC and methacrylate functionalisedoligothiophenes with 3 – 5 thiophene units where synthesizedby Stille coupling. The material was structured by methodslike stamping and photolithography.The polymerizability of the methacrylates was proved by thepolymerization in solution with AIBN and subsequent analysisby gel permeation chromatography and differential scanningcalorimetry. The conductivities of the doped polymer filmswere in the range published for oligothiophenes.The optical and electrochemical properties of the compoundswere measured and compared to known compounds.The cleavage of the t-BOC groups was followed bythermogravimetry and infrared spectroscopy. The cleavagetemperature can be lowered by up to 100 °C by the use ofphoto acid generators. The cleavage is complete after 2hours annealing.The methacrylates were structured by microinjection mouldingin capillaries (MIMIC), stamping with soft silicone moulds,filling of patterned substrates and preperation of an opalreplica. By MIMIC line patterns with 5- 50 µm line widthswere obtained. The stamping succeeded in structures with 500nm line width only, on which liquid crystals wereorientated. This shows the possible application asorientation layers in LED’s with polarized emission. Withsilica opal templates the three-dimensional structuring ofthe oligomers succeeded.ZusammenfassungIn dieser Arbeit wurden neue funktionalisierteOligothiophene hergestellt und unter Anwendung verschiedenerVerfahren wie Stempeltechniken oder Photolithographiestrukturiert. Dazu wurden Oligothiophene mit drei bis fünfThiopheneinheiten durch Stille-Kupplung synthetisiert. Alsfunktionelle Gruppen wurden t-BOC-Ester undMethacrylsäureester eingeführt.Die Polymerisierbarkeit der Methacrylate wurde durch diePolymerisation mit AIBN in Lösung und anschließendeGelpermeationschromatographie und Differentialkalorimetrienachgewiesen. Die Leitfähigkeiten der dotierten Polymerfilmelagen im Bereich der für Oligothiophene bekannten Werte.Die optischen und elektrochemischen Eigenschaften derVerbindungen wurden untersucht und mit den Eigenschaftenbekannter Verbindungen verglichen. Die Abspaltung der t-BOC-Gruppen wurde thermogravimetrischund infrarotspektroskopisch verfolgt. Es wurde gezeigt, daßdie Abspaltungstemperatur durch den Zusatz einesPhotosäuregenerators um bis zu 100°C gesenkt wird und dieAbspaltung nach zweistündigem Tempern vollständig ist.Die methacrylatfunktionalisierten Verbindungen wurdenstrukturiert durch Micro Injection Moulding in Capillaries(MIMIC), Prägen mit weichen Silikonstempeln, Füllen vonstrukturierten Substraten und die Herstellung einerOpalreplika. Durch die Strukturierung mit MIMIC wurdenLinienstrukturen mit Linienbreiten von 5-50 µm erhalten.Durch Prägen wurden Strukturen mit Linienbreiten von nur 500nm erreicht, auf diesen gelang die Orientierung vonFlüssigkristallen. Dies zeigt die mögliche Anwendung alsOrientierungsschichten in Leuchtdioden mit polarisierterEmission. Durch die Verwendung von Siliziumoxidopalen alsTemplate gelang die dreidimensionale Strukturierung derOligomere.